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浅析传送网对数据业务承载方式

    李晓辉 郭中华

  2004年的IP业务正以400%的年增长率增长,在干线网络中已经出现以IP为首的数据业务超过传统的语音业务。随着MSTP和DWDM技术的成熟,由其组建的网络对数据业务的承载方式也在发生了巨大的变化。在干线、城域传送网络中以什么样的方式承载数据业务、是以下一代MSTP(ASON)还是DWDM直接承载数据业务?是以GFP映射方式还是以POS接口的方式?本文从不同的设备和接口两个方面,从技术、网络、运维等多个角度进行了阐述。

  一、 数据网和传送网的承载实体分析







  目前,数据网的传送方式普遍采用的有两种,即直接利用数据网设备的光口进行光纤直连或借助成熟的光传送网进行统一承载。

  1.光纤直连和光网络多业务传送

  在传统的数据网络中,光纤直连在城域网中是一个非常普遍的方式,在光纤资源丰富、业务提供时间要求高、数据传送带宽较大的情况下,GE接口方式不失为一个综合考虑价格和业务提供时间的有效的解决方案。

  由于客户对网络质量的要求越来越高,运营商的网络管理也从业务提供转向到网络资源的最佳利用以及业务最佳运营优化,因此,考虑光纤利用率、运维便捷性以及光传送网设备性价比的逐步提高,新建数据业务为主的传送网中以MSTP和WDM方式作为传送平台最为普遍。

  2.城域传送网、干线传送网的网络状况

  在城域网中使用最多的一般为MSTP设备,因此在城域网中以MSTP的10/100M以太网接口统一提供数据承载比较普遍。同时由于交叉能力大于160G的10MSTP设备的成熟,对于GE接口在MSTP上的透传甚至汇聚也开始逐步被运营商所认可。作为省内各网络之间桥梁的省际传送网络,由于同时具有DWDM和MSTP设备,如何提供数据业务的承载值得关注,同样的分歧也存在连接各个城域网之间的省内网络中。因此两种网络连接示意图如图1和图2所示。



  3.如何有效的定位和选择两种网络承载方式

  下文将从多个方面进行分析。

  (1)从技术发展上来看,MSTP和DWDM的数据接口都比较成熟

  DWDM产品可以直接提供2路甚至是8路的GE接口(MUX技术),可以通过数字包封的方式直接在DWDM系统上承载数据业务。数据业务经过城域网的MSTP设备的统计复用,在数据网的核心路由器上完成GE信号处理后,直接接入或者选择部分业务接入到DWDM网络中实现数据业务的广域传送。这种网络互连方式适合在数据量业务大、业务调度颗粒大的运营商网络中。例如国内运营商部分干线采用40×2.5/10Gbit/s波分复用系统工程,采用GE直接在DWDM系统承载的方式。抽象的网络连接图如图2所示。

  MSTP对于数据业务的承载能力已经得到了系列国家级测试的验证。在实际网络中,数据业务经过城域网的MSTP设备的统计复用,在数据网的核心路由器上完成GE的处理后,然后再通过干线网上的MSTP设备直接进行广域传送。如果是DWDM+SDH(MSTP)的干线网络中,通过SDH(MSTP)再互连DWDM的方式实现数据业务的广域传送。具体连接图如图1所示。该模式可以在MSTP层面实现对数据业务基于VC12或者VC4的调度,同时还可以实现对以太网性能的检测,比较适合数据业务发展初期不确定因素较多、需要对数据业务精耕细作,但是日后潜力较大的网络应用环境。

  (2)从网络业务调度和网络演进上分析,MSTP或者DWDM对数据的承载各有应用场合

  一般一个两纤复用段保护的10G环网中系统可用的时隙只有32个VC4,而GE业务要占用了7/8个VC4。因此在沿海和经济较为发达的地区,由于数据业务需求量较大,网络需求大颗粒数据业务调度,因此一般采用IPoverDWDM方式。而对于包括部分省内二干在内的数据业务或者尚在发展中的地区和网络,业务调度的颗粒比较小,常采用IPover MSTP方式,然后再经过DWDM进行长途传送的方式。从网络演进的角度来看,判断MSTP或者DWDM对数据业务的承载方式,新技术在网络应用的变化值得我们关注。由于ASON技术的发展,可以采用ASON节点来替代MSTP设备,然后配合ULH相关技术,通过ASON+ULH组网,可以对部分重要业务实现在电层的智能调配+多种策略的“保护+恢复”,完成光网络向NGN演进。因此采用图1的接入的方式,网络的演进的策略更加丰富,业务的调度也更加灵活些。

