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光网络技术发展与展望

光网络技术发展与展望

来源:ca888亚洲城_ca88亚洲城官网_ca88亚洲城【线上娱乐】    发布时间:2017-12-25 20:09    

40 Gbit/s体系的商场需求现已明亮,技能趋于老练,本钱挨近发动门限,规划运用指日可下。主动交流光网络的商场需求现已出现,技能根本老练,规划运用行将开端。下一代ROADM日益老练,但规划运用的必要性还有待研讨。城域电信级以太网技能逐步具有共用电信网所要求的必备功用和功用,成为城域会聚和接入层面的重要展开方向。根据无源光网络的FTTx将逐步成为宽带接入的首要挑选,针对不同运用场景选用不同的布置方案。EPON现已老练,GPON技能趋向老练,产业界需求加大推动力度。

阅历了光纤泡沫和多年沉寂的光通讯开端出现杰出的展开势头。以对等通讯(P2P)事务为代表的互联网事务蓬勃展开,移动事务继续高速增加,IPTV事务蓄势待发,国际网络带宽需求的年增加率依然高达50%~100%。这些事务层面上的展开对电信网的根底——光网络提出了新的容量、功用和功用上的需求。下面仅对光网络范畴的若干热点技能展开趋势作扼要总结和展望。

1、40 Gbit/s体系的展开和运用

40 Gbit/s体系首要具有如下优势:能够更有用地运用传输频带,频谱功率较高;当40 Gbit/s体系的本钱降到10 Gbit/s体系本钱的2.5倍以下时,便能够完结大规划商用,然后下降传输本钱;1个网元代替4个网元,能够削减OAM本钱、杂乱性以及备件数量;能够有用削减IP链路数量,前进节点的扩展性,改善核心网的功率和功用。

近年来,以P2P为代表新的互联网运用的遍及导致IP流量继续快速添加,以10 Gbit/s为根底的现有远程WDM网络现已出现出“无能为力”的状况,部分段落80×10 Gbit/s容量现已用完,对40 Gbit/s WDM体系的需求日积月累,其运用现已被说到日程上来。

除商场需求要素外,影响40 Gbit/s体系运用的首要要素是技能、价格和光缆线路的PMD(极化模色散)功用。首要,从技能方面来看,40 Gbit/s体系经过多年的展开,在技能上有了长足的前进。能够运用于不同场景的多种调制技能(如DQPSK、DP-QPSK、DRZ、DPSK、ODB等)现已商用或挨近商用,各种适用于40 Gbit/s的有源和无源器材许多问世使本钱快速下降,而且各种器材的功率平整度、非线性、色度色散、极化模色散功用显着改善,然后使体系规划的功率余度要求能够适度放宽。特别是DQPSK、DP-QPSK调制技能、电子色散补偿和超级带外FEC编码等一系列新技能的打破和老练为远程运用的性价比改善供应了坚实的根底。DP-QPSK的色度色散容限现已到达50000 ps/nm,PMD容限现已到达25 ps,具有了非常杰出和宽松的实践网络运用根底。各种超级带外FEC编码的净增益现已到达10 dB左右,为实践体系的规划供应了满意的功率预算。其次,从本钱方面来看,各种器材技能的功用改善和量产的加大,整个体系的本钱现已降到10 Gbit/s体系的3.5~4.5倍,虽然离规划运用的2.5倍门限值还有间隔,可是现已处于能够发动阶段。终究,从光缆的PMD特性来看,当速率前进到40 Gbit/s后,PMD受限将导致传输间隔随传输速率的平方关系成反比例削减,传输间隔将削减到1/16,且二阶PMD的影响变大。我国光缆网的PMD特性终究能否有用支撑40 Gbit/s的长间隔传输,需求进行大规划的实地测验后才知道。近来在中国电信进行的实践研讨结果标明,我国京广线以东区域敷设的大都光缆的PMD功用根本能够满意40 Gbit/s的传输要求,即使少数光缆功用欠好,也能够经过跳纤的方法来满意40 Gbit/s的传输要求,因此光缆的PMD特性也不再是首要的运用妨碍。

