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  • 第三代DWDM光网络接近实用

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    Douglas J. Arent 著 王健全 译
    ----在城域网(MAN)和局域网(LAN)中,虽然带宽和网络容量持续地增长,但是在市区内人们仍然面临着严重挑战。在这里,为了提供G比特级带宽和灵活的网络配置,业务提供商不得不采用传统的SONET设备和第二代DWDM设备。基于全光DWDM设备的第三代网络将能够动态地配置和管理网络,为业务提供商提供迫切需要的解决方案。

    ----用户对供应速度的要求

    ----速度不仅仅指带宽,而且也指提供服务的速度,而且两者都日趋重要。用户所需要的是大容量带宽和及时地提供服务。因此,剩下的问题是谁能够提供和什么时候能够提供这些业务。

    ----谁能先提供宽带业务,谁就能在市场上占优势,吸引更多的用户和产生新的收益。为了满足客户的需要,业务提供商必须提供新的容量,解决城域网中日益严重的容量瓶颈问题。

    ----在局域网中带宽持续增长,已经由10/100Base-T发展到了G比特级以太网,很快又发展到10G以太网,同时在长途骨干网中,也从传统的SONET业务发展到了支持T比特传输速率的大容量DWDM系统。但是由于城域网(MAN)的容量有限,用户仍然在为通过城域网将地理上分散的局域网连接起来,或者通过城域网获得大容量连接而伤脑筋。

    ----目前,提供业务的速度实在是太慢了。如用户需要几个M比特的业务,他必须等待好几个月才能获得简单的T1电路。在许多地方,安装从DS-3、OC-3到OC-12的电路,大约要等六个月。更糟的是,业务的模式是不断变化的,这就进一步增加了城域网的压力。随着互联网/数据业务、高速缓存业务、应用业务提供商(ASP)的引入、存储区域网络(SAN)和其他业务的增加,城域网的业务将持续爆炸式地增长。

    ----在带宽爆炸式增长的情况下,基于单波长环形结构的传统SONET网络很快就过时了。SONET非常适合于传输TDM业务,但它的帧结构和工作方式对于M比特和G比特数据业务的传输而言,已经证明是没有效率的。再者,城域SONET结构的设计初衷是将本地业务量送到长途骨干网,并向长途交叉连接器馈送环间业务量。第二代DWDM城域网开始解决特定环网上的容量需求,并采用静态光分插复用器(OADM)提供基于波长的点对点业务。但是,新涌现的网络要求采用大端口(例如,1000×1000或以上)全光交叉连接器(OXC)来完成环间交换。这充其量只是一个耗资巨大的临时性解决方案。

    ----使网络自身具有分布式交换能力,并且能够支持环形或者逻辑格形体系结构将极大地减少对OXC的需求,并且可以使网络对不断变化的业务模式进行优化。光纤不再是专门为干线传输提供服务,交换式主集线器所需的端口数也将大大减少。

    ----提供动态全光波长管理的下一代网络将有更多的优势,动态管理会带来许多好处:完全上下路能力、保护和恢复功能、波长路由以及性能监测功能,所有的业务都可以波长为单位提供。采用第三代系统允许在每根光纤上提供高一个数量级的带宽,大大地提高业务速度,改善光层的保护和波长级业务质量,所有这些将会带来很大的经济收益。

    ----第一代和第二代DWDM系统

    ----第一代DWDM设备已经成为长途网的首选技术。这些相对简单的点对点系统已经由OC-48的几个波长迅速扩展到OC-192的100个以上波长的系统,提供的总容量相当于每纤960Gb/s。由于容量有限而且铺设新光纤的费用很高,业务提供商安装了点对点的DWDM设备,以最大限度扩大每光纤公里的单位容量。这种方法虽然能暂时解决光纤用尽的问题,但是由于增加了不少设备而导致了网络成本的上升。

    ----近来,第二代DWDM设备准备为MAN的业务提供商提供DWDM的容量。在城域网中引入小容量的第二代DWDM设备可以如同在长途传输中一样帮助解决光纤用尽的问题。更为重要的是,当今第二代DWDM的网络结构能支持有保护的环形结构,并且提供多种业务接口,例如:G比特以太网、Escon、Ficon、光纤通道和从OC-3到OC-48的各种接口。

