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向统一网络演进

2/14/2005来源:电信网络人气:6813

Mark Milinkovich 著 黄照祥 译
  过去五年,世界上掀起了一个前所未有的光网络建设热潮。为了满足日益增长的数据和话音业务的传送需求,大量光缆被铺设在地下。这给运营商带来一个棘手的问题:如何才能充分利用这些大量的基础设施呢?特别是在最近经济萧条的环境下。

网络融合

  问题的解决,依然得旧话重提:需要对骨干网进行整合。网络融合可以减少投资和运营成本,实现业务的灵活供给以获取更多的收入,进而有助于巩固运营商的领先优势。如此一来,这个问题也就变成了:骨干网应该整合成什么样子呢?怎样才能达到这个目标呢?

  骨干网融合的目的是,消除业务和传送之间的分界线。运营商将会抛弃传统的分层网络,朝着业务和传送融合的对等网络发展。在对等模式下,每一个网元都能了解其它网元的情况。这就意味着,能够将智能和动态电路(或通道)配置能力平等地分配给骨干网的三种基本业务:分组、TDM和波长。

骨干网融合的第一个要求是采用通用的控制平面协议,即GMPLS协议。当然,光靠GMPLS协议是不能完全解决问题的。GMPLS本身是不能减少网元的数目或类型的,从而不能降低网络的建设及管理成本。骨干网融合的第二个要求是,支持GMPLS的高速网元,即光交换机,应能在GMPLS网络中转发和交换各种类型的业务流。

业务和传送   传统网络在结构上是将业务从传送中分离出来。无论何种业务类型,都是可交换的,也就是说,交换机或路由器是根据分组、帧、信元和标签做出处理决定,而业务是被送到节点或网络的。

  另一方面,传送通常是依靠复用器、数字交叉连接(DXC)、分插复用器(ADM)、中继器和放大器等来完成的。具体功能和实际设备的分离,是叠加式网络的典型特征,这里每一网络层都有独立的控制平面。由于叠加式网络采用多层复用、交换和保护,故其缺点是显而易见的,如层间不透明,资源利用效率低,服务的灵活性有限,难于扩展且复杂,建设、维护及管理成本高。 通常,人们容易将数据平面和控制平面混淆起来。数据平面,也叫转发平面,是一个传递信息内容的交换层。控制平面,是由一系列机制组成的,包括信令、路由表同步和网络拓扑配置和信息转发的管理。融合要求采用统一的控制平面和设备,以及一个通用机制来处理数据平面的不同业务类型。在GMPLS和快速光交换技术出现之前,这只能是一个梦想。

三种融合方法

  如何改善网络运行的效率和扩展性,目前有三种方法备受关注。这些方法是ip over DWDM、MPλS和带光交换的GMPLS。它们都能实现某种程度的融合。

IP over DWDM

  IP over DWDM在DWDM网络中采用IP编址和路由机制。大多数应用都采用PoS(packet over SONET)直接送到DWDM干线上,允许IP和数据平面在波长或光纤上融合。它有许多优点:IP是流行的实用化技术;PoS已被广泛采用;IP接口的速率可达到OC-192c/STM-64;IP是统计复用的。另外IP的业务汇聚,允许使用路由器来执行交换功能,因而有可能减少设备的数量。

  然而,IP over DWDM也有一些缺点,使其不能成为骨干网融合的一种方法。骨干路由器是一个巨大的PoS交叉连接设备,因此它只能通过牺牲速度来提高智能。当干线出现较大故障时,IP路由汇聚和网络稳定机制可能要执行数十甚至上百秒。IP over DWDM需要多种配置、监测及管理工具。目前,路由器和其它传送设备(如交叉连接设备、ADM)之间还没有可用的通信机制。此外,IP over DWDM不支持综合业务的创建、同步型业务及波长转换。显然,由于IP over DWDM对所有业务都采用昂贵的分组线路卡,网络运营商不得不为所有的转接业务,包括波长在内,付出昂贵的代价。