可见,不管是商场需求,仍是技能、本钱、光缆PMD都证明,以40 Gbit/s为根底的WDM体系的运用现已火烧眉毛。可是,在详细运用上还存在彩光口和白光口之争,虽然现在没有定论,但从国内外主导运营商的实践和观点看,认为40 Gbit/s彩光口首要适用于城域网范畴且现已老练可用,而40 Gbit/s白光口首要适用于远程网范畴,现在现已趋近老练。

此外,关于100 Gbit/s以太网近期报道非常多。美国贝尔实验室发明了100 Gbit/s以太网传输2000 km的实验室国际记载,其选用50 GHz间隔、DQPSK调制格局,首要用于数据中心间的通讯衔接。可是,100 Gbit/s以太网实在进入规划化商用还需求处理许多技能问题,需求走很长一段旅程。

2、从点到点传输走向动态传送联网

普通的点到点波分复用通讯体系虽然有巨大的传输容量,但只供应了原始的传输带宽,需求有灵敏的节点才干完结高效的灵敏组网才干。跟着网络事务向动态的IP事务的继续会聚,一个灵敏、动态的光网络是不可或缺的,最新展开趋势是引进主动交流光网络(ASON),使光联网从静态光联网走向动态交流光网络。这样带来的首要长处有:简化网络和节点结构,优化网络资源装备,前进带宽运用率,下降建网初始本钱;完结规划、事务指配和维护的主动化,然后下降运维本钱,而且能够处理实时、精确维护传输网资源难题,防止资源搁浅;具有网络和事务的快速维护康复才干,使网络在出问题时仍能保持必定水准的事务;具有快速事务供应和拓宽才干,便于引进新的事务类型,比如按需带宽事务(BoD)、分级的差异化带宽事务、波长出租、光虚拟专用网(OVPN)等,使传统的传送网向事务网方向演进。

受上述长处的招引,AT&T、BT、NTT、Vodafone和Verizon等电信运营商现已成功地在网络中引进ASON。其间AT&T现已在全网布置了200多个节点,方案扩展到300个节点。ASON的一个重要展开和运用趋势是引进多种数据事务接口(VoIP、VoD、互联网等),供应以太网功用,演化成为所谓的多事务会聚节点。英国电信的ASON定位就是这样的。

可是,从更长远的视角看,跟着IP事务量的继续大幅度攀升,现在根据光/电/光改换的光穿插设备将不能满意展开的需求,全光穿插设备将可能在未来5~15年逐步成为干线网上的核心节点设备。全光节点能够彻底消除光/电/光设备发生的带宽瓶颈,确保网络容量的继续扩展性;省去昂贵的光电变换设备,大幅度下降建网和运营维护本钱;能够完结网络对客户层信号的通明性,支撑不同格局或协议的信号;能够防止光电变换环节及杂乱的时隙指配进程,加速高速电路的指配和事务供应速度;以完结在波长级灵敏组网的意图;能够完结快速网络康复,改善网络的生计性和质量;能够防止单纯IP层联网所带来的低功率,前进网络资源的运用率,供应灵敏、高效的组网才干和对物理层大故障的快速康复才干。跟着网络事务量的敏捷增加和网络规划的继续扩展,从电联网逐步走向光联网将是历史的必定,电联网将逐步撤退到网络的边际和接入部分。

总体上看,首要看传送面,光/电/光硬件交流渠道现已彻底老练商用,大规划全光交流渠道的可靠性还有待实践考验,带宽颗粒大,容量需求还缺少。其次看操控面,规范现已根本老练。实践测验标明,E-NNI现已能够完结跨厂商设备的传送面电路装备,可是还无法完结跨厂商设备的操控面维护康复。简言之,单域操控面现已比较老练,各厂商设备根本具有邻居主动发现、网络拓扑主动发现和动态更新等首要功用。终究看办理面,操控面的引进使ASON的网管功用弱化,部分功用移交给操控面完结,有利于多厂商网管互通,估量不会成为制约ASON运用的首要要素。现在,办理面首要是SC的办理功用不完善,大都厂商设备尚不能供应SC事务的计费信息。另外,跨域的办理功用还比较弱。