    ----虽然这些改善与SONET网络相比,看起来好像是巨大的,但即使是第二代的容量(如每对光纤80Gb/s)也估计只能维持12到18个月。第二代DWDM网络仍然存在三个问题:成本、可扩容性和可管理性。

    ----有三项费用占了大多数业务提供商的预算,即光纤、设备和OAM&P(运行、管理、维护和供应)的花费。在运营方面,由于第一代和第二代网络设备依靠繁重的手工操作,使得OAM&P的开销高达网络总成本的40%到80%。

    ----为了迎接这个挑战,业务提供商现在非常需要具备远程配置、激活和纠错功能的端到端管理系统。备用设备的花费也是相当大的,这是由于激光器和过滤器都是静态的而不得不保留相当数量的备用资源,例如容量为40波长的节点必须准备40 个备用转发器。

    ----费用影响了成本的底线,而最大利润受限于系统的可扩容性和可管理性。如果没有可用的带宽,业务提供商就不能满足用户对新业务的要求,就意味着失去了竞争力。同样,提供业务的速度很慢,也肯定会在竞争中处于劣势。

    ----在第二代网络中,其中的一个主要瓶颈就是OXC节点。由于人们对OXC的研发和投资方面所作的付出很大,迫使制造商继续大量生产交换能力很强的OXC产品。如今,由于在光波长连接方面缺乏多厂商产品互通的标准,故大多数OXC节点仍然采用光电光(OEO)设备。OEO交换机的可扩容性有限,而且非常昂贵。OEO要求对DWDM系统的光束进行解复用,然后转换成电信号,经交换,再把它们还原成光信号重新送到复用器进行传输。

    ----网络容量从M比特到数百G比特以至T比特持续爆炸式增长,只有采用全光交换才能提供所需求的容量和相应的投资保护。最近,在网络结构方面的改进已经减少了城域网所需要的OXC。

    ----第三代DWDM结构

    ----第三代DWDM网络提供可升级的、全光的、分布式的波长交换。同第二代结构相比,主要的区别是,第三代光网络在成本、可扩容性和可管理性方面作了很大改进。而且,第三代网络可以使业务提供商从新的有特色的服务中获取最大利润,同时降低运营成本。在城域网和地区网情况下,应用全光的波长交叉连接器(WXC)、可动态配置的OADM、可调激光转发器以及可动态控制光层的高级管理软件,可以对环间互连和逻辑格形网进行优化设计。

    ----业务提供商能够动态地将任意波长插入任意链路的任意节点上,从而把DWDM系统从一种光纤耗尽的解决方案转换为一个商业系统。具有波长配置灵活性的第三代网络排除了网络交换中心所需要的大型OXC节点,直接面对互连环或者格形网中的波长路径。



    ----如图所示,本地业务λ8经过多个全光网络单元后仍留在MAN中;长途传输业务λ15则通过OXC节点被送到长途网络上。这种波长级的管理能力有以下三种效果:减少了需要连到OXC结点的波长数,从而可减少OXC节点的端口数;通过远程配置和波长调谐能力,快速提供即时性业务;由于采用了装有可调激光器和滤波器的通用转发器以及远程配置设备,降低了OAM&P的花费。

    ----第三代DWDM系统的另一个好处是波长可优化再使用的能力。如图所示,λ3在接入环1中的一段链路上启用,在中心环上不被启用,而在接入环3上又被启用。为了跳过发生故障的节点或者链路,可利用交换和波长调整来实现。

    ----动态选路可以支持许多不断出现的业务,例如视频节目、SAN和虚拟专用网络。例如,在市区内,一个ASP可以向一群用户提供数据储存和灾难恢复业务。当转移数据时,每个用户只需短时间与ASP连接。ASP只利用单一波长就可以把它的连接从公司A转移到公司B。不断涌现的信令协议,如多协议波长交换将会使这种想法成为可能。

    ----第三代网络利用前向纠错(FEC)和数字封装技术改善了光域的性能,包括对单波长的保护和光性能的监测。光保护能力包括波长级、通道级和链路级,允许业务提供商划分和保证业务等级。同样,FEC和数字封装技术给第三代业务提供商带来了以下两个好处:(1)性能检测,例如,误码率和通道/链路状态,可确认的服务水平协议(SLA)。(2)与比特速率和协议无关的波长业务。所有这些改进以及基本的结构更新,使得第三代业务提供商能够提供多样化的特色服务,同时也极大地改善了整体效益

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