光网络技术的演进

下面是小编为大家准备的光网络技术的演进，本文共6篇，欢迎阅读借鉴。本文原稿由网友“风仔”提供。

篇1：光网络技术的演进

摘要:描述了光网络世界多姿多彩的局面，分别阐述了光网络家族各系列的核心技术，讨论了光网络产品对IP业务的适应，并提出了融合节点和智能光网络技术，

关键词:同步数字系列SDH、基于SDH的数字交叉连接设备S-DXC、密集波分复用DWDM、光分插复用器OADM、光交叉连接器OXC、波长路由器Wavelength Router、波长转换Wavelength Conversion、掺铒光纤放大器EDFA、拉曼放大器RFA、光信噪比OSNR、光传送网OTN、数字包封Digital Wrapper、多协议标记交换MPLS、多协议波长交换MPLmS、基于SDH的链路接入协议LAPS、简化数据链路协议SDL、连续级联Contiguous Concatenation、虚级联Virtual Concatenation、电时分复用ETDM、光时分复用OTDM、光孤子O-Soliton

一、多姿多彩的光网络世界

作为电信网的基础设施,光传输网得到了长足的发展。从光纤线路上来看,传送的都是光信号,但从尾纤进入到具体的设备或系统后,有些系统需要进行光电转换处理,有些则是直接进行光信号处理。对于大型系统来说,全光的处理难以实现(至少控制或管理信号不可能),所以目前的光传输系统可以分为“以电信号处理为主”的系统和以“以光信号处理为主”的系统。

目前,比较成熟的光传输技术主要是“以电信号处理为主”的SDH和S-DXC系统,代表电时分复用ETDM制式；同时还有“以光信号处理为主”的密集波分复用系统,代表着DWDM制式。受网络业务的驱使,SDH继续向高比特率发展,而DWDM继续向超密集波长数演进。

现在的电信业务主要由SDH和S-DXC来承载,而DWDM主要用来组建点对点(Point-to-point)的透明传输通道,这种方式存在着调度迟缓、效率不高的缺点。如果“以光信号任意处理为主”的OADM、OXC或波长路由器(Wavelength Router,简称WR)等技术成熟的话,一个崭新的“光传送网”OTN会逐渐搭建起来,届时,大部分电信业务会交付给OTN来承载。立足于未来,我们迫切地把光传输家族改称光网络家族。

中兴通讯最近提出一种分类方法,就是把光网络产品分为单波长解决方案SWS(Single Wavelength Solution)、多波长解决方案MWS(Multiple Wavelength Solution)和自由波长解决方案FWS(Free Wavelength Solution)。SWS的代表还是SDH和S-DXC,MWS的代表就是基于点对点组网的DWDM,而FWS的代表就是逐步商用化的“以光信号任意处理为主”的OADM、OXC和WR。

不可忽视的是,属于SWS系列的光时分复用OTDM技术、光孤子O-Soliton技术甚至光码分复用OCDM技术,同样有希望成为光网络家族的成员,只是这些技术还没有走出实验室。有 ：采用OTDM实现的4×40 Gb/s系统将会先于ETDM的 160 Gb/s率先投入商用。

二、单波长解决方案(SWS)

1．SDH技术的演进

目前,世界范围内的SDH 2.5Gb/s及以下系统相对成熟；10Gb/s系统正在规模商用、方兴未艾；40Gb/s系统曙光在前,已正式进入ITU-T建议；160Gb/s系统看来也并非“天方夜谭”。

(1)微电子技术的突破

绝大多数SDH厂商都同时致力于微电子技术的研究和实用,支路映射、低阶复用、开销处理等技术较为成熟,但交叉连接、高阶复用等技术面临考验,相应的ASIC推出相对缓慢,而这也正是产品竞争的焦点所在。目前,商用的SDH 10Gb/s ADM在VC-4级别的交叉能力达768×768,下一步就会突破1024×1024。对于S-DXC系统来说,通过Clos技术可以顺利地扩展交叉矩阵,再利用强大的网管系统控制就能实现超强、灵活的的交叉连接功能。对于40Gb/s系统来说,磷化铟InP材料和高电子活动度晶体管HEMT的发展将使之走出实验室,进而让ETDM技术再一次发扬光大,并让“电子瓶颈”之说暂时变成“危言耸听”。

(2)光信噪比OSNR问题

对于2.5Gb/s速率以上的SDH系统,目前比较流行的办法是采用前向纠错FEC,能在接收端光信噪比OSNR较低的情况下依然获得较佳的误码性能指标。新版G.707建议中利用 SDH的段开销 SOH中空余字节P1、Q1以BCH－3码方式增加了FEC选项,应用到高速SDH系统上预期可获得 2dB的误码性能改善。如希望得到更多的改善,则可使用带外FEC,这种措施来源于海缆系统。现在不少公司开发的SDH系统都采用了带外FEC,有些甚至宣称在10Gb/s系统上能改善8dB。但到目前为止ITU-T尚未确定何种纠错码适用于陆上系统的带外FEC,各厂家都是按照自己的方式进行ASIC和系统设计,在互通方面存在着极 对 40Gbit/s系统还可以考虑利用拉曼技术来提高 OSNR,即在 EDFA输入端之前加入l450nm波长的拉曼泵,对靠近EDFA输入端的上游区段光纤上的光信号进行放大,在 1550nm窗口有望获得 23dB的拉曼峰值增益。

(3)色散补偿问题

10 Gb/s以上ETDM系统走向实用还需解决色散补偿问题,G.655光纤相对G.652光纤所需的色散补偿量可以较少,采用色散补偿光纤DCF是比较成熟的补偿方法,但引入的损耗需放大器额外的增益来补偿。对40Gb/s系统而言,不仅要补偿色散,还要补偿色散斜率。针对这一应用,与常规光纤相比具有负色散及相反斜率的反色散光纤应运而生。光纤光栅补偿是一种有潜力的应用,但目前急需解决的是温度稳定性和宽波长范围问题。

在单模光纤中传播的光波,实际上包含两个电磁场方向,是互相垂直的偏振模。由于光纤制造过程产生的纤芯的椭圆度、非对称机械热应力以及外部弯曲或扭曲影响,这两个偏振模以不同的速度传播,群延时不同,导致光信号失真或脉冲展宽,即传输的速率和距离受到限制,这就是所谓的偏振模色散PMD。对信号来讲,因为PMD值很小,对速率为2.5Gb/s的光信号,影响不大,但对10Gb/s速率及以上的光信号影响较大。对于光纤来说,由于G.653和G.655光纤的剖面设计比较复杂,折射率差大,易受外界因素影响,其PMD比G.652光纤要略差。总体说来,因PMD产生的随机性和不确定性,需要自适应补偿,现在也有厂家宣称研制出相应的PMD补偿器。

(4)网络保护问题

a．常规保护方式

SDH经典的保护倒换已得到普遍认同。类型包括二纤环/四纤环、单向环/双向环、通道环/复用段环,还有子网连接保护SNCP的多种组合。对一般复用段环网来说,保护倒换时间可以控制在50ms以内,但对几千公里超长距离、上下业务节点数较多的环网来说,一些先进的SDH系统通过快速电开关桥接、快速时隙交换Fast-TSI以及高效APS协议/算法处理等,可以保证最终倒换恢复时间低于100ms。

对于跨环业务保护,G.842中典型的双节点互联DNI方式值得推荐。但是,如果跨环的业务量太大,DNI也力不从心,这时需要DXC来实现业务的转接和保护。DNI中需要关注的问题包括错连阻错、拖延时间Hold-off Time以及等待恢复时间WTR能通过网管设置等。

b. 逻辑子网保护

传统意义上的子网是以“物理拓扑”为基础来分割网络,可以称作“物理子网”,而逻辑子网则是以“逻辑拓扑”为基础来分割网络、以电路层的业务和功能特征为依据来对通道层和段层进行水平分割后形成的子网。SDH逻辑子网由若干较低等级的SDH逻辑子网、通道、段开销和链路组成。单个通道或段开销可以组成最小的SDH逻辑子网。SDH逻辑子网的分割遵循以下原则：