3、下一代ROADM的展开和运用

可重构光分插复用器(ROADM)并不是一个新概念,最简略的形式就是在WDM环结构上能够远程操控分插所需上下路波长的二维ROADM。近来,互联网流量的继续高速增加,特别是P2P和视频流量的快速增加,对网络的容量和组网灵敏性提出了很高的要求,再加上技能的不断前进和本钱的不断下降,这种能够动态完结恣意波长上下路的灵敏组网设备ROADM开端遭到业界的重视,并在北美区域首要得到运用。

ROADM的首要长处如下。

●消除电设备发生的带宽瓶颈。从现在的传送网来看,不管节点仍是链路的容量增加速度均无法赶上IP事务量的增加速度,而纯光的ROADM能够确保网络容量的继续扩展性。

●完结对客户层信号的通明性。撤销网络中的光电变换设备后,能够通明地支撑恣意速率、格局或协议的客户层信号,包含根据以太网、SDH和OTN的40 Gbit/s以信号和未来的100 Gbit/s信号。关于当时面对的未来展开不确定的杂乱局势,这种通明性有利于保持根底设施的长时刻稳定性。

●简化和加速高速电路的指配和事务供应速度。削减了光电变换环节,能够远程完结恣意波长的灵敏、动态上下路,然后削减电路装备时刻,加速事务供应速度,下降人工操作的失误概率,有用地改善事务量引导。

●下降建网和运营维护本钱。经过简化网络的层次和结构,削减网元数和昂贵且耗电的光电变换设备数,然后简化网络的办理和规划,这样既能够下降建网费用,又能够大幅度削减网络维护运转、扩容晋级、地产和电源本钱。

●便于向网状网演进。从点到点WDM体系向网状网演进是光网络拓扑改变的必定趋势。可是,这一演进不是一蹴即至的,需求具有包含物理根底设施在内多方面的条件。初期,能够运用ROADM完结点到点WDM体系向环型网的演进。这是相对简略的一步,却能供应包含光层维护才干在内的一系列长处,一起为下一步向网状网的滑润演进奠定较好的根底。

ROADM的完结技能许多,大致能够分为3代。第一代选用波长堵塞(WB)技能,具有较宽的通带,能够支撑较高的通路数和较窄的通路间隔,可是元件数多、本钱较高,运用日渐削减。第二代选用平面光波导电路(PLC)技能,是全集成处理方案,具有损耗低、本钱低、密度高、合适大规划出产的特色,适用于二维ROADM,能够晋级到网状。第三代根据多端口波长挑选开关(WSS)技能,具有插入损耗低、体积小、本钱低的特色,实在完结了波长可重构,具有较高的组网灵敏性和经济性,其运用日益广泛,商场份额现已超越一半。

ROADM通常运用在远程网范畴,特别是存在许多需求上下路必定波长的节点场合,现在正向城域网范畴扩展。跟着网络流量的不断攀升和日益动态化,具有灵敏、动态联网功用的ROADM的运用远景将变得更加明亮。可是任何一种网络技能的运用都需求细心考虑现有网络的特色、对维护办理体制的习惯性以及其他竞争性新技能的比较,才有可能取得最有用、合理的运用,这方面还需求有横向和纵向层面的深入分析。

