1、傳送網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)

1.1從MSTP談起

以MSTP/ASON為代表的傳送網(wǎng)技術(shù)有許多新特點(diǎn)。MSTP在傳統(tǒng)SDH基礎(chǔ)上，通過IP/ATM等多業(yè)務(wù)接入能力的引入，在業(yè)務(wù)接口上提供了以太網(wǎng)類接口和ATM類接口，是一個(gè)可以直接同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行接口的傳送平臺(tái)。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，MSTP在承載原有TDM業(yè)務(wù)的同時(shí)，可以開展多種高可靠性、大容量的新業(yè)務(wù)，如以太網(wǎng)專線、點(diǎn)到多點(diǎn)以太網(wǎng)、以太環(huán)網(wǎng)等業(yè)務(wù)；為大客戶提供綜合接入；實(shí)現(xiàn)DSLAM到BRAS的接入與匯聚；作為3G業(yè)務(wù)的傳輸手段等。

無論從提供的業(yè)務(wù)還是從名字上看，這種系統(tǒng)已經(jīng)在傳送上實(shí)現(xiàn)了多種業(yè)務(wù)的相對(duì)融合。當(dāng)新業(yè)務(wù)（或者其接口）出現(xiàn)的時(shí)候，系統(tǒng)似乎只需要添加相應(yīng)的接口便可以了。那么為什么說從發(fā)展的角度看，這種已經(jīng)比較完善的架構(gòu)不是下一代的方向呢?

在回答這個(gè)問題之前，我們先來回顧一下傳送網(wǎng)發(fā)展的歷史。圖1抽象地顯示了傳送網(wǎng)發(fā)展的歷史。光通信伊始，人們開發(fā)了PDH設(shè)備（圖1a），該類設(shè)備在業(yè)務(wù)接口側(cè)提供了2Mbit/s（或1.5Mbit/s）的基群接口。雖然有被稱作是光的處理，但基本上是5B/6B碼型和1B1H碼型的電信號(hào)層處理。

自20世紀(jì)90年代開始，SDH設(shè)備（圖1b）通過同步性能的改善，首次提供了靈活的業(yè)務(wù)顆粒（如虛容器VC-12和虛容器VC-4）調(diào)度能力，將傳送網(wǎng)的組網(wǎng)和保護(hù)功能發(fā)揮的淋漓盡致。因而，SDH技術(shù)作為傳送網(wǎng)主體技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)在傳送網(wǎng)中占據(jù)了絕對(duì)主導(dǎo)地位，為電信運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)的發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。

WDM設(shè)備（圖1c）則首次拓展了光領(lǐng)域，充分利用光纖通信的波分特性，大大提高了傳送網(wǎng)的容量。自20世紀(jì)90年代中期商用以來，WDM系統(tǒng)發(fā)展極為迅速，已成為實(shí)現(xiàn)大容量長(zhǎng)途傳輸?shù)闹髁魇侄�。不過，現(xiàn)階段大多數(shù)WDM系統(tǒng)主要用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的長(zhǎng)途傳輸上，聯(lián)網(wǎng)依然在SDH電層上完成。在條件許可和業(yè)務(wù)需要的情況下，在WDM系統(tǒng)中有業(yè)務(wù)上下的中間節(jié)點(diǎn)可采用OADM設(shè)備（圖1e），從而避免使用昂貴的OTU進(jìn)行OEO變換，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)靈活性。目前具有固定波長(zhǎng)上下的OADM已經(jīng)廣泛商用，而能夠通過軟件配置靈活上下波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)OADM（ROADM）也開始步入市場(chǎng)。同時(shí)隨著160×10Gbit/sDWDM系統(tǒng)的成熟，在業(yè)務(wù)量大的地區(qū)新建WDM系統(tǒng)已越來越多地引入80/160×10Gbit/s的系統(tǒng)。

面對(duì)電信業(yè)務(wù)的加速數(shù)據(jù)化和IP化以及多樣化的業(yè)務(wù)環(huán)境，SDH技術(shù)加強(qiáng)了支撐數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力并向多業(yè)務(wù)平臺(tái)發(fā)展，形成SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)（MSTP）（圖1d）。SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)的基本思路是將不同的業(yè)務(wù)，通過VC級(jí)聯(lián)等方式映射進(jìn)不同的SDH時(shí)隙，而SDH設(shè)備與二層設(shè)備乃至三層分組設(shè)備在物理上集成為一個(gè)實(shí)體，構(gòu)成具有業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

