贵州移动光传送网的ip化演进方案

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-贵州移动光传送网IP化演进方案第二章IP化进程中传送网的技术演进2.1中国移动IP网络现状根据中国移动集团公司对IP承载网络的统一规划，IP承载网将最终演进为中国移动互联网（即CMNet网络）和中国移动IP专用承载网。其中CMNet主要 用于承载传统的公众类的互联网业务等，IP专用承载网则是软交换汇接网在省层面的延伸，主要用于承载软交换话音、3G、网管及BOSS自有业务等。2.1.1移动软交换网络中国移动在2004年建设了一张当时全球规模最大的基于IP承载网的软交换 汇接网络。据光缆路由的实际走向及彼此业务的相关性，任何1对同城市的CR路由器至少与2对其它城市的CR路由器相联；在每对核心节点CR1、CR2之间建 立互联链路。在核心节点之间按双平面组织，两个转发平面分别设置全网状中继 链路，所有接入节点单元均通过2条中继链路就近上联到本大区汇接节点的2台汇接路由器；每个转发平面均按可以承担全部业务量设计，以保证业务的可靠性和服务质量。如图2所示：北京北京2石家庄呼和浩特太原天津IP专用承载网核心层全国8个主要城西安1全国网管中心西安2乌鲁木齐兰州市布置沈阳沈阳2长春银川哈尔滨 西宁北京西安沈阳上海1上海2成都1南昌 上海成都2成都杭州重庆贵阳昆明广州武汉南京福州南京1南京2拉萨合肥济南IP专用承载网省会接入层南宁海口广州1广州2长沙武汉1郑州武汉2每省会城市布置1对路由器图2中国移动软交换网络----- -但是该网络有着诸多缺点，如双平面网状结构链路数多，随着业务网络转型， IP专网是发展重点，带宽需求增加，而SDH大颗粒IP业务时效率低下，为 严格保证Qos及可靠性，轻载，冗余容量多，带宽利用率很低等。2.1.1移动CMNET网络4----- -贵州移动光传送网IP化演进方案CMNET分为三级多层结构。即骨干网级、省网级和城域网级。骨干网在 各省均有两个骨干网节点，第一节点北京、上海、广东、四川、辽宁、陕西、 湖北、江苏省，采用2.5G网状连接；骨干核心路由器与国内运营商互联路由器之间互联带宽为10G。随着信息化推进，互联网业务和移动数据业务增 多，进一步扩大CMNet的规模，骨干节点间提速至10G；通过省网建设、城域网建设来延伸CMNet的服务范围；移动CMNET骨干网如下图所示：沈阳北京西安南京 上海成都武汉广州图3中国移动CMNET网络拓扑图贵州公司CMNet网络主要提供固定互联网数据接入业务，目前在贵州公司 CMNet范围内已开展的业务主要有互联网专线接入业务、E视通业务、企业互 联业务（VPN）和WLAN业务等。此外，在CMNet骨干网上还进行了GPRS互 联网接入业务、短信业务、移动定位以及IP电话等业务流量的承载。----- -图4贵州移动CMNET网络图5----- -贵州移动光传送网IP化演进方案2.1.3移动IP承载网移动IP城域网的发展刚刚起步，是CMnet骨干网（国干及省干）及IP专用承载网在城域范围内的本地延伸，在网络规模和业务发展等方面与传统 固定运营商存在较大的差距。贵州移动IP城域网的建设将立足于贵州移动未来全业务发展需求，明确网络的功能和性能目标，采用合理的网络结构、建 设原则、路由和QoS设计、业务承载实现。通过网络结构、设备功能性能， 并结合数据网络管理系统的优化和提升，将贵州移动各个地州的城域网络建设成为一张结构清晰、功能齐全、控制集中，能够满足语音、视频、数据等 全业务承载要求，具备差异化服务能力的综合承载网络。2.1.1移动网络IP化的技术演进2.2.1移动网络IP化的架构移动网络的IP化从软交换网络和IP承载开始，直到在3GLTE阶段建立一个 全IP化、接入网与固网融合的纯IP核心网，完成标准上的端到端IP化。移动网络的IP化是一个全网络端到端的IP化过程，包括终端应用、接入网络、承载网络、核心网络、维护管理等方面。终端IP化的目标是在提供个性化体验，推进多媒体业务，体现智能化的同时，能够通过软件装载实现多种业务的支持。接 入网络IP化意在承接多样化用户带宽和质量需求，为多种业务提供更高的带宽，全面降低成本。承载网络IP化采用扁平化的网络结构实现，可以提供各种QoS分类转发、电信级别倒换保护和更灵活的承载能力，以实现承载和业务的分离，突破带宽瓶颈。核心网络IP化通过将电路交换转换为分组交换，给予网络融合 各种业务应用和用户体验的能力，使运营商能够快速提供新业务，克服了原有网络业务提供周期过长、业务适应性差等缺点，为多业务融合开启便利之门。维护管理的IP化要实现业务层面端到端的质量和安全的管理，确保网络的告警和监控能力。移动网络全IP架构可以分为核心网、传送网、数据网和接入网等层面进行分析，数据网本身就是基于IP的网络，而其他网络要实现IP化则需要一个过程。 而本文将主要探讨传送网与接入网的IP化技术演进。作为光传输的关键技术，WDM、GMPLS、MSTP、ASON将成为未来全IP传送网 的发展趋势。在骨干网上，IP技术和传统的光传输技术会在很长时间内分层共 存，“IPoverDWDM”会成为主要技术。而在城域网内，IP技术和光技术将走向融合，以便提供高带宽、高质量的业务。在末梢端，统一的IP接入可以实现 传送资源的共享和性能的提升。在接入网层面，建立一个现有3G无线接入网之外的、接入网和与固网融合 的纯IP核心网可以满足宽带无线接入的需求。目前，现有的3G网络主要是基于电路交换技术，而在3GLTE阶段，NodeB将代替BTS，RNC----- -将代替BSC，并且将会 采用包交换取代电路交换，以实现传统电路交换业务的全IP化。针对众多必须面对和解决的难题，运营商的网络IP化建设应该从核心网向 边缘网络分阶段完成。6----- -贵州移动光传送网IP化演进方案2.2.2移动网络IP化的发展方向在兼容现有技术的前提下，由于SDH设备大量应用，为了解决数据业务的处理和传送，在SDH技术的基础上研发了多业务传送平台(MSTP)设备，并已经在网 络中大量应用，很好地兼容了现有技术，同时也满足了数据业务的传送功能。但 是随着数据业务颗粒的增大和对处理能力更细化的要求，上层业务对传送网提出了两方面的新需求：一方面传送网要提供大的管道作为SDH设备的改进，MSTP 的内核采用VC-12或者VC-4的交叉粒度来完成以太网的分组传送，在面向群路侧的处理对象是VC-4。MSTP采用虚级联（VCAT）、链路容量调整机制（LCAS） 技术来适应宽带IP业务，主要是以VC-12虚级联来提供企业专线、基站传输、 以VC-3/VC-4虚级联来提供以太网FE/GE接口的透传等应用。但是当IP业务丰富以后，VC-12/VC-3/VC-4这些带宽粒度和语音、视频业务的带宽需求很不匹配，如果都采用VC-12的粒度虚级联会带来设计上的困难和 成本的上升。MSTP管道的刚性不利于提升带宽的利用效率，尽管LCAS功能可以 动态调整虚级联管道带宽，但是使用范围和效果比较有限。因此，随着宽带IP业务所需的电路带宽和颗粒度的不断增大，以VC调度为基础的MSTP网络首先在扩展性和效率方面表现出了明显不足，这主要是由于MSTP所改善的是在用户接 口一侧，但是内核一侧却仍然是电路结构，MSTP技术向分组处理或IP化的程度不够彻底。这时的广义的OTN技术(在电域为OTH，在光域为ROADM)提供了新的解决方案，它解决了SDH基于VC-12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题，也部分克服了WDM系统故障定位困难、以点到点连接为主的组网方式、组网能力较弱、提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点。 另一方面多业务承载和传送需求对光传送网提出了更加细致的处理要求，业界也提出了分组传送网的解决方案。分组传送网是建立端到端面向连接的分组的传送管道，将面向无连接的数据网改造成面向连接的网络，该管道可以通过网络管理系统或智能的控制面建立，该分组的传送通道具有良好的操作维护性和保护恢复。电信业务IP化对光传送网的挑战促使光传送网向下一代光传送网发展，而光传送网目前所面临的问题和需求则决定了下一代光传送网的发展方向。随着市场对传送网要求的不断变化，下一代光传送网将呈现诸多新趋势：（1）网络边 缘趋向传送和业务层的融合，并向智能化和内核分组化演进；（2）网络核心趋向传送层与业务层分别独立发展，光传送网本身向业务网方向演变；（3）网络 垂直结构趋向扁平化，中间层薄化或淡出；（4）网络水平的全光化趋势继续向用户延伸；（5）组网方式开始从点对点和环网向网状网方式演进，并进一步向 智能化光联网方向发展等。在这些新趋势中，光传送网分组化的发展趋势是光传送网从“多业务的接口适应性”向“多业务的内核适应性”转变和更好地适应 ----- -IP业务发展的必然要求，分组传送网在全网的部署成为光传送网未来发展的必 然选择。根据应用策略的不同，接入层传送网和骨干传送网的发展趋势演进路线各不 相同。由于业务的IP化，导致核心层骨干路由器之间的流量大幅度增加，带宽需求较大。此时最有效的传送网建设方案是采用集SDH与WDM优点于一身的以 IPoverWDM为核心技术的OTN设备组网，能够分别实现电层和光层的交叉连接，7----- -贵州移动光传送网IP化演进方案并且可以组成自动交换光网络(ASON)，能够提供业务的自动多路径保护。对于本 地网核心层，业务量较大，也可以采用OTN设备。除此之外，接入层（即城域网） 传送网为符合IP化的业务发展需求，传送网应该是基于100%内核的分组传送网，即演进路线是以电路交换为基础的接入层/汇聚层传送网络向分组传送网络 （PTN）演进。光传送网向分组化方向演进的技术路线如图5所示：图5光传送网演进图具体来说，城域传送网核心层的演进路线是CWDM光传送网向以智能化大容量调度为基础的OTH和ROADM方向演进，基于SDH的MSTP以及基于SDH的ASON光传送网向基于T-MPLS的核心光分组传送网演进；城域传送网接入层/汇聚层的 演进路线是SDH、基于SDH的MSTP以及基于SDH的ASON光传送网向基于T-MPLS的接入/汇聚光分组传送网演进。骨干光传送网的演进路线是IPoverPointto PointWDM首先在电层向IPoverOTH方向演进，在光层向IPoverROADM方向演进，然后向IPoverOTN方向演进。最后，整个光传送网通过引入统一的GMPLS 控制平面实现光传送网向智能化的光传送网方向演进。其中，基于SDH的ASON进一步向基于“内核分组化”的智能光分组传送网方向演进，即向基于T-MPLS 的ASON方向演进；IPoverOTN向基于OTN的ASON方向演进。----- -综上所述，光传送网向分组传送网的演进是下一代光传送网发展的必然趋 势，而这种发展趋势的主要推动力就是电信业务IP化。2.2.3PTN技术2.1.1PTN的技术特点8----- -贵州移动光传送网IP化演进方案PTN即分组传送网，是PacketTransportNetwork缩写，强调分组传送、 传统传送网IP化、面向连接的多业务传送。PTN以IP技术为核心，可用于多业 务的环境，具备TDM/ATMoverPacket和纯分组的业务接入、汇聚和传送能力，以及IP网的低成本和高效率等特点。但传统IP技术存在先天不足，需加以改进， 以使之能成为一种传送技术，实现电信级的业务传送。具体来说，通过如下措施，使PTN具备了电信级的特征。高质量的网络同步：电信业务的正常运行离不开网络时钟同步，即要求全网设备之间的频率和相位差异保持在合理的范围之内。网络同步包括频率同步和相 位同步。频率同步，是指信号之间的速率保持某种严格的特定关系，以维持通信网络 中所有的设备以相同的频率运行。相位同步有两个主要的功能：授时和守时。通俗的说，授时就是“对表”，通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相 位同步；守时就是保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差不要太大。对 于移动传送网来说，同步对于保证网络性能和用户在不同基站间的切换十分关键。目前的无线技术存在多种制式，不同制式对时钟同步有不同的要求。