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光通信的发展趋势

菜鸟
2002-08-27 18:38:00    评分
韦乐平 (中国电信集团总工) 据有关方面统计,世界IP业务每年都在以100%的速度增长,这就迫使原本以话音服务为主的电信网络开始进行深刻的变革,ATM、千兆以太网和MPLS等宽带技术逐渐成为骨干网络的核心技术,而这些核心技术的应用和发展都离不开光通信技术的支持。 未来光通信发展的主要趋势 未来光通信发展的主要趋势是传输链路容量继续按光纤定理前进,成本与比特之比率将继续下降;组网方式从简单的点到点传输转向光层联网方式,以改进组网效率和灵活性;光联网将从静态联网开始向智能化动态联网方向发展,以改进网络响应和生存性;网络核心趋向传送层和业务层分别独立发展,整个网络正向高智能的3T(Tbit/s Transmission Links,Tbit/s Transport Nodes,Tbit/s Service Nodes)网发展;网络边缘趋向传送和业务一体化的融合方向发展(one box solution)。 网络容量演进 在网络容量演进策略和战略中,目前40Gb/s传输具有很大的优势,如频谱效率高,减少了组网设备成本,使核心网的功能将大大增强。但40Gb/s传输还存在许多的关键技术有待解决,如电子电路和材料,调制格式,拉曼放大器,极化模补偿技术,非线性影响,色散补偿技术,封装技术,交换机和路由器接口等。从材料与速率的进展,波分复用技术现状和发展分析,光传输容量的实际技术上限为20Tb/s,预计2005年可达5-10Tb/s。目前通向容量极限的道路一般为:减小通路间隔、扩展频谱范围、增加单路速率。 光网络交换ASTN/ASON技术 所谓ASTN/ASON是指在ASTN/ASON信令网控制之下,完成光传送网内光网络连接自动交换功能的新型网络,可以看作是具有自动交换功能的新一代的光传送网。核心网将从廉价的带宽传送网转向直接提供盈利服务和应用的业务网,业务网中的业务主要为波长业务,是指波长批发,波长出租,带宽贸易,按使用量付费,光VPN,动态路由分配,光拨号业务……。 当然OTN/ASON目前面临着众多问题挑战,如需性能价格比好,长期可靠性高的大规模光开关矩阵(闭环控制技术,封装技术等);环境变化和通道自动配置需要色散、色散斜率和PMD的自适应调整;一揽子解决方案和多路能力;光层管理监控问题;选路和信令的标准化和互操作性;全光波长变换器的实用化等。 范崇澄 (清华大学教授) 市场走势与前景 2001年经济整体衰退,已敷设光纤能力过剩(未用容量30~40%),各运营商纷纷停止重点项目建设。运营商向系统/设备供货商压价(新性能、老价格)。2002各运营商基建投资回报率(C/R)基本恢复至'97水平。各大设备供应商和元器件/仪表供应商股指走势纷纷跳水。 在当前市场形势下,成本与市场优先考虑成为指导研发工作的原则。各设备供应商纷纷推出低成本高性能产品。例如Xtera 推出全拉曼NU-WAVE DWDM系统,JDSU推出4款OA系列EDFA。 基于40Gb/s的DWDM系统 目前40Gb/s的DWDM系统发展受物理定律的限制。远达不到降低bit/km成本的目的。考虑到市场形势,2~3年内不会大规模敷设此系统。目前提高容量、降低bit/km成本的主要手段是10Gb/s, 信道间隔为25~12.5GHz。将给服务供应商和设备供应商双方带来效益。但基于单信道40Gb/s的系统研发工作仍在积极进行。 那么是否需要建设40Gb/s的DWDM系统?从历史上来看,1997 左右AT&T (Lucent的最大客户)认为10G技术可行性差,LU将大量10G芯片卖给Nortel;但之后大量新出现的Carrier(WorldCom, Qwest, Level 3, Williams)及Carrier's carrier已大量敷设了新型光纤,且急需最大可能容量。