作為SDH設(shè)備的改進(jìn)，MSTP所改善的是在用戶接口一側(cè)，但是內(nèi)核一側(cè)卻仍然是電路結(jié)構(gòu)。因此，可以說MSTP技術(shù)向包處理或IP化的程度不夠徹底。隨著TDM業(yè)務(wù)的相對(duì)萎縮及“全I(xiàn)P環(huán)境”的逐漸成熟，傳送設(shè)備要從“多業(yè)務(wù)的接口適應(yīng)性”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸鄻I(yè)務(wù)的內(nèi)核適應(yīng)性”（圖1e），分組傳送網(wǎng)迎合了這種趨勢(shì)。

1.2下一代傳送網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

當(dāng)以“三超”（超大容量、超高速、超長(zhǎng)距離）DWDM為代表的傳輸技術(shù)在擴(kuò)展著自己領(lǐng)域的時(shí)候，傳送技術(shù)在業(yè)務(wù)接口側(cè)出現(xiàn)的問題——業(yè)務(wù)的接口不匹配導(dǎo)致業(yè)界必須重新審視和探索新的傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

隨著以Internet為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，電信運(yùn)營(yíng)格局的變化，業(yè)務(wù)的傳送環(huán)境發(fā)生了很大變化。傳送網(wǎng)在圖1所示業(yè)務(wù)接口層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被打破了，以2Mbit/s（或1.5Mbit/s，或SDH155Mbit/s）為顆粒的基本單位不再是普遍的用戶接口。新業(yè)務(wù)的接口主要是針對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用，同時(shí)一些傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)也轉(zhuǎn)移到IP的承載方式，如VoIP語(yǔ)音業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)的接口形式也變成了以太網(wǎng)接口、POS接口以及少數(shù)的ATM接口。

應(yīng)當(dāng)說，作為傳送技術(shù)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)融合（某種意義上的妥協(xié)），MSTP傳送技術(shù)及設(shè)備在傳送網(wǎng)向分組傳送（交換）方向前進(jìn)了一步。MSTP中通過使用GFP封裝、VC虛級(jí)聯(lián)、LCAS（鏈路容量調(diào)整）等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)新業(yè)務(wù)提供延伸的接口。引入MSTP以后，對(duì)于現(xiàn)有的IP城域網(wǎng)和ATM網(wǎng)，MSTP可以為其提供接入和匯聚，擴(kuò)大以太網(wǎng)業(yè)務(wù)與ATM業(yè)務(wù)的覆蓋范圍，確保各網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展和相互配合，因而MSTP上通過數(shù)據(jù)接口功能的增加，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效補(bǔ)充，保護(hù)了現(xiàn)有投資。

但是MSTP傳送技術(shù)及設(shè)備也碰到一些制約因素（障礙）。首先，利用MSTP實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)網(wǎng)在匯聚層和接入層的合網(wǎng)建設(shè)，必然會(huì)帶來如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)管理等問題，因此在引入MSTP的同時(shí)，還要注意適當(dāng)重組業(yè)務(wù)流程和網(wǎng)絡(luò)管理流程，以適應(yīng)業(yè)務(wù)綜合和網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢(shì)。其次是MSTP處理顆粒（接口速度）的不匹配：MSTP以2Mbit/s速率及其虛級(jí)鏈來轉(zhuǎn)送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，這就如同拿一把尺子來稱蘋果的重量一樣不太合適。事實(shí)上，MSTP的內(nèi)核是VC-12或者VC-4的交叉粒度來完成以太網(wǎng)的分組傳送。在面向群路側(cè)的處理對(duì)象是VC-4，不清楚也不能適應(yīng)VC-4內(nèi)包的傳送。對(duì)于以太網(wǎng)而言，包長(zhǎng)是變化的，流量是突發(fā)的。傳統(tǒng)的SDH傳送網(wǎng)對(duì)于基于分組化的業(yè)務(wù)和新的業(yè)務(wù)提供方式，存在著諸如業(yè)務(wù)指配處理復(fù)雜，帶寬效率低，成本高，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。對(duì)于MSTP的交換平臺(tái)，核心結(jié)構(gòu)為交叉式電路方式的時(shí)隙交換，不能有效利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用特性。

既然MSTP在下一代傳送技術(shù)候選存在問題，那么當(dāng)今市場(chǎng)上的寵兒ASON能否就是下一代網(wǎng)的雛形呢?答案也是否定的。ASON嚴(yán)格來說不是一種傳送設(shè)備，毋寧說它是一種控制平面。而且當(dāng)今的ASON的連接或是ASON設(shè)備的處理粒度也是VC-4，即便是將來可以在基于波分層面的2.5Gbit/s的調(diào)度和基于VC-12顆粒的調(diào)度，其所處理的對(duì)象也無根本性的變化。

