1、傳送網的發展現狀與面臨的挑戰

1.1從MSTP談起

以MSTP/ASON為代表的傳送網技術有許多新特點。MSTP在傳統SDH基礎上，通過IP/ATM等多業務接入能力的引入，在業務接口上提供了以太網類接口和ATM類接口，是一個可以直接同數據業務進行接口的傳送平臺。在現有網絡環境下，MSTP在承載原有TDM業務的同時，可以開展多種高可靠性、大容量的新業務，如以太網專線、點到多點以太網、以太環網等業務；為大客戶提供綜合接入；實現DSLAM到BRAS的接入與匯聚；作為3G業務的傳輸手段等。

無論從提供的業務還是從名字上看，這種系統已經在傳送上實現了多種業務的相對融合。當新業務（或者其接口）出現的時候，系統似乎只需要添加相應的接口便可以了。那么為什么說從發展的角度看，這種已經比較完善的架構不是下一代的方向呢?

在回答這個問題之前，我們先來回顧一下傳送網發展的歷史。圖1抽象地顯示了傳送網發展的歷史。光通信伊始，人們開發了PDH設備（圖1a），該類設備在業務接口側提供了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碼型的電信號層處理。

自20世紀90年代開始，SDH設備（圖1b）通過同步性能的改善，首次提供了靈活的業務顆粒（如虛容器VC-12和虛容器VC-4）調度能力，將傳送網的組網和保護功能發揮的淋漓盡致。因而，SDH技術作為傳送網主體技術以其特有的優勢在傳送網中占據了絕對主導地位，為電信運營商業務的發展發揮了巨大作用。

WDM設備（圖1c）則首次拓展了光領域，充分利用光纖通信的波分特性，大大提高了傳送網的容量。自20世紀90年代中期商用以來，WDM系統發展極為迅速，已成為實現大容量長途傳輸的主流手段。不過，現階段大多數WDM系統主要用在點對點的長途傳輸上，聯網依然在SDH電層上完成。在條件許可和業務需要的情況下，在WDM系統中有業務上下的中間節點可采用OADM設備（圖1e），從而避免使用昂貴的OTU進行OEO變換，節省網絡建設成本，增強網絡靈活性。目前具有固定波長上下的OADM已經廣泛商用，而能夠通過軟件配置靈活上下波長的動態可重構OADM（ROADM）也開始步入市場。同時隨著160×10Gbit/sDWDM系統的成熟，在業務量大的地區新建WDM系統已越來越多地引入80/160×10Gbit/s的系統。

面對電信業務的加速數據化和IP化以及多樣化的業務環境，SDH技術加強了支撐數據業務的能力并向多業務平臺發展，形成SDH多業務平臺（MSTP）（圖1d）。SDH多業務平臺的基本思路是將不同的業務，通過VC級聯等方式映射進不同的SDH時隙，而SDH設備與二層設備乃至三層分組設備在物理上集成為一個實體，構成具有業務層和傳送層一體化的網絡節點。

作為SDH設備的改進，MSTP所改善的是在用戶接口一側，但是內核一側卻仍然是電路結構。因此，可以說MSTP技術向包處理或IP化的程度不夠徹底。隨著TDM業務的相對萎縮及“全IP環境”的逐漸成熟，傳送設備要從“多業務的接口適應性”轉變為“多業務的內核適應性”（圖1e），分組傳送網迎合了這種趨勢。

1.2下一代傳送網面臨的挑戰

當以“三超”（超大容量、超高速、超長距離）DWDM為代表的傳輸技術在擴展著自己領域的時候，傳送技術在業務接口側出現的問題——業務的接口不匹配導致業界必須重新審視和探索新的傳送網結構。

隨著以Internet為代表的數據業務和多媒體業務的不斷發展，電信運營格局的變化，業務的傳送環境發生了很大變化。傳送網在圖1所示業務接口層的基礎結構被打破了，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。新業務的接口主要是針對數據應用，同時一些傳統的業務也轉移到IP的承載方式，如VoIP語音業務。業務的接口形式也變成了以太網接口、POS接口以及少數的ATM接口。