导致Nortel通过10G系统取得了巨大的成功。核心网带宽必需大于来自周边任一信号之带宽,数据网设备逐步采用10Gb接口时核心网需升级至40G。这已成为发展40G系统的驱动因素。从目前的应用来看,三年内逐步在DWDM系统(4x10Gb)、路由器、ADM…上看到40G接口;在VSR、Metro网(城域网)、Regional网(本地网)、LH网(长途干线网)中逐步实现40G。那么谁先用到40G? VSR最易;带宽驱动LH-DWDM或Metro最强。在数据交换及路由器中实现40G接口——Chips成为最难之技术。 基于10/40Gb/s的DWDM系统的技术发展,其使能技术包括以RZ为基础(RZ, CRZ…)的脉冲格式技术 ;Transceiver转化为Transponder技术;锁定LD中心波长的超密DWDM使能技术;FEC技术;利用Interleaver的超密DWDM使能技术;大功率泵源技术;RA集总(LRA) / 分布(DRA)技术;模拟软件技术;基于40Gb/s的DWDM系统的使能技术包括精密可调色散补偿技术。另外DWDM系统中的信道功率转移;LRA的瞬态及其抑制;宽带DWDM系统的色散补偿;新一代功能集成全光开关、光纤的选择也成为研发重点。 光网络中的新技术 城域网的大规模实用化提出了成本和性能主要挑战。波长、光纤、数据率、器件/子系统、智能化监测/管理如何选择也成为重要问题。 首先带宽选择问题:即DWDM 与 CWDM选择何种方案问题,两种方案各有优劣。但从成本来看, Metro + CWDM 方式最低。 光交叉连接技术,包括OEO: 光电转换+电子交换矩阵和不透明(可用于传送边缘以便于梳理)。OOO: 全光交换--透明(可用于网络核心)两种方案。其中全光交叉连接矩阵有2-D结构(交换N个波长需N2个镜子) 、3-D结构(交换N个波长需2N个镜子) 、波长选择交叉连接(WXC)三种方式,而波长选择交叉连接(WXC)更具有发展潜力。 智能光网络使能技术包括软件控制的超低损光开关/VOA+OPM,可补偿环境或网络中元器件性能变化。具有灵巧网络保护、保证的QoS、设备保护倒换(<50ms)、网络布置变换特性。此外网络的智能化监测管理可做到1、在波长级别上管理光传送层:重要节点处由光性能监测器(OPM)提供各信道的波长、功率、光信噪比,与优化数据比较,进而进行管理。2、各节点处的OWM联网,可在网管中心实现全网状态的(分布式)即时管理:任何指标的下降超过阈值均将记录、报告,并在客户发现问题前采取相应措施,保证系统正常工作。3、使服务供应商节约支出、增加运营收入,是 AON的关键使能技术。另外智能光网络中的关键是WDM + Switch 的融合集成,包括从光Switch到DWDM短距离界面融合;光Switch到光界面的融合;混和的光交叉与 DWDM的融合等。 纪越峰(北京邮电大学电信工程学院副院长 教授) 新的网络构架呼唤新的系统问世;融合化主流趋势中的层间管理 ;三网合一如何统一 ;期盼已久的智能化如何解决。 建设宽带城域网 从业务发展观点看,从业务发展的地域上看,从信息网络基础设施技术观点看,从产业政策背景看,宽带城域网的建设和发展势在必行。城域网是一种主要面向企事业用户的,最大可覆盖城市及其郊区范围的,可提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网,实际是一种带有某些广域网特点的本地应用型公用网络。其典型特点为以数据业务为中心,向用户提供多速率、多业务、多种服务质量的接入能;向运营商提供可管理的、支持多种运营方式的、可支持技术演变的网络。 宽带城域网建设中的核心技术:IP+WDM 宽带城域网建设的趋势是WDM系统与网络领导潮流;光路交换挺进市场,光分组交换初见端倪;融合化为大势所趋,简洁化众望所归;光网的智能化期待已久呼之欲出;光器件奠定基础革命性变化非其莫属。 