● 以电路层的业务功能特征作为分割依据,以保证电路层的业务完整性；

● 逻辑子网的网络结构应尽量简单,同时必须符合网络拓扑的基本类型；

● 段开销、高阶通道和低阶通道都是逻辑子网分割的基本元件,推荐以高阶通道作为分割的基本元件,以减少逻辑子网包含的元件数；

● 从网络管理和保护角度出发,把相同业务功能的基本元件应该尽量分配在同一个逻辑子网内,以避免网络分割过于零碎。

采用逻辑子网的方法可以很容易实现保护功能,比如,那些包含段开销的逻辑子网可以利用成熟的APS协议对业务实行共享保护,而那些不包含段开销的逻辑子网可以实行通道保护,同时,不同逻辑子网之间还可以进一步提供子网连接保护SNCP。

(5)同步定时问题

按照一些新兴网络运营商的要求,SDH网络不但是同步网的使用者,而且可能是同步网的承载者。在SDH网络中,被承载的定时信号不能和其它业务信号等同处理,因为SDH的指针调整机制可能会导致某种程度的抖动(Jitter),也就是会带来传输损伤,从而影响定时精度。所以定时信号需要透明地、不受损伤地从源站点到达目的站点。

目前多数SDH厂商利用SSM机制,通过软件设置S1字节的不同状态来表示定时优先级和定时可用性,一定程度上可以保证定时路由的优化和可重构性,以及防止定时环路(两站点互相抽取定时)这种最坏的情况。

二、更加前沿的单波长技术

OTDM与ETDM有着本质的区别,后者是电信号的时分复用,前者是光信号的时分复用。OTDM的关键技术包括高精度光源、光定时提取、光复用(比如利用高速光开关)技术、光解复用(利用非线性,比如四波混频FWM来实现)技术等,会崭露头角。

在光纤的反常色散区,由于光纤色散和非线性效应的相互作用,一定峰值功率和形状的光脉冲在传输过程中可以保持形状和宽度不变,如果光纤没有损耗,则可以传送无限远,此类光脉冲称为光孤子。光孤子几乎不受偏振模色散PMD的影响,实用会稍晚一些,但目前光孤子和OTDM的关键实现都用到了非线性技术,线路编码均采用RZ方式,商用化的一大要点还需解决和线性领域NRZ编码方式转换的问题。不管怎样,这两种技术给单波长系列和整个光网络家族带来了新的发展动力。

三、多波长解决方案(MWS):DWDM技术的演进

因为ETDM技术的发展受限,DWDM技术得到了迅猛的发展,32×10Gb/s系统已开始大批量装备网络。除了提高基本速率外,DWDM系统扩容的主要办法是增加复用波长数,包括两种途径：更窄的波长间隔和开发更多的频带。

1．更窄的波长间隔

目前从商用化的角度看来,波长间隔如果从100GHz压缩为 50GHz,在掺铒光纤放大器 EDFA的增益带宽 35nm内可安排的波长数则可从40增至80。如果波长间隔达10GHz,在80nm谱宽内甚至可以实现了上千波长数,但波长间隔太窄将导致对光源波长稳定性及滤波器带宽提出相当严格的要求。

2．开发更多的频带空间

除了常规的C带,目前工作于 L带的 EDFA已可商用。关于 S带的研究也已经开始,鉴于拉曼放大器的成熟性及高成本,S波段目前尚不能商用。另外目前的G.655光纤如果工作在 S带,则零色散波长要向短波长方向移动,否则这三带将是负色散,这样一来,C带和 L带对应的色散将加大,需要增加色散补偿量。

3．超长传输距离

目前DWDM选用几种典型的EDFA来实现不同的光跨距Span,利用多个Span组合可实现多种光复用段距离,但光复用段距离还受限于色散容限(可以通过不同的光源调制技术来解决,比如电吸收EA调制、LiNbO3调制、Ⅲ－Ⅴ族调制等),同时不同波长通道的增益需要均衡,还有就是必须抑制非线性。最后,可利用多个光复用段级联可以实现超长光传输段距离,这里,3R功能(信号的再生、再整形、再定时)就显得非常重要。

EDFA的可用带宽约为 84nm,而受激拉曼放大器具有更宽的带宽,其原理是在常规光纤中直接利用光泵浦,利用非线性将信号光放大。采用拉曼放大器的一个优点是：因为放大是沿光纤分布而不是集中作用,因而发送的光功率可以比较小,以降低四波混频FWM的干扰，

多种业务接入

DWDM可以通过自适应的OTU(Self-adaptive Optical Transponder Unit)灵活接入多种速率的业务,从100Mb/s的快速以太网FE、千兆以太网GE、FDDI、ESCON、FICON、HPPI、光纤通道(Fiber Channel)到2.5Gb/s SDH再到10Gb/s SDH等,尤其在城域网的应用中,这种多业务接入的需求就十分突出。

2.自由波长解决方案(FWS)：OTN的核心技术

2.1概述

如果OADM、OXC(波长路由器)规模商用化,那么光自愈环甚至具有可生存性的光传送网络OTN就可以顺利搭建,逐步取代目前由SDH、S-DXC搭建的电层物理网络,而让SDH退居为客户层信号。

2.2 OADM和OXC技术

OADM可用于链型网络的中间或环型网络上,对OADM而言,固定上下波长是最低要求,而动态、可重构上下波长也成为对OADM的必备功能要求。

如果要组建格型网络或网状网络,OXC必不可少。对OXC而言,具备波长转换(Wavelength Conversion)功能(目前还实现不了全光转换)、链路模块性、稳定可靠的光交换矩阵和较高的性价比等是其重要特征。OXC的核心是光开关,近来,微电子机械开关MEMS技术显示出良好的发展前景,正成为实用化大型OXC的主要开关技术之一。

2.3波长路由器技术

波长路由器和OXC没有本质的区别,一般说来,当OXC能够实现动态波长选路功能时就可称为波长路由器。或者说,在进行波长选路时,波长路由器是动态的,而OXC是静态或半固定的。动态波长路由的核心问题之一是,在不使用全光波长变换模块时,如何实现自适应波长和路由的动态分配问题,解决途径是确定优化判据、波长和路由的分配算法,也包括针对故障恢复路由的、性价比较高的自愈算法；核心问题之二是在有全光波长变换模块时,如何利用此类模块降低波长堵塞概率,相应的算法研究包括系统性能和OTN拓扑结构、网络尺寸的内在关系。除此之外,要真正实现自适应的路由和波长分配,必须考虑在业务流量限制下的选路问题,理想的情况是：OTN节点实时监测光信道上的业务流量,根据使用情况按照相应算法增加、减少光信道数量和提高、降低光信道数据速率。

2.4同频串扰问题

在点对点DWDM网络中,不同波长间的异频串扰问题普遍存在,需要波长选择器件(比如光解复用器)优良的隔离度指标来解决这个问题；而在光网络OTN中,当不同输入链路中同一波长(频率)的信号被送入同一OXC,根据需要通过相应的光开关完成光交叉连接,由于器件性能的不完善,单个信道的信号经过交叉连接后会包含其它信道的串扰。当这些信道重新经过光复用器重新组合到一起时,异频串扰就会转化为同频串扰,它可以是不同链路中相同波长间的串扰或同一信号与自身的串扰。当光通道经过多个OXC时,由于每个OXC中波长选择器件的作用(比如隔离度),异频串扰不会随着节点数的增加而积累,而同频串扰和信号在同一个波长信道内,不受波长选择器件的影响,将随着节点数的增加而下断积累。因此同频串扰问题需大力重视。

2.5 OTN的监控技术

对于OTN来说,需要分别在电通道层、电复用段层、电再生段层、光通道层、光复用段层与光传输段层等进行监控,以便实时检测各层性能,也有利于协调各层的保护倒换措施。(编程入门网)

