传送网技术和组网的新发展

传送网技术和组网的新发展——中国电信北京研究院技术部主任张成良谈城域网
(2003-06-26 08:30:40)
 
随着运营商的竞争重点从骨干网转向城域网，建设高效经济的支持多业务的城域网已经成为各运营商的共同目标。在过去的一年中，各大运营商都开展了城域传送网的建设，一些系统也相继投入商用。日前，中国电信北京研究院技术部主任张成良在接受记者采访时说，城域网技术目前也有了新的进展，特别是基于SDH的多业务传送节点MSTP有了比较大的改进，一些厂商也推出了新的设备和功能，城域WDM也有了一席之地。
在谈到MSTP技术的新发展时，张成良说，基于SDH的多业务传送节点MSTP无疑是城域传送网的最主流技术。在过去的一年中，各主要制造商都推出了新的设备版本，基本上满足了对二层交换、ATM处理的要求。其主要的进展集中在以下几个方面。
一是映射方式。不同厂商的MSTP进行以太网业务互通基本有三种方式：第一种是不同厂家以太网接口直接互联，只要注意以太网接口的协商方式的一致就可以完成。第二种是以太网业务穿过其他厂家SDH网络的互通，而两端的SDH是同一厂商的，对于VC级联的以太网业务要求中间的SDH网络支持VC级联。对于这两种方式，经过测试，不同厂商基本上都可以实现互联互通。第三种是不同厂家以太网映射和封装协议互通。这也是网络中比较急需的，如果可以在这个层次上互通，则不再要求以GE／FE接口与数据网络相连的两端SDH设备（也就是进行以太网封装和解封装的设备）是同一厂商的。可是遗憾的是目前还没有任何两个厂家能够互通。这主要有两个原因：一是以太网映射方式不同，二是同一映射方式的选项不同。在2001年版本MSTP行业标准中，对以太网到SDHVC的封装格式并没有严格限定，而是定义了3种标准封装协议：PPP、LAPS、GFP。从目前三种映射方式来看，相对于PPP和LAPS，GFP协议标准化程度更高一些，它是数据业务映射到SDH／OTN的标准方式，有着很好的市场应用前景。
二是级联方式。以太网映射到SDHVC的级联颗粒不同，映射颗粒有VC12×n、VC3×n和VC4×n，级联方式有连续级联和虚级联。当以VC级联方式承载的以太网业务进行跨SDH厂商连接时，要求两个SDH设备供应商的级联可以互通。连续级联的规范比较简单，从实际测试上看，已经有厂商实现连续级联的互联互通。目前的难点在于虚级联互通，虽然ITU在2000年对虚级联进行了标准化，但有些厂商并没有完全按照G．707去作，使不同厂商虚级联功能无法互通。即使在封装协议如GFP上取得一致，在物理通道上也无法互通。另外一个问题是由于虚级联功能比较新，目前测试仪表尚不支持对于该功能开销字节的测试，无法判断设备功能的标准化情况。
三是多方向汇聚能力。在环网系统中，二层交换的多方向交换能力（多个线路VC端口到支路端口的汇聚比）是关系二层交换组网能力的一个重要指标，端口汇聚比通过以太盘的内部端口数（即内部VC方向数）进行验证，即从多个线路VC端口交换到支路端口的能力。端口汇聚能力越强，则系统组网能力越强。
四是以太环网。一些厂商采用二层交换实现以太环网，即物理层成环，MAC层通过生成树协议组成总线型／树形拓扑，这种以太环网可以使各节点共享环路的带宽，提高带宽利用率。但由于MAC层并未成环，环路流量不能双向传送。另外当环网上的各节点竞争环路带宽时，缺乏有效的环网公平算法，各节点实际得到的带宽很难保证。虽然部分厂家采用了设置端口可保证带宽和峰值带宽等方式，可在一定程度上缓解环网不公平性的问题，但不能从根本上解决问题。目前技术发展的重点是具有RPR环网功能的MSTP。支持RPR功能是指在一个或多个用户侧以太网物理接口与一个或多个独立的系统侧的VC通道之间实现基于以太网链路层和RPR链路层之间的桥接处理的数据帧交换功能，并且应支持用户侧以太网业务的透明性，保证对所有的二层、三层以上的协议透明。
