芻議智能光交換網絡的發展

汪小滟

（哈爾濱元申廣電網絡有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

芻議智能光交換網絡的發展

汪小滟

（哈爾濱元申廣電網絡有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

本文描述了智能交換光網絡技術的現狀及其未來的發展趨勢，分別講述了幾大熱點技術的發展情況和應用定位，展示了光傳輸網絡技術和產品的發展給人們帶來的機遇與挑戰。

智能光交換；彈性分組環；MPLS over WDM

1 網絡技術發展的背景

從光傳輸技術的發展進程來看，在短短的10年中，光傳輸技術發展迅速：由早期的SDH→DWDM。近年來，中國IT業也全速追趕世界發展的潮流，大約每2年的時間傳輸速率提高3倍，光纖總長度已達100萬公里，同時IP業務的迅速發展使骨干網的寬帶化具有廣闊的發展前景，各地的電信與廣電運營商也積極推進網絡的光纖化進程。

在這些新型可重構的光網絡節點設備的控制通路中，使用了現有的數據網絡控制協議（如MPLS、OSPF等）來決定路由。另外，由于在IP路由器、ATM交換機等設備中強化了流量工程和基于約束的路由技術，從而允許這些設備動態決定帶寬。這兩種技術的使用，為傳統的光網絡引入了智能控制和管理信令，從而使得光網絡具備了智能化的特點。并且實時的智能光網絡能夠有效地連接光網絡資源和數據業務，提供高性價比的傳送網，而且為發展新型寬帶網絡業務鋪平了道路。

現代社會對網絡帶寬的巨大增長促使各種組織致力于傳統IP網絡協議的修改，使之能夠支持QoS，特別是語音和實時圖像傳輸對QoS的迫切要求。在提供QoS保證和優化組網模式的可用技術方案方面，MPLS（Multiprotocol label switching）是一種被廣泛接納的技術，它使無連接的IP協議具有了面向連接的特性。高密度波分復用傳輸設備的波長數飛速增長以及OXC的實用化，使得第三層的交換或MPLS直接運行在波長級別上成為可能，因此，基于MPLS控制平臺的IP光網絡技術近來發展十分迅速。

對于通信等網絡運營商所要建設的光傳輸網絡，首先要考慮建設一個經濟高效的網絡架構平臺，即充分利用光層的技術，提高系統的容量，降低系統的成本；其次提供多業務的廣泛的接入平臺，擴展用戶范圍；然后發展智能光傳輸網絡，增強網絡的適應能力，提供全新的網絡業務，提高市場競爭能力。智能城域光網絡隨著城域網業務和應用的不斷發展，其接口呈多樣性，流量具有隨機性，這都要求網絡具有智能化，能實時分配資源，自動建立連接。自動交換光網絡（ASON/ASTN）是智能光網發展的主流方向，目前國際電信聯盟等國際性標準化組織都在研究智能光網技術，并提出了一些相關的建議或草案。ASON網絡結構最核心的特點就是支持電子交換設備動態向光網絡申請帶寬資源，可以根據網絡中業務特性動態變化的需求，通過信令系統或者管理平面自動建立或者拆除光通道，不需要人工干預。

2 主要實現技術

采用MPLS over WDM技術為光層引入了控制信令，從而形成了智能光網絡技術。它利用傳統的IP選路協議來發現路由，并對現有的BGP、IGP、OSPF、IS-IS等路由協議進行擴展來傳遞計算標簽交換通道（LSP）時所需要的鏈路狀態拓撲、資源可用信息和策略信息，同時利用LDP、RSVP，為LSP通過網絡預留資源或規定相應的顯式通道。為了將MPLS選路協議和信令協議與光交換機相適配，構造智能型波長路由器/光交換機，就必須對傳統MPLS協議作相應的擴展和修改：建立新的鏈路管理協議（LMP），以處理光網絡的鏈路管理；擴展適配的OSPF/IS-IS協議，以便公告可用的光網絡資源；通過擴展適配的RSVP來提供光網絡所必須的流量工程能力，使得LSP可以在整個光核心網絡上實現明顯標記。

