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AII-IP承载网中的下一代WDM技术

发布时间:2019-11-11 09:30:50编辑:it技术社区网阅读次数:
AII-IP承载网中的下一代WDM技术

文/刘西恒

IP承载网及其特性
All-IP承载网是以IP技术为基础的多业务承载网,是运营商网络IP化和网络转型的基础。All-IP承载网与承载Internet等业务的传统IP网有较大的区别。传统IP网在QoS、安全性、可靠性、运营管理等方面存在不足,无法达到电信级的承载要求。而All-IP承载网虽然其技术基础仍然是IP,但已经从企业级演进成电信级。

从定位上看,IP承载网是一个替代PSTN、FR、DDN、IP VPN、Internet的电信网络,虽然兼容Internet业务,但收益最主要的部分来自传统电信业务。因此,IP承载网是一个多业务的电信级承载网。下一代All-IP承载网要求有电信级的QoS、安全性、可靠性、运营管理等性能,并能仿真TDM特性,从而保证在替代PSTN等网络后对客户体验的延续性。

从发展上看,IP承载网不仅包含现有的业务,而且能对未来的电信增值业务快速地提供解决方案,如IPTV、VOD、Online game、Video phone等等。这些业务对带宽的消耗不断加大,使得IP承载网的目标容量将超过现有传统TDM与宽带网带宽总和的10倍以上。IP承载网平台更加开放、可扩展性更好。
从规划建设上看,IP承载网既不同于以Internet为主的传统宽带网,也不同于以语音、专线等电信业务为目标的传统电信网络,很难通过对传统宽带网络和传统电信网络的改造来实现。大部分运营商在IP承载网的建设上采用了重新建网的思路,如欧洲的BT、KPN,北美的AT&T、Verizon等。

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IP承载网的建网模式
为了在IP分组技术的基础上保证业务的性能、网络的可管理性和可扩展性,IP承载网继承了PSTN+SDH的建网思路,并对汇聚、传送、交换、组网和保护等方面提出了更加全面的要求。

IP技术的电信化发展迅速
首先,为保证扩展能力和管理特性,对业务的传送不再简单地基于Ethernet和IP包,单层的MAC、VLAN和IP设备逐渐边缘化,增加隔离和端到端特性的标签技术及其嵌套发展迅速,如MPLS、TMPLS、PBT、MAC-in-MAC、Q-in-Q等。
其次,为降低网络的成本,IP承载网中相对复杂和昂贵的路由交换功能更加集中,甚至集中于全国网络的几个核心路由器节点上;外围城域网则采用静态配置的端到端IP管道方式实现业务汇聚,减少或者避免在城域网内部进行业务交换。
第三,为保证网络的性能,IP承载网的业务汇聚要求有严格的QoS分级,对于业务流交错的网络,要求具备强大的流量工程(TE)和带宽轻载。电信级的IP设备已经从汇聚、交换、传送等方面为IP承载网提供了完善的解决方案。

IP+Optics成为共识的建网模式

在组网和保护上,IP承载网与传统宽带网不同,需要光传输网络的协助。

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首先,All-IP承载网容量和覆盖范围较大,这对于以IP技术为基础的分组设备来说,大量的数据节点和Ethernet链路造成网络物理拓扑管理难度增大;网络覆盖范围的增大会导致中间层次增多,影响业务QoS;网络容量的增大,使相邻设备之间出现多对光纤连接,增加了光纤使用成本和管理复杂程度。
其次,All-IP网络将成为电信运营商最主要的网络,不但延续了原有电信网络的可靠性要求,而且由于更多重要业务的不断融入而对网络及业务的可靠性提出了更高的要求。但是,数据设备在大规模组网情况下的业务可靠性保证至今仍然是一个难题,MPLS Router的FRR保护不能扩展到全部承载网,而大范围的RPR组环又面临可靠性和成本的压力,数据设备单独实现业务保护的能力有限。
在IP承载网中,光传输网络的融入将很好地解决这些问题。在大容量、广覆盖的情况下,通过WDM提供多波长、大容量、长距离的传输;同时,NG WDM能在波长与子波长层面提供对业务的交叉调度、保护、性能监视,以实现对业务的可靠传送。这时,数据设备主要负责QoS处理、汇聚、交换,光网络负责组网和保护,这种功能和网络分工的细化,使得网络的性能、价格、可扩展能力等指标达到最佳。IP+Optics已经成为业界All-IP承载网传送模式的共识。