4、城域电信级以太网成为会聚和接入层的重要展开方向。

核心网问题处理后,城域网正成为全网的带宽和事务供应瓶颈。处理此问题有多种技能手段,但从技能焦点看,多种技能处理方案争辩的实质是核心网技能与用户驻地网技能阵营在城域网范畴的竞争。一方面,代表核心网技能的SDH和路由器,或者说代表面向衔接的TDM和路由MPLS技能在不断改善,增强数据支撑才干,向网络边际拓宽,抢夺二层交流机商场;另一方面,代表用户驻地网技能的以太网,或者说代表无衔接技能的以太网也在不断改善和立异,增强电信级的功用和功用,向城域网扩展,紧缩SDH和路由器的商场。现有处理方案没有一个能够满意现在一切的要求。可是能够预料到根本的趋势是:电信级以太网技能将许多腐蚀传统SDH和路由器在城域网接入会聚层的商场,而MPLS技能将跟着VPN和IPTV等新事务的展开向城域网边际拓宽,一起两者结合的处理方案将不断涌现,典型代表有虚拟专用局域网事务(VPLS)和传送MPLS(T-MPLS)。

下面扼要介绍PBB(网络供应商主干桥)/PBT、VPLS和T-MPLS 3种干流的城域联网新技能。

4.1 PBB/PBT技能

PBB技能的根本思路是将用户的以太网数据帧再封装一个运营商的以太网帧头,构成两个MAC地址。PBB的首要长处是:具有明晰的运营网和用户间的界限,能够屏蔽用户侧信息,完结二层信息的彻底隔离,处理网络安全性问题;在体系架构上具有明晰的层次化结构,理论上能够支撑1600万用户,从根本上处理网络扩展性和事务扩展性问题;躲避了播送风暴和潜在的转发环路问题:无需忧虑VLAN和MAC地址与用户网冲突,简化了网络的规划与运营;选用二层封装技能,无需杂乱的三层信令机制,设备功耗和本钱较低;对下能够接入VLAN或SVLAN,对上能够与VPLS或其他VPN事务互通,具有很强的灵敏性,非常合适接入会聚层运用;无衔接特性特别合适经济地支撑无衔接事务或功用,如多点对多点VPN(E-LAN)事务、IPTV的组播功用等。PBB的首要缺陷是:依托生成树协议进行维护,维护时刻和功用都不契合电信级要求,不适用于大型网络;依然是无衔接技能,OAM才干很弱;内部不支撑流量工程。

在PBB的根底上,关掉杂乱的泛洪播送、生成树协议以及MAC地址学习功用,增强一些电信级OAM功用,即可将无衔接的以太网改造为面向衔接的地道技能,供应具有相似SDH可靠性和办理才干的硬QoS和电信级功用的专用以太网链路,这就是所谓的PBT(网络供应商主干传送)技能,又称PBB-TE。

PBT技能的显著特色是扩展性好。关掉MAC地址学习功用后,转宣布经过办理或者操控平面发生,然后消除了导致MAC地址泛洪和约束网络规划的播送功用;一起,PBT技能选用网管/操控平面代替传统以太网的“泛洪和学习”方法来装备无环路MAC地址,供应转宣布,这样每个VID仅具有本地意义,不再具有大局专一性,然后消除了12 bit(4 096)的VID数约束引起的大局事务扩展性约束,使网络具有简直无限的地道数目(260)。此外,PBT技能还具有如下特色:转发信息由网管/操控平面直接供应,能够为网络供应预先确知的通道,简略完结带宽预留和50 ms的维护倒换时刻;作为二层地道技能,PBT具有多事务支撑才干;屏蔽了用户的实在MAC,去掉了泛洪功用,安全性较好;用许多交流机代替路由器,消除了杂乱的IGP和信令协议,城域组网和运营本钱都大幅度下降;将许多IEEE和ITU界说的电信级网管功用从物理层或堆叠的网络层移植到数据链路层,使其能根本到达相似SDH的电信级网管功用。

可是,PBT存在N?问题,需求许多衔接,办理难度加大;其次,PBT只能环型组网,灵敏性受限;再次,PBT不具有公平性算法,不太合适宽带上网等流量大、突发较强的事务,简略存在设备间带宽不公平占用问题;终究,PBT和PBB多了一层封装,在硬件本钱上必定要支付相应的价值。