PTN可以提供三种分组时钟同步方案：以太网同步时钟技术(以太网物理层同步)、TOP技术(TimingOverPacket)、和基于IEEE1588v2的clockoverIP技术。其中以太网同步时钟技术、TOP技术都是频率同步技术，而基于IEEE1588v2的clockoverIP技术既可以实现频率同步又可以实现时间同步(相位同步)。利用这些技术，PTN实现了高质量的网络同步，克服了IP技术在网络同步上的固有缺陷，使PTN向电信级IP传送网迈出了关键的一步。完善的QoS调度能力：传统的IP技术只能采用“尽力而为”的方式进行报文的转发，所有的报文均采用先入先出(FIFO)的策略进行处理。这种尽力而为的方式对业务的吞吐量、延迟、抖动和丢包率没有任何保障，并且对语音、视频、 数据等对业务质量具有不同要求的业务缺乏差异化服务的机制。然而今天，移动业务不只是单纯的话音，移动视频、移动Internet、在线游戏等新业务层出不 穷。同时，各类业务对服务质量的要求也差别很大，例如移动话音、视频通话等实时业务就对报文的传送延迟、丢包率等提出了较高的要求，移动Internet和 内容下载就对服务质量的要求则低一些。为了支持具有不同服务需求的移动语音、视频以及数据等业务，传送网络必 须能够区分出不同的业务类型，进而为之提供相应等级的服务。PTN具备完善的 业务类型识别手段和QoS灵活调度机制，应用基于流分类的DiffServ服务模型，完整实现EF、AF、BE等各种类型和子类PHB，使运营商可为用户提供具有不同 服务质量等级的服务保证，实现同时承载数据、语音和视频等业务的网络需求。----- -管道化的带宽管理：为实现端到端的QoS保障，PTN提出“管道”化的设计 理念：在网络的UNI侧通过H-QoS(层次化QoS)策略实现业务管道的划分；NNI 侧业务的上行“管道”根据流量工程DS-TE实现带宽等资源的管理。9----- -贵州移动光传送网IP化演进方案UNI侧支持HQoS机制。通过层次化的方式，在不同业务级别上分别设置单 独的调度器，进一步精细化流量QoS特征，进行相应等级的服务。层次化QoS 为用户提供了一个更精细、更合理地利用所租带宽的能力，同时提供所需的服务质量保证；可以分别控制单个/多个业务类型、单个/多个业务接入点、单个/多 个业务的总带宽。NNI侧支持DS-TE机制。为平衡网络流量，尽量保证业务质量，DS-TE机制中每种“管道”都支持8种业务优先级。SDH-Like的OAM：传统的SDH网络具备端到端的OAM能力和出色的网络保护能力，极大地提高了网络可维护性和可靠性，降低了网络运维的OPEX成本。分 组传送网络也应该继承类似SDH的OAM和网络保护的能力。PTN的OAM仿照SDH， 通过硬件实现对OAM报文的发送和对协议状态机的处理。这样，可以保证对于每个待检测的业务流，每隔3.3ms插入和发送一个OAM协议报文，以保证在10ms 内完成对故障的检测(协议规定3个OAM帧完成一次故障检测)，从而保证50ms的业务保护倒换时间。PTN实现OAM不会因OAM业务流数量的增加而降低性能。PTN强大的OAM支持能力，为PTN的组网及业务的保护提供了前提和基础，结合APS，可同时实现上万个业务保护组的50ms保护倒换。PTN的OAM可实现端到端的管理能力，支持类似SDH的AIS和RDI等告警回送机制，还支持基于业务 服务层面、MPLS以及PW等不同层面的OAM能力。统一的多业务传送管理平台：PTN利用PWE3技术实现多业务(TDM、ATM、Ethernet等)的仿真和统一承载。PWE3(PseudoWireEmulationEdgetoEdge)是一种端到端的二层业务承载技术，属于点到点方式的L2VPN。在分组网络的两台 PE(ProviderEdge)中，利用LDP信令实现对PW(PseudoWire)标签的自动分发，利用RSVP-TE实现LSP标签的自动分发。通过隧道模拟CE(Cus-tomerEdge)端的各种二层业务，如数据报文、比特流等，使CE端的二层数据在PTN网络中透明传递。为了面向网络的演进和未来发展，PTN具有向WDM扩展的能力，并兼容微波传送解决方案。PTN同时提供包括SDHVC颗粒、WDM波长以及子波长、以太网报 文的业务转发能力，通过GMPLS统一的控制平面实现对不同业务转发的统一控制，构建统一多业务传送和统一网络管理的平台，实现运营商传送网全网的业务 调度及全网的统一管理。----- -2.PTN核心技术（1）PTN两大技术就实现方案而言，在目前的网络和技术条件下，总体来看可分为以太网增强 技术和传输技术结合MPLS两大类，前者以PBB-TE为代表，后者以T-MPLS为代 表。①PBB-TE技术10----- -贵州移动光传送网IP化演进方案面向连接的具有电信网络特征的以太网技术PBB-TE最初在2005年10月提 出，主要具有以下技术特征：基于MAC-in-MAC但并不等同于MAC-in-MAC、使用 运营商MAC（ProviderMAC）加上VLANID进行业务的转发、基于VLAN关掉MAC自学习功能，避免广播包的泛滥，重用转发表而丢弃一切在PBT转发表中查不到 的数据包。PBB-TE希望基于现有城域以太网体系构架达到电信级运营要求，在电信级 保护、可管理性、扩展性方面均有发展，也能提供低于50ms的恢复时间、以太网连接由网管系统进行配置等功能，同时运营商MAC对用户不可见，骨干网不需 处理用户MAC，业务更安全；此外，I-SID（I-TAG）突破VLANID的限制，可支 持16M（24bit）的业务。②T-MPLS技术T-MPLS（TransportMPLS）是一种面向连接的分组传送技术，在传送网络 中，将客户信号映射进MPLS帧并利用MPLS机制（例如标签交换、标签堆栈）进行转发，同时它增加传送层的基本功能，例如连接和性能监测、生存性（保护恢 复）、管理和控制面（ASON/GMPLS）。总体上说，T-MPLS选择了MPLS体系中有 利于数据业务传送的一些特征，抛弃了IETF（InternetEngineeringTaskForce）为MPLS定义的繁复的控制协议族，简化了数据平面，去掉了不必要的转发处理。T-MPLS从面向连接的分组传送角度扩展出发，通过上述一些机制使其达到 电信级运营要求，包括在电信级保护、可管理性、扩展性方面考虑完善，如提供低于50ms的恢复时间；分级、分段的电路级管理，类似SDH的OAM；基于MPLS的帧及转发机制，对包括POS等接口的支持较好。但总体看来此技术的相应产业支持还不够成熟，预计2009年左右芯片才能完善。在应用场景上适合基于TDM 业务为主向IP化演进的运营环境。（2）PTN两大技术比较PTN技术具有面向连接的数据转发机制、多业务承载、较强的网络扩展性、 丰富的OAM、严格的QoS机制以及50ms的网络保护等技术特征，但MPLS-TP和 PBB-TE两种主流技术在具体细节上存在一定差异。----- -①数据转发机制：PTN的数据转发是基于标签进行，即由标签构成端到端 的面向连接的路径，但两者采用的标签和转发机制不同。MPLS-TP采用20bit的MPLSLSP标签，是局部标签，在中间节点进行LSP标签交换；PBB-TE采用运营商 的目的MAC地址＋VLAN（即B-DA+B-VID）的60bit标签，是全局标签，在中间节点不进行标签交换，标签处理相对简单一些。②多业务承载能力：MPLS-TP采用PWE3的电路仿真技术来适配所有类型的 客户业务，包括以太网、TDM和ATM等，采用VPWS支持以太网专线业务（包括EP-Line和EVP-Line），采用VPLS支持以太网专网业务（包括EP-LAN和EVP-LAN）； 而PBB-TE目前主要支持以太网专线业务，采用PBB技术来支持以太网专网业务；11----- -贵州移动光传送网IP化演进方案对于TDM和ATM等业务，PBB-TE也可采用PW来承载，基于以太网的电路仿真技 术还在开发中。目前，两种PTN技术对E-Tree业务的实现机制还有待完善。③网络扩展性：T-MPLS继承了传送网的分层和分域架构，支持TMC（PW）、 TMP（LSP）和TMS（段层，可选）三层，不同域之间通过NNI接口互连，PW的 20bit标签支持的业务数量多达104万（220－17），MPLS-TP的分层架构尚未确定，但至少有LSP和PW两层；PBB-TE是基于PBB的分层网络架构，支持用户业 务和运营商网络的安全隔离，用于标识业务的I-SID为24bit，多达1677万（224－1）。④OAM能力：PTN的OAM主要包括故障管理（故障检测、定位和通告）和性能管理功能。PPB-TE的OAM是基于IEEE802.1ag的连接故障管理（CFM）或Y.1731 的以太网OAM机制。T-MPLS的OAM是基于G.8114，与Y.1731的OAM消息功能非常相似，不同之处是T-MPLS的OAM支持分层：TMP/TMC/TMS（可选）。2008年7 月，IETF72会议讨论了MPLS-TP的OAM，修改了OAM报文格式，引入ACH来实现 与PWVCCV兼容，PW的CC可能会利用VCCV-BFD实现，同时引入CV、AIS、APS等OAM功能。⑤QoS机制：PTN的QoS主要包括流分类、流量管理、优先级标记、流量整形、队列调度和拥塞控制等。MPLS-TP主要采用E-LSP方式，即利用EXP字段的3bit（注：MPLS-TP草案已将EXP名称修改为COS）作为优先级标记，支持8个优先级；MPLS-TP的QoS通常分为3层：客户层、PW层和LSP层，可基于每层进行流量管理和调度。PBB-TE主要采用B-VLAN的VLANPRI（3bit）作为优先级标 记，支持8个优先级；PBB-TE的QoS可分为客户层、业务层（I-SID）和隧道层（Trunk）。⑥网络保护：在MPLS-TP保护方面，ITU-T的T-MPLS支持1＋1和1：1线性保护（G.8131）以及Wrapping和Steering环网保护（G.8132），IETF倾向于采用MPLS的FRR完成1：N线性和环网保护。目前IETF和ITU-T的JWT专家正在热烈讨论MPLS-TP的环网保护需求；而目前PBB-TE支持1：1线性保护，由 于其标签全局性带来的限制，因此不支持子网保护和基于连接的环网保护，可采 用G.8032的以太环网保护。目前由于北电的破产，导致PTN的核心技术实质上以T-MPLS为主流技术。2.1OTN技术2.1.1OTN技术产生背景----- -近年来，通信网络所承载的业务发生了巨大的变化。数据业务发展非常迅速，特别是宽带、IPTV、视频业务的发展，对运营商的传送网络提出了新的要求。传 送网络要能够提供适应这种增长的海量带宽，更重要的是要求传送网络可以进行快速灵活的业务调度，完善便捷的网络维护管理（OAM功能），以适应业务的需 求。目前传送网使用的主要是SDH和WDM技术，但这2种技术都存在着一定的局限性。12----- -贵州移动光传送网IP化演进方案SDH技术偏重于业务的电层处理，具有灵活的调度、管理和保护能力，OAM 功能完善。但是，它以VC4为基本交叉调度颗粒，采用单通道线路，容量增长和 调度颗粒大小受到限制，无法满足业务的快速增长。WDM技术以业务的光层处理为主，多波长通道的传输特性决定了它具有提供大容量传输的天然优势。但是， 目前的WDM网络主要采用点对点的应用方式，缺乏有效的网络维护管理手段。纯光调度系统（如ROADM）虽然可实现类似于SDH的调度和保护功能，但由于物理 受限和波长受限问题，很难在大范围网络中应用。而且颗粒度单一，灵活性差， 不能实现不同厂家设备的互通。传统的传送网是基于语音业务而设计和优化的，它提供2M、155M业务的汇 聚，具备分插复用、交叉连接、管理监视以及自动保护倒换等功能。随着宽带业务的发展，特别是VoIP、VOD、IPTV对带宽的巨大需求，原有传送网越来越难以 负担Multi-Play时代对大颗粒业务高效率、低成本传送的需求，而传统的WDM设备，只是扩展了线路的容量，节省了光纤端口，不具备端到端的业务提供能力。 低的传送效率和复杂的维护管理限制了WDM（波分复用）设备在城域光网络的发 展。AllIP的演进趋势对传送网的需求，在业务和网络互联接口方面的变化表 现得更为直接：传送网的业务接口从先前的2M、155M业务接口演化到目前的FE、GE、10GE等接口，Ethernet已经成为具有支配地位的网络接口。