如何建立适于承载未来互联网业务的下一代城域光网络?典型需求是要为IP互联网提供更加高速、宽带、灵活、高效和智能的新一代城域光网络。 IP over WDM 技术的特点:1、可支持现有和未来业务。2、具有巨大的可持续扩容的链路容量。3、IP为主导的上层通信协议,但不完全排除其它通信协议。4、具有很高的网络和业务生存性。5、具有巨大的带宽潜力。6、减少网络各层之间的冗余部分,简化了层次,减少了网络设备和网管的复杂性,特别是网络配置的复杂性。7、额外开销最低,传输效率最高,可以大大节省网络运营商的成本,是一种最直接、最简单、最经济的IP网络体系结构。 其研究关键为:IP OVER WDM的层间适配;流量工程、QOS及MPLS等协议的研究;IP OVER WDM的网络管理 ;IP OVER WDM的保护与恢复;IP OVER WDM的前向与后向兼容。 宽带城域网建设中的几个观点论述 1、业务层与传送层的分离导致网络的重新组合,新的融 合系统大有所为; 2、基于光因特网的新一代光系统与光部件将在未来几年 内占尽风头; 3、各类通信公司如雨后春笋,染指“城域”灵活多样的 系统设计,“钱”途无量; 4、自动交换光网络的智能性期盼所在。 顾畹仪 (北京邮电大学电信工程学院院长 教授) 当前WDM的发展状况 DWDM是90年代以来发展迅速的一种传输技术,它利用丰富的波长资源,能极大地提高系统的传输容量; DWDM在90年代中期后走向成熟并投入商用,在全球的应用,年增长率都为两位数;WDM目前的商用以16至40波的2.5G或10G为主,160波的10G逐渐开始商用,并向超长距离和超高密度两个方向发展。NEC宣称已实现了容量达10.92Tb/s的DWDM系统。WDM的发展趋势将向更高速率、更密的波长间隔、更宽的波长可用范围、更长距离和更大容量、支持更多类型接口的方向发展,并充分发挥其联网优势。 由WDM系统向全光传送网(OTN)发展的几个特点 由点到点的WDM系统向OTN的过渡:由于传输容量的极大提高和点到点的WDM系统已不能满足现有需要,传输网络逐渐向全光网络演进:WDM-固定波长OADM-可变波长OADM-OXC-ASON或GPMLS。由传输的透明性向业务的透明性,建设光透明子网;与internet结合;并向大规模、多粒度交叉发展。 数据网和光网的融合:全球IP流量爆炸式的增长,数据流量已经开始超过话音流量; WDM宽带、大容量的特点满足IP流量爆炸式的增长的需求; IP over SDH over WDM 和IP over GE over WDM 的应用获得成功;为减少网络功能的重叠、减小开销损失,将IP直接架构在WDM上是发展的必然趋势。 智能光网的兴起:自动交换光网络(ASON/ASTN)是智能光网的主流方向,最先在2000年3月的ITU-T SG 13会议上提出,两年来发展迅速。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分布模式动态变化的需求,通过信令系统或者管理平面自主的去建立或者拆除光通道,不需要人工干预。ASON网络由控制平面、管理平面和传送平面构成。支持三种连接管理:永久连接(PC)、交换连接(SC)和软永久连接(SPC)。 刘 涛 (北京电信设计院副院长) 带宽运营对光传送网提出新的要求 对带宽运营的特性和现有带宽运营的分析及对光传送网的需求,指出现有传送网技术的缺点,从而指出推出ASON等新技术的必要性。虽然带宽运营具有覆盖面大、种类繁多、选择灵活的特点,但目前的带宽运营都不甚令人满意。