  (3)从网络业务保护倒换时间上分析

  对于图1的IPoverMSTP的方式,以主流的厂商设备为例,MSTP设备能够提供除了传统的SDH小于50ms的网络保护外,还可以提供数据层的RSTP、RPR保护等,也可以便利的提供ASON的演进,支持基于MESH的恢复。对于图2的IPover DWDM方式,对数据业务的保护可采用支持OCP的功能盘来实现光通道保护,实现数据业务安全、可靠、高效的传输,保障保护倒换时间小于50ms。因此,对于网络保护方面的考虑,无论是哪种方式都可以满足电信级需求。

  (4)从网络长期运维的角度分析

  在图1的接入方式中数据业务的传递要经过两种设备:MSTP和DWDM,一般需要经过两套设备的网管来维护(部分厂商可以实现MSTP和DWDM的统一网管);图2的方式数据业务直接接入DWDM,减少了网络的故障点。因此,在设备运行中,设备节点的减少就意味着潜在故障点的减少。所以从网络长期运行来看,仅仅从故障点的角度来看,图2方式有着较大的优势。但是,价格呢?

  (5)从投资经济性上分析

  随着网络容量的增大,单位比特成本是在下降的。毫无疑问MSTP设备可承载的业务容量是远远小于MSTP设备的,因此,在一定临界网络容量后,DWDM的投资经济性肯定要优于MSTP的投资方式。同时在网络工程建设一次性投资上,由于MSTP设备投资增加和容量受限因素的存在,因此图2即直接在波分承载数据的方式要明显优于图1的方式。但是必须要关注的是,DWDM的光波长无法进行端到端的业务传送,MSTP或者SDH层在一定长的时期内是必须存在的、而不是针对数据业务传送而特别新建的,也就是说DWDM必须需要SDH/MSTP层,因此结合上文第4部分的分析,站在整个网络的CAPEX和OPEX的角度,以统筹的高度来看,在投资经济性上两者的投资成本并不是特别大。

  二、 数据网和传送网的接口方式分析

  传输网是时分复用的多层结构,而数据网络是以可变以太网帧为单位,基于统计复用网络由以太网交换机和IP路由器来组网。在干线网络中,对于数据业务与传送网络承载接口上,目前比较成熟的主要是2种方式:POS或基于LAPS/GFP封装的FE、GE接口,考虑到目前业界使用GFP方式的厂商比较多,出于互连互通的考虑,建议使用GFP协议映射方式。

  判断哪种接口更有利于传送网和数据网的互连,首先要关注传送网的最基本的作用——为上层网络提供业务传送。因此,上层网络的接口形式,例如路由器的接口类型,直接决定了传送网与数据网的接口类型。

  同时,运营商关注的重点已经从提供带宽转向了电信级的宽带运营,即如何对带宽进行灵活的调度、如何简化网络结构、如何完善网络管理以及如何提供不同等级的QoS保证,从而使得整个网络能够充分满足业务需求,又能保证传送网具有较高的带宽利用率。

  最后,运营商也会充分考虑接口单元与现有传送网、数据网兼容的问题,以最大的保护现有的传输网络投资。目前部分省级干线使用的是传统的SDH设备而不是MSTP设备,数据网络中POS接口非常多,因此,综合考虑以上3个原因,不同的运营商、在不同的网络定位、会根据不同业务开展情况以及不同的客户层资源情况而选择不同的互连方式。

  具体的选择方式和对比分析如下。

  1.目前定义的POS

  目前定义的POS是一种在SONET/SDH上承载IP和其他数据包的传输技术。POS将长度可变的数据包直接映射进SONET/SDH同步载荷中,使用SONET/SDH物理层传输标准,提供了一种高速、可靠、点到点的数据连接。它使IP路由器直接与SDH/SONET设备相连,取消了ATM电气层,减少了昂贵的ATM设备,使IP网络变得简单。

  路由器可以提供成熟的各种速率的POS接口,例如可提供2.5G、10G甚至是40G接口,这种直接映射的方式,能够很好的实现业务的透传,传送的质量和带宽都可以得到很好的保障。由于运营商现有的数据网络中的路由器已经配置了较多的POS接口,同时部分省级干线中使用的是不支持以太网和ATM接口的传统的SDH设备,因此通过POS接口实现数据网的广域传送是最能够保护现有投资的方式。