鉴于PBB和PBT能够共存于同样的端口和网络,如果将PBB和PBT结合运用,完结两者的优势互补或许是一种万全的处理方案。此刻能够运用PBB的无衔接特性支撑无衔接事务(如IPTV的组播功用和E-LAN事务等),再运用PBT面向衔接的特性支撑点到点衔接性事务,例如高速互联网接入(如点到点VPN(E-Line)、语音、VoD、带宽批发等事务)。

4.2 VPLS技能

VPLS是在点到点MPLS根底上进一步展开而成的多点互联的二层VPN技能,将广域网的MPLS扩展到以太网的接入层。从用户视点看,仿佛一切站点都连至一个专有LAN;从事务供应者视点看,能够从头运用IP/MPLS根底设施来供应多种事务。VPLS根据MPLS,选用两层MPLS标签封装,独立于详细物理拓扑,且能支撑恣意的逻辑拓扑,具有较高的组网灵敏性,还能够运用MPLS的流量工程完结资源装备的最佳化;VPLS运用快速重选路由(FRR)技能,能够完结50 ms的维护倒换时刻;VPLS不只屏蔽了用户的实在MAC,还支撑2/3/4层可扩展的ACL(拜访操控列表)才干和每用户的ACL操控,供应了较安全的操控和战略机制;VPLS供应分层的VPLS(HVPLS),进一步改善了扩展性,运用户数可扩展到百万级;VPLS能够区别并确保每用户中的不同事务流量,网络事务装备简略,事务供应快。简言之,VPLS在服务质量和流量工程方面比MAC in MAC更好,很合适网络边际层的运用。

可是,VPLS在二层设备上选用杂乱的三层协议树立信令,设备本钱和网络本钱相对较高;协议栈层次多,运转装备比较杂乱,特别是关于数千个节点的大型城域网的办理运转本钱较高;操控面与数据面没有别离,扩展性受限;选用双MPLS标签添加了协议开销,导致转发小包时功率不高。可是,关于IPTV等新式高级事务需求较为强劲的大型城域网而言,依然是一个有前瞻性的技能挑选,特别是核心网部分。

4.3 T-MPLS技能

跟着全网事务层面的快速分组化,作为事务承载层面的传送设备支撑分组传送现已成为必备功用,而从传统的仅完结分组接口映射到内核的分组化改变是未来传送网展开的重要方向。为此,ITU-T在2006年2月提出了T-MPLS概念,构成了一种面向衔接的分组传送规范技能。

T-MPLS由数据面、办理面和操控面3个平面组成,其物理承载层可所以SDH、OTN以及以太网,趋向以太网。T-MPLS在技能上选用与MPLS相同的标签帧结构、标签交流和转发机制,可是对MPLS进行了重要的简化和优化,以便习惯经济的以太网技能的运用。首要,T-MPLS的数据平面彻底躲避了三层IP的杂乱性,只要交流功用,没有路由功用,封闭了许多杂乱的MPLS无衔接功用,简化了数据平面,去掉了不必要的转发处理;其次,T-MPLS添加了电信级传送网层面所有必要具有的一些根本功用,如维护倒换和OAM功用,特别是保留和展开了MPLS的OAM功用、维护倒换技能和智能操控面技能。

T-MPLS的首要优势是完结了根据实在分组交流内核的传送技能,而不是传统MSTP那样的分组接口映射罢了;其次是选用现有面向衔接的维护机制和面向传送的OAM东西,能够较好地融入到现有网络架构中;终究是选用MPLS层处理防止了三层路由的杂乱性,下降了本钱。估计T-MPLS的系列规范将在2008年后根本完结。

能够估计,跟着网络中IP/以太网事务量的快速添加以及根据以太网技能的新式处理方案的不断出现,电信级以太网多事务渠道在城域网中的运用将会越来越多,终究将有可能成为首要技能承载渠道。

