刍议智能光交换网络的发展

汪小滟

（哈尔滨元申广电网络有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

刍议智能光交换网络的发展

汪小滟

（哈尔滨元申广电网络有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090）

本文描述了智能交换光网络技术的现状及其未来的发展趋势，分别讲述了几大热点技术的发展情况和应用定位，展示了光传输网络技术和产品的发展给人们带来的机遇与挑战。

智能光交换；弹性分组环；MPLS over WDM

1 网络技术发展的背景

从光传输技术的发展进程来看，在短短的10年中，光传输技术发展迅速：由早期的SDH→DWDM。近年来，中国IT业也全速追赶世界发展的潮流，大约每2年的时间传输速率提高3倍，光纤总长度已达100万公里，同时IP业务的迅速发展使骨干网的宽带化具有广阔的发展前景，各地的电信与广电运营商也积极推进网络的光纤化进程。

在这些新型可重构的光网络节点设备的控制通路中，使用了现有的数据网络控制协议（如MPLS、OSPF等）来决定路由。另外，由于在IP路由器、ATM交换机等设备中强化了流量工程和基于约束的路由技术，从而允许这些设备动态决定带宽。这两种技术的使用，为传统的光网络引入了智能控制和管理信令，从而使得光网络具备了智能化的特点。并且实时的智能光网络能够有效地连接光网络资源和数据业务，提供高性价比的传送网，而且为发展新型宽带网络业务铺平了道路。

现代社会对网络带宽的巨大增长促使各种组织致力于传统IP网络协议的修改，使之能够支持QoS，特别是语音和实时图像传输对QoS的迫切要求。在提供QoS保证和优化组网模式的可用技术方案方面，MPLS（Multiprotocol label switching）是一种被广泛接纳的技术，它使无连接的IP协议具有了面向连接的特性。高密度波分复用传输设备的波长数飞速增长以及OXC的实用化，使得第三层的交换或MPLS直接运行在波长级别上成为可能，因此，基于MPLS控制平台的IP光网络技术近来发展十分迅速。

对于通信等网络运营商所要建设的光传输网络，首先要考虑建设一个经济高效的网络架构平台，即充分利用光层的技术，提高系统的容量，降低系统的成本；其次提供多业务的广泛的接入平台，扩展用户范围；然后发展智能光传输网络，增强网络的适应能力，提供全新的网络业务，提高市场竞争能力。智能城域光网络随着城域网业务和应用的不断发展，其接口呈多样性，流量具有随机性，这都要求网络具有智能化，能实时分配资源，自动建立连接。自动交换光网络（ASON/ASTN）是智能光网发展的主流方向，目前国际电信联盟等国际性标准化组织都在研究智能光网技术，并提出了一些相关的建议或草案。ASON网络结构最核心的特点就是支持电子交换设备动态向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务特性动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自动建立或者拆除光通道，不需要人工干预。

2 主要实现技术

采用MPLS over WDM技术为光层引入了控制信令，从而形成了智能光网络技术。它利用传统的IP选路协议来发现路由，并对现有的BGP、IGP、OSPF、IS-IS等路由协议进行扩展来传递计算标签交换通道（LSP）时所需要的链路状态拓扑、资源可用信息和策略信息，同时利用LDP、RSVP，为LSP通过网络预留资源或规定相应的显式通道。为了将MPLS选路协议和信令协议与光交换机相适配，构造智能型波长路由器/光交换机，就必须对传统MPLS协议作相应的扩展和修改：建立新的链路管理协议（LMP），以处理光网络的链路管理；扩展适配的OSPF/IS-IS协议，以便公告可用的光网络资源；通过扩展适配的RSVP来提供光网络所必须的流量工程能力，使得LSP可以在整个光核心网络上实现明显标记。