在引入GFP（通用成帧规程）和数字包封技术之后，传统传送网能够适配IP/Ethernet业务，但对于大颗粒的Ethernet和FC（Fiberchannel）业务，基 于VC4的业务适配使解决方案缺乏效率和成本方面的优势。随着GE、10GE等大颗粒业务的增多，面向语音业务的传统传送网越来越力不从心。1998年，针对DWDM系统不足，以及全光网实现的难点，ITU-T就提出了基于G.872的OTN(光传送网)标准。OTN，也称为OTH（OpticalTransportHierarchy），是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。2.OTN技术特点OTN使用前，传输层主要是靠SDH层对业务信号进行映射、复用、成帧，开 销处理等，以及网络保护。由于SDH是同步体系结构，对于网络同步要求较高，增加了网络的复杂性，另外以VC-12、VC-4颗粒的映射和交叉，粒度比较小，对 ----- -于高速信号(GE以上信号)效率较低，同时成本较高。OTN主要针对SDH的这些问 题，进行改进。（1）完善的技术标准OTN跨越了传统的电域（数字传送）和光域（模拟传送），成为管理电域和 光域的统一标准。OTN处理的基本对象是波长级业务，将传送网推进到真正的多 波长光网络阶段。OTN结合了光域和电域处理的优势，提供巨大的传送容量、完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护，是传送宽带大颗粒业务最13----- -贵州移动光传送网IP化演进方案优的技术。从电域看，OTN保留了许多传统数字传送体系（SDH）行之有效的方面，如多业务适配、分级的复用和疏导、管理监视、故障定位、保护倒换等。同时，OTN 扩展了新的能力和领域，如提供对更大颗粒的2.5G、10G、40G业务的透明传送 的支持，通过异步映射同时支持业务和定时的透明传送，对带外FEC的支持，对多层、多域网络连接监视的支持等。从光域看，OTN第一次为波分复用系统提供了标准的物理接口（服务于多运 营商环境下的网络互联），同时将光域划分成OCH（光信道层）、OMS（光复用 段层）、OTS（光传送段层）三个子层，允许在波长层面管理网络并支持光层提供的OAM（运行、管理、维护）功能。为了管理跨多层的光网络，OTN提供了带 内和带外两层控制管理开销。（2）多种业务信号封装和透明传输OTN可以支持多种业务信号的透明传送，如SDH、GE和10GE等。OTN定义的 OPUk容器传送业务信号时不更改其净荷和开销信息，而其采用的异步映射模式保证了业务信号定时信息的透明。10GE接口相对于10GPOS接口具有很大的成 本优势，路由器采用10GE接口可以大大降低网络建设成本。而目前基于SDH的WDM系统主要是针对SDH信号的传送，无法实现对10GELAN信号的透明传送。因此，WDM系统引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提条件。（3）大颗粒调度和保护恢复OTN技术提供3种交叉颗粒，即ODU1（2.5Gbit/s）、ODU2（10Gbit/s）和ODU3（40Gbit/s）。高速率的交叉颗粒具有更高的交叉效率，使得设备更容易实现大的交叉连接能力，降低设备成本。经过测算，基于OTN交叉设备的网络投资将低于基于SDH交叉设备的网络投资。在OTN大容量交叉的基础上，通过引入ASON智能控制平面，可以提高光传送网的保护恢复能力，改善网络调度能力。（4）完善的性能和故障监测能力目前基于SDH的WDM系统只能依赖SDH的B1和J0进行分段的性能和故障监 测。当一条业务通道跨越多个WDM系统时，无法实现端到端的性能和故障监测，以及快速的故障定位。而OTN----- -引入了丰富的开销，具备完善的性能和故障监测机 制。OTUk层的段监测字节（SM）可以对电再生段进行性能和故障监测；ODUk层的通道监测字节（PM）可以对端到端的波长通道进行性能和故障监测。从而使 WDM系统具备类似SDH的性能和故障监测能力。OTN还可以提供6级连接监视功能（TCM），对于多运营商/多设备商/多子网环境，可以实现分级和分段管理。适当配置各级TCM，可以为端到端通道的性能 和故障监测提供有效的监视手段，实现故障的快速定位。因此在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测，而不需要依赖于所承14----- -贵州移动光传送网IP化演进方案载的业务信号（SDH/10GE等）的OAM机制。从而使基于OTN的WDM网络成为一 个具备OAM功能的独立传送网。（5）FEC能力G.709为OTN帧结构定义了标准的带外FEC纠错算法，FEC校验字节长达4×256字节，使用RS（255,239）算法，可以带来最大6.2dB（BER＝10-15） 编码增益，降低OSNR容限，延长电中继距离，减少系统站点个数，降低建网成本。光通道传送单元（OTUK）中使用了FEC，提高了传输性能，增加了最大单跨 距离或者是跨距数目，延长了信号的总传输距离。（6）智能化方向在OTN网络中采用ASON/GMPLS控制平面（λ/ODUk/GE调度颗粒），即构成基于OTN的ASON网络。基于SDH的ASON网络与基于OTN的ASON网络采用同一 控制平面，可实现端到端、多层次的智能光网络。基于OTN的智能光网络可通过控制平面自动实现OCH/ODUK连接配置管理，从而使光传送网可动态分配和灵活 控制带宽资源、快速生成业务、提供MESH网的保护与恢复、提供网络动态扩展扩容能力、提供多种服务等级，并最终使光传送网成为一个可运营的业务网络。 多层面调度的互相配合与统一控制，使OTN实现更加精细的带宽管理，提高调度效率及网络带宽利用率，满足不同业务容量的带宽需求，增强网络带宽运营能力。同时，可实现不同层面的通道保护或共享保护。目前，基于OTN的智能光网络将 为大颗粒宽带业务的传送提供非常理想的解决方案，它主要包括国家干线光传送网、省内/区域干线光传送网、城域/本地光传送网等应用领域。OTN的主要优点是完全的向后兼容，它可以建立在现有SDH管理功能的基础 上。另外，提供了存在的通信协议的完全透明，例如IP、PoS和GFP，特别是FEC的实现，使网络运营商的网络运营既经济又高效。构筑面向AllIP的宽带传送网，需要集成多种新技术（如WDM、ROADM、40G/100G线路传送、ASON/GMPLS、 集成的Ethernet汇聚能力等），而OTN成为整合多种技术的最优化的框架技术。OTN为WDM提供端到端的连接和组网能力；为ROADM提供光层互联的规范并补充 了子波长汇聚和疏导能力；OTN有能力支持40Gbit/s和未来的100Gbit/s线路传送能力，是真正面向未来的网络；OTN为GMPLS的实现提供了物理基础，扩展 ASON（自动交换光网络）到波长领域。可以预计，在不久的将来，光传送网技术----- -会得到广泛应用，将成为中国移动营造优异的网络平台、拓展业务市场的首选技 术。3.OTN技术与SDH技术的区别OTN是继PDH、SDH之后的新一代数字光传送技术体制，它能解决传统WDM 网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题。OTN以多波长传送（单波长传送为其特例）、大颗粒调度为基础，综合了SDH的优点及 WDM的优点，可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度，并实现业务的接入、封装、映射、复用、级联、保护/恢复、管理及维护，形成一个以大颗粒 宽带业务传送为特征的大容量传送网络。从OTN功能上看，就是在光域内实现业15----- -贵州移动光传送网IP化演进方案务信号的传送、复用、路由选择、监控，并保证其性能指标和生存性。它同SDH 传送网一样，满足传送网的通用模型，遵循一般传送网组织原理、功能结构的建 模和信息的定义，采用了相似的描述方式，因此，许多SDH传送网的功能和体系原理都可以移至OTN。（1）OTN是面向传送层的技术，特点是结构简单，内嵌标准FEC，丰富的维护管理开销，只有很少的时隙，只适用于大颗粒业务接入（2）SDH主要面向接入和汇聚层，结构较为复杂，有丰富的时隙，对于大小 颗粒业务都适用，无FEC，维护管理开销较为丰富（3）OTN设计的初衷就是希望将SDH作为净荷完全封装到OTN中，以弥补 SDH在面向传送层时的功能缺乏和维护管理开销的不足4.OTN与WDM的关系WDM是面向传送层的技术，而OTN实际也是更多关注传送层功能的技术，所 以OTN基本可以理解为是为WDM量身定制的技术。在G.709标准中，OMS层就是依靠WDM技术来实现的；最初的WDM设备在信号结构上并没有统一的标准，仅仅是将各种业务直接通过O-E-O实现非特定波长到特定波长的转换。OTN标准发布后，由于其非常适合WDM的特点，而且有利于推进不同厂家波分设备的互连互通， 所以迅速成为WDM设备遵循的接口标准。5.OTN核心技术SDH已经成为当今传送网络的主要技术。除了它的基于标准的互操作性特征外，SONET/SDH具有性能监视，错误隔离，保护交换，交织，可扩展性。然而，SONET/SDH被优化以服务基于话音的业务，具有严格的时分复用（TDM）设计，这样的设计无法实现突发数据流量有效使用带宽。基于ITU－TG.709的OTN可 以保证各种各样设备接口的兼容。SONET协议是为管理每个光纤上单个波长的传 输而设计，而OTN是为管理每个光纤上多个波长传输而设计－DWDM系统的基础。而且，OTN提供了管理每条光纤上每一个波长的能力。（1）G.709OTN信息结构G.709定义了两种光传送模块（OTM-n），一种是完全功能光传送模块（OTM-n.m），另一种是简化功能光传送模块（OTM-0.m，OTM-nr.m）。OTM-n.m定 义了OTN透明域内接口，而OTM-nr.m定义了OTN透明域间接口。这里m表示接口所能支持的信号速率类型或组合，n表示接口传送系统允许的最低速率信号时 ----- -所能支持的最多光波长数目。当n为0时，OTM-nr.m即演变为OTM-0.m，这时物 理接口只是单个无特定频率的光波。将业务信号适配到光通道层（OCH），信号的处理都是在电域内进行，包含 业务负荷的映射复用、OTN开销的插入，这部分信号处理处于时分复用（TDM）的范围。从光通道层（OCH）到光传输段（OTS），信号的处理是在光域内进行，16----- -贵州移动光传送网IP化演进方案包含光信号的复用、放大及光监控通道（OOS/OSC）的加入，这部分信号处理处 于波分复用（WDM）的范围。OTN的结构如下图：图6OTN结构图各单元对应中文：光传输段OTS光复用段OMS光通道OCH光传输设备OTU光数据单元ODU光通道净荷单元OPU在纯粹的波分复用传送系统中，业务信号的封装及G.709OTN开销插入一般都是在波长转换盘上（OpticalTranslationUnit）完成的，输入信号是以电接 口或光接口接入的业务信号，输出是具有G.709OTUk[V]帧格式的WDM波长。OTUk称为完全标准化的光通道传送单元，而OTUkV则是功能标准化的光通道传送单元。对于不同速率的G.709OTUk信号，即OTU1，OTU2，和OTU3具有相同的帧尺寸，即都是4´4080个字节，但每帧的周期是不同的，这跟SDH的STM-N帧不 同。SDHSTM-N帧周期均为125微妙，不同速率的信号其帧的大小是不同的。G.709已经定义了OTU1，OTU2和OTU3的速率,对应速率如下：OTU1(255/238x2.488320Gb/s≈2.666057143Gb/s)也称为2.5Gb/s OTU2(255/237x9.953280Gb/s≈10.709225316Gb/s)也称为10Gb/s OTU3(255/236x39.813120Gb/s≈43.018413559Gb/s)也称为40Gb/s每种线路速率分别适用于不同的业务信号：STM-16通过OTU1传输 STM-64通过OTU2传输STM-256通过OTU3传输空业务端（全为0）通过OTUk(k=1,2,3)传输(2)OTU帧结构及开销----- -要创建OTU帧，首先要使客户端信号速率适配OPU层。适配包括调整客户 端信号速率使之适配OPU速率。适配开销包含支持客户端信号适配的信息。