光纤通信：智能光网络及其规划设计

2019-11-04 22:47:14

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供稿：网友

　　随着通用多协议标记交换(GMPLS)的引入，传输网络正朝着更灵活、更高效的方向发展。新业务的出现需要更多的带宽，以及运营商之间的竞争，是驱动这种网络演进的主要因素。对网络容量的灵活、有效治理要求逐步改变网络的结构、拓扑、要害的网络设备和网络运维治理。本文将探讨和分析以上因素在引入智能的光传输网络中发挥的作用。在这要害性的演变过程中，网络规划和设计为运营商进行正确的治理带来很大好处，尤其是通过调整和优化传输容量来控制和分析当前的网络演进过程。
　　
　　智能光网络：更灵活更高效
　　由于网络运营商希望通过引入新业务和应用来应对强大的市场竞争所带来的巨大压力，导致通信容量(bytes)和业务多样性(技术、协议)大大增长。传统的网络分层越来越复杂，导致网络的运营维护成本越来越高。统计结果表明，运营维护成本(OPEX) 大约占到运营商总成本的40%左右。
　　
　　网络分层的灵活和高效性是必须满足的，这一问题的解决方案就是通用多协议标记交换(GMPLS) 的引进。该方案主要是利用数据网络的路由能力(Internet协议)来处理传输网络当中的所有业务需求：Data，PDH，SDH，WDM等
　　
　　1.网络结构和拓扑
　　
　　这种网络演进就是在网络核心引入能够提供路由功能的交叉连接设备网元，使网络由使用简单的分插复用器构建的环状拓扑演进到引入数字交叉设备来构建的格状拓扑，基于数字交叉机的格状网络提供了网络重新配置和自动路由能力，它所带来的网络灵活性就是网络智能。
　　
　　除了网络拓扑的演进和一些网络控制和治理的细节变化，需要注重的是控制平面的引进，它主要负责业务的路由处理(如图1)。控制平面提供统一的路由策略，并建立与网元之间的信息交互，使网络更加自动化。
　　
　　2.按需分配传输容量
　　
　　针对业务需求的发展，智能光网络能够有效的治理业务需求的多变性。网络中完全能够处理任意两点间的快速业务需求(如图2)。
　　
　　最重要的是对新业务需求的容量分配和配置，虚拟专网(VPN) 的应用是推动这些网络功能的主要因素，VPN对新部署的业务还可以要求更多的容量。利用网络的灵活性，可以使VPN客户共享部分传输网络资源，这种对网络容量的高效使用必将带来巨大的经济效益。
　　
　　3.网络恢复的好处
　　
　　通过更灵活的方式为客户提供传输业务并不意味着牺牲业务的生存性。有效控制不同级别的业务生存性是获得高收益的另一途径。在智能光网络中为不同客户定制适当的业务保护级别和价格体系已经成为现实。
　　
　　网络的生存性基于格状网络的恢复策略，利用网络重路由和重新配置所提供的网络恢复方案相对于1+1的保护方案来说将节省20%到40%的带宽容量。除了带宽节省，它对于网络带宽的使用将更加灵活，并提供对不同故障情况下的业务恢复，该恢复通道将是适应当前网络环境的最佳通道。
　　
　　对于网络中极其重要的业务采用保护和恢复相结合(PRC)方式，受影响通道可以在50ms以内倒换到保护路由上，保证了“白金”级别的重要业务的可靠性。另外在恢复方式下，网络可以为某些业务预先计算备份路由，达到更快速恢复目的，节省了恢复时间。假如该业务没有被恢复，可以基于现网可用资源寻找另一条恢复路径。
　　
　　网络规划和设计：从容量调整到战略投资
　　本部分主要强调在智能光网络中，网络运维治理部门引入网络规划和设计工具所带来的利益。
　　
　　1.网络分析
　　
　　了解网络首先要很好地了解网络执行情况。网络规划和设计工具的目的就是高效解决网络运维和治理问题，该工具通过真实地连接到网络当中来确切地呈现网络配置情况。该工具通过对这些真实数据的分析，可以使用户真实、客观地了解网络整体情况，并提供对网络容量瓶径的猜测。
　　
　　在智能光网络中，网络分析是极为重要的，需要根据一定规则来进行。实际上，智能光网络很灵活，可以接受来自虚拟专网或其它系统的命令，从而使网络运营商减少了直接操控网络资源分配的任务，这样，利用网络分析工具具体跟踪整个网络演变行为就显得尤为重要。
　　
　　2.网络规划和设计
　　
　　利用网络分析，可以方便地进行规划和设计网络的演进过程。根据网络瓶径和业务演进目标提供增加传输容量的建议。网络的规划和设计可以参考下面所描述的时间分布(如图3)。
　　
　　进行战略规划对于一个大规模重要基础设施投资项目是非常必要的，持续时间大约为5到10年，主要需要确定构建网络的一些要害因素：如要害技术(SDH，WDM…区域划分，区域数量，路由规则)等等。
　　
　　除了进行战略规划，一些规划调整也是必要的。这些调整帮助用户清楚地把握每条传输链路的容量分布情况，同时，对于智能光网络的恢复机制也是很重要的。实际上不同客户在使用同一传输网络时，对业务的保护级别要求不同。为了能够正确地使用网络，网络的恢复能力可以被模拟和分析。事实证实，使用恰当的恢复策略，使部分传输容量作为共享容量(通道恢复1：N)，可以节省相当的网络资源。
　　
　　3.网络优化
　　
　　利用网络优化可以进一步节省传输资源，可以应用多种级别的优化手段。局部优化就是重新考虑SDH帧中的时隙分配，从而达到释放网络部分容量的目的。全局优化旨在重新考察整个网络结构：分区或整体通道路由情况。网络优化对于智能光网络尤其重要，因为很多资源在多个网络使用者中分配或共享来达到恢复目的，其它容量被严格控制以避免过度网络建设。同时，网络优化要求具有强大的故障模拟能力，但是要模拟全部的可能性是不现实的，这就是为什么要使用一些非凡的优化方法(self-annealing)来减少网络中的非凡事件。
　　
　　进行网络优化的计算性能(如时间)也很重要。前面已经提到，网络规划和设计应该是整个网络治理方案中的一部分，它和真实网络及网络治理系统的关系很密切，以协同解决传输资源的治理问题。在一些重大故障或重要社会事件情况下，要求快速解决网络问题，所以该工具在考虑优化效果的同时，更要注重解决问题的时效性。
　　
　　网络的“大脑”
　　传输网络演进的目标就是引入智能光网络的灵活有效性，同时对虚拟专网和面向数据的新业务(如：视频点播，视频会议，在家办公等)提供更好的支持。传输网络变得更加智能，可以更加灵活有效地接受新业务需求，进行故障业务的恢复和重新配置等。同时，这种灵活性应该被很好地治理。网络规划和设计工具可扮演这种网络演进的组织者角色。该工具和网络治理系统连接，从治理系统上读取网络配置数据，进而规划长期的容量需求(战略性规划)和周期的调整活动。最后，进行网络优化以节省更多的网络容量，同时把握网络中容量的使用情况。可以看到，网络规划和设计在智能光网络当中起着举足轻重的作用，可以视为智能光网络的“大脑”。

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