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摘要 介绍了当前IP传送网的4种建设模式，即IP over SDH、IP over Fiber、IP over 点到点WDM和IP over SDH over WDM。分析了WDM应该具备的4个主要特性，从而满足未来的IP宽带业务传送要求。
1 引言
当前的IP传送网一般有4种建设模式，即IP over SDH、IP over Fiber、IP over 点到点WDM和IP over SDH over WDM。其中：
（1）IP over SDH：不适合大容量的IP传送。
（2）IP over Fiber：由路由器提供保护，如MPLS FRR。为了实现业务的快速保护恢复，路由器一般需要轻载到30％以下，绝大部分交换容量用于中转而不是本地业务上下。随着业务加速IP化，全球IP流量的年复增长率（CAGR）高达50％以上，预计未来5年每月的IP流量将达到1×10e16字节。考虑到路由器端口的价格是传送设备的5～10倍，大量的IP业务直接承载到光纤上，即使不计算额外消耗的光纤，总的建设成本也要比有传送层的方案要高。另外，MPLS复杂且昂贵，主要应用于核心干线网，全网覆盖尚不成熟，IP over Fiber难以保障端到端的QoS，难以保障语音、专线和Video高QoS业务承载的质量。
（3）IP over 点到点WDM：WDM设备提供点到点的静态波长管道，以及波长的快速保护恢复能力，适合于Internet和VoIP等汇聚型IP业务的传送。然而，当需要端到端提供大颗粒专线业务时，不得不进行两种选择：
●在该业务需要经过的每个WDM OTM节点，采取人工连接尾纤的方式来建立路由，并测试该链路的完好性。此方案开通业务的时间长达数周甚至数月，对招揽客户非常不利；
●WDM的各波长在每个OTM节点都下到路由器（或其它IP设备），通过路由器来建立快速建立端到端的连接，导致绝大部分交换容量用于中转而不是本地业务上下，大大增加了网络总建设成本。
（4）IP over SDH over WDM：WDM提供大容量的点到点管道；SDH作为大容量管道交换设备，承担三项至关重要的功能：业务疏导、业务保护、链路管理，保障了电信级IP业务的传送质量，减轻了对路由器交换容量的压力，也降低了全网建设成本，是比较完美的IP承载方案，至今仍被大量被采用。然而，以VC4为交换颗粒的SDH设备不仅容量难以做大，而且需要将10G或40G反向复用成数十、数百个VC4用于交换，然后复用成10G或40G，增加了大量不必要的成本，在IP业务量快速增加的今天，SDH层已经成为沉重负担。IP直接承载到WDM将成为不可阻挡的发展趋势。
2 未来IP宽带业务传送WDM应具备的特性
WDM应该具备哪些特征，才能满足未来的IP宽带业务传送要求呢？归纳起来，需要具备以下4个主要特性：
（1）从静态的点到点WDM演进成动态的光调度设备
SDH之所以能被广泛应用，主要在于它具备大颗粒业务交换能力（如E1或VC4），能提供比电话交换机更经济、更易管理的大管道端到端提供能力，大大减少了交换机端口的需求，降低了全网建网成本。如果WDM能够具备类似SDH的波长/子波长调度能力，并组建一张端到端的WDM承载网络，就可以实现GE、10GE、40G等大颗粒业务端到端地快速提供，加快业务开通时间，或减少对路由器端口的需求。
ROADM技术的出现使得WDM能以非常低廉的成本（无OEO转换）完成超大容量的光波长交换；但受波长冲突、OSNR、Chromatic Dispersion、PMD限制等难以突破的物理光层限制，单独依靠ROADM技术很难组建大规模、端到端的波长网络。
OTN交换技术，以2.5G或10G为颗粒，在电层上也可以完成大容量的业务调度。采用OTN交换技术的新一代WDM只在传统WDM上增加一个交换单元，增加的额外成本极少，具体参见图1。
图1 采用OTN交换技术的新一代WDM
基于OTN的新一代WDM网络具备SDH+WDM的功能，但减少了2/3的OEO转换。此外，基于大颗粒（2.5G/10G）的交换矩阵也基于VC4的具有更高的性价比。
OTN交换技术尽管消除ROADM的物理限制，但构造几十个Tbit/s这样级别的交换容量并不经济。如果将ROADM与OTN结合，形成“光＋电”混合交换结构，就可以构建一个大容量、大范围、端到端的WDM网络。
（2）提供快速、可靠的大颗粒业务的保护能力
电信级业务需要达到50ms的保护倒换时间。在IP+WDM网络中，路由器逻辑路由一般呈Full Mesh状分布，而光纤物理路则一般呈环或简单的Mesh状，一条物理路径中断可能引起大量IP逻辑路由中断，导致路由器FRR保护恢复时间将变得非常长，远远超过50ms。传统电信级IP网中引入SDH层面，一个重要原因就是为了提供50ms的保护恢复时间。
基于OTN交换的WDM设备可以实现波长或子波长的快速保护，如1+1、1:1、1:N、Mesh保护，像SDH一样满足50ms的保护倒换时间。
（3）有效地支持IP业务的传送
路由器利用POS端口的SDH开销（Overhead）字节，快速准确地检测线路传输质量，使得故障后可以快速启动保护倒换。然而，一个POS端口成本是LAN端口的2倍以上，路由器直接出LAN端口可以大大降低网络建设成本。通过提供G.709的OTN接口，WDM传送LAN信号时叠加类似SDH的开销字节，代替了路由器POS端口的开销字节功能，消除了路由器提供POS端口的必要性。
在WDM上集成的Any-ADM特性，提供了任意业务的疏导功能，使得IP网络配置更灵活，业务传送更可靠。在IPTV节目源的承载中，通过ROADM、OTN调度和Any-ADM可以实现业务直接在光层广播和保护，从而进一步降低网络建设的总成本，具体参见图2。
图2 利用光层广播及保护功能，对路由器端口的需求数量减少50％
（4）提供良好的运维管理能力
如同SDH一样，OTN也定义了丰富的开销字节（Overhead），具备了SDH相似的运维管理能力。
OTN定义了丰富的开销字节，使得WDM具备如同SDH/SONET一样的运维管理能力。
图3中，值得一提的是TCM1~6和GCC0~2字节。当某个WDM网络使用字节TCMx时，一旦出现误码将被记录到TCMx。假设某个波长分别穿通了三个设备商的WDM子网（分别使用TCM1、TCM2、TCM3字节），一旦出现误码，在波长的最终接收端通过检查TCM1～TCM3就知道是哪个设备商的子网出现故障。GCC0可以用于承载某设备商自己的通信管理信息，类似SDH的DCC字节；至于GCC1、GCC2，可以用来透传其它设备商的通信管理信息，有利于多个设备商共同组建一个端到端的WDM网络。
图3 OTN定义了丰富的开销字节，使得WDM具备如同SDH/SONET一样的运维管理能力
此外，在IP业务快速发展的今天，WDM越来越被广泛地应用，网络拓扑结构也由链、环逐渐向Mesh方向发展，网络规划和业务调度的复杂性大大提高。WDM网络规划辅助工具提供的全自动网络规划特性、ASON/GMPLS控制平面提供自动路由发现、自动波长提供，快速路由恢复特性等，都将成为新一代WDM必备的功能。
3 结束语
总之，业务的ALL IP化已经成为不可阻挡的趋势，网络带宽也随之越来越高。ROADM/OTN交换技术的出现，使得新一代WDM能够组建端到端大颗粒业务承载网络，有效地降低网络建设的总成本。
来源：电信网技术