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骨干IP承载网传送方案
 业界对All-IP骨干网的建网已经比较明确。T级别MPLS Router是一个高性能、多业务的设备,WDM为核心交换网提供大容量、长距离的解决方案。基于OTN的ASON成为All-IP承载网的最佳传送解决方案。
 OTN是一个基于多波长的传送网络,是SDH网络结构从电路向波长的升级,也可以认为是一个类SDH的多波长传送网络。OTN包括多纬度的ROADM系统、OEO的OTN波长/子波长分插复用系统,能提供波长/子波长交叉调度、波长/子波长的OTN开销和端到端管理能力。同时,OTN将加载GMPLS智能控制平面,GMPLS使OTN通过端到端调度降低了P Router业务疏导成本,OTN强大的保护和恢复能力降低了对Core Router因为FRR保护而造成的轻载压力,同时大大降低了超大容量情况下骨干WDM网络的维护难度,如图1所示。

城域IP承载网传送方案

城域IP承载网在技术上和组网上不同的运营商有不同的方式。电信级Ethernet已经成为城域IP承载网的主要技术。在网络结构上,城域网从核心层到接入网分层组网;在业务结构上,城域网仅进行分组数据的汇聚,IP管道呈星状分布。

电信级Ethernet来自Ethernet技术,通过提升交换容量、增加设备级保护、RPR网络保护、L2 aggregation、标签隔离、QoS分级、轻载、PWE3等新功能的发展之后,新一代的TMPLS、PBT等城域Ethernet技术不但可以提供电信级的性能,而且可以实现端到端的电信级业务性能、故障监控和管理,形成新一代的MTN和ETN城域网承载模式。同时,城域网的承载容量不断增大,部分城域网已经超过干线容量,SDH等传统光传输技术已经无法完成相应的组网和保护功能,OTN成为All-IP承载网主要的光传送网络选择。

由于理念上的不同,CE和简单的Metro WDM组网面临一些问题:第一,CE所有的电信级性能的完善基本上都带来成本的上升,虽然其成本相对核心路由器而言非常低,但在汇聚容量较大的区域,多层次CE的建网成本较高。第二,CE同样也面临一定的组网困难,比如城域网网络规模较大时,从宽带接入网到核心节点的Ethernet组网层次会增多,从而导致时延、Jitter等性能的下降,这对城域WDM提出了更多的组网和保护要求。

 在城域All-IP承载网中,下一代的Metro WDM端到端波长调度和保护,使CE的层次和数量大大减少,建设和维护成本下降;从接入网到核心网的业务经过的转接跳数减少,业务性能提升,因而是一个性价比较高的建网思路。
 下一代的Metro WDM也可以通过智能OTN提供上述解决方案。但对大部分的城域网来说,GE是主要的传送颗粒,业务类型相对单一,如果汇聚的GE数量较少,比如每个接入节点仅一个GE的情况下,跨WDM接入层和汇聚层的OTN的调度成本相对较高。这时,基于GE汇聚和GE交叉调度的GE ADM将成为另外一个低成本的选择。
 在汇聚波长相对较少的环境下,GE ADM舍弃了相对复杂的G.709复用结构和开销,采用异步复用的方式将多个GE汇聚成为2.5G、5G、10G波长,并通过网管实现GE的端到端管理,在维护难度基本不变的情况下,使调度成本更低,成为中小容量IP承载网的最佳WDM传输方案。如图2。

下一代WDM同样为节省IP承载网的成本而增加了一些比较灵活的功能,比如L2 aggregation。在城域IP承载网中,容量较小的CE和WDM倾向于融合。下一代WDM系统能够提供电信级的L2 aggregation功能单元,以实现在承载网边缘层对宽带接入网GE接口的汇聚。下一代WDM系统的L2 aggregation功能单元能够提供Q-in-Q、MAC-in-MAC等嵌套功能,能够提供严格的QoS分级和流量配置能力,能够提供设备级的保护,在低成本情况下保证了承载网的业务性能、安全和可靠性。同样,下一代WDM系统也能够在城域承载网的核心节点提供GE-10GE的电信级汇聚,从而减轻核心节点CE的接口压力,降低核心节点CE的组网成本。内嵌L2 aggregation功能单元已成为下一代WDM的重要特征之一。

结束语

Full Mesh MPLS Router Over WDM的骨干网方案和CE Over WDM的城域网方案已经在BT 21CN、KPN All-IP、中国电信CN2等运营商下一代网络建设中得到了大范围应用。传统WDM无法构筑一个可靠的、具有端到端动态业务调度功能的传送网络,无法满足IP承载网的传送需求,发展下一代WDM成为光网络发展的方向。

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