  在网络应用中,可以使用大速率的POS接口——如10G的POS口,通过DWDM或者MSTP的干线网中建立一个连接两个或者多个路由器的数据高速通道,把业务带宽的控制交给路由器在三层来控制实际业务带宽。这样的应用方式可以具有无论业务如何变化、对现有传送网带宽调整相对较小、工程改造简单的特点。即,无论是现有的数据业务量无论是622M、1.25G还是2.5G或者10G,在传送网的层面都无需大的调整。考虑网络的平滑演进以及保护运营商的以前数据设备POS接口的投资,对于现网规模使用的622M速率POS接口,在扩容中应该减少对622M接口的投资,考虑大于等于2.5G的高速数据接口,实现数据高速信息通道。

  当然采用此方式组网的缺点也是十分明显,即路由器的POS接口价格十分昂贵,配置的高速率POS接口大于实际的业务带宽,传送网的带宽消耗比较严重。同时,POS接口无法对数据业务进行检测,在网络实际运营中无法在传送网层面实现对数据业务故障的准确定位。因此,该方式比较适合现有的路由器已投资了POS接口、在数据业务需求大而且不需要频繁变化的DWDM干线上的网络。

  2.基于LAPS/GFP封装的FE、GE接口

  LAPS和GFP是一种先进的数据信号适配、映射技术,可以透明地将上层的各种数据信号封装为可以在SDH/OTN传输网络中有效传输的信号。GFP提供了一种通用的机制把高层客户端的数据流适配到光同步传输网络中的规范,客户端的数据流可以是IP/PPP、Ethernet、FiberChannel、ESCON/FICON或者是其他数据流。在数据封装过程中采用GFP(通用成帧协议)封装技术,比PPP(点到点)映射方式效率提高30%以上,提高系统的带宽的利用率。GFP映射配合LCAS(链路容量调整机制)技术,可以使得MSTP设备支持自动链路传送容量的调整,在不影响数据流转发的情况下根据流量动态调整骨干链路带宽;采用VC虚级连方式承载数据业务,能很好的保证传输带宽和实际数据业务带宽的有效适配,并能够支持业务的多路径传输。即在传送网层面能够根据数据业务的实际带宽如622M或者是1.25G,灵活的在传送层动态调整可用带宽给予最佳适配。

  在新建MSTP网络的设备中,LAPS尤其是GFP已经成为广泛应用的一种封装协议。在目前已经进行的部分运营商的MSTP测试数据表明:MSTP上提供基于LAPS/GFP封装的FE、GE接口已经成熟而且经济性好,能够和路由器、交换机的接口良好互通。这种使用方式在城域网和本地网中已经开始广泛使用。在干线网络中,由于早期干线网络中几乎都是传统的SDH设备,无法使用该技术,因此在省内干线传送网改造中、在新建省干传送网的时候,尽量要优先考虑使用MSTP设备,同时要对MSTP设备的性能和功能给予明确规范。

  DWDM系统上也可提供GE直接映射到波长上的GE接口盘,主要采用基于G.709的数字包封技术。其优点在于对于业务是真正的透传,符合OTN的发展需求,在节约了路由器的昂贵的POS投资外,更重要的是在干线网上实现了不仅在传送网层面的B1、B2和J0字节监测外,还实现了对GE接口的数据业务信号进行CRC校验和流量统计等功能,强化了光传送网的网管和监控能力。由于T-MUX接口的逐步成熟商用,DWDM系统的一个10G的光波长提供多个GE接口的功能盘已经开始逐步走入商用,也很好的解决了GE的带宽和10G波分系统带宽矛盾的问题。

  三、 总结:

  综上分析,可以根据运营商的业务和网络现状,灵活的选用数据业务的承载实体以及数据网络和传送网的接口方式。对于数据网和传送网接口选择的形式,由DWDM和MSTP系统直接提供GE、FE接口和数据网网络进行对接是一个必然的方向。运营商必须考虑包括性价比、既有网络投资、运维人员的技术水平等多方面的因素,对设备提供商提出具体的要求和规范,包括映射协议,这样才能够保障日后网络的良好的互连互通。

  在立足网络现有技术分析网络对数据业务传送方式的同时,我们也应该积极的关注新技术、新应用可能给网络带来的潜在冲击。目前在干线网领域最典型的就是ULH和ASON技术。这些技术可以使得上文分析的两种业务承载方式具有更多的动态性和智能性,可以对部分业务进行基于电层的智能处理。即引入ASON设备作为DWDM的客户层的分层架构,实现业务的动态智能调度。这样我们可以将现有的网络建设成一个具备强大的后向兼容性的动态网络,以适应技术和以及业务飞速发展的需求,给网络一个的更加宽阔的平滑演进空间。


信息来源:《通信世界》 
 

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