使用MPLS的主要優點就是它可提供可變長度的標簽棧功能，從而使得MPLS具有多級LSP體制。向光網絡進行擴展的MPLS與傳統的MPLS有所不同，它支持多種類型的交換粒度，如時分復用（TDM）、波長和光纖交換等。這種可支持多種類型交換的光網絡信令允許大量的LSP在交匯點進行匯集，從而透明地穿過更高一級的LSP隧道，然后再在遠端節點進行分離。這種操作模式非常有用，它可以將骨干網絡中部分第二層的大型業務隧道加以匯聚，或者將它們歸并和疏導到更高一級的LSP中，以更大的粒度穿過骨干光網絡。通過MPLS控制平面可以動態地要求傳送層提供所需帶寬、配置波長等網絡資源，并通過保護恢復技術提供更強的網絡生存能力，從而使光網絡能夠像面向連接的電路交換一樣實現面向連接的光路交換。

MPLS技術的出現，使得我們能夠通過基于分組，信元的網絡實現動態互連和流量工程并在光纖層實現動態連接。這些技術的出現為網絡向更加簡化和更加智能化的方向邁進創造了條件。因此，目前許多國際標準化組織和行業論壇已經開始開展有關智能光網絡的相關標準的制定工作，其目標是拿出一個開放式的通用光網絡模型和相關標準接口。基于ASON的智能光網絡可以實現光通路的永久性連接（PC）、軟永久性連接（SPC）和交換型連接（SC），從而實現對光鏈路的快速、靈活配置，以滿足流量工程和服務質量的要求。

3 對不同業務的技術支持

在傳輸網中采用新一代的傳輸設備，除了要解決原有的話音業務以外，還需要考慮對數據業務的支持，針對數據業務的特點，發展適應數據業務發展需要的寬帶傳輸技術對于ATM而言，主要是VP-RING技術，即通過在傳輸網絡上逐點匯聚實現帶寬的共享，通過相關的協議實現環網的保護。對于IP業務，可以采用內嵌RPR（彈性分組環）技術，該技術通過相關的協議，實現環網的動態共享和保護。

4 下一代的光網絡發展策略

下一代光網絡將使用交換技術提供動態的端到端連接，創建一種智能光網絡（ION）。ION能快速地配置和恢復端到端連接。一個連接所占的帶寬可從一個STM-1一直擴大到整個波長的容量。這種能力對于改變通信業務的現狀意義深遠，它促進了帶寬使用的更快增長。

4.1 從電信號到光信號

光聯網是實現ION的關鍵，它能為業務層提供可擴展性、可靠性和最低的成本開銷。光層由多個集成的模塊構成，這些模塊與網絡智能相結合，將能支持光層的動態配置。這些模塊包括大容量線路系統、光交換平臺和可調設備。大容量線路系統能達到每秒太比特級的傳輸速率，并能支持相距數千公里的兩個城市之間的全光連接。這些系統只有極少量的光電轉換器，因此，它相對于傳統的較短距離的線路系統在運營成本和業務速度等方面都具有很大的優勢。光層中的光交換平臺將從不透明交換過渡到全光交換，到那時，它不僅能夠交換單條光通路、成束的光通路，甚至整個線路系統的光纖，故其擴展能力是空前的。可調光源、過濾器和接收機將能提供靈活的選擇性和降低運營成本。這些邊緣設備能支持高效的波長分配，降低波長阻塞，并通過固有的再生能力消除了距離上的限制。

4.2 從不透明交換到全光交換

從業務運營商的角度來說，全光交換機（PXC：Photonic switch）的主要優點在于它具有可擴展性，能降低成本，并能提高業務速度。PXC能夠在一個端口上透明地交換一個任意速率和協議的波長，或一束波長，甚至是包括所有波長的整根光纖。從技術觀點來看，快速的技術進步正在促進光交換和全光網絡技術的實現。傳輸距離可達3000公里以上的長距離光系統即將投入商用。

總之，構建光互聯網絡所需的基本功能部件已經具備，下一步就是要考慮如何增加智能，以解決所有網元設備之間的互連互通問題。隨著科技的進步和人們需求的不斷出現，基于光網絡的智能化技術也會不斷發展，并將引發光網絡技術的一次新的革命。

[1]張曹卉.智能光網絡數據流動態管理及生存性研究.北京郵電大學.[碩士]北京郵電大學，2008-02-28

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