MPλS

  MPλS,即多协议波长交换,在MPLS协议控制平面中引入了附加功能,即在波长业务中引入了信令和标签功能。并为长途DWDM系统提供光交叉连接设备(OXC)之间的智能互连。MPλS协议提供迂回路由(本地或节点)和流量工程等控制功能。与IP over DWDM一样,MPλS是建立在现有的网络基础上的,且已得到了许多OXC厂商的支持。

  然而,虽然在长途传输中提供长时间连接时,MPλS具有许多优点,但是它在核心网的整合方面却显得无能为力。它定义了一个基于用户网络接口(UNI)的叠加模型,但没有将分组数据转发平面集成进去。MPλS除了提供光域连接处理功能之外基本上没有其它作用,MPλS网络仍然需要采用骨干路由器来处理分组,以及采用ADM和宽带DXC来处理TDM时隙。

  同时,MPλS的工作依赖于OXC。而许多商用OXC采用的是MEMS技术,这本身就存在许多问题:如机械动作不灵活、对环境影响敏感、无法实现复用等。更重要的是,无论采用何种技术,许多现有的商用OXC的交换速度慢,不能有效地处理分组和时隙。因此,MPλS控制平面虽然能实现波长业务的动态配置,但只能改善非常有限的业务类型。因此要使MPλS为长途网运营商所接受,显然是不可能的。

GMPLS

  将GMPLS协议与光交换技术组合在一起,将能为骨干网的融合带来最有希望的解决方案。GMPLS协议是OIF(光互联网论坛)、ODSI(光域业务互连联盟)和IETF(Internet工程任务组)最近开发的一系列标准之一,其目的是开发一种适用于各种业务类型的协议。它提供了一个综合性控制平面,将网元的拓扑信息和带宽管理扩展到网络各层,使业务和传送实现有效的融合。 这种融合把传统的分界线向下移动,将业务和传送融合在一起,并从传输中分离出来。长途传输仍由非交换单元完成。

  GMPLS是一个扩展的协议组,它为分组、TDM、波长和光纤业务提供通用的控制。这些协议组包括MPLS的路由和信令协议,如标签分配、流量工程、保护恢复、网络业务快速提供及管理。

  GMPLS也适用于传统的叠加式网络结构,这里,每一业务类型都由各自的控制平面负责管理。然而,GMPLS的巨大潜能在于其能使网络向对等模式发展——所有网元均了解全局拓扑和链路状态信息。 叠加模型和对等模型都适用于路由选择和信令。叠加模型保持了各种业务的独立网络层,形成了多个不同的管理域。相反,对等模型的网络设备都彼此了解各个设备和各个网络层的信息。

  叠加模型非常适合于网络运营商之间的网络操作,因为它将各个网络的路由信息留在运营商自己的管理域内。对等模型则适用于单个业务提供商内部的网络运作,或友好的业务提供商之间的运作,因为它在最佳路由选择方面表现得很灵活。

  GMPLS的最大优点就是,允许运营商自由设计其网络以充分满足特定需要和商业目标。GMPLS可用于叠加网或对等网,或其混合网,后者融合部分(但不是全部)业务类型。因此,GMPLS能充分满足运营商的第一个要求,即能为所选择的业务和传送类型提供一个融合的控制平面。

  第二个要求是网元能够以光速同时处理分组、TDM时隙和波长业务。这可用快速光交换技术来实现,它采用基于GMPLS的通用控制平面,通过一个光核心矩阵交换和传送业务。考虑到效率问题,还应该加上网元和网络管理系统,以实现GMPLS控制平面下融合多层智能网络的管理。

下一个挑战

  日本电信巨人NTT最近研制成功基于GMPLS的太比特路由器,说明顶级网络运营商对GMPLS的支持。采用GMPLS来实现骨干网融合的光域业务交换平台也已经问世。

  无论是对于交换机制造商还是对于网络运营商来说,成功的关键在于时间。在这个充满竞争的市场中,未来属于那些能首先减少成本、创造收入的公司。那些敢于承担风险,首先对核心网进行整合和进行简化的网络运营商才有希望取胜。

译自《Lightwave》2001.8期《Redefining the boundaries: switched services for the wavelength core》