对于光通道层OCH,现在比较看好的监控信道采用数字包封(Digital Wrapper,简称DW)方式传送,即以电时分复用ETDM方式在光通道信号净负荷基础上增加足够的开销比特,构成一个“数字包封帧”,该帧的开销可提供网管消息通道、勤务通信通道、保护倒换通道,还可以提供带外 FEC能力。其特点如下：

●任何电层客户信号比如SDH、GE、IP、FDDI、PDH、ATM等要映射到光通道OCH中,建议都先经过数字包封这一关；

●客户层信号在OCH净负荷中是浮动的,并且不受OCH容器格式限制,而仅仅是在3R(再整形、再生、再定时)带宽内的固定比特率信号；

●不需要指针指示客户层信号在包封帧结构中的具体位置；

●提供10Gb/s或以上信号的带外前向纠错编码FEC功能,对光信噪比OSNR的良好改善；

●能够迅速接纳和处理新出现的客户层信号,比如即将商用化的10Gb/s以太网信号；

2.5 OTN的保护技术

DWDM/OTN可以依赖SDH层实现保护,也可以自身实现光通道保护或二纤单向光复用段保护、和二纤双向光复用段保护甚至光子网连接保护OSNCP。与SDH不同的是,依靠光开关而不是电开关来实现倒换桥接,目前,机械光开关的响应时间在毫秒级,而LiNbO3光开关的响应时间在微秒级,再加上光复用段保护OMSP的APS(可利用数字包封DW帧结构中类似于K1、K2的字节)处理时间,可以推算自愈保护恢复时间在毫秒量级。

虽然SDH环与DWDM/OTN光环有很多类似之处,但需要指出的是,在组环时必须保证任一正常路径与其对应的保护路径都能满足光功率预算(Power Budget)及色散管理的要求,必要时还需 PMD补偿及非线性控制(Non-linearity Control)。另外,如要实现光复用段共享环,没有波长转换功能是很难完成的,因为选路时的波长冲突难以避免。

3.光网络系统如何有效地适应IP业务

3.1 SDH的缺陷

对于固定比特率业务,比如传统话音业务,SDH可以轻易将之适配到对应的固定容量通道中,但对于可变比特率VBR业务和任意速率(如非2Mb/s的整数倍)的新业务,SDH系统则显得不够灵活,所以SDH需要对自身进行改造。

3.2 IP Over SDH剖析

IP Over SDH的方式和要点包括:

(1) 将IP数据包通过点到点协议PPP转换成HDLC帧结构映射到SDH的虚容器VC中,这种方式简称 POS,比较成熟,适于多协议环境,但 PPP并不是专为SDH运载而设计的,POS效率还不理想;

(2)将IP数据包转换成LAPS帧结构映射到SDH虚容器VC中,这是中国人自己提出的IP over SDH提案,已被正式批准作为国际电联标准,其标准号为X.85/Y.1321 IP over SDH。LAPS在HDLC净荷中省去填充字节 PAD,因而对于短数据包,LAPS比 PPP效率要高。另外LAPS将扰码作为强制要求而不象 PPP那样是可选功能。

(3)因为基于HDLC的数据链路层实现很难把速率扩展到2.5Gb/s以上,为了解决这个问题,将IP数据包通过简化数据链路协议SDL的方式映射到SDH虚容器VC中,目前看来,效率很高；

IP Over SDH相对IP Over ATM而言,省掉了大量开销,具备较高的传送效率,但其缺点是流量和拥塞控制能力较弱,能保证业务分级CoS,但不能完全保证QoS；适合纯IP数据业务传送,但不适合话音、图像和多业务平台。现阶段,G比特和T比特路由器的硬件、软件性能已大幅度提升,吞吐量Throughput大,转发延时指标过硬,并行CPU处理技术保证了较短的响应时间和较高的处理效率。如果MPLS大规模应用的话,更是让高速路由器如虎添翼,QoS最终不是问题。

3.3 SDH的级联技术

前面提到,SDH从诞生的一开始,应该是最适合TDM业务传送,比如PDH等,然而对IP/Ethernet和ATM业务则显得力不从心。目前解决的措施是在芯片和系统级提供连续级联(Contiguous Concatenation)或虚级联(Virtual Concatenation)功能。以千兆以太网GE为例,“Ethernet Over SDH”过程描述如下：

GE接口将N个VC-4捆绑在一起形成一个整体VC-4-N,在VC-4-N所支持的净负荷C-4-N中建立一个LAPS(或SDL)链路在SDH网中传送,此为VC-4级联,能在单个VC-4-N内携带N个VC-4净负荷。当N个VC-4连续排列时为连续级联,通常以VC-4-N中第一个VC-4的POH作为级联后整体的的POH.,其缺点是N个VC-4必须地址相邻,带宽分配不灵活。

虚级联方式无需VC-4相邻,仅需通道终端设备提供级联功能即可,这种方式需要通道业务起始端和终止端各增加一套处理设备,接收端需引入一个缓存器以增加额外时延。

3.4 IP over DWDM剖析

IP Over DWDM取消了ATM和SDH两层,映射结构更简单、效率更高,通常采用的方式可以是SDH、PPP/HDLC,也可以是SDL,还可以是GE。分别对应的形式包括：IP→SDH→光通道→(OCH)、IP→GE MAC→GE PHY-光通道(OCH)、IP→PPP→HDLC→光通道(OCH)以及IP→SDL→光通道(OCH)。

采用SDH帧格式的优点前面已有论述,但SDH在传送数据业务时有很多不必要的开销,造成带宽浪费,而且将IP包装入SDH帧,需要增加拆装设备SAR,既浪费资源又浪费成本。

采用千兆比以太网GE帧格式应该是一种经济有效的方法。首先,以太网帧格式与IP数据包是一致的,各种层次的网络使用统一的以太网帧格式可以实现无缝连接。但以太网帧毕竟不是针对长距离而设计的,其 MAC层协议在长距离应用尚待考验,况且以太网帧较少考虑维护管理功能,网络的生存性、健壮性有待商榷。

从长远的目光看,IP Over DWDM应该采用一种新的帧结构,既面向数据业务进行优化,提供较高的传输效率,又有足够的开销用于网络的性能监测和维护管理,以确保网络的安全性和健壮性。目前正在酝酿的10Gb/s以太网标准,其目标就是试图解决这一问题。除了上述适配协议外, ITU－T正在研究开发新的 IP over DWDM适配层标准。

3.5 融合传送节点和智能光网络技术

前面提到,SDH的ETDM属性使其对于可变速率业务不太灵活,所以SDH必须在VC级额外增加级联功能,或是在设备内部把颗粒细化,比如,从目前的最低VC11、VC12级别细化到ATM Cell级或IP Packet级,这样,为了适应IP或ATM业务的“畅通无阻”,一定程度上要求SDH设备内部提供信元交换和IP包交换、包转发的能力。这样,SDH就不是单纯意义上的SDH了,而成了“带宽优化器”或者“融合节点”。

不远的将来融合传送节点技术展望：在大容量高端设备上将TDM、DWDM甚至IP(结合MPLS)核心路由交换等制式融合,让DWDM提供透明的、大容量的光传输通道,而让真正的业务汇接、保护和疏通主要集中在TDM制式为主的电层,比如在SDH和S-DXC层,让IP业务层和传输层在设备级融合的目的,主要是方便吞吐量管理、业务调度、统一网管、减少机房面积和减低整体成本。这种融合节点也许会为目前以电为主的网络向光网络OTN平滑演进提供一种解决措施。

未来较高境界的融合传送节点技术,即智能光网络技术,展望如下：通过新型的MPLmS技术实现IP与DWDM/OTN两个层面的融合,让电层的IP高速路由器和光层的OXC、WR等实现物理设备级的融合,实现灵活的带宽分配、优化、管理以及自动波长路由功能。基本要求包括：有合适的帧格式将IP包直接映射到波长；有合适的信令、协议使路由器等可以按需控制光层波长,获取所需带宽等。

