承载网控制平面技术现状与发展趋势

网络融合趋势

IP承载网是各运营商以IP技术构建的一张专网，用于承载对传输质量要求较高的业务（如软交换、视讯、重点客户VPN等）。IP承载网一般采用双平面、双星双归属的高可靠性设计，精心设计各种情况下的流量切换模型，采用MPLS TE、FRR、BFD等技术，快速检测网络断点，缩短故障设备/链路倒换时间。网络设计要求其承载的业务轻载，并部署二层/三层QOS，保障所承载业务的质量。通过采取以上措施，使IP承载网既具备IP网络的低成本、扩展性好、承载业务灵活等特点，同时具备传输系统的高可靠性和安全性。

多年以来，承载网一直采用基于时分复用TDM的SDH技术和基于波分复用的WDM技术来进行业务的承载，而对于网络中的分组业务基本上是在网络的边缘通过IP路由器或以太网交换机的方式来承载，其所承载的分组业务也多于单一类型的、尽力而为的Internet业务。

随着IP技术及宽带网络的发展，基于IP的语音、视频、数据三重播放业务引起了运营商和用户的广泛关注。为满足多重播放业务需要，需建设基于IP的统一核心网。业务的承载传送网要求能够经济地支撑持续的业务量增长，特别是IP数据业务的增长，并具有高QoS和业务可用性的功能，满足网络边缘对业务的感知和控制能力，并能满足的安全性要求。伴随技术演进与电信业务IP化的变革，传送网作为基础的承载网必须适应上层业务的转型和发展，表现在传送设备从“分组的接口适应性”向“分组的内核适应性”的演进。

承载网的分组化导致传统承载网向分组化方向演进，同时将向更高速的接口、更大的容量、更强的组网能力、更智能化的管理方向演进。

这种趋势下，分组传送网PTN也因此成为业界研究的热点问题。PTN（分组传送网，Packet Transport Network）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。

PTN满足了业务发展的需求，代表了承载网络融合的一种趋势，而未来承载网的组网模式也将以IP over PTN over OTN（WDM）为主。

在网络日趋融合的环境下，针对业务进行配置已经逐渐取代针对网络（或网元）进行配置，而成为网络运营商在进行网络管理时的一个主要目标，而实现这个目标的关键就是网络的控制平面技术。

承载网控制平面技术的发展

快速建立连接，特别是基于管理平面的SPC（Soft Permanent Connectiont）的快速建立连接的需求，以及网络故障情况下动态灵活的恢复机制是驱动基于SDH/OTN的ASON产生和发展的主要动力，经过近10年的发展，基于SDH/OTN的控制平面技术已经基本成熟并得到商用。

ASON的概念是国际电联在2000年3月提出的，基本设想是在光传送网中引入控制平面，以实现网络资源的按需分配从而实现光网络的智能化。 使未来的光传送网能发展为向任何地点和任何用户提供连接的网，成为一个由成千上万个交换接点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。

应该说ASON中的很多思想都于数据网络中（包括IP/MPLS、ATM等）的控制平面思想，比如连接管理、呼叫控制等。在具体实现的协议上，在去掉了MPLS中的一些面向无连接的特性后，IETF将其扩展为GMPLS，使之能处理多种交换技术，包括包交换、L2层交换和电路交换，并增加了双向LSP（Label Switched Path）、非编号链路、链路绑定、层次LSP等特征，同时增强了网络的保护/恢复特性，这使得网络可靠性大为提高，因此基于SDH的ASON在推出的初期就受到了运营商的青睐。

未来承载网技术的选择要适应业务的发展，一方面基于话音业务的SDH等TDM网络会随着分组业务的增长而变得越来越边缘化，另一方面当网络业务量大到出网端口需要由光路来承载时，WDM/OTN也会成为未来骨干承载网的主选技术。

这种情况下，承载网控制平面实现技术无论是在标准方面还是在设备实现方面都会逐渐向上、向下延伸，向上将延伸到Packet（即面向连接的以太网或MPLS-TP）一层，实现分组交换传送网的智能化；向下则将延伸到WDM层，针对ROADM或OXC这样的可重配及可交换的WDM设备进行智能化。

从标准角度看，在分组传送部分，ITU-T已经完成了对G.8080 ASON框架的修改，主要集中在对ASON控制组件TAP、LRM等的修改，包括资源管理、带宽分配、标签绑定等内容，使之适于分组传送网络的控制平面。IETF则重点开展了针对以太网的控制平面的规范，即基于GMPLS的以太网控制技术GELS；而在WDM部分，WSON则是目前IETF CCAMP工作组中的一个热点论题。控制平面技术现状如表1所示。

表1  控制平面技术现状

ASON的发展现状和应用

1.40Gbit/s速率的光接口

随着各种新兴电信业务的出现，特别是数据业务对网络带宽的占用量越来越大，我们在使网络变得智能化的同时，也要考虑网络宽带化的问题。对于应用于骨干层网络ASON节点设备来说，能够提供40Gbit/s的更大速率光接口就显得非常有必要了。另一方面，各种高端路由器和交换机的接口速率达到了10Gbit/s，这种大容量高端路由器和交换机的出现也大大推动了40G光接口在ASON节点设备中的应用。烽火通信作为国内主要的光通信设备供应商之一，已经在40G商用传输系统方面取得了重大突破，承担的国家“十五”科技攻关计划项目“40Gbit/sSDH光纤通信设备与系统”已经顺利通过信息产业部验收专家委员会的验收。该项目通过采用精确色散补偿、拉曼化掺饵光纤放大器等技术，成功地实现了40Gbit/s光传输系统在G.652和G.655光纤上的560km无电再生无误码传输，解决了该系统在色散、非线性等方面的关键难题。目前烽火通信FonsWeaver系列ASON产品已经全面支持40Gbit/s  高速率光接口。