根本的原因在于，IP包交換無疑已經(jīng)牢牢占據(jù)了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)治地位。因此下一代的承載傳送網(wǎng)必然是基于分組的。但是傳送網(wǎng)分組交換的具體方式是怎樣的呢?傳送網(wǎng)在傳送數(shù)據(jù)大量增加，數(shù)據(jù)傳輸容量超過電路交換的同時(shí)，專家們開始重新審視下列核心問題：傳送網(wǎng)的核心處理機(jī)構(gòu)是什么?核心處理機(jī)構(gòu)對(duì)傳送網(wǎng)新的處理對(duì)象是什么?以傳送為目的的處理層次又是什么?

傳送網(wǎng)是否需要將包的處理技術(shù)全盤拿來?典型的，是否需要將以太網(wǎng)的2層處理技術(shù)，或者是3層處理技術(shù)作為傳送的處理，例如可以直接處理IP包呢?

早期的研究提出了IPoverWDM的概念，連所有2層功能都舍棄，將IP包直接調(diào)制到波長(zhǎng)上，似乎路由器接一個(gè)光接口就是未來的網(wǎng)絡(luò)。這種模型認(rèn)為IP等數(shù)據(jù)包通過相應(yīng)的封裝技術(shù)（例如POS、GFP）就可以直接由WDM或OTN網(wǎng)絡(luò)傳送，從而省去了ATM甚至SDH/SONET層面。同時(shí)，只需過度建設(shè)（Overbuild）超大容量的光傳輸網(wǎng)，IP業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）就可以得到保證。然而，這種網(wǎng)絡(luò)模型被證明是一種價(jià)格昂貴的建網(wǎng)方式，其主要原因是IP路由器的POS（PacketoverSDH/SONET）接口和WDM系統(tǒng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（OTU）價(jià)格都較昂貴，采用過度建設(shè)（Overbuild）的策略將使網(wǎng)絡(luò)成本居高不下。

另外的研究認(rèn)為，傳送網(wǎng)如果要發(fā)展，必須要增加傳輸設(shè)備的協(xié)議處理層次，到ISO七層協(xié)議的2層和2層以上進(jìn)行處理。對(duì)上述問題的回答可以說是眾說紛紜，莫衷一是。

其實(shí)ATM的方向的初衷是對(duì)的，那就是使用標(biāo)簽技術(shù)。只不過是，ATM技術(shù)考慮對(duì)業(yè)務(wù)的界面不夠友好，業(yè)務(wù)在封裝成53byte信元的時(shí)候，有5byte的開銷（被稱為“信元稅”）。其核心原因是只考慮了交換與傳輸技術(shù)的技術(shù)要求，而對(duì)業(yè)務(wù)接口的兼容性考慮不夠。其次，由于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中人們已經(jīng)普遍采用IP技術(shù)，純ATM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不可能。不過既然現(xiàn)有ATM傳送網(wǎng)絡(luò)都是用來承載IP，如此人們就希望新建的分組傳送網(wǎng)也能像ATM一樣提供多種類型的承載能力。

2、傳送網(wǎng)體系架構(gòu)的要求

2.1具有面向包的處理能力通用平臺(tái)

盡管IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所占用的帶寬已經(jīng)在某些運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中超出了傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)所占用的帶寬，可是從業(yè)務(wù)收入角度來說，語(yǔ)音業(yè)務(wù)的收入現(xiàn)階段仍然是運(yùn)營(yíng)商最主要的收入來源。因此，有必要建立一個(gè)新的傳送網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，既可以面向包括傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)在內(nèi)各種業(yè)務(wù)接口，又可以具有統(tǒng)一的處理平臺(tái)，以便更經(jīng)濟(jì)有效地支持大容量的多種業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

這種新的傳送網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)不會(huì)憑空產(chǎn)生，而應(yīng)該兼容現(xiàn)有的協(xié)議，在各種協(xié)議“你中有我，我中有你”的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中定義自己的位置。這就需要傳送網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是具有包的通用處理能力的平臺(tái)，具有通用的層間接口協(xié)議，既可以接受各種客戶層協(xié)議，也能利用各種下層協(xié)議（服務(wù)層）提供的連接路徑（trail）或服務(wù)。