四、结束语

展望未来光网络,单波长系列SWS、多波长系列MWS以及FWS系列在较长的一段时间内都会并行发展,各自突破,随着市场和运营领域的不断检验和取舍,有些系列会逐渐占据上风,领导潮流,而有些系列会渐渐淡出竞争的圈子,甚至被取代。不管未来技术多么复杂,但是网络层次会越来越简洁和清晰,运营商和制造商会携手并进,共同制造“双赢”的局面。值得欣慰的是, 通过几年艰苦卓绝的努力,包括中兴通讯在内的一批民族电信厂商已经具备了同步世界的光网络发展理念,在技术、产品和市场上也积累了雄厚的实力,无疑会为全世界运营商的基础网络建设做出有力的贡献,同时在全球范围内的光网络产品及市场竞争中取得一席之地。

篇2：浅析智能光网络技术及发展

浅析智能光网络技术及发展

摘要：本文主要介绍了ASON技术的总体结构和关键技术，当前ASON的标准研究和应用的进展，并对ASON的演进策略作了一些探讨。

关键词：ASON 总体结构 关键技术 研究进展 应用 演进策略

0 引言

随着IP业务的持续快速增长，对网络带宽的需求变得越来越高，同时由于IP业务流量和流向的不确定性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。为了适应IP业务的特点，光传输网络开始向支持带宽动态灵活分配的智能光网络方向发展。在这种趋势下，自动交换光网络(ASON)应运而生。ASON网络是由信令控制实现光传输网内链路的连接/拆线、交换、传送等一系列功能的新一代光网络。ASON使得光网络具有了智能性，代表了下一代光网络的发展方向。

ASON的主要优点有：动态地分配网络资源，实现网络资源的有效利用;快速的在光层直接提供用户需求的各种业务;降低了运营维护费用;高效的网络管理和保护技术;便于引入新业务。

1 ASON的总体结构及关键技术

在ASON得分层体系结构中，ASON由传送平面(TP)、控制平面(CP)、管理平面(MP)组成。三个平面分别完成不同的功能。传送平面负责在管理平面和控制平面的作用下传送业务;控制平面根据业务层提出的带宽需求，控制传送平面提供动态自动的路由;管理平面负责对传送平面和控制平面进行管理。

ASON的最大特色是引入了控制平面。控制平面是ASON的核心，主要包括信令协议、路由协议和链路资源管理等。其中信令协议用于分布式连接的建立、维护和拆除等管理;路由协议为连接的建立提供选路服务;链路资源管理用于链路管理，包括控制信道和传送链路的验证和维护。

控制平面的核心功能是连接控制功能。在ASON中，连接不再是全部由管理层控制实现的固定连接了。它有三种类型的连接：交换式连接(SC)，永久连接(PC)和软永久性连接(SPC)。控制平面的另一关键技术是网络拓扑和资源的自动发现。主要包括自动邻居发现(NDISC)和自动业务发现(SDISC)。自动邻居发现协议是要解决光网络中对新增节点的自动发现以及处理问题。而自动业务发现是要解决对新发现的节点的业务功能的确认问题，通过业务发现，相邻网元能够了解每个网元提供的业务和确定可选的接口。

信令、路由和资源发现是实现ASON的三大关键技术，而这三个方面的研究工作可以说是实现光网络智能化的重点和难点之所在，一旦这些问题得到解决，光网络智能化的进程将向前迈出关键的一步。

2 ASON的研究进展及应用

经过不断的研究和实践，ASON技术的标准化工作和实际应用取得了巨大的进步。目前国际和国内的ASON标准化方面有了显著进展，ASON产品逐步趋于完善和成熟，电信运营商已经开始了ASON网络的试验和建设。

负责ASON标准化工作的主要国际标准组织包括国际电信联盟(ITU-T)、互联网工程任务组(IETF)以及光互联论坛(OIF)。ITU-T是从整体结构的角度研究智能光网络。它提出了ASON的体系结构和总体要求，以及信令、路由、自动发现等系列建议，还对保护恢复、连接允许控制、管理平面等方面进行了规范。目前，ITU-T的研究方向是继续加强G.8080，逐步解决多层的呼叫和处理问题，解决多层情况下的路由和信令问题;在信令方面，主要针对呼叫和连接分离情况下的信令流程，研究信令流程对控制平面的可靠性、业务优先级、重路由、保护和恢复等方面的支持;在路由方面，主要考虑控制平面对路由互联的策略、路由和保护恢复方面的问题以及多层的路由问题;在自动发现方面，对ECC发现消息格式进行扩展，提供层邻接发现的附加程序。IETF的主要工作是定义用于智能光网络的控制协议。它提出了通用多协议标记交换(GMPLS)的一系列标准草案，包括信令协议(RSVP-TE/CR-LDP)、路由协议(OSPF)、链路管理协议(LMP)等。目前，IETF正在讨论有关链路管理(LMP)、基于GMPLS的网络保护恢复以及域间路由等方面的标准草案。OIF主要关注的'是IP客户端，OIF已经规范了智能光网络的用户接口(UNI)，用于各光网络节点互连的网络接口(NNI)尚在进行当中，E-NNI有了一个初步的定义。目前，OIF一方面主要是进一步完善UNI2.0，包括连接和控制的分离问题、多样性路由的双归属问题、无中断的连接调整操作、1：N的信令保护、对以太网业务的支持、对G.709接口的支持以及UNI接口的发现程序等方面的内容。另一方面，OIF还将进一步完善NNI1.0，完善E-NNI接口的标准化工作。

我国的主要电信运营商对ASON技术投入了极大的关注，积极开展了相关技术研究和经济性分析，并着手ASON网络的规划和建设。目前，ASON组网还存在一些问题：比如接口规范不完善，无法实现多厂商设备的混合组网;域间保护恢复技术还不成熟;支持UNI的客户设备较少等。这些问题有赖于标准的不断完善和产品的不断成熟。

3 智能光网络的演进策略

智能光网络具有先进的技术和突出的优势，是构建新一代光网络的核心技术之一。根据自身业务和网络发展需要，合理的引入和开展新业务新运营模式，逐步向智能光网络演进;要保证与原有网络设备的良好兼容和业务的平滑过渡。

篇3：全光网络技术的进展

摘要：全光网络的相关技术主要包括全光交换技术、光交叉连接技 术、以光放大器为基础的全光中继技术、光复用/去复用技术和光分插 技术，本文对这些技术的原理、研究进展和发展前景进行了描述和分 析。

关键词：全光网络 光交换 光中继 光复用/去复用 OXC

1 全光网络概况

全光网络（全光通信网络）是指光信息流在网络中的传输及交换时 始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光变换。也就是说，信 息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内。由于全光网络中的 信号传输全部在光域内进行。因此，全光网络具有对信号的透明性。它 通过波长选择器件实现路由选择。全光网络还应当具有扩展性，可重构 性和可操作性。

全光网络有星形网、总线网和树形网3种基本类型。

2 全光网络相关技术

全光网络的相关技术主要包括全光交换、光交叉连接、全光中继和 光复用/去复用等。

2.1 全光交换

传统的光交换在交换过程中存在光变电、电变光，而且它们的交换 容量都要受到电子器件工作速度的限制，使得整个光通信系统的带宽受 到限制。直接光交换可省去光/电、电/光的交换过程，充分利用光通信 的宽带特性。因此，光交换被认为是未来宽带通信网最具潜力的新一代 交换技术。对光交换的探索始于70年代，80年代中期发展比较迅速。总 的来说，光交换技术还处于开发的初级阶段，之前不大可能有任 何形式的广泛光交换应用。21世纪初光交换技术将达到实用化水平，商 用光交换机将进入市场。

光交换技术有空分（SD）、时分（TD）和波分/频分（WD/FD）等类 型。其原理、结构特点和研究进展状况如下。

2.1.1 空分光交换

空分光交换是由开关矩阵实现的，开关矩阵节点可由机械、电或光 进行控制，按要求建立物理通道，使输入端任一信道与输出端任一信道 相连，完成信息的交换。各种机械，电或光控制的相关器件均可构成空 分光交换。构成光矩阵的开关以铌酸锂定向耦合器最为引人注目。