應當說，作為傳送技術與數據通信技術融合（某種意義上的妥協），MSTP傳送技術及設備在傳送網向分組傳送（交換）方向前進了一步。MSTP中通過使用GFP封裝、VC虛級聯、LCAS（鏈路容量調整）等關鍵技術，對新業務提供延伸的接口。引入MSTP以后，對于現有的IP城域網和ATM網，MSTP可以為其提供接入和匯聚，擴大以太網業務與ATM業務的覆蓋范圍，確保各網絡協調發展和相互配合，因而MSTP上通過數據接口功能的增加，實現了對現有數據業務的有效補充，保護了現有投資。

但是MSTP傳送技術及設備也碰到一些制約因素（障礙）。首先，利用MSTP實現各類業務網在匯聚層和接入層的合網建設，必然會帶來如何進行網絡和業務管理等問題，因此在引入MSTP的同時，還要注意適當重組業務流程和網絡管理流程，以適應業務綜合和網絡融合的趨勢。其次是MSTP處理顆粒（接口速度）的不匹配：MSTP以2Mbit/s速率及其虛級鏈來轉送以太網業務，這就如同拿一把尺子來稱蘋果的重量一樣不太合適。事實上，MSTP的內核是VC-12或者VC-4的交叉粒度來完成以太網的分組傳送。在面向群路側的處理對象是VC-4，不清楚也不能適應VC-4內包的傳送。對于以太網而言，包長是變化的，流量是突發的。傳統的SDH傳送網對于基于分組化的業務和新的業務提供方式，存在著諸如業務指配處理復雜，帶寬效率低，成本高，網絡擴展性差等缺點。對于MSTP的交換平臺，核心結構為交叉式電路方式的時隙交換，不能有效利用統計復用特性。

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

根本的原因在于，IP包交換無疑已經牢牢占據了現代網絡的統治地位。因此下一代的承載傳送網必然是基于分組的。但是傳送網分組交換的具體方式是怎樣的呢?傳送網在傳送數據大量增加，數據傳輸容量超過電路交換的同時，專家們開始重新審視下列核心問題：傳送網的核心處理機構是什么?核心處理機構對傳送網新的處理對象是什么?以傳送為目的的處理層次又是什么?

傳送網是否需要將包的處理技術全盤拿來?典型的，是否需要將以太網的2層處理技術，或者是3層處理技術作為傳送的處理，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包直接調制到波長上，似乎路由器接一個光接口就是未來的網絡。這種模型認為IP等數據包通過相應的封裝技術（例如POS、GFP）就可以直接由WDM或OTN網絡傳送，從而省去了ATM甚至SDH/SONET層面。同時，只需過度建設（Overbuild）超大容量的光傳輸網，IP業務的業務質量（QoS）就可以得到保證。然而，這種網絡模型被證明是一種價格昂貴的建網方式，其主要原因是IP路由器的POS（PacketoverSDH/SONET）接口和WDM系統的波長轉換器（OTU）價格都較昂貴，采用過度建設（Overbuild）的策略將使網絡成本居高不下。

另外的研究認為，傳送網如果要發展，必須要增加傳輸設備的協議處理層次，到ISO七層協議的2層和2層以上進行處理。對上述問題的回答可以說是眾說紛紜，莫衷一是。

其實ATM的方向的初衷是對的，那就是使用標簽技術。只不過是，ATM技術考慮對業務的界面不夠友好，業務在封裝成53byte信元的時候，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的技術要求，而對業務接口的兼容性考慮不夠。其次，由于實際的網絡中人們已經普遍采用IP技術，純ATM網絡已經不可能。不過既然現有ATM傳送網絡都是用來承載IP，如此人們就希望新建的分組傳送網也能像ATM一樣提供多種類型的承載能力。