同時(shí)這種新的傳送網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)需要考慮IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的突發(fā)性和不確定性，這需要為傳送它的光網(wǎng)絡(luò)帶寬實(shí)行動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度以實(shí)現(xiàn)有效的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，這種優(yōu)化可以減少全網(wǎng)中所需光接口（POS接口和OTU接口等）和相應(yīng)波長(zhǎng)的數(shù)目，既大規(guī)模降低建網(wǎng)成本，又提高帶寬利用率。

再者，對(duì)于實(shí)現(xiàn)TDM業(yè)務(wù)的無縫連接來說，可采用電路仿真業(yè)務(wù)的方式解決業(yè)已存在的電路型業(yè)務(wù)（POTS6，E1/T1和N×64kbit/s等業(yè)務(wù)）。

2.2具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性

目前主流的2層協(xié)議例如以太網(wǎng)協(xié)議的可擴(kuò)展性存在問題。主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：VLAN的標(biāo)簽空間太小，只能有4096個(gè)VLANID；生成樹過大；MAC地址表巨大（而運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)有幾萬個(gè)到幾十萬個(gè)主機(jī)）；安全問題。從數(shù)量來講運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)有幾十萬個(gè)虛連接，帶寬在10Gbit/s以上。802.1ad標(biāo)準(zhǔn)通過定義StackVLAN解決了虛擬VLAN的標(biāo)簽空間太小的問題。

但是上述生成樹過大和MAC地址表巨大的問題依然存在。解決這些問題顯然需要將運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)同用戶的網(wǎng)絡(luò)隔離，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)使用層次化結(jié)構(gòu)是解決可擴(kuò)展性和安全問題所熟知的方法。

2.3具有運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)（OAM）和保護(hù)
運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)（OAM）特性上應(yīng)該具有業(yè)務(wù)管理特性，如提供快速業(yè)務(wù)生成，運(yùn)營(yíng)級(jí)的OAM能力以及保護(hù)能力等。

快速業(yè)務(wù)生成隱含著具有業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)產(chǎn)品）的再工程設(shè)計(jì)能力。由于業(yè)務(wù)的不確定性，運(yùn)營(yíng)者必須快速反應(yīng)，調(diào)整業(yè)務(wù)或有限的擴(kuò)展業(yè)務(wù)。這將增加系統(tǒng)的業(yè)務(wù)（業(yè)務(wù)產(chǎn)品）的再（重新）工程設(shè)計(jì)能力，可以平滑過渡到新的運(yùn)營(yíng)形式，從而影響成本，降低再投入。

運(yùn)營(yíng)級(jí)的OAM能力通常需要系統(tǒng)管理業(yè)務(wù)具有端到端業(yè)務(wù)服務(wù)等級(jí)協(xié)議（SLA），例如端到端的CIR和EIR，和采取連接故障管理等措施。

保護(hù)特性上的典型要求是50ms的保護(hù)倒換時(shí)間，端到端的通道保護(hù)以及群路線路保護(hù)和節(jié)點(diǎn)保護(hù)。

3、分組傳送網(wǎng)技術(shù)的研究走向

今天圍繞分組傳送網(wǎng)架構(gòu)，只有兩種技術(shù)在可擴(kuò)展性和可管理特性上滿足要求。即以太網(wǎng)包傳送（EOT）技術(shù)和多協(xié)議標(biāo)記交換/偽線仿真（MPLS/PW）技術(shù)。這兩種技術(shù)都能支持多協(xié)議包的傳送，都具有全球范圍內(nèi)的可擴(kuò)展性。以太網(wǎng)技術(shù)具有成本低、具有本征的多播支持能力和較好的管理能力，所以以太網(wǎng)包傳送（EOT）技術(shù)基本上在現(xiàn)有以太網(wǎng)技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，添加標(biāo)簽或幀頭。而MPLS技術(shù)則是成熟的標(biāo)簽交換協(xié)議，具有較為成熟的流量工程（TrafficEngineering）能力和保護(hù)機(jī)制。

3.1基于以太網(wǎng)的包傳送技術(shù)

既然以太網(wǎng)是一種用戶領(lǐng)域的技術(shù)選擇，因而排除可能出現(xiàn)的互通問題，利用和保護(hù)客戶驅(qū)動(dòng)的投資，把以太網(wǎng)技術(shù)加以改進(jìn)作為在運(yùn)營(yíng)商領(lǐng)域一種選擇，是很自然的事。然而傳送技術(shù)的轉(zhuǎn)換是一個(gè)長(zhǎng)期過程，也意味一種承諾。其結(jié)果是新技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的先決條件必須是具有比較綜合全面的功能。從運(yùn)營(yíng)商的角度來說，現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)還缺乏上一節(jié)所說的OAM能力，流量管理能力和可擴(kuò)展性。