2.1.2 时分光交换

时分光交换系统能与光传输系统很好配合构成全光网，所以时分光 交换技术研究开发进展很快，其交换速率几乎每年提高一倍，目前已研 制出几种时分光交换系统。1985年日本NEC成功地实现了256Mb/s（4路 64Mb/s）彩色图像编码信号的光时分交换系统。它采用1×4铌酸锂定向 耦合器矩阵开关作选通器，双稳态激光二极管作存储器（开关速度 1Gb/s），组成单级交换模块。90年代初又推出了512Mb/s试验系统。

实现光时分交换系统的关键是开发高速光逻辑器件，世界各国研究 机构正加紧对此进行研究。

2.1.3 波分/频分光交换

波分交换即信号通过不同的波长，选择不同的网络通路来实现，由 波长开关进行交换。波分光交换网络由波长复用器/去复用器、波长选 择空间开关和波长互换器（波长开关）组成。

目前已研制成波分复用数在10左右的波分光交换实验系统。最近开 发出一种太比级光波分交换系统，它采用的波分复用数为128，最大终 端数达2048，复用级相当于1.2Tb/s的交换吞吐量。

2.2 光交叉连接（OXC）

OXC是用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能 够灵活有效地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护/恢复以及自 动配线和监控的重要手段。OXC主要由光交叉连接矩阵、输入接口、输 出接口、管理控制单元等模块组成。为增加OXC的可靠性，每个模块都 具有主用和备用的冗余结构，OXC自动进行主备倒换。输入接口、输出 接口直接与光纤链路相连，分别对输入输出信号进行适配、放大。管理 控制单元通过编程对光交叉连接矩阵、输入接口、输出接口模块进行监 测和控制、光交叉连接矩阵是OXC的核心，它要求无阻塞、低延迟、宽 带和高可靠，并且要具有单向、双向和广播形式的功能。

OXC也有空分、时分和波分3种类型。目前比较成熟的技术是波分复 用和空分技术，时分技术还不成熟。如果将波分复用技术和空分技术相 结合，可大大提高交叉连接矩阵的容量和灵活性。

日本NEC公司研制的8×8无极性LiNbO3光交叉矩阵由64个无极性定 向耦合开关单元组成，所有开关单元都以简单树形结构（STS）的形式 集成在LiN-bO3芯片上。英国BT实验室研制的OXC采用WDM技术与空分技 术相结合，已用于波分复用系统。在伦敦地区本地网络上进行了现场实 验，传输速率为622Mb/s。另外，西门子、NTT和爱立信等国外大公司所 属实验室对OXC的结构、应用技术也进行了类似研究和实验。

2.3 全光中继

传统的光纤传输系统是采用光—电—光再生中继器，这种方式的中 继设备十分复杂，影响系统的稳定性和可靠性。多年来，人们一直在探 索去掉上述光—电—光转换过程，直接在光路上对信号进行放大传输， 即用一个全光传输型中继器代替目前这种再生中继器。科技人员已经开 发出半导体光放器（SOA）和光纤放大器（掺铒光纤放大器——EDFA、掺镨光纤放大器—PDFA、掺铌光纤放大器—NDFA）

EDFA具备高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关 等一系列优点，这将可以促进超大容量、超高速、全光传输等一批新型 传输技术的发展。利用光放大器构成的全光通信系统的主要特点是：工 作波长恰好是在光纤损耗最低的1.55μm波长，与线路的耦合损耗很 小，噪声低（4~8dB）、频带宽（30~40nm），很适合用于WDM传。但是 在WDM传输中，由于各个信道的波长不同，有增益偏差，经过多级放大 后，增益偏差累积，低电平信道信号SNR恶化，高电平信道信号也因光 纤非线性效应而使信号特性恶化。为了使EDFA的增益平坦，主要采用 “增益均衡技术”和“光纤技术”。增益均衡技术利用损耗特性与放大 器的增益波长特性相反的原理均衡抵消增益不均匀性。目前主要使用光 纤光栅、介质多层薄膜滤波器、平面光波导作为均衡器。“光纤技术” 是通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组合来改变EDF特性，从而改 善EDFA的特性。其技术包括以下几个方面：（1）研制掺铒碲化物玻璃 光纤。用这种光纤制作的EDFA，可使增益特性平坦，频带扩宽。而且频 带向长波长一侧移动。据NTT公司在OFC’97上报道，其最高带宽达80nm 。在1535~1561nm之间，实现了增益基本平坦，最大偏差不超过1.5dB。（2）多芯EDFA。多芯EDFA使用的EDF最多纤芯的。激励光能大致均匀地 分配到第一纤芯中，各个纤芯内的光信号均以小信号进行放大，从而在 很宽的波长范围内获得接 坦的增益，

（3）研制掺铒氟化物光纤放 大器，在秀宽的频带内可获得平坦的增益。（4）通过在掺铒光纤中掺 铝，改变铒的放大能级分布，加宽可放大的频带。（5）用不同掺杂材 料和掺杂量的光纤进行组合，制作混合型EDFA。主要有（A1-EDF）和 （P-A1-EDF）组合；A1-EDF和P-Yb-EDF组合；掺铒石英光纤和掺铒氟化 物光纤组合。这样可以使增益平坦性、噪声特性和放大效率达到最佳。

EDFA最高输出功率已达到27dBm，这种光纤放大器可应用于100个信 道以上的密集波分复用传输系统、接入网中光图像信号分配系统、空间 光通信等。

目前光放大技术主要是采用EDFA。SOA虽然研制得比较早，但受噪 声、偏振相关性等影响，一直没有达到实用化。但应变量子阱材料的 SOA研制成功，引起了人们的广泛兴趣，且SOA具有结构简单、成本低、可批量生产等优点，人们渴望能研制出覆盖EDFA、PDFA应用窗口的 1310nm和1550nm的SOA。

用于1310nm窗口的PDFA，因受氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特 性的限制，研究进展比较缓慢，尚未实用。

2.4 光复用/去复用技术

2.4.1 光时分复用（OTDM）

光时分复用（OTDM）是用多个电信道信号调制具有同一个光频的不 同光信道，经复用后在同一根光纤传输的扩容技术。光时分复用技术主 要包括：超窄光脉冲的产生与调制技术、全光复用/去复用技术、光定 时提取技术。

（1）超窄光脉冲的产生

光时分复用要求光源提供5~20GHz的占空比相当小的超窄光脉冲输 出，实现的方法有增益开关法、LD的模式锁定法、电吸收连续光选通调 制法及光纤光栅法、SC(Supercontinum）光脉冲。增益开关法可以产生 脉宽5~7ps、脉冲重复频率在10GHz左右可任意调整的光脉冲，其优点是 很容易与其它信号同步。增益开关法已用于各种高速光传输实验中的脉 冲源产生和光测量中。SC光脉冲宽度可＜1ps，最窄达0.17ps。

另外利用调整线性调制光纤光栅的色散值对电吸收调制器输出的光 脉冲形状进行修正，也可以产生脉宽为5.8ps、占空比为6.3%的10GHz的 光脉冲。

（2）全光复用/去复用技术

全光时分复用可由光延迟线和3dB光方向耦合器构成。在超高速系 统中，最好将光延线及3dB光方向耦合器集成在一个平面硅衬底上所形 成的平面光波导回路（PLC）作为光复用器。全光去复用器在光接收端 对OTDM信号进行去复用。目前已研制出4种形式的器件作为去复用器， 它们是光克尔开关矩阵光去复用器、交叉相位调制频移光去复用器、四 波混频开关光去复用器和非线性光纤环路镜式（NOLM）光去复用器。无 论采用何种器件，都要求其工作性能可靠稳定，控制用光信号功率低， 与偏振无关。