例如,提供的带宽(专线出租)类型比较少,主要是DDN,还有部分2M,而155M及10M、100M、GE接口等数据业务在传输设备上不能方便提供;提供带宽服务的响应速度太慢;DDN等专线业务平均需要2-3个月时间,而且有的地方无法受理;资费不尽满意,造成客户流失,也增加业务开展的难度;网络建设未考虑带宽经营问题,现有网上部分设备特别是网管系统对带宽经营不能提供有效支持和管理;带宽经营尚未系统性地组织和管理,没有成熟的经营模式;网上带宽提供速度慢,提供一个端到端业务需要逐点硬件重配和网管进行配置,开通时间较长,典型的国外设备开通一个155M-2.5G的专线一般大约需要10多周时间,2M的开通时间为几周;传统的传输网是根据窄带TDM业务来规划,缺乏对宽带业务、数据业务的支持,多种类带宽的提供存在瓶颈;目前的传输网管还不能支持针对网络经营的用户对带宽的自管理,服务质量保证、计费等功能;目前光网络带宽利用率很低(北美只有2.3%),只有有效的经营带宽才能提高效益;无法动态调配带宽。而带宽业务对光传送网提出了要求,但现有传送网却存在着实时供给能力差、交叉数字等级低、带宽利用率低、网络功能重叠、网络备用容量过大等不可克服的缺点,因此推出ASON等智能光网络势在必行。 自动交换光网络(ASON)的特点、功能和结构 自动交换光网络(ASON)的特点包括:在光层实现动态业务分配;具有端对端网络监控保护、恢复能力;具有分布式处理功能;与所传送客户层信号的比特率和协议相独立,可支持多种客户层信号;实现了控制平台与传送平台的独立;实现了数据网元和光层网元的协调控制;与所采用的技术相独立;网元具有智能;可根据客户层信号的业务等级(CoS)来决定所需要的保护等级。 ASON所提供的业务包括:1)波长批发2)波长出租3)带宽运营4)按使用量付费5)光VPN 6)光拨号。ASON的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 。ASON的管理平面完成传送平台、控制平面和整个系统的维护功能,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,它将继续在集中控制的点击式光通道配置中发挥重要作用,它具有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。ASON的传送平台为用户提供从一个端点到另一个端点双向或单向信息传送,同时,还要传送一些控制和网络管理信息,它按ITU-T G.805建议进行分层,为了能够实现ASON的各项功能,传送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。 ASON的网络节点要有满足用户需要的端口数,由现在的512×512扩展至几千个;要具有严格无阻塞的全连接能力;能够支持多址广播;可提供波长变换能力;采用模块化设计,可根据用户的需求加以调整;设备自身要具有较高的可靠性,关键部分要有1+1冗余设计;具有丰富的软件功能和控制功能,支持ASON控制平面的信令协议、路由选择协议和带宽分配管理协议;可实现保护和恢复。 张成良 (信息产业部电信传输所专家) 目前各厂商广为谈论的都是城域传送网及设备,从事传输的人们发现在城市里组网与长途有着很大的不同,特别是基于IP 的数据业务成为主体的情况下。随着新一代SDH 系统的出现,他们发现自己的设备在组网上也有了更好的表现和性能,越来越多的人们喜欢对运营商的城域传输网络进行研究和考虑,甚至将WDM 技术引入城域。 目前传输介质是光纤,因此又称为“光城域网”。城域网技术具有多样性,没有一种像长途传输SDH 那样的主流技术。由于 ATM技术越来越不被看好,目前城域网产品主要分为有 3种:基于WDM,基于SDH,基于以太网或IP。每种产品都有自己的代表厂商。 MSTP MSTP组网应用中对以太网支持是通过10M/100M以太网传输通道统计复用,实现本地、异地多以太网接口统计复用N×2Mb/s通道,提高带宽利用率。MSTP 对FE/GE以太网接口的支持是以太网业务中非常重要的一个业务,也是MSTP 发展的主要推动力,实际网络中MSTP 对以太网支持减少了POTS口应用,节省了成本,提高了网络灵活性。 