5、根据无源光网络的FTTx将逐步成为宽带接入的首要方向

根据PON(无源光网络)的FTTx具有如下特色:PON属于纯介质网络,能够防止电磁搅扰和雷电影响,前进体系可靠性,削减故障率;通明性好,带宽较宽,适用于任何制式和速率的信号,能够消除带宽瓶颈;局端设备和光纤由用户共享,因此光纤线路长度和收发设备数量较少,相应本钱较低,且每用户本钱跟着用户数量的添加敏捷下降,最合适于用户区域较分散而每一区域用户又相对会集的小面积密布用户区域,尤其是新建区域;容量大,传输间隔远,能够简化城域接入网的层次架构;规范化程度好。这些特色使PON技能日益遭到运营商的喜爱,正逐步成为宽带接入网的首要展开方向。

那么在PON中二层技能终究用什么?现在无明确结论。当时首要有APON、EPON和GPON 3种可用技能。跟着ATM的淡出,以ATM为根底的APON出现自然消亡状况,这儿不再考虑。EPON技能已老练,能够满意绝大大都的运用需求,现已能够开端规划商用并在日韩等国得到大规划展开。可是,近因由运营商驱动的GPON敏捷兴起,成为欧美主导运营商的技能挑选,需求我们认真思考。首要,GPON能够供应2.488 Gbit/s的下行速率和多种规范上行速率,传输间隔至少达20 km,分路比能够为1:16、1:32、1:64甚至1:128,即在速率、速率灵敏性、传输间隔和分路比方面比EPON有优势。其次,GPON选用两种适配方法,除传统的ATM外,还选用了一个规范通用组帧程序(GFP),能够通明、高效地将各种数据信号封装进现有SDH网络,习惯任何信号格局和传输制式,事务供应灵敏。再者,GPON的传输会聚层实质上是同步的,能够直接高质量、灵敏地支撑实时的TDM语音事务。而EPON在承载TDM事务方面没有详细规定,导致厂商能够选用不同方法来承载,互操作性较差,功用难以确保。终究,GPON在网管方面具有丰厚的功用,比EPON考虑周到。

简言之,EPON技能已老练,能够满意绝大大都的运用需求,价格开端显着下降,现已能够开端规划商用。中国电信首要在国际上完结了EPON设备的芯片级和体系级互通,有力地推动了其设备的老练。GPON比EPON具有更好的质量、办理和多事务才干(特别是支撑传统TDM和SAN的才干),速率高,功用好,全体组网本钱较低,可是现在老练度还不行,首要是互操作测验(IOT)还不抱负,此外芯片缺少、设备本钱偏高,这些都影响了其规划运用,估计需求一年左右的时刻才干进入大规划商用阶段。

虽然两者各有支撑者,但都有其生计和展开的理由,都能根本支撑现有大大都事务。但从国际商场的视点看,潜在的规划经济和规模经济导致未来可能更有利于GPON的展开。明显,在当时EPON现已进入大规划展开的局势下做这种判别是有很大危险的,一种躲避危险的可能对策就是开发和运用能够兼容两者的一致渠道,让商场做出自己的挑选,决议何时选用何种接口板。

WDM-PON是下一代PON技能,具有一系列优势,研讨工作非常活泼。可是在要害光器材没有实质性打破前,只能处于研讨开发阶段,不过其潜在的优势现已招引了业界的注意力。

在网络实践布置战略上,根据我国网络的实践情况,近期,城市铜缆网改造区域首要选用FTTN+ADSL2+方法,城市新建区域能够优先选用FTTB+LAN/ADSL2+方法,商务区和高级住宅区可根据需求活跃选用FTTO/FTTH,乡村新建区首要选用FTTN+ADSL2+方法。中期,接入网应能供应超越20 Mbit/s下行带宽,远期接入网应能供应50~100 Mbit/s下行带宽,布置战略是:城市铜缆网改造区域合适选用FTTB+VDSL2方法,城市新建区域合适选用FTTB+LAN/VDSL2方法,商务区和高级住宅区活跃选用FTTO/FTTH,乡村新建区仍选用FTTN+ADSL2+方法。

 

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