一17----- -贵州移动光传送网IP化演进方案旦适配完毕，OPU即映射到ODU。ODU映射OPU，同时添加必需开销以确保端到 端监控和串联连接监测（最多六级）。最终，ODU映射到可以提供成帧以及段监 测和FEC的OTU中。如下图所示，OTU帧由以下部分组成：成帧OTU、ODU、OPU开销OTUFEC图7OTN帧结构①成帧OTU成帧分为两部分：FAS和MFAS。帧定位信号(FAS)使用前六个字节，与SONET/SDH相似，这六个字节用于 为整个信号提供成帧。为了给同步提供足够的1/0转变，对除FAS字节之 外的整个OTU帧使用扰码。复帧定位信号(MFAS)字节用于在几个帧上扩展命令和管理功能。MFAS记 数范围为0到255，从而可提供256种复帧结构。②开销OTU帧的每个部分都有其各自的特殊开销功能。它们在图7中显示，下面将进行简要介绍。----- -18----- -贵州移动光传送网IP化演进方案光传输设备(OTU)：OTU开销由SM、GCC0和RES字节组成。段监测(SM)字节可用于路径轨迹标识符(TTI)、奇偶校验(BIP-8)和后向错误指示(BEI)，或者后向引入定 位错误(BIAE)、后向故障指示(BDI)和引入定位错误(IAE)。TTI分布于复帧 中，且长度为64个字节。它在复帧中重复四次。通用通讯通道0(GCC0)是一个用于在OTU终端之间传输信息的无干扰通道。保留(RES)字节目前在该 标准中未进行定义。光数据单元(ODU)：ODU开销由以下几个字段组成：RES、PM、TCMi、TCMACT、FTFL、EXP、GCC1/GCC2 和APS/PCC。保留(RES)字节未定义，并为将来应用提供。通道监测(PM)字 段与上述SM字段相似。它包含TTI、BIP-8、BEI、BDI和状态(STAT)字段。存在六个串联连接监测(TCMi)字段，其中包含BEI/BIAE、BDI和STAT字段。 STAT字段在PM和TCMi字段中使用，可以指示是否存在维护信号。串联连接监测激活/禁用(TCMACT)字段目前未在标准中定义。故障类型和故障位置报 告通讯通道(FTFL)是在256个字节复帧上传输的消息，可以提供发送前向和 后向通道级故障指示的功能。实验(EXP)字段是一个不属于标准的字段,可用于网络操作员应用程序。除每个通道可用于ODU外，通用通讯通道1和2(GCC1/GCC2)字段与GCC0字段非常相似。自动保护切换和保护通讯通道(APS/PCC)最多支持八级嵌套的APS/PCC信号，这些信号根据复帧的值与专用连接监测级别关联。光净荷单元(OPU)：与OPU相关联的主要字段是净荷结构标识(PSI)。这是一个256字节的复帧，其第一个字节定义为净荷类型(PT)。剩余255个字节目前仍保留。OPU开销中的其它字段取决于与OPU相关联的映射功能。对于异步映射（客户端信号 与OPU时钟不同），调整控制(JC)字节用于补偿时钟速率差异。对于完全的同步映射（客户端源与OPU时钟相同），JC字节则变为保留备用。2.1ASON技术ASON（AutomaticallySwitchedOpticalNetwork）即自动交换光网络，是构建 ----- -下一代通信网络的核心技术之一。（ASON）是指在选路和信令控制下，完成自动交换功能的新一代光网络。作为构建新一代骨干光网络的核心技术之一，智能光 网络通过引入控制平面，使得光传送网络可以在网络资源和拓扑结构自动发现的基础上，采用先进的智能路由算法，通过分布式的信令处理，建立端到端的按需 连接，为运营商提供一个更加经济有效的平台。目前的智能光网络设备包括大容 量交叉连接设备（OXC）以及光分插复用设备（ROADM）。2.1.1ASON的特点（1）智能交换网络19----- -贵州移动光传送网IP化演进方案ASON引入控制平面使其成为灵活、可靠、可扩展的智能交换光网络、ASON 采用多域层次的网络结构，具有良好的规模性和可扩展性，保证了网络的平稳升 级；通过标准接口在不同域之间的互作用，可支持多厂家的互通互连。（2）网络资源的动态分配和调度在ASON控制平面的控制下完成网络邻接自动发现、拓扑结构的自动发现、 分布式路由计算以及光传送网内动态、自动完成端倒端光通道的建立、拆除和修 改等。ASON提供光层的业务量工程、按照用户的实际需求，动态分配路由，实时分配网络带宽，自动建立光通道连接；并具有快速的网络恢复和自逾能力，可 在网络出现劣化时根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息等动态指配最佳恢复路由。ASON连接的保护与恢复有管理平台命令发起或者临时禁止，其恢 复机制可采用集中或者分布控制方式（其中分布式控制是ASON特有的、传统的 光传送网采用集中恢复）。（3）业务层与传送层融合ASON自动将业务模式与光网络资源相连，透明传送各类的客户层信息。运营商根据用户需求，快速地在光层直接提供建立、拆除服务；运营商可根据客户层信号的业务等级，提供各种不同服务质量的业务类别，实现光传送网络层次上的等级服务。透明的业务传输，是光域上的性能检测保证光传送质量；可以在无 上层网络参与的情况下，在光层上对光通道进行保护恢复，是该光通道的所有上层业务连接同时等到恢复，有效地提高恢复速度、降低操作复杂性与成本。（4）增值业务ASON可以迅速提供和拓展新型增值业务。如：按需带宽业务、带宽批发、带宽出租、带宽交换、按使用量付费、动态路由分配、SLA、闭合用户群、光虚拟专用网2.1ASON的体系结构ASON体系结构在光传送网的传送实体和网络管理实体的基础上增加了一个 控制平面，如图8所示：ASON的体系结构由传送平面、控制平面和管理平面组成，各平面之间通过相关接口相连。UNINNINMI OCCOCC控制平面OCC OCC管理平面OCC CCINENENMI交换平面NENEPINE----- -NMI网络管理接口CCI连接控制接口OCC光连接控制图8ASON体系结构20----- -贵州移动光传送网IP化演进方案（1）ASON的组成ASON主要由以下三个独立的平面组成，即传输平面、控制平面和管理平面。①控制平面由一组通信实体组成，负责完成呼叫控制和连接控制功能，主 要是连接的建立释放、监测和维护，并在发生故障时恢复连接，由信令网支撑。它主要包括以下几个部分：允许节点交换控制信息的信令信道；允许节点快速建 立和拆除端到端连接和信令协议：能以分布方式更改和维护的拓扑数据库；快速灵活的恢复机制。ASON控制平面的作用在于：快速有效地在传输网内配置连接以支持交换和软永久连接；再配置或修改支持预先设置好呼叫的连接；完成恢复功能。控制平 面可分为不同域以满足网络管理域的划分。一个管理域内控制平面还可以更进一 步划分，以提高网络的可扩展性，避免域间控制信息风暴。既可以基于不同地域或基于不同厂商设备，也可以基于不同的协议、信令体系或安全、可靠性要求进 行划分。控制平面体系应具有以下特性：支持各种传输设施，如SDH传输网（由ITU-T G.803定义）及光传输网（由ITU-TG.872定义）；支持各种保护和恢复方案； 可使用各种控制协议；支持流量控制工程；不受控制平面域的划分和路由区域及传输资源子网划分的限制；不受连接控制方式的限制；控制平面主要面向客户层业务，侧重于业务交换的实时性。②管理平面完成传输平台、控制平面和整个系统的维护功能，主要面向网络运营者，侧重于对网络运营情况的掌握和网络资源的优化配置，它负责所有平面间的协调和配合，能够进行配置和管理端到端连接，是控制平面的一个补充， 包括网元管理系统和网络管理系统，具有M.3010所规范的管理功能，即性能管理、故障管理、配置管理、计费管理和安全管理功能，此外，它还包含内置式网络规划工具。③传输平面为用户提供从一个端点到另一个端点双向或单向信息传输，监 测连接状态信息（如故障和信号质量），并提供给控制平面。它传输详细的故障 管理信息或性能检测信息，它按ITU-TG.805建议进行分层，支持现有的及未来可能出现的传输技术，完成光信号传输、复用、配置保护倒换和交叉连接等功能， 并确保所传光信号的可靠性。为了能够实现ASON的各项功能，传输平台必须具有较强的信号质量检测功能及多粒度交叉连接技术。通过以上这三个平面，ASON支持三种连接，即永久连接、交换连接和软永久连接。永久连接也被称为供给式连接，由网管系统或者由人工完成；而交换连 接也被称为信令式连接，是由终端用户根据需要，在连接端点间建立的任何连接， 使用信令/控制平面，涉及到控制平台内信令单元间信令信息的动态交换，需要网络命名和寻址计划及控制平面协议。软永久连接也被称为混合式连接，是用户 ----- -—用户的连接，其中端到端连接的用户至网络部分，同永久连接一样，由网管系统建立；而端到端连接的网络部分，同交换连接一样，使用控制平面建立。此外， 连接的网络部分，连接建立的请求是由管理平台发起，由控制平面建立完成。21----- -贵州移动光传送网IP化演进方案（2）ASON的接口ASON在逻辑上可以有用户—网络接口（UNI），内部网络—网络接口（I-NNI）和外部网络—网络接口（E-NNI）。①UNI:用户网络接口。用户与运营商控制平面实体之间的接口，负责用户请求的接入，包括呼叫控制、连接控制和连接选择，也可包含呼叫安全和认证管理等。②NNI:网络节点接口。分为内部网络与网络接口（I-NNI），提供网络内部的拓 扑等信息，负责资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径等；外部网络与 网络接口（E-NNI），将屏蔽网络内部的拓扑等信息，负责呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接路由寻径等，以避免子网络内部信息暴露给外部不可 信的子网络。③CCI:连接控制接口。连接控制信息通过CCI接口为光传送网元（主要为DXC、 SDXC、MADM）的端口间建立连接，是各种不同容量、不同内部结构的交叉设备（DXC、SDXC、MADM甚至其它带宽交叉机）包含成为ASON的节点的一部分。④NMI:网络管理接口。包括NMI-A及NMI-T。NMI-A为网络管理系统与ASON控制平面之间的接口；NMI-T为网络管理系统与传送网络之间的接口。管理平面分别通过NMI-A和NMI-T与控制平面及传送平面相连，实现管理平面与控制平面 及传送平面之间功能的协调。⑤PI:物理接口。传输平面网元之间的连接控制接口除此之外，ASON还需要有信令网，提供信令和管理信息通道，采用公用信 号方式，既可以采用MPLS协议，也可以采用TCP/IP协议。目前，几乎所有的厂家均使用TCP/IP协议。(3)ASON的信令及路由控制平面是ASON的核心部分，它包括一系列信令和路由协议，不仅为用户连 接建立提供服务，还要对底层网络进行控制。信令协议用于分布式连接的建立、维护和拆除等管理，信令传送的主要信息 包括呼叫控制、资源发现、连接控制、连接选择和连接选路。ASON信令网络使用带内方式（随路方式）或者带外方式（共路方式）、或者带内或者代外结合方式， 如在光通道层采用带内方式，而在光复用段层和光传送层采用带外方式。----- -路由协议为连接的建立提供路径服务，ASON支持分级路由、逐跳路由和源路由。ASON路由包括与协议无关的链路资源管理器、路由信息数据库和路由控制器， 以及于协议相关的协议控制器。链路资源管理用于链路管理，向路由控制器提供所有链路信息，并对分配给连接的链路资源的状况进行跟踪。路由信息数据库存 储本地拓扑、网络拓扑、可达性和其它通过路由信息交换获得的信息。路由控制器对控制信息进行跟踪。22----- -贵州移动光传送网IP化演进方案协议控制器负责路由表更新信息，链路资源管理信息和连接控制信息在网络 中的可靠传输。在ASON中端到端的光通路连接请求是受一定约束条件制约的，因 此对于连接请求的通道选择应采用基于约束的路由算法。ASON对现有信令和路由协议进行修改和扩展。扩展了RSVP-TE和CR-LDP等信 令协议，允许LSP通过光网络预留资源或者规定相应的显示通道，利用RSVP实现光网络的流量工程能力。扩展了OSPF和IS-IS等路由协议，来传递在光网络中计 算LSP时所需要的链路状态拓扑、资源可用信息和策略信息。2.1ASON核心技术GMLPS是实现ASON网络控制平面的核心协议。