光传输网分组化演进与发展

高军诗

编者按

随着3G和全业务运营时代的到来，用户对数据和多媒体业务的需求急剧增长，作为通信网基础承载的光传输网，如何为全业务运营提供大容量、低成本、具有业务保护能力的传送通道，成为运营商关注的重点。目前中国电信、中国移动和中国联通三大运营商对于PTN、OTN、EPON/GPON、ASON等新技术都在积极地规划与试点引入，并将根据网络发展需求，逐步开始规模部署。业界主流的通信厂商也都积极提出各自演进路标，推出光传输网创新产品和解决方案。

为此，本刊于本期特别推出“光传输网的演进与发展”专题，与业界人士共同关注当前主流的光传输网技术、部署策略、解决方案、演进趋势，探讨如何构建面向全业务的光传输网，以适合运营商的全业务运营需求。

[摘要]文章对IP化趋势下的传送网技术三元素演变情况进行了分析，对光传输网各层面的分组化演进方向进行了综述，指出WDM-OTN是目前干线和城域核心层面比较广泛接受的技术，而PTN将是城域内传送网分组化的发展方向。

[关键词]光传输网PTNOTNWDM

1引言

传送网是电信专线业务和电信业务网络的承载网络，目前电信业务的IP化促进了传送网络的分组化，这种变化可以总结为：传送网骨干层面向适应于分组化传输的大颗粒“管道”方向发展，城域传送网则向分组化传输方向发展。本文将对电信业务IP化趋势下的光传输网分组化演进和发展方向进行探讨。

2传送网的三个基本元素：TDM、Packet和WDM

传送网在发展过程中不断引入新的元素，其定义也不断扩展。从TDM电路特性的技术开始，然后逐步引进WDM技术和分组(Packet)技术。传送网技术的范围也从物理层扩展到数据链路层。

在过去10多年内，传送网面对的是以TDM为主、分组为辅的需求环境，TDM、Packet和WDM共同构成传送技术，传送网的设备形态体现了当时需求情况和构成元素。在图1中，三角形的每一个点不仅代表了一类传输技术，而且其相互组合也代表不同应用场景下的设备形态。基于TDM的传送技术主要是SDH技术，利用Vc交叉满足业务网络的TDM需求，应用于干线网和城域网；基于分组的以太网和ATM技术在接入层面用于业务的接入承载，Packet over TDM在设备形态方面的体现为MSTP，此技术使以太网(局域网技术)可以应用到城域传送网；点到点的WDM技术主要应用于干线和城域核心层面，承载SDH或应用于IP over WDM场景，POS接口是TDM over WDM的应用。GE、10GE封装到WDM通道，是Packet与WDM技术相结合的体现。

最近两年，传送网面对的需求正在逐步IP化，传送网虽然仍表现为上述三种元素，但不仅三者本身在发生变化，它们之间的关系也发生了变化。

如图2所示，TDM方面出现基于OTH的OTN技术；Packet方面通过改进MPLS和以太网，出现面向分组的传送技术(PTN)；WDM向组网发展，出现光层的分叉复用技术。TDM、Packet和WDM的相互组合也出现了新的思路和新的设备形态。TDM利用电路仿真技术统一到以分组为核心的设备上，主要应用到将来以分组需求为主的网络；TDM和WDM的组合体现为基于OTN的电交叉功能和基于WSS的光交叉功能出现在同一设备上，电交叉负责汇聚。提供灵活性，ROADM提供“管道”，负责传送；Packet和WDM的组合体现在分组交换功能和WDM光交换叠加在同一设备上。其分组功能负责汇聚，提供灵活性，WDM提供“管道”。负责传送。

3干线光传送网分组化

干线传送网包括省际传送网、省内传送网，在业务网JP化之前，主要承载干线话音交换网，带宽颗粒比较小，一般为E1或STM-1的级别。随着话音IP化、软交换和IMS的出现，以及互联网的高速发展，干线传送网主要承载专用IP承载网和互联网的核心和汇聚层面，具有业务大颗粒的特点，目前一般为2.5Gb/s和10Gb/s通道。实际上，城域核心层面也同样具有上述特点。

随着业务IP化的发展，业务电路的颗粒度越来越大，干线传送网主要采用DWDM技术，IP Over WDM成为干线层面传送网的主要应用。以VC4为交叉颗粒的SDH以及基于SDH的ASON技术不得不边缘化，已不再适用于骨干层面承载lP网络。