五是LCAS（自动链路容量调整）功能。G．7042定义了链路容量调整LCAS方案。为了满足带宽需求，在虚级联的源和宿适配功能之间提供一种无损伤的增加、减少线路容量的控制机制，它也可将部分失效链路移出。LCAS假设的前提是端到端通道的建立或删除，容量的起始、增加或减少都是网络管理系统的职能。如果网络中一个成员失效（级联中的某一个VC／OPUk），系统可以自动减少容量。当网络修复完成后，则自动增加容量。LCAS的操作是单向的，这意味着为了双向增加或减少VCG的数目，该进程在相反方向也必须进行。两个方向的操作相互独立，并不要求同步。由于在MSTP上大量应用虚级联技术，LCAS的应用越来越突出。LCAS的优点在于第一提高了配置速度，不必在网管系统进行复杂的电路交叉配置。第二是增加或减少VC虚级联数目时对业务无损伤。第三是当系统出现故障时，可以动态地调整系统带宽，不需要人工介入。
六是保护倒换方式和时间。目前在MSTP组成的环网中，由于SDH保护倒换时间比STP协议收敛时间快得多，系统采用的依然是SDHMS－SPRING或SNCP，一般倒换时间在50ms以内。但测试时部分以太网业务的倒换时间为0或小于几个毫秒，原因是内部具有较大缓存。SDH保护倒换动作对MAC层是不可见的。这两个层次的保护可以协调工作，设置一定的“拖延时间”（hold－off），一般不会出现多次倒换问题。
张成良认为，CWDM（粗波分复用）传输技术的出现，使电信运营商找到一种低价格、高性能的传输解决方案，由于CWDM技术有低成本、低功耗、小体积等诸多优点，在城域传输网有较多的应用。ITUG．694．2（CWDM系统的光谱栅：CWDM系统的波长栅）定义了18个1270nm～1610nm的CWDM的标称波长，这些波长的间隔为20nm，这种间隔的设计允许在使用无致冷光源的条件下，几个间隔较大的波长同时传输，无致冷光源的使用也正符合CWDM系统器件比较紧凑、功率低、成本低的要求。可见，CWDM的应用涵盖了单模光纤系统的O、E、S、C、L等五个波段。对于CWDM的应用，有几个问题要讨论：波长选择与8、16波应用、光纤的类型、与DWDM的比较等。CWDM系统最大的优点是成本低，其承载客户速率一般在2．5Gb／s以下，波长数目为8个或16个，传输距离短，一般在城域网接入层应用。
那么IP城域网与传输网关系如何？张成良介绍说，目前IP城域网大多直接承载在物理光纤上，即独立组网。采用这种组网方式，主要考虑了两个因素。一个是经济性考虑，采用独立组网方式，可以降低成本，特别是对于GE以上接口，目前传输链路还比较昂贵。另外一个因素是受到传送网承载能力的限制。在IP城域网的核心层和汇聚层，主要是以2．5GPOS或GE接口连接，而目前有些传输设备提供这些业务接口还有一定的困难。
IP城域网独立组网存在一定的问题。一个是缺乏传送网络提供的有效保护和恢复。另一个问题是对光纤资源占用比较严重，特别是在接入层。由于10M／100M以太网链路和155MDSLAMATM链路直接占用光纤，接入部分的光缆消耗很大，利用率低。
一般认为，在核心层和汇聚层，传输网与IP网宜分别组网，即传输与IP节点设备分离，但IP网的承载可通过光纤直连，也可由传输网的带宽通道提供。在接入层应向统一组网的方向发展，以传输与IP数据节点设备融合为主，实现多业务的综合接入、传送，有利于节省网络投资、提高网络资源的利用率。
最后，张成良总结说，城域传送网的技术还处于快速发展中，在实际应用中还会出现一些新问题和新方法。但是在相当长的一段时间，基于SDH的多业务传送节点MSTP仍将是主流技术，相信在2003年内各厂商的MSTP新版本会投入市场。对于运营商来说，实现不同厂商MSTP物理口的互联互通，特别是以太网映射方式、级联方式和LCAS的互联互通性、互操作是当务之急，这将保证不同厂商设备组成的SDH网络对于以太网业务成为透明通道，为更大范围地组织二层以太网络和降低网络成本提供条件。