他将网络简单划分为路由网络 和光网络两个对等的结构，在业务层和传送层间建立一个多成家多业务的通用控 制平面，统一了各类型控制平面的信令和路径建立。（1）网络元素GMPLS网络由节点和路径两个主要元素组成。支持多种资源粒度类型的交换，将交换划分为分组交换（PSC）、时分交换（TDM）、波长交换（LSC）和光纤交换（FSC）类型。这四种交换层面归并为分钟交换模式和非分组交换模式；LSC、TDM和FSC属于非分组交换模式。GMPLS包括所有类型的网络节点（PSC、TDM、LSC 和FSC节点）所有类型的交换接口（PSC、TDM、LSC和FSC接口）。GMPLS网络节点提供多种不同速率的交换接口，可用于在网络边缘对多种不同的业务接入。GMPLS将通用的标记交换路径（G.LSP）扩展到了标记编码为时隙、波长、波段、光纤的链路。G.LSP可以是一条传递IP包的虚通路，或者由SDH构成的一条TDM 专线、或是一条DWDM中的一个波道以及一条光纤。G.LSP可以将小粒度的业务整合成较大粒度的业务，实现嵌套LSP，形成LSP的层次关系。GMPLS支持建立双向的LSP，缩短连接建立时间和出现故障时加速保护于恢复的实现。（2）协议簇GMPLS是一套协议簇，包括链路管理协议、扩展路由协议和扩展信令协议。它扩展了OSPF-TE协议和ISIS-TE协议，使其能够将链路广播发送到各类的链路 上，并支持临近转发。GMPLS使用约束路由机制来分配相关的传输网络拓扑信息，包括使用IGP扩展转发相邻节点的状态信息。GMPLS的信令有功能性描述（GMPLS-SIG）、扩展的资源预留协议RSVP-TE（GMPLS-RSVP-SIG）和扩展的路由----- -受限－标记分配协议（GMPLS-CR-LDP）组成。GMPLS使用RSVP-TE和CR-LDP协议在 通道上进行标记的绑定，通过信令交换G.LSP的参数GMPLS用链路管理协议（LMP）对所有的链路资源进行管理。LMP除完成网络之间正确连接的确认外，还具有链路绑定、资源信息发现与上报等功能，从而有 助于网络可扩展行和规模性的实现。（3）多种类型的交换和转换层次23----- -贵州移动光传送网IP化演进方案与传统的MPLS相比，GMPLS除支持包交换外，还支持时分复用（TDM）、波长交换（lambda）、光纤交换。在传统的MPLS体系中，对转发数据的支持是基于标签的。在这种体系中，LSR （LaberswichRouter标签交换路由器）有一个转发平面，它能够识辨数据包或 者信元的边界并且形成数据包或者信元的包头。在GMPLS体系中，LSR的转发平面不能识别数据包或信元的边界，因此，不能依据信元头/包头中携带的信息来 对数据进行转发。在这里，LSR中有一种设备，它是否对数据进行转发是根据时隙、波长、物理端口来决定的。（4）路由与寻址模型GMPLS是基于IP路由和地址模型的，它用IPv4或IPv6地 址来标识接口，使用传统的IP路由协议。在GMPLS中，IP地址不仅用于识别IP主机和路由器的接口，而且还用于识别PSC和 non-PSC接口。同样地，IP路由协议不但用于IP报文的寻路， 还用于non-PSC电路的寻路。为了增加传统的地址和路由模型的可扩展性（scalability）以及解决non-PSC层对流量工程的需求，在GMPLS中增加了一些新的机制：①PSCandnon-PSC层的寻址：在GMPLS中使用IPv4或IPv6地址，但这些地址并不一定是从与Internet中的公共IPv4 或IPv6地址相同的地址空间中进行分配的，每一层都可以使用 独立的地址空间，也可以使用公共的地址空间。②GMPLS增加可测量性：在non-PSC层中，由于在两个相 邻的节点间可能会同时存在几百条，甚至几千条物理链路 （link），如几百几千个波长，这样，传统的IP地址和路由模型就不适合了，因为让每个物理链路的每个终点（eachendof eachphysicallink）都拥有一个IP地址，用来表示每一个链路都是一个单独的路由邻接，以及为每一个链路传送链路状态， 这种做法是不切实际的。有两种机制（方法）可以用来解决这个问题：unnumberedlinks（无编号链路）和linkbundling（链 路捆绑）。这两种机制也可以合并起来，它们都需要对信令（RSVP-TE和CR-LDP)和路由(OSPF-TE和----- -IS-IS-TE）协议进行 扩展。2.1ASON链路管理在GMPLS中，一对节点间可能被几十条光纤连接起来，每条 光纤可能被用于传送几百个波长，而且，多条光纤或多个波长又可能被合并成一个或多个bunldedlinks。对于这么多的links， 用手工配置和控制来进行管理是不现实的，因此，引入了链路管理协议（LMP）。链路管理提供这样一些功能：controlchannel management（控制通道管理）、linkconnectivityverification24----- -贵州移动光传送网IP化演进方案（链路连通性验证）、linkpropertycorrelation（链路属性更改）、faultisolation（错误隔离。）在LMP中，controlchannel management和linkconnectivityverification是必选的，link propertycorrelation和faultisolation是可选的。(1)控制通道管理①控制通道：控制平面在两个相邻节点间进行通讯是通过 一条双向的控制通道来进行的，通过控制通道来交换信令、路由、管理等信息。在GMPLS中，控制通道与数据链路（data-bearing link）不一定要使用同样的物理介质，如控制通道可以通过一个单独的网络使用一个单独的波长或光纤、以太链路或IP通道， 这样带来的好处是，控制通道的好坏与数据链路的好坏没有关 系。控制通道要时刻都是好的，这一点很重要。在一条控制通道出了问题后，备用的控制通道必须能重新建立起通讯，这样就有 一个从一条控制通道调整到另一条控制通道的问题，LMP可以很 好地解决这个问题。②控制通道管理：在两个相邻节点间配置好一条控制通道后，就利用hello协议来建立和维护两节点间的连接，以及检测连接是否中断。hello协议由两过程组成：协商过程（negotiationphase）和保持过程（keep-alivephase）。协 商过程用于协商hello协议的一些基本参数，如hello的频率。保持过程就是快速地交换简单的hello消息。③LMP通过控制通道接口来维护一对节点间的逻辑控制通 道。每个控制通道接口包含有多个控制通道，究竟是用哪个控制通道来传送消息和是怎样运作的，都被隐藏了起来。这样就将信 令、路由和管理与实际的控制通道管理分开来了。（2）链路属性相关性链路属性更改机制使得可以动态改变连接的特性，如更改链 路的保护机制、改变端口的标识等。这一机制是通过link summarymessages来实现的。（3）链路连通性验证链路连通性验证，可以用于数据链路的物理连通性检查，也 可用于交换链路标识（用在RSVP-TE和CR-LDP的信令中）。通过Ping-typeTestmessages来检查链路的连通性，与LMP的其 ----- -它消息在控制通道上传输不同，这些消息是在数据链路上传输 的。（4）错误定位25----- -贵州移动光传送网IP化演进方案错误定位或隔离对操作员来说是非常必须的，因为在出现故障时，他们需要准确知道哪儿出了问题。错位定位机制也可用于 支持一些特点的本地保护/恢复机制。当检测到数据链路出错了时，节点向它的上游邻居节点发送 一条通道失败的消息，上游节点收到通道失败消息就会检查使用这条（些）链路的LSP的入口和出口是否出错。如果是入口出错 了，则该节点将回一条消息给下游节点，告知下游节点它也发现 了错误，同时它会进一步向上游节点发送通道失败消息；如果入口没有出错，则说明在该节点上发生了错误，这样错误就被定位 了，它会给下游节点发送一条专门的消息。定位出错误所在地后，就可以通过信令协议进行路径保护/恢复过程了。----- -26----- -贵州移动光传送网IP化演进方案第三章IP化方案设计2.1贵州移动光传送网现状贵州移动光传送网的建设始于1999年，经过近10年的网络建设，形成了以 三个自愈环为主的一、二级干线，干线网络主要采用的是SDH和WDM技术，为全省移动的话音、数据、信令等业务提供干线传输。各地州市根据各自的网络规划 情况建设了本地光传送网，为本地的BTS、MSC、数据、信令等业务提供传输网 络，主要采用了PDH、SDH以及WDM技术。网络图如下所示2.1.1KM六盘水印江大方毕节风冈黔西2.2.1KM36D36DREG152.8KMADM36ＤREG金沙湄潭REG铜仁124.7KM36D36D思南遵义80.38KM36D赫章36Ｄ江口ADM36D131.82KM99.5KM163.85KM36D36DADM万山REG玉屏36D50.63KM三穗36D二纤双向复用段保护环36D二纤双向复用段保护环64D96.8KM威宁REG西环2.5Gb/s东环2.5Gb/s40D息烽REG台江36D122.12KM88.9KM40D64D凯里81.49KMADMADM40D平坝贵定麻江ADDM40D36D36D48D48.68KMADMREG40D都匀48D36D贵阳184.6KM36D37.714KM龙里六枝REGADMADM143.69KM安顺48D84.13KM68.95KM镇宁48D二纤双向复用段保护环独山67.82KM36D29.95KM48D南环2.5Gb/s平塘关岭REGREG----- -48D122.39KM罗甸36D115.9KMREG48D兴仁92.42KM12D册亨望谟兴义安龙30D36D3636DADMREG150.77KM85.72KM55.05KMDREG图9贵州移动省内干线SDH系统组网图全省一、二级干线光缆长度达到数千公里，均为G.652、G.655标准光纤，光纤质量优异、性能稳定，为公司的业务发展提供了可靠的网络保障。到2008 年底，全省共计建设一干光缆2500KM，二干光缆5000KM，并在重要节点站之间 建设了第二、第三路由，进一步提高了网络的安全性。2007年针对原网络容量不足的缺点，在充分利用现有网络资源的基础上，在三个SDH自愈环上开始扩容， 扩容方案均采用目前国内最先进的DWDM系统进行组网。26----- -贵州移动光传送网IP化演进方案毕节遵义凤冈印江江口125km黔西73km金沙91km132km117km97km56km铜仁100km 80km赫章97km40×2.5GDWDM西环40×2.5GDWDM东环玉屏51km71km息峰三穗80km威宁110km六枝安顺74km83km平坝都匀48km乌当91km贵定84km86km67km台江55km35km凯里106km水城68km关岭70km81km金阳龙里都匀99km平塘122km40×2.5GDWDM南环116km兴仁92km安龙望漠罗甸86km103km103km针织厂兴义图10贵州移动省内干线WDM系统组网图2.1本地光传送网方案设计2.1.1网络分层2005年修订的《SDH本地网光缆传输工程设计规范》建议将城域传送网（本 地SDH传输网）分为核心层、汇聚层、接入层3层结构来建设，个别网络根据需要在接入层下面再分出一层（引入层）。主要服务于移动通信网络的城域传送网核心层一般指局间中继传输网络部分，汇聚层、接入层主要服务于无线接入侧的基站传输。最初，一般每个本地网只拥有少量的局（所），在现有局（所）不能满足发展需求时，才考虑另外选址建房、购房或租房；初期工程的设备往往仅安装在 1~2个局房内，每期工程的交换局/BSC覆盖范围都要调整，导致基站电路转接量逐年增加。转接电路比较少的时候，核心层传输系统主要用于局间中继的传输， 核心节点之间转接电路增多以后，大部分大中城市开始把转接电路单独分离开来，建设专门的传输环（网络）用于转接电路的传输，逐步形成了汇聚（核心）转接层。传统概念是市—县之间的传输网络为汇聚层，县—基站之间的传输网络为接入层，在网络建设初期，县内基本只有一层网络，县内业务节点只有几十个。但 ----- -随着业务的发展，县内业务节点基本上都是超过100个，多的达200~300个，如 果在县内还按一层网络建设，网络组织将十分困难，光缆的利用率、网络的安全性都会受到影响，因此，县内有必要分裂成2层网络：县—乡（镇）之间建成边 缘汇聚层传输网络，接入层传输网络负担乡（镇）—基站的电路传输。