天津通信網的下一代網絡解決方案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 。第三章 邁向多網合一的第一步——S1240寬帶P3S交換機與面向寬帶的網絡 S1240寬帶P3S交換機的技術特點根據實際情況，目前對電信網而言，固定用戶仍有比較大的發展空間，傳統的語音服務還是電信運營商的主要收入來源，因而開發新一代綜合交換機，在保留原有交換機服務功能的同時，增加多種標準接口擴大交換容量，提高交換效率從而為改造現有網絡，為多網融合奠定初步基礎還是具有重大意義的。已在天津電信網上投入使用的S1240 P3S交換機即是這樣一種綜合交換機。它的最大話務負荷6MBHCA，信令最大處理能力達307200消息/秒。N7鏈路達成1024，最大中繼容量可達24萬，系統吞吐量目前可達280G，十分適用于匯接局和關口局。它摒棄了原來的電路交換方式而采用信元交換機制，內置SDH接口，并為ATM和IP提供了統一的平臺，支持多種寬窄帶業務的綜合交換。P3S交換機與傳統的交換機相比，最大的不同就在于它采用了基于多時隙信元（MSC）交換機制的多路徑自選路由（MPSR）的交換平臺，其本質是一種快速分組交換，也是包交換。每個MSC由1~16個時隙組成，每個時隙68bits。一個MSC的格式如下圖31： 起始信元1 0 0 XS R T數據信元0 1 0 XD A T A數據信元...數據信元0 1 0 XD A T A空閑信元1 1 1 XI D L E圖31MSC格式其中SRT為MSC的起始時隙是自選路電標簽，它包含了當前的MSC在交換網絡中的路由信息。SRT的隨后時隙用來承載用戶數據以及MPSR交換平臺的維護信息而空閑信元則不傳送有用信息，一般用來保持網絡同步。 對SDH的接入SDH鏈路終端模塊作為SDH即STM—1接入MPSR交換平臺的一個接口，提供SDH終接功能，并與同步寬帶控制模塊一起實現SDH寬帶接入。SDH鏈路終端模塊的主要作用可歸納為SDH終端功能和MPSRSTM終接。SDH終端功能主要包括SDH物理層的終端（例如E/O或E/E轉換，STM—1幀同步和幀的組裝/拆裝）和段開銷（SOH）的處理，以及高層通道層的終接即VC—4 POH處理，這其中包括AU4指針處理。由2Mb/s復用成一個STM—1國際上有兩條路可選AU3和AU4，我國采用歐洲標準即AU4，但SDH鏈路終端模塊無低層通道開銷終接功能和電路層功能（例如處理2Mb/s中繼線或64Kb/s業務）MPSR終接執行的功能是使同步模式類型的話務允許進入MPSR路由交換，因其是基于MSC的異步模式交換，所以STM模式的話務按照指定的STM—MAL協議進行映射，STM—MAL可應用于所有同步模式的話務，不僅僅是SDH話務。 ATM接入終端鏈路模塊終接ATM，并與異步寬帶控制模塊一起實現ATM的寬帶接入。在接入過程中異步寬帶控制模塊將64Kb/s的時隙轉換成ATM信令格式和副語句來實現對ATM終端的控制。時隙以64Kbps的速率進行交換并通過MPSR異步寬帶控制模塊對64Kbps的時隙進行收發。在VC4中包含有一套ATM適配層，通過半永久連接通向異步寬帶控制模塊，也就是說一個VC4包含一條ATM路徑，一條ATM路徑包含VP/VC連接，在兩個控制平面之間有一個ATM連接。在SDH上。如果一個VC4包含有ATM路徑，那么整個SDH結構都要給ATM連接用即不能有帶有含ATM路徑的VC12的SDH結構。ATM的管理者可以通過把ATM連接和路徑接入給所有的終端鏈路模塊來處理ATM的連接結構，ATM連接被指定在一個出一個入兩個VC4之間。在交換機中，當一個VC4的相應的物理鏈路被連接到一個終端鏈路板上時，一條ATM路徑自動生成。通過在匯接局、關口局使用象P3S這樣的綜合交換機，可卸載原有的電話業務量，承載新增的業務量和全部數據業務，從而最終完成向數據網過渡。 面向寬帶網絡的傳輸與交換技術近10年來，全世界電話用戶的平均年增長率為6%左右。然而，數據業務的平均年增長率高達25%～40%，遠高于電話業務。特別是IP業務正呈現爆炸式增長態勢，年增幅達300%。其次，從核心網角度來看，由于網絡高生存性要求，以DXC選路和自愈環為基礎的自愈網分別需要消耗至少30%～60%和100%的額外網絡容量，使容量需求增加。從接入網看，由于一系列寬帶接入技術的應用，例如電纜調制解調器、非對稱數字用戶線(ADSL)和以太網等，使接入速率增加了數十至數百倍，導致核心骨干網上的業務流量大幅度增加。再有，在網絡業務組成中將占主導地位的IP業務量的分布模式將使未來的網絡業務量分布大幅度向核心網轉移，進一步加劇了骨干網容量需求的壓力。而且，IP業務量的高度不確定性使不同路由的負荷隨時發生變化，造成網絡資源利用的高度不平衡。此外，日益廉價的帶寬正在刺激大量寬帶新業務和新應用的產生，諸如IP視頻業務、高清晰度電視(HDTV)和虛擬現實(VR)等，有些特殊的寬帶業務甚至需要高達Tbit/s以上的數據速率， Tbit/s的速率,而Telepresence業務需要15 Tbit/s的速率。