（3）光定时提取技术

光定时提取要求超高速运转、低相位噪声、高灵敏度以及与偏振无 关。目前已研制出一种采用高速微波混频器作为相位探测器构成的锁相 环路（PLL），另外使用法布里一珀 涉光路构成的光振荡回路（FPT ）也可以完成时钟恢复功能。

2.4.2 波分复用（WDM）

光波分复用是多个信源的电信号调制各自的光载波，经复用后在一 根光纤上传输，在接收端可用外差检测的相干通信方式或调谐无源滤波 器直接检测的常规通信方式实现信道的选择。采用WDM技术不仅可以扩 大通信容量，而且可以为通信带来巨大的经济效益。因而，近几年对这 方面的研究方兴未艾，特别是密集波分复用可望很快获得应用。1995年 NTT进行了10个信道、每个信道的传输速率高达10Gb/s，中继间距为 100km，传输距离为600km的全光传输实验，系统容量高达60（Tb/s） -km。NEC、AT&T、富士通3个公司进行了总容量超过1Tb/s的WDM 实验（NEC：20Gb/s×132ch-120km；富士通：20Gb/s×55ch-150km； AT&T：40Gb/s×25ch-55km）。初，总容量为40Gb/s（2.5Gb/s× 16信道）的WDM系统已经商用。目前，大部分公司的DWDM系统都是以 2.5Gb/s为基本速率的，仅加拿大北电网络等少数公司是以10Gb/s为基 本速率。北电（Nortel）的8×10Gb/s波分复用系统开通实际业务的运营商。MCI公司70%的网络中已采用了WDM系统。泛欧运营商HER公司 (Herms EuropeRailtel）将采用Cienc公司的40×2.5Gb/s系统。 Williams公司将为Frontier在休士顿、亚特兰大等地的网络提供16× 10Gb/s的DWDM系统。目前，国内开发DWDM系统的单位有原邮电部五所、北京大学、华为公司和武汉邮电科学研究院等。武汉邮电研究院的8× 2.5Gb/s波分复用系统已用于济南-青岛工程。

2.4.3 光分插复用（OADM）

在波分复用（WDM）光网络领域，人们的兴趣越来越集中到光分插 复用器上。这些设备在光波长领域内具有传统SDH分插复用器（SDH ADM ）在时域内的功能。特别是OADM可以从一个WDM光束中分出一个信道 （分出功能），并且一般是以相同波长往光载波上插入新的信息（插入 功能）。对于OADM，在分出口和插入口之间以及输入口和输出口之间必 须有很高的隔离度（＞25dB），以最大限度地减少同波长干涉效应，否 则将严重影响传输性能。已经提出了实现OADM的几种技术：WDM DEMUX 和MUX的组合；光循环器间或在Mach-Zehnder结构中的光纤光栅；用集 成光学技术实现的串联Mach-Zehndr结构中和干涉滤波器。前两种方式 使隔离度达到最高，但它们需要昂贵的设备如WDM MUX/DE MUX或光循环 器。Mach-Zehnder结构（用光纤光栅或光集成技术）还在开发这中，并 需要进一步改进以达到所要求的隔离度。上面几种OADM都被设计成以固 定的波长工作。

意大利电信中心研究实验室研制了一种新结构——使用干涉滤波器 的OADM，与传统的单根光纤设计相比，它提供了插入口和分出口之间的 高隔离度，对输出口的分出信号双倍的抑制功能以及波长可调性，这种 方法的可行性已通过样机进行了试验。测得的输入和分出口之间隔离度 ＞55dB，对分出信道的抑制＞16dB，调节范围＞8nm。

从目前来看，全光网络首先是应用于局域网（LAN）、城域网（MAN ）等内部的光路由选择，所采用的技术主要是基于WDM和宽带的EDFA。 从长远来说，全光网的发展趋势必然向着波分、时分与空分3种方式结 合的方向发展。其应用将扩展到广域网。网络范围可以覆盖整个国家或 几个国家，最终实现一个高速大容量能满足未来通信业务需求的全光网 络。

篇4：智能ODN光分配网络技术论文

智能ODN光分配网络技术论文

一、智能ODN的优势

智能ODN的出现，解决了传统ODN存在的诸多弊端。传统ODN网络发展，由于FTTx网络中数量节点庞大，大量端口需要人工查找，办事效率十分低下，而且由于网管中的端口信息以人工录入为主，错误率高。除此之外，由于FTTx现行的工作方式不合理，管理滞后，造成端口利用率低，管理难度大等问题。相对于传统ODN相比，智能ODN管理系统能够自动进行数据管理，以智能标签的方式实现端口设备配置，效率高，准确性高。其次，智能ODN能够实现大批量的验收，根据光路数据进行自动关联，实现线路信息自动绑定。同时，智能ODN还能以GIS信息进行自动诊断，确保线路运行通畅，减少故障发生。

二、智能ODN光分配网络技术的实际应用研究

目前为止，我国的智能ODN光分配网络技术尚处于起步阶段，并没有真正的发展起来。国内各个ODN厂家使用的技术和发展方向并不相同，彼此之间存在着较大的差异。如今，主要应用于网络技术当中的智能ODN智能标签有三种模式，分别是电子标识模式、射频标识模式、二维码模式。应用智能ODN光分配网络技术，可以提升光纤网络的稳定性、提升业务调度效率，也可以提升光网投资效益。初，上海贝尔、中兴分别推出了SmartODN、EODN的智能ODN解决方案，并将其应用于通信技术当中，对ODN技术应用投资，保证了ODN资源管理的.准确性，并且在工程施工环节当中，通过ODN技术实现了营运维修核心问题的顺利解决。1、提升光纤网络稳定性。智能ODN系统可以在局域网中加入光功率监测单板，对外接光路进行测试，并且根据实际情况将监测结果反馈到智能ODN网管中，网管工作人员以此来进行工作，保证光纤网络的稳定性。

此外，智能ODN技术还可以进行故障排查，分析OTDR反射曲线，精准定位光路故障位置，从而实现局域网的快速维护，提升光纤网络稳定性。2、提升业务调度效率。系统的日常维护中，业务调度是十分重要的环节，业务调度对工作人员的要求很高，除了具有一定的经验外，还要对数据进行精准掌握。智能ODN光分配网络技术应用到调度中，可以实现反馈信息的精确处理，提升调度效率，在很大程度上降低了调度成本。此外，智能ODN系统计算迅速，可以迅速恢复工作，通过备用路由保证业务正常工作，从而实现调度效率整体提高。3、提升光网投资效益。在大规模的FTTx建设下，ODN已经成为了网络投资的主体，是FTTx建设当中的重中之重。而ODN在FFTx的建设当中，大多数ODN设备都安装于户外，受天气影响变化较大，容易导致设备受损，最后难以辨认。智能ODN光分配网络技术可以很好的解决这一问题，并且智能录入光纤施工信息，提高生产效率，更好的促进城市光纤网络的发展。

三、结束语

综上所述，我们不难看出目前智能ODN光分配网络技术已成为FTTx网络建设当中的重点，如何构建运营，如何发挥智能ODN光分配网络技术在FTTx网络建设中的作用，已经成为国内各大电信运营商考虑的首要问题。同时，运营商们想要构建高效性、综合性、智能性的ODN网络构架，提升智能ODN在光纤网络建设中的作用，就必须坚持科技创新，采用先进的技术改革智能ODN技术，以此才能促进ODN光分配网络更好更快的发展。

篇5：智能自动交换光网络的演进

摘要：电信服务的发展需要有全新的、更智能化的光网络支持，北电网络公司的OPTera系列产品具备新型光网络的主要性能，符合ITU-T的自动交换光网络标准——G.ASTN，首先介绍了自动交换光网络的结构、信令构件、路由选择；接着对有关的几种标准作了比较，ITU-T建议的主要优点在网络结构方面，而IETF标准的信令和路由协议具有相当大的优越性；最后介绍了北电网络的光服务网络。

