融合的高效能T比特光传送方案

李 园（上海贝尔股份有限公司，上海 201206）

1 下一代骨干网络的要求

随着光进铜退、无线有线融合的宽带接入，以及智能移动终端的日益普及，业务流量的超常增长对宽带建设提出了巨大挑战。这使得城域网、核心网上端到端的流量和颗粒度逐年增加，真正需要在中继转接和交换流量的比例反而逐步减小。

传统的骨干网络（IP over WDM）方式在面对流量的增长及业务的多样性方面没有表现出高效性。首先，核心路由器执行了很多非必需的数据处理，而低效的端口互联将会持续增加IP核心路由器及DWDM的端口，造成了非必要的系统扩容与升级；同时业务经过多个核心路由器，层间需要多余的互联，造成了建网成本的大幅增加；虽然核心网成本上升，但许多链路又没有得到充分利用，跨层控制有限，仍然不能高效地处理高速的数据流量。

此种形式无疑对骨干网络的建设提出了更高的要求，即需要一个高效的汇聚型骨干层网络，通过IP与Optics的有机结合，尽可能使用2层交换技术，只在必需时才采用3层路由；尽可能使用汇聚好的大颗粒，只在必需时才处理细分的小颗粒；尽可能使用光层交换和光传输，只在必需时才使用电层交换和传输，从而有效地减少一条数据链路所经过的网元，并通过降低网络操作的复杂性来节省投资。同时，在业务融合的基础上对光层和IP层设备进行一定程度的捆绑，最大程度地使用高速链路和跨域管理与互动，从而取得更佳的组网效率。

秉承一贯的创新精神，上海贝尔提出了革命性的解决方案，即各个网络层次之间建立有效的通信，实现互动以及业务整合，从而有效地降低网络的操作维护成本。

2 融合的T比特光传送方案

融合的T比特传送网络基于零接触技术的可管理光传送平台（ZTP），其特点为可靠、灵活、可管理，可用最优化的成本按需提供带宽。

2.1 技术领先的全光网络技术

ZTP采用了高性能WSS技术和全波可调的OTU，实现全C波段内任意光波长在多个方向的任意组合输出的全可调ROADM，为全光组网提供了强大的技术基础。

独创的波长跟踪技术中，波长标签扮演着光层J0踪迹识别符的角色。通过在各个检测点设置预期的波长标签，并与检测收到的波长标签进行比较，可以监测波长路径的正确性，防止由于ROADM错误调度引起的波长错连。通过读取每个光波段的光功率等线路参数，从而实时监控系统性能，实现快速故障定位和综合故障分析。

在全可调ROADM节点上部署GMPLS控制平面，可以实现端到端的业务配置，网络自动发现和光层自动恢复等功能，提高了网络生存能力，抵御网络多点故障发生，最优化利用网络资源，降低建网成本。

40G/100G相干调制技术采用了PDM-xPSK调制格式并结合贝尔实验室数字信号处理（DSP）的专利算法，同时使用超微型数模转换（DAC）电路，应用于ZTP商用平台，从而经济有效地克服了100G高速率所面临的由色度色散和极化模 （PMD）造成的严重传输损伤，为核心网络的下一步建设提供了最优的带宽管理与容量。

2.2 下一代T比特ODU交叉网络

通过在ZTP中引入通用矩阵技术，可以灵活交换ODU、SONET/SDH、分组包等任意颗粒的信号，交换容量可实现960 Gbit/s、1.9 Tbit/s及目前业界最高的3.8 Tbit/s，背板速率可达240 Gbit/s，为进一步扩展至7.6 Tbit/s的交换容量做好准备，线路适配速率可达100 Gbit/s。与目前市场上基于Cross-Bar交换技术的产品相比，交叉容量不存在诸如流量的复用和交换受限于信号颗粒之类的限制，真正实现了T比特量级的大容量交叉/交换能力，同时保证了系统的高集成度和每比特低功耗。

基于多域网络（MRN）的控制平面（GMPLS）平衡光层与电层交叉。通过实现下述功能，最大程度地降低网络成本，保证运营商级网络可靠性。

a）根据IP需求，动态分配并快速提供OTN带宽。

b）有序弹性的带宽修改。

c）SRG选择。

d）根据一定的顺序与返回机制避免业务中断。

e）跨层故障定位报告。

f）提供多层的协调操作，从而增强多层协调与服务。

g）最高效的带宽管理，业务管道可达100G。

2.3 功能强大的OTN汇聚

ZTP单一平台可以支持基于大颗粒的波长、中等颗粒的端口和小颗粒的子端口等多个层次的汇聚；同时，ZTP可以进行这3种模式的任意组合，即实现OCH交叉的光交叉OTN节点，实现ODU交叉的电交叉OTN节点以及融合OCH及ODU交叉的光电混合OTN节点。这3种模式在网络不同位置的相应部署，可以使网络的效率提升到最大。同时，灵活的配置结构还可保证对现有核心网络资源的无缝提升和功能扩展。

多层GMPLS功能达到最佳的层间互动与恢复协调：跨层控制和互动，通过在多层网络中分离工作和保护路径来获得更高的可靠性；各层协调对故障的处理，不是通过简单的hold-off timers模式，从而提高了业务的恢复速度。

多层网络规划设计实现最优的网络设计：贝尔实验室提供的多层网络算法实现在光层整合ODU整理和波长直通两部分业务，以最低的成本为网络提供保护；提供最佳的光层执行路由和波长分配及可用光通道算法；经过现场验证的基于GMPLS/MRN技术的网络规划工具，可以自动生成BOM和子架图，并可设置自动运行。从而使设计、实施和维护成为有机整体，协调进行。

3 融合的IP over OTN骨干网络

通过上述技术支撑，使得骨干网络通过数据平面的集成，将大量的业务放置在低层传输，实现10/40/100G光层和IP层联合和灵活的业务整合，并尽可能地为IP业务提供最短路径从而优化链路的使用，提高网络效率；通过管理平面的集成，在IP层和光层提供统一的故障定位和业务配置，实现无缝的网络视角和业务提供；通过控制平面的集成、跨层互动提高网络的灵活性与生存性，实现最佳的网络可靠性、可操作性以及最高的资源利用率。融合的IP over OTN骨干网络主要有以下特点。

a）加快提供新业务的速度。

b）简化设计、开通和运营。

c）优化网络的弹性和可靠性。

d）通过多层业务疏导使IP核心路由承载在最经济的层面，优化总体拥有成本。

e）提供多应用承载环境，最大限度地保证业务质量和可用性。

f）自动操作和有效的资源应用功能可提升网络租售能力。

g）灵活的节点配置方式不仅保证了网络的高效性，同时可以保护现有资源的重新利用。

欧洲和美国运营商的内部研究结果表明：与传统IP over WDM方式相比，融合的IP over OTN骨干网络可以节省超过30%的维护成本（OPEX），节省部分主要来自故障处理、性能管理、配置管理、占地、电源管理及系统集成等方面。

截至2010年底，全球已有多个网络开始实施融合的IP over OTN骨干网络方案，其中美国360networks,日本软银通信，德国电信等网络更是采用了100G组网技术，以此迎接已经爆发的IP数据业务。

IP骨干传送网络的改革势在必行，IP over OTN的融合T比特网络将成为今后网络建设的趋势,为包括宽带接入、智能终端、云计算、高速骨干互联等需求铺平道路。