最后，在未來骨干網上用帶寬換服務質量的輕載網絡策略隨著網絡IP業務量份額的日益擴大和帶寬成本的迅速降低正贏得越來越多的支持，這將會需要更大更寬松的網絡帶寬。而與之相適應的面向寬帶網絡的寬帶傳輸與交換技術。　　下一代的電信骨干網主要由兩個層面組成，如圖32所示，下面是骨干傳送網層面，負責快速、高效、透明地傳送所有客戶層信號(包括SDH,ATM,以太網等)。上面是骨干業務網層面，可以由各種客戶層信號業務節點組成各種業務網，諸如電路交換網、ATM網和IP網等。兩者在功能上是獨立的，但骨干業務節點和骨干傳送節點有可能在物理上集成在一起。圖32下一代電信骨干網作為未來骨干傳送網層面主要由超大容量的光傳輸鏈路和光傳送節點組成。目前作為光傳輸鏈路的主要技術是超高速SDH和超大容量WDM。前者商用化速率已達10 Gbit/s,不少實驗室已開發出40 Gbit/s的系統，預計在2001年將會實用化。至于WDM系統更是下一代電信骨干網的主要支撐技術，除了320 Gbit/s(3210 Gbit/s WDM系統已經現場投入業務外， Tbit/s(16010 Gbit/s) WDM系統已開始商用，在實驗室西門子公司則完成了7. 04 Tbit/s(17640 Gbit/s)傳輸50 km的試驗，創造了傳輸總容量最高的新世界記錄，揭示了WDM技術的巨大發展潛力。　　WDM系統除了波長數和傳輸總容量不斷突破以外，近來還有趨勢大大擴展實際網絡的無電中繼傳輸距離，例如美國Corvis公司在芝加哥到西雅圖的3 200 km的路由上成功地實現了160 Gbit/s信號的傳輸，創造了波長數最多，無電中繼傳輸距離最長的現場綜合傳輸世界記錄。美國Qwest公司宣布2000年計劃采用Corvis和Qptera的新設備將網絡全面升級到10 Gbit/s速率和2400km無電中繼傳輸，從而可以將網絡再生點減少90%，運行費用減低70%，帶寬配置時間減少95%，由幾個月降到幾小時。　　從網絡角度看，盡管普通點到點WDM系統有巨大的傳輸容量，但其靈活性和可靠性還不理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的聯網威力。根據這一基本思路，光的交叉連接設備(OXC)等新型光節點均已在實驗室研制成功，正在進行現場試驗，靠光層面上的波長連接來解決節點的容量擴展問題，其帶寬顆粒從VC4增加到一個波長，即增加了16倍( Gbit/s)到64倍(10 Gbit/s)乃至256倍(40 Gbit/s)。同樣1000個端口的節點容量可以從160 Gbit/ Tbit/s到10 Tbit/s乃至40 Tbit/s。美國Corvis公司宣布采用其超長光傳輸和光層聯網解決方案后，可以將網絡成本降低約90%,目前已有Qwest、Williams和Broadwing等公司開始了實際現場試驗。　　總的看，光傳送網應該是一個突破傳統電傳送網容量和距離限制的新一代傳送網，實現光層傳送聯網的基本目的是：(1) 消除電設備導致的帶寬瓶頸：目前電聯網的鏈路容量受限于單個電中繼器的傳輸容量，不超過40 Gbit/s。而電聯網的節點SDXC(電的SDH交叉連接器)的吞吐量大約為160～320 Gbit/s,其容量增長的速度大約為每2年加倍，無論節點或鏈路的容量均無法趕上數據業務量的指數增長速度。(2) 降低對業務節點規模的要求：利用具有靈活疏導業務量能力的OADM(光的分插復用器)和OXC可以從光層旁路掉不在本地下路的大量業務量，從而減輕了路由器或ATM交換機等業務層節點所要處理的業務量，既提高了業務節點的效率，又降低了對業務節點規模的要求。(3) 大幅度降低建網成本和運營維護成本：光傳送聯網可以簡化網絡層次和結構，減少網元數目和電/光轉換設備的數目，從而也簡化了網絡管理和規劃。(4) 實現網絡光層的可重構性：達到在波長級、波長組級和光纖級靈活重組網絡的目的，特別是波長級的連接可以提供端到端的波長業務，進而支持大量新業務。(5) 實現網絡對客戶層信號的透明性：允許互連任何新老系統和不同格式的信號，不僅支持SDH信號，而且也可以直接支持IP、以太網、FR和ATM信號等。(6) 簡化和加快了高速電路的指配和業務供給速度：目前的高速電路的指配需要很長時間， Gbit/s電路需要一個月左右。采用光層聯網消除或減少了光電轉換，簡化和加快了高速電路的指配速度。(7) 實現快速網絡恢復：目前電層的網絡恢復時間高達幾分鐘，而OTN的恢復時間可以減少到100 ms量級，對絕大多數業務基本沒有損傷。(8) 同時實現業務層和光層的聯網：避免了單純IP層聯網所帶來的低效率，提高了網絡資源的利用率，提供了靈活高效的組網能力和對付大物理層故障的快速恢復能力。　　綜上所述，光傳送聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一次新的光通信發展高潮。其初步標準化工作將于2001年基本完成，OXC的商用化時間大約也在2001年