关键词：ASTN，ASON，路由选择，信令传输，网状网恢复

一般说来，骨干网是能够承载复杂的、可预测的语音和专网业务的光网络。处于网络边缘层的因特网业务正在呈爆炸性增长，从而为新服务提供商展现出令人振奋的前景。而且，原先主要用来降低网络规划方面成本的光传输服务，现在可以直接面对最终用户，这就需要一个全新的、更智能化的光网络来迎接这些挑战。

新型光网络应具备下列主要特点：

· 标准化的路由选择和信令传输结构；

· 基于网状拓扑结构；

· 网络拓扑结构和资源自动检测；

· 基于SONET／SDH环的灵活的网状恢复机制；

· 通过共享带宽恢复的规划和应用以及分等级服务的资源分配；

· 通过快速连接设备性能和多厂商、内部服务提供商的协同工作；

· 用户信号带宽按需分配。

一、G.ASTN结构

北电网络公司的OPTera系列产品具备上述新光网络的主要特点，符合ITU-T的自动光交换网络标准（G.ASTN）。G.ASTN的结构框架见图1，其中的光业务层支持从STM-1到波长带宽的多种业务颗粒。G.ASTN支持用户直接和光交叉连接设备（OXC） 相连，也可以通过OPTera Metro 4100／4200和OPTera Metro 5100／5200与接入网连接。G.ASTN控制层面由光连接控制器构成，与传输网络相重叠，各个光连接控制器与OPTera Connect网络节点一一对应。G.ASTN控制层面根据边缘层用户的要求，通过光网络来提供路由设置和信令传输。

路由设置分两个步骤：首先，每个OPTera节点寻找有效资源，然后与相邻节点连接，并将本地拓扑结构信息上报给相关的光连接控制器（OCC），于是光连接控制器自动搜寻优化的传输网络拓扑结构和资源；其次，光连接控制器通过路由协议动态更新拓扑结构数据库以适应相应的拓扑变化，由每个自动交换传输网（ASTN）控制器维护最新的拓扑结构数据库，为连接的建立进行动态路由计算。这个最新的网络状态可以得到当前的信息利用状况，同时可以收集历史信息以满足容量规划的需要，激活最优化触发器，限制路由容量。

二、信令构件

网络构件是用来描述网络功能结构的一些通用基本元件，与具体实施技术无关。在ASTN控制层面的构件主要有四类：请求代理（RA）、光连接控制器、管理域和接口。

ASTN控制层面包括以下几种信令接口。

（1）用户网络接口（UNI）

这种接口允许用户在建立和拆除连接时产生信号，是基于MPLS（LDP或RSVP）的方案，适用于光网络。它应用于用户系统（如路由器），或更高层的传输网元素。UNI也可被网管用来为不具备UNI信令功能的用户发送用户连接信号。最终用户可能用到的参数包括：QoS、保护级别、带宽、日历功能、路由多样性和其他属性。

（2）节点到节点接口（NNI）

这是ASTN网络的内部接口，它通过网络传送用户请求，用于在光通道上的中间节点之间建立连接。这个接口的参数包括明确的路由说明、保护能力和路由限制，定义明确的NNI接口可以支持ASTN网络中所定义的不同级别节点相互正常工作。

（3）内部接口（IrDI：Inter-Domain Interface）

这种接口不显示，用于不同网管下的ASTN网络，是带有UNI功能的NNI，用来交换简单的地址和拓扑结构。它是实现跨越多管理领域的服务能够快速传输的关键。内部接口是对ASTN网络内部连接完全开放的，能够实现不同运营商之间真正的端到端连接。

（4）连接控制接口（CCI）

这是位于ASTN控制器（前面提到的光连接控制器）和OPTera Connect交换结构中间的接口，用来配置交换设备的交叉连接和获取当前交换状态的信息。CCI允许多种容量的交换和内部的复杂性。

UNI和NNI的性能可以增强服务能力，包括端到端的拨号信令通道保护、软件的永久连接、后台连接的优化、连接的跟踪以及日历连接的设置。

三、路由选择

每个OPTera Connect节点搜寻有效资源，然后与相邻节点连接并通过CCI向相关的光连接控制器上报本地拓扑信息，

同样，光连接控制器也会在光连接控制器之间自动搜寻全球的传输网络拓扑结构和资源，如带宽。这已经通过开放最短路径优先（OSPF）协议扩展到光网络上的形式完成了。一旦它们建立起拓扑结构数据库，ASTN控制器就使用一种路由协议（如CR－LDP或RRSVP－TE）动态更新它们的拓扑结构数据库。同样，任何IP地址的改变都会传播开，以保持可通达性。

四、几种ASTN协议草案的比较

国际上关于ASTN的标准主要有以下4个。

（1）IETF标准

协议采用对等模型，即让路由器直接接受光网络拓扑信息，从而直接控制光网络完成自动连接建立工作。主要面向传输、数据混合网，利用现有信令协议扩展和修改来开发UNI，RSVP－TE和CR－LDP。它的优点在于利用数据网的网络调配和带宽管理，缺点在于由于采用对等模型，就目前情况看，可处理的网元数受限较大，计算量大，算法不收敛的概率大于客户／服务者模型。

（2）ITU-T标准

包括ASTN和自动交换光网络（ASON），ASON是前者针对OTN网络的子集。客户层要求通过接口传给服务层，由服务层来解决客户的要求，不让客户层知道服务层的拓扑细节，这就是客户／服务者模型。客户／服务者模型允许光层和客户层独立演进，光层的发展不会受制于IP层的发展速度。

（3）ODSI标准

针对重叠网，采用客户／服务者模型及新的信令协议。其优点是信令协议的工作效率较高；缺点是由于定义范围有限，可完成的功能也有限。

（4）OIF标准

更多地基于结构式方法，倾向于客户／服务者模型。

ITU-T建议的主要优点在网络结构特性方面，而IETF标准的主要优点在于路由信令部分。如果能够将ITU-T和IETF两种标准的优势结合在一起，那么将会大大加快自动交换光网络标准的建立速度。

五、北电网络的光服务网络

北电网络的光服务网络（OSN）使用Preside服务软件，提供一系列增值服务：

①多网状网的选择恢复；

②用于网络设计和优化的网状网络工具；

③Preside服务软件（如记费、认证、SLA管理）；

④Preside服务软件的多厂商网管；

⑤信令代理；

⑥OPTera代理服务软件提供的API；

⑦将当前的Preside服务软件的多厂商网管移植到混合的或纯粹的ASTN网络。

现代网络多具有高度的不可预知性和多样性。数据服务需要一个从最高等级的服务（如支持金融业务）到低等级服务（如支持提供因特网接入的ISP服务商）的范围。为了保证多服务级别的一致性，OSN将复杂的网状网恢复算法结合应用在ASTN控制层面，以提供下列功能：

· 由通道特性决定的路由选择，如抖动、时延、比特差错率和信号质量标准；

· 路由选择符合网络优化结构可靠性所要求的恢复级别；

· 设计和配置工具；

· 支持ASTN产生的拓扑数据库。

Preside服务软件提供了一套强大的服务工具包，可以缩短最新应用投放市场的时间。为了今后加快服务速度和加大G.ASTN的利润产生余地，北电网络开发出了一套用户端软件OSA（OPTera Service Agent）。

OSA有一系列API来驱动网络内部的UNI接口。它是一个智能化、嵌入式的信令代理，可为ASTN光网络的用户提供光层服务。用户（或边缘层）设备可以是基于用户端的路由器、存储设备或一台服务器。实质上OSA要求为支持ASTN信令的光网络 提供“5R+B”的带宽连接。“5R+B”是指： 合适的带宽（Right bandwidth）、合适的时间（Right time）、合适的持续时间（Right duration）、合适的质量（Right quality）、合适的对等互联（Right peers） 和 最佳的价格（Best price）。

OSA应用于访问ASTN网络终端系统，使一些能增长利润的服务和应用成为可能，例如自动搜寻验证、带宽管理，弹性带宽的多级别选择以及边缘系统、故障站点的网络自动恢复。