2、傳送網體系架構的要求

2.1具有面向包的處理能力通用平臺

盡管IP數據業務所占用的帶寬已經在某些運營商的網絡中超出了傳統的語音業務所占用的帶寬，可是從業務收入角度來說，語音業務的收入現階段仍然是運營商最主要的收入來源。因此，有必要建立一個新的傳送網絡體系結構，既可以面向包括傳統語音業務在內各種業務接口，又可以具有統一的處理平臺，以便更經濟有效地支持大容量的多種業務的應用。

這種新的傳送網絡體系結構不會憑空產生，而應該兼容現有的協議，在各種協議“你中有我，我中有你”的現實環境中定義自己的位置。這就需要傳送網絡體系結構是具有包的通用處理能力的平臺，具有通用的層間接口協議，既可以接受各種客戶層協議，也能利用各種下層協議（服務層）提供的連接路徑（trail）或服務。

同時這種新的傳送網絡體系結構需要考慮IP數據業務量的突發性和不確定性，這需要為傳送它的光網絡帶寬實行動態分配和調度以實現有效的網絡優化，這種優化可以減少全網中所需光接口（POS接口和OTU接口等）和相應波長的數目，既大規模降低建網成本，又提高帶寬利用率。

再者，對于實現TDM業務的無縫連接來說，可采用電路仿真業務的方式解決業已存在的電路型業務（POTS6，E1/T1和N×64kbit/s等業務）。

2.2具有極強的可擴展性

目前主流的2層協議例如以太網協議的可擴展性存在問題。主要表現在以下4個方面：VLAN的標簽空間太小，只能有4096個VLANID；生成樹過大；MAC地址表巨大（而運營商網絡有幾萬個到幾十萬個主機）；安全問題。從數量來講運營商網絡有幾十萬個虛連接，帶寬在10Gbit/s以上。802.1ad標準通過定義StackVLAN解決了虛擬VLAN的標簽空間太小的問題。

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營商網絡同用戶的網絡隔離，同時網絡使用層次化結構是解決可擴展性和安全問題所熟知的方法。

2.3具有運營管理維護（OAM）和保護
運營管理維護（OAM）特性上應該具有業務管理特性，如提供快速業務生成，運營級的OAM能力以及保護能力等。

快速業務生成隱含著具有業務（業務產品）的再工程設計能力。由于業務的不確定性，運營者必須快速反應，調整業務或有限的擴展業務。這將增加系統的業務（業務產品）的再（重新）工程設計能力，可以平滑過渡到新的運營形式，從而影響成本，降低再投入。

運營級的OAM能力通常需要系統管理業務具有端到端業務服務等級協議（SLA），例如端到端的CIR和EIR，和采取連接故障管理等措施。

保護特性上的典型要求是50ms的保護倒換時間，端到端的通道保護以及群路線路保護和節點保護。

3、分組傳送網技術的研究走向

今天圍繞分組傳送網架構，只有兩種技術在可擴展性和可管理特性上滿足要求。即以太網包傳送（EOT）技術和多協議標記交換/偽線仿真（MPLS/PW）技術。這兩種技術都能支持多協議包的傳送，都具有全球范圍內的可擴展性。以太網技術具有成本低、具有本征的多播支持能力和較好的管理能力，所以以太網包傳送（EOT）技術基本上在現有以太網技術上進行改進，添加標簽或幀頭。而MPLS技術則是成熟的標簽交換協議，具有較為成熟的流量工程（TrafficEngineering）能力和保護機制。

3.1基于以太網的包傳送技術

既然以太網是一種用戶領域的技術選擇，因而排除可能出現的互通問題，利用和保護客戶驅動的投資，把以太網技術加以改進作為在運營商領域一種選擇，是很自然的事。然而傳送技術的轉換是一個長期過程，也意味一種承諾。其結果是新技術大規模應用的先決條件必須是具有比較綜合全面的功能。從運營商的角度來說，現有的以太網技術還缺乏上一節所說的OAM能力，流量管理能力和可擴展性。