27----- -贵州移动光传送网IP化演进方案对于2G的TDM业务和大客户TDM租线业务，城域传送骨干层主要解决各骨 干节点之间的业务传送、与干线网的连接，大的城域网还要解决跨区域的业务调 度等问题，汇聚层除了上下少数电路之外，主要是利用设备的交叉连接能力对接入的颗粒较小的业务按其通路组织方向进行归并整理，从而最大限度地利用上层 传输通道；同时汇聚层设备还应能尽可能多的接入环路，充分发挥支路端口的接入能力和该设备的汇聚作用。对于IP城域网，传送网骨干层负责各P路由器之 间，以及PE路由器汇聚到P路由器的高速连接，汇聚层主要完成本地业务的区 域汇接，实现带宽和业务汇聚、收敛及分发，并进行用户管理。3G引入之后，骨干层要解决3G核心网（CN）在城域部分的流量传输，汇聚层主要解决NodeB 与RNC之间的Iub接口上的业务接入与汇聚，从3G建设初期NodeB侧一般为 IMAE1或STM-1接口，RNC侧一般为STM-1，到R5中UTRAN全面实现IP化，接口也转变为FE/GE接口。通过对移动传送承载需求的简单分析，2G、3G和IP 网在其网络中长期共存的预期，并结合业界对于数据业务流量发展趋势的共识，能够很明显地看出移动城域传送网设备必须具有数据扩展性，能够支持从TDM到 数据的高效灵活的业务组合。3.2.2引入PTN的必要性3G无线技术的快速发展，空口带宽快速增加，为3G网络作为多业务承载平台提供了很大的空间。预计到2010年，可商用的增强型HSPA技术单载频下行速率达到25Mbps；2012年，LTE技术下行带宽高达100M。这表明，无线业务具有巨大的发展空间。面对未来IP化的无线网络，地面传送网如何进行高效承载？SDH具备端到端调度、监控、优良的网络安全和QoS保证等电信级网络需求的性能。如果未来单载频带宽达到25M或100M，那么无线空口就要提升大于10倍的带宽。这时，沿用SDH的建网模式，汇聚层带宽要增加10倍，骨干层带宽也要增加10倍，这个网络几乎是目前传输网络的10倍，规模将过于庞大。如果采用传统的二层统计复用技术来提升带宽利用率，则QoS保证、网络管理、业务调度等均无法满足城域电信网络的需求。而采用PTN技术，能把SDH和 以太网的优势集成到一起，将会是未来基站传送技术的理想选择。PTN集成了SDH的电信级特性和时钟传递特性，又具备分组核心，还集成了二层设备的统计复用、 组播等技术理念，大大提升了带宽利用率。通过引入二层面向连接的先进分组技术，PTN技术可以实现网络LSP路径规 划、LSP带宽规划、LSP隧道监控与保护、业务端到端规划与监控等等，轻松实现流量工程，做好整网规划，保证网络的整体性能。也就是说PTN----- -通过面向连接技术，可以实现VoIP、MediaStream、Data等多种业务的不同QoS传送需求， 是一张可运营、可管理的电信级IP传送网。PTN技术通过引入同步以太网、1588V2、TOP技术实现时钟传送，可以满足GSM、TD-SCDMA等不同无线网络对 时钟的需求，时钟工作模式也集成了SDH成熟的跟踪模式、保持模式和自由振荡模式。因此，PTN技术继承了SDH时钟处理理念，并进一步丰富、强化了时钟功 能。3.2.2应用方案28----- -贵州移动光传送网IP化演进方案1.TD对传输网的需求根据TD网络的发展，可将其分为R4、R5、R6三个阶段。每个阶段不同的网络接口需求和基站接入带宽需求不同。传输网络接入层需具备STM-4的容量，支 持E1、FE接口；核心网则需具备GE、STM-N乃至10GE速率的高速接入和处理能 力。传输网络将面临从低容量、小颗粒、以TDM为主到高容量、大颗粒、全IP的业务需求变化。因此，TD传输解决方案规划的重点是满足初期网络的弹性、 对未来数据业务的支持、以及减少TD网络不断升级对传输网带来的振荡.（1）接入点布址规划需求:由于3G核心网的设备容量大、设置集中，导致了传输骨干层的集中。RNC 至NodeB的距离较长，从NodeB到RNC的传输需要接入和汇聚两层网络。而 TD基站的覆盖半径小于GSM和WCDMA，在城区布站时与后两者差别不大，但在郊区和农村布站时，就会出现需要加站的情况。因此，受到覆盖能力及规划方式 的限制，部分TD基站与2G基站不同址，需要构建新的网络。（2）时钟传送需求:CDMA2000和TD-SCDMA均是基站同步系统，但同步设计不同。TD仅在基站内置GPS实现基站间同步，基站与RNC的同步与WCDMA一样采用帧同步，需要SDH 提供时钟。（3）适应复杂业务环境的需求:接入层设备应该能够支持多种多样的接口以迎合不同的需求。（4）业务调度的需求:在大本地网结构中，MGW之间的业务颗粒通常是GE，并且流量与方向都是变 化的，因此，提供高质量的传输来支持大颗粒数据业务的灵活调度成为了迫切需求。（5）IP业务的汇聚和保护需求:传输网络必须能够对来自多方向的、各种各样的业务进行汇聚接入，并且在 核心/干线网络中对IP业务进行50ms级别的保护，保障业务的高QOS。（6）网络管理的需求:----- -随着网络发展，3G及其他网络的规模越来越大，加上运营商希望对全网实现统一的管理和调度，提供快速的E2E服务，这就对EMS的管理能力提出了新的要求。1.传送网方案29----- -贵州移动光传送网IP化演进方案根据网络建设以及贵州移动业务的发展需求，建议本地光传送网的IP建设 分两阶段进行，不仅满足当前TD网络建设需求，更能适应中远期的技术演进和 网络发展应用。分组传送网（PTN）设备有：终端设备：终端设备（TE－TerminationEquipment），提供通路封装、复用，通道封装功能。交换设备：通路交换设备（CSE－ChannelSwitchingEquipment），提供通路交换功能。通道交换设备（PSE－PathSwitchingEquipment），提供通道交换功能。同时具有通路和通道交换设备（CPSE－ChannelandPathSwitchingEquipment）TE和CSE设备可以应用在用户网络边缘(CE)的位置，CSE和PSE可以应用在 网络边缘（PE）的位置，CSE/PSE设备也可以应用在网络核心（P）位置。TE设备不提供交换功能，因此一般在用户网络边缘等简单网络环境下应用；CSE和PSE可在网络核心、网络边缘和用户网络边缘应用，提供交换和组网能力。第一阶段，分路传送(适用于引入HSDPA后版本)。NODEB侧语音、数据业务分别采用E1、FE分路传送。语音业务延用E1/T1接口，采用静态电路配置，最大限度地减少大量数据业务对语音业务的冲击，保 障最重要业务的QOS。新增FE完成对高速数据业务支持，并采用内嵌MSTP功能进行带宽的收敛和处理。网络设计如图11：Cell-SitteBTST1/E1SDHT1/E1SDH/MSTPT1/E1BSC贵州移动核心网FE分组传送网（PTN）FENode-BFE RNC图11本地光传送网IP设计一阶段方案----- -30----- -贵州移动光传送网IP化演进方案第二阶段，全面支持分组业务传送。Iub接口最终完全演进到高速FE接口，基站带宽达到几十Mbit/s。内嵌T-MPLS、RPR等技术，实现带宽统计复用、安全隔离、保证相应的QOS。网络设 计如图12：Ceell-SitteBTST1/E1FEBSC贵州移动核心网分组传送网（PTN）T1/E1FENode-BRNC图12本地光传送网IP设计二阶段方案PTN在本地传送网中城域接入、汇聚、核心和骨干网中的应用方案如图13所示：图13PTN在本地光传送网的应用方案城域核心网由IP路由器组成，骨干网由路由器＋WDM设备组成，对于中间 路由器来说，其完成的功能是对IP包进行转发，可以利用PTN来完成数据转发， 保护、OAM。具体思路是引入PTN基于传输标签交换技术，分担P设备的分组转发的功能，同时利用传输强大的OAM----- -和保护能力，提高链路的利用率。PTN在核 心网络可以提供灵活的数据专线、专网业务。31----- -贵州移动光传送网IP化演进方案2.1干线光传送网方案设计2.1.1引入OTN的必要性目前，3G、NGN、IPTV均可通过基于IP的路由型多业务平台实现综合承载。电信网络IP化的趋势越来越明显。此时的IP网络与几年前IP网络扮演的角色、承担的责任已大不相同。早期的IP网络主要承担公众上网业务，网络规模较小，QoS、安全性要求较低，网络采用尽力而为的技术机制。随着信息业务IP化、电信业务承载IP化，IP网络不但要承载日益增加的Internet上网业务，还要作为3G、NGN、IPTV、大客户VPN的承载网。随着长途IP网的发展，IP业务量的激增，长途骨干网的核心节点面临着越来越大的业务量。而且为了更有效地使用IP网络资源，提高中继电路的利用率或提高网络运行质量，在长途骨干网中应用大容量的OTN交叉设备是必要的。利用大容量OTN交叉设备，可以实现大颗粒波长通道业务的快速开通，提高业务响应速度。IP网络面临着“如何承载高质量业务”、“如何成为电信级综合业务平台”等课题的严峻挑战。对网络的具体要求体现为：（1）满足成几何型增长的带宽需求，传送颗粒大；（2）具备电信级的高可靠、安全性；（3）尽量降低建网成本、减少资源消耗。因此，作为承载电信级业务的IP承载网，传统传送网需要重新定位。在网络容 量方面，网络业务宽带化，对容量的需求较高；接口需求方面，网络的业务颗粒 逐渐增大，向GE、2.5GPOS发展。2.1.2IP接口技术方案目前OTN系统中的IP接口技术主要有：IPoverFiber：IP设备直接承载在光纤上IPoverSDH/ASON：利用MSTP技术进行封装后提供各类IP端口，但SDH/ASON 只能提供Gbps带宽能力，扩容成本高IPoverWDM：采用OTN技术标准将SDH的可运营可管理能力应用到WDM系 统中，主要解决大颗粒业务承载需求，扩容较灵活对三种接口方式进行比较，可以看出每种技术的优缺点----- -32----- -贵州移动光传送网IP化演进方案表3IP接口技术比较IPoverFiberIPoverSDH/ASONIPoverWDM可提供带宽10Gbps10Gbps1.6Tbps业务颗粒1－10GbpsVC4波长/子波长传送透明性高较高高承载效率低较高高成本初期投资少,后期投初期投资高，后期投初期投资高，后期投资迅速增多,无传输资迅速增多,有保护资增加慢,有保护保护由于IPOVERFiber不能提高传输保护，达不到电信级的网络结构要求，基本可 以排除在外。下面主要对IPoverSDH/ASON与IPoverWDM技术进行对比。图14是双归属6节点数据业务模型建网的业务分配图，节点A、F为2个核心节点。图146节点数据业务模型根据该业务分配图，网络可采取数据设备组网、波分组网和ASON/MSTP组网3种 方式建网。3种建网模式的方案对比如下表所示。在满足相同业务需求的前提下， 波分组网（IPoverWDM）模式展现出明显优势。表4建设方案对比----- -33----- -贵州移动光传送网IP化演进方案如网络增加一个GE业务，对网络进行扩容，则3种模式的扩容方案如下表所示。波分组网（IPoverWDM技术）只需增加单板无需占用光纤资源即可完成网络扩 容。尤其是随着业务增多和网络建设的扩大，IPoverWDM技术在扩容方面的优 势将越来越明显。表5扩容方案对比从以上表中可明显看出，在提供带宽、业务颗粒度、承载效率、投资成本等各方面，IPoverWDM均具备了不可替代的优势。IPoverWDM技术是建设承载电信 级业务的光传送网IP化的第一选择。2.1OTN应用模型基于OTN设备存在的不同形态，OTN在网络建设中也存在着不同的应用方式。 下面就对OTN的几种应用方式进行探讨。2.1.1OTN交叉设备在长途骨干网的应用随着长途IP网的发展，IP业务量的激增，长途骨干网的核心节点面临着越来越大的业务量。而且为了更有效地使用IP网络资源，提高中继电路的利用率或提高网络运行质量，在长途骨干网中应用大容量的OTN交叉设备是必要的。利用大容量OTN交叉设备，可以实现大颗粒波长通道业务的快速开通，提高业务响应速度。加载了ASON智能控制平面后，还可以提供基于ASON的多种保护恢复方式，提高骨干传送网的可靠性。同时，引入OTN交叉设备可以优化现有IP网络的组网结构，大幅度节省路 由器组建IP承载网络的成本。