2.基于BitSlice技术的多播严格无阻塞交叉矩阵

交叉矩阵是ASON节点设备传送平面的核心部分，ASON设备和传统的SDH/MSTP设备相比，除了增加控制平面外，在传送平面硬件方面也有部分改进。例如交叉容量的提升和交叉矩阵的多播严格无阻塞特性。为什么ASON节点设备需要多播严格无阻塞、大交叉能力的交叉矩阵呢？主要是以下三方面的原因：首先，ASON是基于格状网络构建的，相对于以往的环网结构来说，ASON节点设备上要提供更多的光接口，要有更强的业务调度和疏导能力。其次，采用多播严格无阻塞的交叉矩阵对于ASON网络的恢复时间性能有显着提高。与之相比，传统的3级CLOS矩阵方式具有重构无阻塞特性，在网络发生故障时，ASON节点设备的交叉连接要进行内部路由搜索，延长了全网恢复时间。最后，采用多播严格无阻塞矩阵可以更好地支持ASON网络中的广播业务。若采用重构无阻塞交叉矩阵，在广播业务达到25％以上时，会显示出阻塞特性。目前烽火通信FonsWeaver系列ASON产品已经全面支持基于BitSlice技术的多播严格无阻塞交叉矩阵，其最大交叉能力达到1280G。

承载网控制平面技术发展趋势

网络融合趋势的发展使得目前在建的网络很少是由单层的数据转发平面技术组成的，对这些具有多种交换层次的网络进行控制，特别是对具有多种交换能力的网元设备进行多层统一控制，是目前承载网控制平面技术的主要发展趋势。

对于这样一个具有多层交换能力的网络进行控制的一个基本要求是：在框架和协议方面，它必须适合于CO-CS和CO-PS两种网络应用模型。

框架方面，ITU-T G.8080所定义的ASON是一个比较好的选择，但其目前的范围仅仅涵盖了SDH和OTN，因此目前的ASON框架只适合于CO-CS网络模型。对G.8080进行扩展使之适合于分组传送网络也成为ITU-T SG15组下一步的工作重点。

在协议方面，IETF的GMPLS扩展了MPLS来处理多种交换技术，完整地定义了从分组、L2到TDM、子波长、波长/波带、光纤等业务的统一控制机制，从而能满足CO-CS和CO-PS两种网络应用模型的控制需求。目前针对分组传送网主流技术MPLS-TP的控制平面的技术规范也在制订当中。

另外从承载网络建设的需求来看，GMPLS也更加适合于构建承载网络的控制平面。这是由于WDM/OTN技术构建的骨干传送网络将长期存在，而在城域部分，PTN也许是一个更好的选择，因此未来承载网会是一个多种交换技术共存的网络。这种组网方式下，通过GMPLS来实现传送层面的端到端电路快速提供是一个很好的选择，同时控制平面独立于传送网络，这就更易于实现多种交换技术共存网络的统一控制。

针对承载网这种具有多种交换层次的网络进行优化的控制，还必须考虑对全网资源进行统一管理，从而优化使用网络资源。很明显，统一的控制平面所能提供的网络资源利用率会高于重叠模式的控制平面。这样的网络中，不同的网络层面可以被表示成具有不同交换能力的组，由于均采用了GMPLS技术，网络设备以一种标准的方式进行互通，进而能达到全网资源的统一管理，网络资源得到优化，用户的业务请求也能得到快速的响应。

由GMPLS技术构造的统一控制平面技术能对多种交换能力的网络进行控制，这样的网络称为多区域网络（MRN，Multi-Region Network），目前正在由IETF进行标准化。OIF 也进行了一些类似的工作，比如在TDM网络中进行EPL/EVPL业务处理时，OIF定义的网络层次不仅包括Ethernet层和SDH层，同时也扩展到了VCAT层，即将VCAT作为一个独立的层次看待，并规范了相应的控制协议，从而能支持对VCG的单独控制。

目前基于GMPLS/ASON的控制平面，无论是在框架方面还是在协议方面，其规范和应用领域都正从TDM网络向上、向下延伸到分组传送网络和WDM领域，这为实现多个传送平面进行统一控制做了必要的准备，同时也是承载网控制平面技术发展的必然趋势。借助这样一个统一的控制平面，未来承载网的可靠性将会得到提高，运营商也能以用户为中心，并在用户业务的快速提供以及用户满意度等方面的能力得到快速提升。

结束语

伴随着网络融合的趋势，网络运营商的业务模式会越来越多地以用户为中心，更多的业务差异性、更短的业务提供时间以及更可靠的网络也是网络运营商的主要需求，一个统一的控制平面能更有效地进行各组分组业务和电路业务的快速配置，从而满足全业务运营的需求。

中兴通讯拥有实现承载网融合的综合解决方案和产品，这些解决方案和产品能满足未来的技术演进需求，特别是基于GMPLS/ASON技术的承载网解决方案和产品，这些都能为运营商未来承载网的顺利转型提供有力的支持。

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