MSTP组网应用中对ATM 支持是通过ATM信元的统计复用节约交换机端口,复用传输时隙充分利用传输容量,支持VP-Ring使得ATM应用更安全可靠。MSTP 完成了小型ATM 交换机的功能,可以对业务进行统计复用,同时通过内部的交叉矩阵直接映射到SDH 的VC 通道中进行传输,简化了网络层次,对ATM 业务支持对于一些运营商仍是必要的。 引人注目的是IEEE 802.17 RPR 弹性分组环,今年初标准化又有比较大的进展。过去以太网基本上是总线拓扑,现在开始支持环,对Ethernet 帧格式进行了改动,支持更细致的带宽颗粒,可以传输TDM 话音,使之成为多业务传送平台。但是否有效地支持TDM 业务和网络管理功能是RPR技术成败的关键。 WDM 环网经过近 2年的不断完善,终于有了规模应用的曙光,城域网内多业务、特别是租用业务(如银行大企业)对其商用化有推动作用。城域 WDM 线路系统,可以有单向(双向)线路/通道4种环网,其中应用较多的是单向波长通道保护环,实现起来比较简单。目前WDM 器件价格下降很快,CWDM 竞争力不强,城域WDM 将在大城市的核心层面得到应用,但其价格竞争性还需要一段时间观察。 国内制造商的水平  国内制造商都把城域网产品作为近期开发重点,并将在2002年上半年推出产品,虽然2000年就有厂商声称具有城域网传输产品,但在成熟性和标准化方面都有不少欠缺。2001年两项重要的行业标准-MSTP 与城域WDM 通过意味着城域网产品可以作到有章可循,国内制造商在这两个标准的起草中发挥了重要作用,其产品也将更加符合国内运营商的需要,城域网产品要求接口类型多多,并且变化快,在市场的反应速度国内制造商有着优势。 现在各个运营商都把重点转向了城域网。中国电信的拆分意味着在北方/南方新一轮的城域网建设,中国移动/联通也开始进行规划和建设,许多新运营商一片空白,提供了比较好的发展机会,更容易实现统一,但各个运营商的目的和策略并不一致。国内制造商城域网产品也达到了相应水平,并不逊色于国外产品。 大唐软件推出新一代电信综合业务支撑系统 日前,在信息产业部电信研究院主办的“第三届电信网络管理技术暨运营支撑系统高级研讨会”上,大唐电信软件公司向来自全国的电信运营商发布了新一代电信综合业务运营支撑系统。 目前,我国电信市场开放竞争的格局正在深入发展,电信运营商的经营体制、经营观念和手段正在迅速演进。以客户为中心、以市场为导向进行业务流程重组,迅速把握市场商机、提高服务水平,成为电信运营商提高核心竞争力的重要举措;同时,电信技术的发展日新月异,新业务不断出现,多媒体业务、数据业务、智能网业务等成为电信运营商关注的发展方向。在这一形势下,电信运营商纷纷探讨采用先进的经营、服务和管理理念,以及采用信息技术改造传统的电信生产经营方式和服务手段。 大唐软件公司作为TMF组织的成员,凭借丰富的‘九七工程’经验,汇总用户需求,总结电信业务支撑体系框架研究成果,及时借鉴国际运营支撑系统的发展方向,推出了新一代电信综合运营管理系统。 “面向全业务”是该系统的特色,该系统支持各种电话、中继线、ISDN、专线、数据、宽带、智能网、无线市话、卡类以及网元出租等业务,且可以通过灵活配置支持新兴业务。“面向服务竞争”是该系统另一个突出的特点,系统引入客户管理功能,为运营商增强客户服务能力提供了手段;系统提供丰富的营销管理与经营决策支持功能,将使运营商更好地把握市场;系统使用工作流管理技术,方便运营商实现企业的业务流程重组和优化。 此次发布的电信综合业务管理系统在功能、可用性、可扩展性、可维护性、安全和可靠性等方面都有良好的表现,为我国的电信运营商提供了功能强大、扩展灵活、适应市场竞争需要、适合自身业务特点的新一代综合业务支撑平台。该系统在此次研讨会上受到了与会代表的极大关注。



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