从理论上讲，原有SDH网具备强大的线路保护、管理能力，这些都是IP承载网不可或缺的能力，去掉SDH层后，这部分功能将由路由器与WDM网络来分担。因此，骨干层面传送网必须融合SDH和WDM网络的共有特点。

上世纪末，传送网技术过度发展，造成本世纪初几年的发展停滞，具有组网功能的WDM技术并没有适时出现。过去两年，例如中国移动，采用基于WDM波道的OCP 1+1保护技术组织骨干传送网，一方面使得干线传送网从网状组网技术倒退到链状组网时代；另一方面，OCP 1+1技术由于WDM的多厂家环境，使得运营者失去对网络整体可知、管理和调配的能力。

基于OCP 1+1保护技术的IP over WDM骨干传送网解决方案，只能是当前技术条件下的过渡方案，新的技术已经在应用需求的驱动下得到了快速发展。目前比较成型的具有保护倒换功能的传送网技术，或者说具有组网功能的WDM技术，其设备形态主要有OTH电交叉设备和可重构光分插复用设备(ROADM)，我们统称为OTN设备。

OTN秉承了SDH的映射、复用、灵活交叉、丰富开销、级联、保护和FEC等特性，以及WDM多通道复用功能，具有强大完善的OAM&P性能，结合了SDH的灵活可靠和WDM大容量的优势。其技术特点如下：

(1)多种客户信号封装；

(2)支持客户层信号的透明传输；

(3)支持ODU_k

4城域传送网分组化

城域内传送需求快速IP化发展，同时存在部分TDM需求。3G网络在积极IP化发展，宽带接入也是显而易见的IP化业务，城域网内传送需求已经向分组需求为主、TDM需求为辅的情况发展。城域内的主导传送技术MSTP正在变得不适应，促使新的IP化的传送技术出现。

ATM的理念就是利用分组统计复用的优点，同时数据链路层提供面向连接的虚电路。采用分级OoS，适应多种质量等级的业务承载。但由于ATM生不逢时，遇到IP技术的挑战，最终未能广泛应用。但是，当IP技术试图作为承载网络承载高等级业务时，又不得不吸收ATM技术的优势，进化为MPLS技术。其实，从这个过程我们可以断定，ATM的一些理念就是将来传送技术分组化的方向。

T-MPLS是PTN重要的实现技术，T-MPLS标准可用以下公式简单描述：T-MPLS=MPLS-IP+OAM，同时根据MPLS的发展历史：MPLS=IP+ATM，那么简单“计算”，可以得到T-MPLS=ATM+OAM。上述分析也证明了PTN的发展理念。

PTN技术具有面向连接的传送特征，支持端到端的QoS、时钟(以及时间)传送、电信级OAM和保护等。具有SDH-Like图形化网络管理系统，其功能重心不在于交换和路由，而在于提供以太网(E-Line)柔性管道，更切中物理网络的特性，适用于城域汇聚/接入层的应用场景。

目前，尽管PTN技术还存在标准发展问题以及将来对LTE的承载问题，但将来的分组化的传送网设备，其基本理念就是目前的PTN。

目前，PTN设备在中国移动城域网中已开辟了多个实验性网络。如图3所示，实验网络主要应用在城域网的汇聚层和接入层(核心层面采用OTN网状网络)，以TD-SCDMAIP化RAN和专线业务为主要承载对象，同时兼顾由XPON收敛上来的公众互联网业务，实验设备强调包括TDM在内的多业务支持能力，强调IEEE1588V2的精确时间传递功能，强调OAM和网管能力。网络以环状结构组网。汇聚层为10GE环路，接入层为GE环路，汇聚层设备交叉容量在160Gb/s之上，接入层设备交叉容量在3到8Gb/s左右。将来为了充分利用基站靠近用户的有利条件，对于装机条件好的基站，可选择作为xPON的OLT节点，在此情况下，基站PTN设备需要更大的容量，环路速率可能升级到10GE。随着业务量的增长，除了城域网核心层面采用OTN技术外，在大型城域汇聚层面和小型城域网的核心层面，仅依赖电层设备已无法满足业务需求，具有分组交换和光交换功能的设备将在城域相应层面找到应用场景，这种应用就是Packet和WDM结合。

5结束语

面对需求的IP化，光传送网需要分组化发展，但在不同应用层面传送网分组化体现不同的特征。在干线和城域核心层面，主要追求传送网的“管道”特性，具有组网功能的WDM-OTN是目前比较广泛接受的技术。在城域内，传送网的作用主要是收敛和汇聚业务，PTN将是城域内传送网分组化的发展方向。