除了能以构件方式提供成本控制、灵活的用户控制、实时请求和带宽服务的配置外，OSA还展示了两个新概念，即光因特网和网络按需分级。

六、结 语

G.ASTN定位于一个标准的结构和协议，为大批厂商和运营商提供交换光网络服务。ASTN结构已经由T1X1做为北美的建议提交给ITU，现已成为ITU的G.ASTN标准。ASTN结构将来会把信令和路由协议并入到光层上。IETF标准的信令和路由协议具有相当大的优越性，因此，北电网络在IETF中努力将MPLS（OSPF，CRLDP）延伸到支持G.ASTN 的UNI和NNI信令的智能光网络。同时，正在积极吸取OIF标准中面向客户服务部分的精华，以达成与ASTN协议的融合。可以相信，在不远的将来，ASTN／ASON协议将成为支持下一代电信网的基本协议。

篇6：光网络技术在城域承载网中的应用网络知识

文/董其炳 传送承载网面临的机遇和挑战 随着通信技术的进步和信息 需求 的提高，人们越来越不仅仅满足于话音业务，移动、视频、游戏 、娱乐等业务已经成为发展趋势，这些就是我们所熟悉的NGN、3G业务， 广义NGN网络架构与传统的 电信 网络在本质上的差别，

文/董其炳

传送承载网面临的机遇和挑战

随着通信技术的进步和信息需求的提高，人们越来越不仅仅满足于话音业务，移动、视频、游戏、娱乐等业务已经成为发展趋势，这些就是我们所熟悉的NGN、3G业务。

广义NGN网络架构与传统的电信网络在本质上的差别，就是承载与控制分离，无论什么业务，都通过IP统一承载传送，新业务开发和宣传等等可以由第三方完成，业务的种类极大丰富，网络流量也随之大增。因此，对运营商来说，业务管理和网络建设成为其面临的两个最主要的挑战。其中网络管理面临的挑战，就是要建立一个完善的承载网，以实现在综合业务承载、扩容、QoS、安全、技术选择等方面均能很好地满足长远发展的需要。

目前，如何确保IP承载网的安全和传送业务的高QoS，是IP承载网面临的最大问题。在IP城域核心网，依靠强大的芯片设计能力，可以制造出超能力的大型路由器，因此普遍采用这种超能力设备实现轻载传送，配合DiffServer调度机制以及MPLS端到端面向连接的处理机制，可以很好地确保核心网路由转发的性能。

在网络安全方面，随着IP技术的不断进步，基于三层的FRR快速重路由保护机制可以提供快速的网络保护，但目前尚缺乏大规模商用验证。正是基于此，大部分运营商的IP承载网都是先做干线，以典型的Router＋WDM方式来构建，或者是优先实现城域IP核心承载网，也是典型的Router＋光纤直驱/WDM方式，例如中国电信的CN2、中国移动的17951长途话音交换以及电信网通的PSTN智能化改造等等。

在接入层目前面临的问题就相对较多。接入层可以选用的技术很多，但是缺乏最佳的技术，只有选择相对较合适的技术。传统的L2对于QoS和安全性问题无能为力，光纤直连在网络安全性方面也不适合长远发展，而MSTP技术因为可以解决接入网的QoS、安全等问题，是当前比较好的选择。此外，电信级以太（CE）概念的提出，也正是为了解决传统以太传送设备的安全性、QoS和可靠性问题，使以太技术能适应城域电信业务传送的需求。

城域波分综合承载迎来新高潮

随着EOS（Ethe.netOverSDH）和EOW（EthernetOver WDM）技术的发展，在MSTP和城域波分中也逐步融入内嵌RPR和二层交换等功能，以便在实现透明传送的同时，也实现功能完善的二层交换功能，供不同场合灵活使用。

光网络中对业务的转发是透明的，无论什么样的业务都可按配置好的电路端到端透明直达，中间无需逐包处理，就能达到时延最短和QoS最高保障的效果。因此在干线上，最佳的选择是Router＋DWDM，以使不同地点之间的业务经过波分承载直达。由于DWDM能提供丰富的物理层保护方式，可减少中间Router层层转发，因此能很好地解决网络QoS和安全性问题，

目前，在国内，由于城域内光纤管道比较丰富，因此城域核心网用Router光纤直驱的方式比较普遍。这种应用模式带来的问题是光纤和管道消耗较快，光纤管理难度大，光纤直驱将会逐步减少。部分运营商由于光纤资源不够丰富，Router互连常常选择采用城域波分（M-WDM）。当前主流的城域波分为40波容量系统，最高带宽可达40×10G，网络建设具有一定的前瞻性。

另一方面，在本地网应用中，由于县到市距离远，光纤直驱无法满足跨距需求，且长途光纤资源紧张，城域波分综合承载无疑是最佳选择，因此在当前本地网建设中，40波的城域波分成为建设主流，它充分满足了IP、传统窄带、大客户以及未来3G业务的带宽需求。

随着光器件不断成熟，纯光交换机制在波分系统中逐步商用化，配合ASON功能，基于ASON的下一代城域波分系统调度和管理将越来越方便，波分设备的组网也将彻底摆脱环形结构，具备构建网状网（MESH）的能力，更适合业务承载。“Router＋光纤直驱”的组网方式必将逐步被“Router＋ASONWDM”取代，具备ASON功能的下一代智能城域波分系统也将迎来一个新的建设高峰。

MSTP在城域接入网中应用越来越多

由于传统互联网业务粗放式经营，带宽需求不仅盈利能力差，缺乏增值业务，而且对QoS和安全性要求低，因此MSTP在互联网建设中应用不多，主要是解决部分地区拉远问题。

NGN业务与互联网业务完全不同，高附加值业务对网络时延、抖动等各种QoS要求极高，采用传统的建网模式不能满足新业务需求。而MSTP承载IP业务对其时延、抖动和高QoS等需求能很好满足，且MSTP支持丰富的以太业务传送功能：透传、MAC二层交换、VLAN、QinQ、MPLS、内嵌RPR等等，满足各种场合下IP业务的传送需求。

对于局部带宽需求高的密集城区，MSTP可能承载能力不够，可以考虑采用小容量城域密集波分或者粗波分承载业务，满足大容量业务QoS和高安全性传送需求。

作为构建城域接入网的优选方案之一，MSTP在实现IP业务接入的同时，还可以同时承载3G和大客户等多种业务接入，实现多业务综合承载，避免建设多张承载网造成的重复投资。

尤其值得一提的是即将来临的3G建设。3G网络的承载网也是广义城域网的一部分，因此在建设新一代城域网的时候要综合考虑进去。无论是WCDMA还是TD-SCDMA，都要求传送设备提供高精度时钟。从这方面来看唯有MSTP/SDH能够满足这一条件。当前3G可商用版本的基站传输都是基于E1的ATM传送，MSTP继承了SDH的所有优势，能够有效解决3G基站的时钟和E1业务传送问题。MSTP通过板间扩容平滑升级支持以太业务处理，通过简单的网络改造即可实现未来NodeBIP化传送传输需求，保证运营商的前期网络投资。

另外，据统计，全国企业注册数量达到1500万家，但其中有专线网络的仅有10％，即使是拥有专线的企业，还面临专线网络升级、改造和补点等建设需求。通过建设专线网、提升带宽、完善专线覆盖来提升企业的信息敏感度和企业竞争力，是现代企业的发展战略。因此，面对企业信息化建设的浪潮，大客户专线建设无疑是运营商目前和未来的战略型业务之一。大客户业务类型繁多，常见的有FR、DDN、ATM、SDH和IP等类型专线，为避免建设多张网络，主流建设思路可以优先考虑MSTP网络承载所有专线，提升专线提供能力。

综前所述，“城域波分＋路由器”将是未来城域核心网的主流建网模式，随着ASON城域波分的不断成熟商用，路由器光纤直驱的应用模式将逐步淡出。而在城域接入网，为了降低建网成本和维护成本，建设综合承载接入网是有效措施，当前MSTP更是承载多业务、确保接入网安全和可靠性的优选方案。（董玉楠编辑）

原文转自：www.ltesting.net

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