使用MPLS的主要优点就是它可提供可变长度的标签栈功能，从而使得MPLS具有多级LSP体制。向光网络进行扩展的MPLS与传统的MPLS有所不同，它支持多种类型的交换粒度，如时分复用（TDM）、波长和光纤交换等。这种可支持多种类型交换的光网络信令允许大量的LSP在交汇点进行汇集，从而透明地穿过更高一级的LSP隧道，然后再在远端节点进行分离。这种操作模式非常有用，它可以将骨干网络中部分第二层的大型业务隧道加以汇聚，或者将它们归并和疏导到更高一级的LSP中，以更大的粒度穿过骨干光网络。通过MPLS控制平面可以动态地要求传送层提供所需带宽、配置波长等网络资源，并通过保护恢复技术提供更强的网络生存能力，从而使光网络能够像面向连接的电路交换一样实现面向连接的光路交换。

MPLS技术的出现，使得我们能够通过基于分组，信元的网络实现动态互连和流量工程并在光纤层实现动态连接。这些技术的出现为网络向更加简化和更加智能化的方向迈进创造了条件。因此，目前许多国际标准化组织和行业论坛已经开始开展有关智能光网络的相关标准的制定工作，其目标是拿出一个开放式的通用光网络模型和相关标准接口。基于ASON的智能光网络可以实现光通路的永久性连接（PC）、软永久性连接（SPC）和交换型连接（SC），从而实现对光链路的快速、灵活配置，以满足流量工程和服务质量的要求。

3 对不同业务的技术支持

在传输网中采用新一代的传输设备，除了要解决原有的话音业务以外，还需要考虑对数据业务的支持，针对数据业务的特点，发展适应数据业务发展需要的宽带传输技术对于ATM而言，主要是VP-RING技术，即通过在传输网络上逐点汇聚实现带宽的共享，通过相关的协议实现环网的保护。对于IP业务，可以采用内嵌RPR（弹性分组环）技术，该技术通过相关的协议，实现环网的动态共享和保护。

4 下一代的光网络发展策略

下一代光网络将使用交换技术提供动态的端到端连接，创建一种智能光网络（ION）。ION能快速地配置和恢复端到端连接。一个连接所占的带宽可从一个STM-1一直扩大到整个波长的容量。这种能力对于改变通信业务的现状意义深远，它促进了带宽使用的更快增长。

4.1 从电信号到光信号

光联网是实现ION的关键，它能为业务层提供可扩展性、可靠性和最低的成本开销。光层由多个集成的模块构成，这些模块与网络智能相结合，将能支持光层的动态配置。这些模块包括大容量线路系统、光交换平台和可调设备。大容量线路系统能达到每秒太比特级的传输速率，并能支持相距数千公里的两个城市之间的全光连接。这些系统只有极少量的光电转换器，因此，它相对于传统的较短距离的线路系统在运营成本和业务速度等方面都具有很大的优势。光层中的光交换平台将从不透明交换过渡到全光交换，到那时，它不仅能够交换单条光通路、成束的光通路，甚至整个线路系统的光纤，故其扩展能力是空前的。可调光源、过滤器和接收机将能提供灵活的选择性和降低运营成本。这些边缘设备能支持高效的波长分配，降低波长阻塞，并通过固有的再生能力消除了距离上的限制。

4.2 从不透明交换到全光交换

从业务运营商的角度来说，全光交换机（PXC：Photonic switch）的主要优点在于它具有可扩展性，能降低成本，并能提高业务速度。PXC能够在一个端口上透明地交换一个任意速率和协议的波长，或一束波长，甚至是包括所有波长的整根光纤。从技术观点来看，快速的技术进步正在促进光交换和全光网络技术的实现。传输距离可达3000公里以上的长距离光系统即将投入商用。

总之，构建光互联网络所需的基本功能部件已经具备，下一步就是要考虑如何增加智能，以解决所有网元设备之间的互连互通问题。随着科技的进步和人们需求的不断出现，基于光网络的智能化技术也会不断发展，并将引发光网络技术的一次新的革命。

[1]张曹卉.智能光网络数据流动态管理及生存性研究.北京邮电大学.[硕士]北京邮电大学，2008-02-28

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