其应用方式为：IP网络的转接业务不再进入路由器实现中转，而是通过OTN设备在传输层直接完成转接，从而节约路由器的接口 数量并降低对路由器容量的要求。OTN设备提供的灵活保护恢复机制可以有效解决IP网络中继电路故障问题，提高网络生存性，可以减少全部依赖路由器保护 场景下的链路冗余要求，提高链路利用率，降低IP网络的建设成本。2.1.2波分系统的全OTN化根据对国内外厂家设备的调研，目前主流厂家的波分系统在线路侧已基本上 采用了OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN----- -接口，可以实现不同系统的互通。多数厂家支持STM-64/OTU2信号的网管指配选择，便于实现OUT应用方式 的选择（上下业务或中继）。在WDM系统中引入OTN接口，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测。OTN可以实现对多种客户信号的透明传送，是路由器采用10GE接口的前 提条件。逐步在WDM系统中引入OTN接口，可以为未来引入大容量的OTN交叉设34----- -贵州移动光传送网IP化演进方案备做准备。因此，标准OTN域间互通接口将是未来波分系统进行互通的主要接口形式。建议在今后的长途WDM系统建设中提出对符合G.709标准OTN接口支持的要求， 要求提供标准域间互通接口OTU2（10Gbit/s）。IPOVERWDM主要应用模型有以下两种：图15应用模型一：网络采用双核心站点的数据业务双归属分布方式图16应用模型2：网络采用双核心站点的数据业务双归属分布方式，且中心局非相邻分布环形组网在拓扑结构上具有先天的网络生存性优势，目前已得到普遍认可。 同时，环网光层保护技术已经非常成熟，极大地提高了在网业务的安全性。在 IPoverWDM布局时，网络双归属节点应尽量采用非相邻网络规划，即模型2，使得网络业务分布呈现均匀趋势。在业务分布趋向均衡的组网情形下，更能发挥 出环网保护方案中节省网络波长资源的重要技术优势并且可以充分利用现网资源。----- -35----- -贵州移动光传送网IP化演进方案2.1OTN系统组成光传送网可分为光传输段(OTS)层、光复用段(OMS)层和光通道(OCh)层，OTN 系统可以说是DWDM的发展与面向全光网技术的过渡技术，它以DWDM为基础平台， 引入了OCH层，其核心技术则包括了OTN交换技术和G.709的接口技术。完整的OTN设备包括以下功能模块：业务接口（对于以太网接口，还可能包 含二层处理模块）、线路接口、波长调度模块（ROADM）、子波长调度模块、光复用/解复用模块、电中继模块、光放大模块、色散补偿模块、光监控信道模块 等。不同功能模块的组合可形成OTN不同的设备形态。如不含波长调度模块、子波长调度模块时，就是WDM设备；含ODUk调度模块时，就是ODUkADM设备；含 GE调度模块时，就是GEADM设备；含波长调度模块时，就是ROADM设备等等。OCH光交叉线路单元交叉颗粒OTUk适配交叉单元大颗粒交叉支路单元客户侧信号大交叉颗粒映射STM-N/GE/10GE/POS/ATM/SAN图17OTN设备2.1.1OTN终端复用设备OTN终端复用设备即支持OTN接口的WDM设备，这里的OTN接口包括线路接 口和支路接口（也称为业务接口或域间互联接口）。用于域间互联的OTNIrDI接口的FEC应采用G.709定义的标准FEC，或者关闭FEC方式。采用白光OTUk 接口用于不同厂家传送设备的互联，代替传统传送设备采用SDH和以太网等客户业务接口对接的方式，可以实现对波长通道端到端的性能和故障监测。目前主流 厂家的波分系统在线路侧已基本上采用了OTN结构，并均已支持符合G.709标准的OTN接口，因此都属于OTN终端复用设备。图18示出的是OTN----- -终端复用设备 功能模型。36----- -贵州移动光传送网IP化演进方案图18OTU功能模型在现有技术条件下，OTN有两种方式来支持数据业务：一种为通过GFP适配 数据业务，例如多个GE通过GFP封装后再封装到OTN净荷中，此方式适用于低速的GE业务；一种为采用更高速率的OTN帧（OverClock）将以太网直接作为 净荷封装到OTN中，适用于高速以太网业务。例如10GELAN速率为10.3125Gbps， 可以将其映射到11.1Gbps的OTU2帧中实现完全透传。2.1OTN交叉功能（1）光交叉技术光交叉技术主要是ROADM或OXC。ROADM是波分设备采用的一种较为成熟的光交叉技术，利用现有技术，ROADM可以较为方便的实现4个光方向每个光方向 40或80波的交叉，交叉容量1.6T或3.2T。预计将来可以很快支持8个光方向，ROADM适用于大颗粒业务，在现有技术条件下，大容量时成本明显低于电交叉技术，在小容量时成本高于电交叉，传输距离可能受到色散，OSNR和非线性等光特性的限制，增加OTU中继可以解决这个问题，但成本过高。（2）电交叉技术类似于现在的SDH交叉设备，OTN电交叉设备完成ODUk级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN电交叉设备可以独立存在， 类似于SDHDXC设备，对外提供各种业务接口和OTUk接口（包括IrDI接口）。也可以与OTN终端复用功能集成在一起，同时提供光复用段和光传输段功能，支 持WDM传输。----- -电交叉技术的特点：交叉容量低于光交叉，一般在T比特级以下，在现有技 术条件下做到T比特以上较为困难；支持子波长一级的交叉，适用于大颗粒和小 颗粒业务，容量低时有成本优势，容量高时成本很高；O-E-O技术使得传输距离不受色散等光特性限制。2.1.1贵州移动干线光传送网建模37----- -贵州移动光传送网IP化演进方案1.贵州移动IP业务及承载网分析（1）现有IP业务量较小,但后续3G和固网数据业务发展前景可观：今年全国移动都以开通3G网络，可以预见，在将来的竞争中将主要侧重于3G数据通信 业务。（2）现有传输网主要针对语音业务承载,对大容量的数据业务缺乏有效的传 输支撑：由于贵州移动的传送网建设始于10年前，鉴于当时的技术限制，没有在网络建设初期过多考虑大容量数据通信的需求，已经不适应现阶段的企业发展 与业务增长需求。（3）部分地区核心层汇聚层接入层之间层次不清晰：在建网初期，由于 多种原因，干线光传送网与本地传送网共用光缆，导致网络结构的混乱，不符合 国家的相关建设规范。（4）省干和个别地市已有WDM系统：省干已基本开通WDM系统，部门地市本地网也已开通WDM系统。（5）数据业务传送主要采用IPoverMSTPoverWDM：数据传输主要是利用的CMNET网络及IP数据承载网，网络分离，传输带宽不符合要求。2.IP化进程中贵州移动光传送网络建设建议对层次不清晰的干线网络、本地网进行网络优化，将二者从物理路由上彻底分离。继续IPoverWDM的传送网建设,为IP化的不断演进做好网络及技术储备。针对现有业务,主要考虑在省干及本地网核心层进行承载网的IPoverWDM的建设。合理利用原有SDH语音网络和新建的IPoverWDM数据承载网络。密切跟踪PTN的标准化进程,在适当的时候在接入层引入PTN。密切跟踪 基于OTN的WDM技术演进,适当的时候在现有波分系统上引入OTN技术。由于目前PTN、OTN技术均有部分技术标准、规范尚未确定，所以PTN、OTN在全网的应用还需要一段时间。3.省干光传送网建模分析（1）网络规模网络节点为6个，即：A，B,C,D,E,F共6个节点站；假设中心局分别设在A和B站，其他4站为OADM节点站。----- -38----- -贵州移动光传送网IP化演进方案中心局B局F局E局C中心局A局D图19省干光传送网模型（2）组网方案环形组网在拓扑结构上具有先天的网络生存性优势，并可以充分利用现有网 络资源；环网光层保护技术已经非常成熟，极大提高在网业务的安全性；采用数据的双归属组网,双归属+光层保护,保护层次清晰,有效提高业务安全性.（3）系统容量选择40波和80波系统在国内均以成熟商用；按照集团公司统一集采折扣,80波 系统在建网成本上比40波系统增加不到3%，故选择80波建网。（4）光层保护方案通道1+1和通道共享保护技术在国内大量商用,技术成熟；通道共享连线配置稍显复杂,但能有效节省波道。以下为保护方案计算，通道1＋1保护波长分配 图：站点波道中心局B节点C节点D中心局A节点E节点F中心局B1（10GPOS）2（10GPOS）3（10GPOS）4（10GPOS）5（10GPOS）6（10GPOS）7（10GPOS）8（10GPOS）图201+1保护方案----- -39----- -贵州移动光传送网IP化演进方案说明：系统共占用8个波长；需要业务单板16块；每个业务需要2块保护单 板，共需要16块保护单板;需要针对每个保护波长额外增加中继OTU。通道共享环保护波长分配图：站点中心局B节点C节点D中心局A节点E节点F中心局B通道属性 波道110GPOS2通道共享保护310GPOS4通道共享保护图21通道共享保护方案说明：系统共占用4个波长；需要业务单板16块；每个节点需1块保护单板， 共需6块保护单板；不需要针对每个保护波长额外增加中继OTU。表6保护方案比较方案波长使通道共享保护占用波通道共享OUT单板保护板保护板节 比较用数节省长数节省数数省通道1+1终期规划881616通道共享中期规划450%275%16662.5%通道共享保护方案波长利用率非常高，极大降低了光层保护的成本，通过上面计 算比较，通道共享环网保护为最佳方案。随着移动网络IP业务数量的急剧增长， 二纤通道共享保护的优势将会逐步得到体现。（5）设备配置在该方案中，不光要配置一般的OUT设备单元，在中心局A和中心局B还要 配置GSS（GeneralServiceSwitchPlatform）多业务交换平台。客户侧汇聚单元同时提供8条支路通道，每条通道可独立接入GE、FC、ESCON、FICON、DVB 等多种业务，线路侧汇聚单元为4路STM-16信号，每路STM-16信号分为工作和保护2个通道，通过背板传输后分别与时钟/交叉单元连接，实现8路独立的数 据业务的接入、汇聚和交叉功能。GSS多业务交换平台可实现子波长级别的业务调度，与ROADM相结合，极大 地方便了网络的调度灵活性，从而实现了各类数据业务的----- -X-ADM（任意业务的分 插复用）；同时GSS可实现业务的背板交叉、群路可调谐，便于管理；GSS可指定入口和出口，需求路由自动生成，点击式配置让操作简单可靠；GSS更支持系 统的平滑升级，客户侧、线路侧均可独立扩容，充分利用带宽资源，节省投资成本。GSS使网管控制智能化，CAPEX、OPEX成本优化。GSS多业务交换平台是未 来智能化ASON网络的演进基础。40----- -贵州移动光传送网IP化演进方案...GSS...客户侧...线路侧OADM图21GSS模型作为OTN技术的基本特征，除了强大的维护管理功能之外，就是基于不同类 型的OTN设备支持多种的组网方式和保护功能。基于光(波长)交叉的ROADM设备的主要优势是基于波长调度，子网内部全光操作，省去了O-E-O功能单元。目前最大的容量可达到8到9个维度，单维度支持80波长，有效地实现在增加组网灵活性的同时降低光电变换的组网成本，但 组网半径和物理参数(如色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)、非线性效应、光信噪比(OSNR)等)限制等因素在一定程度上妨碍了ROADM在大范围和传输线路复杂环境下的组网应用。基于电(ODUk)交叉的OTN设备正好回避了ROADM设备的这些缺陷，同时支持波长和子波长粒度的调度，但有限的调度容量限制了其在大容量节点组网中的应用。同时支持光电混合调度的OTN设备可以在一定程度上解决上述这些缺陷，但 实际组网应用，尤其是省际干线组网应用时采用单一厂家组网的可能性不大。因此，采用同时支持光电混合调度的OTN设备也并不是任何场景都适用。在 将来干线组网时应从多个角度、多种设备的应用考虑不同的组网方案，使网络构 建更加合理、科学和灵活。2.1智能光传送网方案构想在不同的网络层次，IP化对传送网提出了不同的需求。在骨干层主要是为 T级别的骨干路由器提供海量带宽，并要求不同厂商设备之间互联互通。在城域 层则要求传送网能够传送更多的业务形式，并提供灵活的业务调度能力、智能管理和电信级的可靠保护。在接入层则要解决大量宽带上网业务和移动数据业务高 效汇聚，提供高性价比的比特传输方案。----- -2.1.1面向IP化、智能化的ASON41----- -贵州移动光传送网IP化演进方案1.面向IP化相对于传统波分设备，ASON系统对传统TDM业务和新兴IP业务具有更好的兼容性，实现新旧业务的统一承载。基于OTN标准的ODUk封装为IP业务提供高 QoS的刚性传输管道，提供透明的业务传输能力。基于统计复用的L2交换功能为IP业务提供满足802.1P的QoS要求的柔性 管道，满足QinQ要求的VLAN帧处理为波分网络拓展更宽的应用范围。ASON系统能够提供满足业务发展需求的所有接口类别，包括多种颗粒的业 务：STM-1/4/16/64/256,2.5G/10G/40GPOS、FC1G/2G/4G/10G、ESCON、FICON、FE/GE/10GE等接口。提供4路STM-1/4业务汇聚成2.5G业务，4路STM-16/FC2G 业务汇聚成OTU2业务，8路GE/FC业务汇聚成OTU2业务，2路FC4G汇聚成OTU2 业务。对于10G业务能够提供STM-64、10GELAN、10GEWAN统一单板，通过网管可以设置选择客户侧业务接口类别，无需更改硬件连接，最大程度简化运维操作， 提升运营商维护效率。对于FC业务提供满足业务开展必须的拉远功能，从而使 数千公里以上的SAN存储业务的开展成为可能。2.智能化ASON系统能为波分网络提供多层次的调度功能，并能够加载基于GMPLS协议的控制平面，同时为IP网络提供多种智能化的电信级可靠保护。可提供波长级（10G/40G）、子波长级（ODU0/1/2）和L2（GE/10GE汇聚）的业务疏导，有效提高承载效率。针对不同业务提供不同QoS的承载服务。系统支持基于GMPLS的控制平面的加载，为波分网络的智能化带来历史性的变革。ASON控制平面和多层调度系统的完美结合为波分网络引入了深度智能化和自动化，快速实现业务提供和抗多点实效保护，并提供SLA服务，为运营商细分 市场类别提供便利。2.1.1ASON方案设计2.2.1链接方式链接方式采用软永久链接，由管理平面和控制平面共同完。如图22所示用户到用户的连接为混合方式连接，用户到网络部分由管理平面提供永久性连接 （PC）；软永久连接的网络部分，连接建立的请求是管理平面发起，由控制平面 建立完成。----- -42----- -贵州移动光传送网IP化演进方案管理平面连接请求控制平面连接请求连接请求 连接请求传输平面PCPC软永久连接图22链接方式2.1模型方案选用重叠模型。重叠模型与现在各种网络非常相似，传输网内部采用的技术可以独立演进，而不会对客户层网络造成比较大的影响，是目前比较现实可靠的选择。它将业务层和传送层之间定义为客户－服务结构。业务层和光层是完 全独立的两层，功能分割明晰、简单，其地址方案、路由协议和信令协议各自独立运行，两者间不交换路由信息，独立选路。允许业务层和光层及光传送层内部的每个子网独立演进，光层的发展不受客户层技术所限。采用子网分割后，运行者可以充分利用原有基础设施，在网络其它部分引入新技术。光传送层做为统一、透明、开发的光传送平面，提供多业务的传送。客户层 和传送层通过UNI协议来完成互连。屏蔽了光层的网络拓扑细节，边缘客户层设备看不到核心光网络的内部拓扑，维护了光网络拥有的秘密和知识产权。重叠模型是缺点是分离的控制平面之间的功能重复，使业务层面的路由不能有效地利用光传送层的拓扑资源，造成资源浪费；为实现数据转发，需要在边缘 设备间建立点到点的网状连接，即存在N2问题，扩展性受到限制。图23ASON组网模型----- -43----- -贵州移动光传送网IP化演进方案该方案能够提供集中式交叉调度和分布式交叉调度功能。集中式调度功能提 供支路、线路分离的调度方案，将支路单元接入的FC、GE/10GE、TDM/POS等通过 总线传送到交叉单元，实现集中式业务调度后，送回线路单元，传送到波分网络中。系统集成了L2交换功能，为城域核心承载网提供GE/10GE数据业务的高效承 载，为城域宽带、大客户接入业务提供高效的数据业务接入、汇聚服务。L2子系统为客户侧提供GE/10GE接口，系统侧采用满足OTN标准的OTUk接口，实现了将多 个GE信号和10GE信号混合接入后通过统计复用汇聚成10GE信号，改变了原有网络 对于GE/10GE只提供刚性管道的历史，大大提高网络波长利用率，并为有效减少网络层次奠定了基础。----- -44----- -贵州移动光传送网IP化演进方案第四章铜仁移动光传送本地网试验方案2.1模型设计平台铜仁移动北环现具备8个波长信道，传输速率10Gbit/s,各项光指标符合ITU-T的有关建议。这种模式的核心层由中心机房组成，采用了大交叉、大容量、ADM（分插复用器）的10Gbit/s设备，以提供大容量的业务调度能力和多业务传输能力。根据各本地网的实际情况，对汇聚层网络进行了适当的延伸，在业务量巨大的地区建设了两层汇聚层结构，减少了接入层的光缆路由和同缆情况，也保障了接入层的双节点接入。业务的保护分两段完成，从业务接入点到骨干汇聚节点形成一个SNCP（子网连接保护）的业务保护环，从骨干汇聚节点到业务落地点形成一个SNCP的业务保护环，从而保证了即使单个汇聚层节点失效也不会影响跨环电路的安全；业务在骨干层节点进行终结，保证了即使在骨干层光缆和汇聚/接入层光缆各有一处断纤的情况下也不至于影响电路安全。在ASON技术引入中，应该尽量依托现有网络结构，不应引起组网模式的大规模调整。本地网由7个OAMD节点和2个OXC节点组成。如下图所示。网络拓扑图：沿河 德江木黄 思南铜仁移动北环40*10G波分系统松桃印江江口铜仁新局铜仁旧局图24铜仁移动本地网北环2.2方案设计2.1.1建立网络模型----- -45----- -贵州移动光传送网IP化演进方案铜仁移动公司城域传送网的特点是县市采用双平面组网模式。城区则采用双 节点模式接入，根据ASON不同的引入范围和业务开放方式，主要有以下3种ASON 建设模式。（1）模式一：核心节点、县市的骨干汇聚节点、城区汇聚点均纳入ASON 域，业务落地设备不纳入ASON域。模式一的2G和3G业务开放方式统一，城区业务采用双节点的方式接入，演进到ASON后，接入层业务按照SNCP的方式，主 备业务从不同的节点接入ASON，在ASON中则以两条关联的“1+1”恢复业务（银级）的形式存在，通过不同的核心层节点接入落地环，落地环为SDH域，采用 SNCP。县市业务为双平面接入，采用SNCP相切环的方式接入，演进到ASON后，业 务由接入层发起，以大SNCP环的方式接入县市中心机房同一个ASON节点，在此节点发起2条关联的“1+1”恢复业务（银级），通过不同的核心层节点接入落 地环。采用模式一，现网升级至ASON对现有业务不会造成影响，只需在ASON域中 修改业务属性，并对业务路由重新计算即可。城区业务的接入不会消耗大量SNCP 对。目前县市业务采用SNCP相切环的方式，消耗大量的SNCP对，即使引入ASON后也不能避免SNCP对受限的问题。城区和县市骨干汇聚环纳入ASON域，要加强骨干汇聚层和城区区域汇聚层光缆多路由建设，否则无法发挥ASON多处断纤保护的优势。（2）模式二：仅在核心层引入ASON域，落地设备不纳入ASON，城区汇聚环和县市骨干环不纳入ASON域。模式二的2G和3G业务开放方式统一，县市业务和城区业务的开放模式也是统一的。城区业务和县市业务在SDH域仍采用SNCP 的保护方式，主备业务分别从不同的节点接入ASON，在ASON中则以两条关联的“1+1”恢复业务（银级）的形式存在，通过不同的核心层节点接入落地环，落地环为SDH域，采用SNCP保护。采用模式二，所有的业务开放模式相同，城区和县市业务开放模式相同，管 理简单。同时升级至ASON对现有业务不会造成影响，只需在ASON域中修改业务属性，并对业务路由重新计算即可。仅在核心层引入ASON域、业务调度，在新 增中心传输机房的地市，核心层引入ASON可以极大地方便业务调度和网络调整。涉及ASON域节点较少，适用于ASON建设前期，可计划逐步演进至模式一或者模 ----- -式三。但是由于核心层光缆往往都是管道光缆，相互间的距离比较短，因此安全性较高，不容易发生多处断纤；而距离长、业务量较大的汇聚层光缆很多都是干路光缆，安全性较低，较容易发生多处断纤的情况。由于落地设备没有纳入 ASON域，所以模式二很难发挥ASON多处断纤保护的能力，对提高整个骨干/汇 聚层的安全性影响不大。（3）模式三：3G业务落地环、县市骨干层、城区汇聚层均纳入ASON域， 2G业务落地环仍为SDH域。模式三的城区2G业务为双节点保护方式，演进至ASON后。主备业务从不同的节点接入ASON，在ASON中则以两条关联的“1+1” 恢复业务（银级）的形式存在，从不同核心层节点进入2G落地环。模式三的城46----- -贵州移动光传送网IP化演进方案区3G业务采用虚拟环的方式，经城区汇聚点终结后，进入ASON域，以永久“1+1” 业务的形式直接传送到3G落地环。模式三的县市2G业务采用双平面的方式接入，演进到ASON后，业务由接入 层发起，以大SNCP环的方式接入县市中心机房同一个ASON节点，在此节点发起 2条关联的“1+1”恢复业务，通过不同的核心层节点接入2G落地环。模式三的县市3G业务以双平面接入的方式接入县市中心机房同一个ASON节点，在此节点 发起1条永久“1+1”业务，直接传送到3G落地环。模式三中2G和3G业务开放模式不相同，3G落地环纳入ASON，3G业务从汇 聚层开始只需要配置1次即可，业务开放方便。3G业务在汇聚层节点以永久“1+1”方式进入ASON域，可以解决SNCP对受限的问题。城区汇聚环设备必须 支持2G业务和3G业务采用不同的业务开放模式，否则必须对城区的已开放2G业务进行调整，如改变业务开放模式，原城区2G业务失去了汇聚层双节点保护。 若城区的汇聚机房条件不佳，则安全性容易受限。模式三涉及ASON域节点较多。对厂商ASON设备能力和稳定性要求较高。考虑到各地区即将新增的核心机房对网络和电路带来的大量调整，目前可先 采用模型二，减少网络结构和传输电路调整的工作量，且保留向模式一和模式三演进的能力。在ASON试验平台的传送层面，利用9个光节点实现不同的传送网拓扑结构，包括双环、星型及格状网结构等。试验平台的控制层面和传送层面采用了相同的信令网拓扑。对支持OSC信道 的节点间提供纤内的1510nm监控信道的ECC通道进行信令收发。利用OSC信道的快速检测机制加速对于传送层面的故障反应时间，缩短对业务的保护、回复时间。在光网络中需要考虑到波长连续性、光纤色散、非线性、掺铒光纤放大器（EDFA）噪声以及全光传输距离等因素的限制。因此，光网络选路算法比IP算法要复杂的多。在基于GMPLS的控制层面中，对链路连接的管理也就是对标签交换路径的管理，对链路连接的操作对应于GMPLS网络中标签的分发、映射、删除等。建立网络模型如图25：----- -47----- -贵州移动光传送网IP化演进方案图25网络节点拓扑结构表7业务矩阵表首节点末节点业务数量业务带宽首节点末节点业务数量业务带宽N8N612VC4N7N31VC4N2N817VC4N9N61VC4N7N81VC4N2N92VC4N9N81VC4N7N91VC4N8N31VC4N9N31VC4N8N42VC4N9N41VC4N2N618VC4N5N610VC4N2N31VC4N8N510VC4N1N610VC4N2N523VC4N1N89VC4N7N52VC4----- -48----- -贵州移动光传送网IP化演进方案（续表7）N1N210VC4N9N51VC4N1N71VC4N5N31VC4N1N91VC4N5N41VC4N1N510VC4N3N61VC4N1N32VC4N4N61VC4N1N41VC4N2N42VC4N7N65VC4N7N41VC4N2N79VC4N3N41VC4业务等级为1+1+恢复，业务量为172条，网络链路的单位带宽为STM－16，按照抗1次断纤进行容量规划，要求输出全网所消耗的总资源（要求最优化的网络容量），各物理链路的成本代价相同。2.1容量计算在OPTA规划软件中建立网络模型，输入业务矩阵，界面如下：图26软件模型----- -49-----