信息管理与信息系统专业毕业论文三网融合的承载网络关键技术探讨.doc

目 录摘要IABSTRACTII引言11 绪论21.1 三网融合的概念21.2 三网融合的基本内容41.3 三网融合的技术41.4 发展三网融合的重要意义52 三网融合承载网络72.1传统电信承载网72.1.1 DDN和ATM网络82.1.2 SDH/MSTP/ASON网络92.1.3 波分复用网络132.1.4 IP网络152.2 三网融合对承载网的总体要求162.3三网融合的承载网络183 三网融合承载网络关键技术及其发展趋势203.1 IP网络技术203.1.1 MPLS技术203.1.2 Ipv6技术243.2 光传送网技术293.2.1 光传送网（OTN）技术293.2.2 光网络新技术324. 小结35致谢36参考文献37摘 要三网融合是指电信网、计算机和有线电视网三大网络通过技术改造实现相互渗透、相互兼容，提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的信息通信服务。现阶段三网融合并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指三大网络在高层业务应用的融合。目前电信网虽然已建立了较为完善的以承载语音业务为主的电路交换网络和以承载互联网业务为主的IP网络，但是从满足三网融合业务的需求来看，需要建立协同的业务平台和统一的业务接口；建立语音、TV、互联网等统一的分组承载网络；建立有线、无线、移动、传感等多手段的泛在宽带接入网；并在终端上实现多模和多频化。本文介绍了三网融合的概念，基本内容，技术以及优点。阐述了传统的电信承载网络，以及三网融合对承载网的总体要求；具体探讨分析了三网融合中承载网络的关键技术IP网络技术、光传送网技术，以及其发展趋势。关键字：三网融合；IP；OTNABSTRACT Triple play telecommunications networks, computer and cable television networks, three major networks through technological innovation to achieve mutual penetration, are compatible with each other, to provide information and communication services including voice, data, images and other multimedia. Triple play at this stage does not mean that the telecommunications network, computer network and three cable television network physical unity, but mainly refers to the fusion of the three major networks in the high-level business applications. Telecommunications network has established a relatively sound-based circuit-switched networks to carry voice traffic and IP-based network to carry the Internet business, but to meet the demand for triple play services, the need to establish collaborative business platform andunified service interface; to establish unified voice, TV, Internet, and other packet bearer network; establishment of the wireline, wireless, mobile, sensor and many other means of ubiquitous broadband access network; terminal multi-mode and multi-frequency .This paper introduces the concept of triple play advantages. Elaborated the traditional telecom bearer network, as well as the general requirements of triple play bearer network; specifically discussed triple play bearer network key technologies - IP network technology, optical transport network technology, as well as trends.Keywords: Triple play；IP；OTN引言自2010年1月13日国务院常务会议决定加快推进我国电信网、广播电视网和互联网的三网融合以来，全国再次掀起了产业格局调整与网络建设升级的热潮。国务院决定的出台，距离三网融合概念在我国第一次提出已有十多年的时间。电信网、广播电视网和互联网经过多年的发展，逐步形成了自身的特色。目前全国范围内三种网络都已具备相当大的规模，所采用的技术也相差较多。电信网是构成多个用户相互通信、多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其他电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其他信号。广播电视网一般主要分为三个系统，及有线电视系统、地面电视系统以及卫星电视系统。其中，三网融合的参与主体为有线电视系统。有线电视也叫电缆电视，是相对于无线传播方式而言的一种新型广播电视传播方式。有线电视网是高效廉价的综合网络，具有频带宽、容量大、多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务、连接千家万户的优势。数字化和网络化是广播电视的主要发展趋势。互联网被认为是依附于电信网之上，在未来也可承载在广电网络之上，难以独立运营的网络，具有灵活、创新能力强、成本低、安全性较差等特点。在三网融合背景下，整个互联网行业依然保持高速发展的态势，并在积极布局为自身的发展谋求更广阔的空间。1 绪论1.1 三网融合的概念三网融合又叫“三网合一”，意指电信网络、有线电视网络和计算机网络的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络，其中互联网是其核心部分。 所以说三网融合是指电信网、广播电视网、互联网在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演进过程中，三大网络通过技术改造，其技术功能趋于一致，业务范围趋于相同，网络互联互通、资源共享，能为用户提供语音、数据和广播电视等多种服务。三合并不意味着三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。三网融合应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居等多个领域。以后的手机可以看电视、上网，电视可以打电话、上网，电脑也可以打电话、看电视。三者之间相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局。三网融合打破了此前广电在内容输送、电信在宽带运营领域各自的垄断，明确了互相进入的准则在符合条件的情况下，广电企业可经营增值电信业务、比照增值电信业务管理的基础电信业务、基于有线电网络提供的互联网接入业务等；而国有电信企业在有关部门的监管下，可从事除时政类节目之外的广播电视节目生产制作、互联网视听节目信号传输、转播时政类新闻视听节目服务，IPTV传输服务、手机电视分发服务等。三网融合是在网络、内容、用户及业务上全方位、多层次的融合。从融合网络主体的角度看，三网融合是在TCP/IP协议的基础上，推进不同运营实体的技术改造、网络兼容、业务趋同、有效监管、充分竞争，如图1-1所示。阶段网络运营实体业务市场状况监管三网融合前广电网以中央电视台为代表的广播电视传播载体，歌华有线等各地有线电视运营商广播电视节目生产制作和传输近乎封闭，进入门槛高广电总局为主电信网以中国移动、中国联通、中国电信三大运营商为代表的电信运营实体基础电信业务、增值电信业务国资为主，外资与民营可以参与增值电信服务工信部、国资委互联网内容提供商（CP）和服务提供商（SP）众多开放性决定了多样化，互联网业务应用内容百花齐放开放市场，优胜劣汰，欣欣向荣根据业务不同分属不同部门监管 基于TCP/IP协议的三网融合三网融合后网络统筹规划、共建共享实体本身可能会因优胜劣汰而自然变化广电和电信运营商可以进入对方领域移动多媒体广播电视、手机电视、宽带上网等业务将更发达，将可能按照国家统一标准发展相关业务基本建立适应三网融合的体制机制和高效的新型监管体系 图1-1 三网融合内涵解析1.2 三网融合的基本内容从融合对象的角度看，三网融合主要包括以下4个层面的融合。1.业务融合三网融合首先体现在业务融合方面，即在同一个网络上，可以同时开展语音、数据和视频等多种不同的业务。IPTV、手机电视、多屏互动、VoIP、网络视频、电视/网络购物等业务将是三网融合的主要业务。2.网络融合三网融合通过推进下一代带宽通信网、广播电视网和互联网等国家网络基础设施的建设，有线电视网和电信网两张物理网将逐渐走向同质化，实现互联互通，无缝覆盖。3.监管融合伴随着业务与网络的发展，广电总局和工信部将有可能进一步针对不同管理对象（内容或网络）实现管理功能的融合，逐步实现监管融合。4.终端融合三网融合将进一步驱动包括具有联网功能的电视，升级的智能手机等3C（Computer、Communucation、Consumer electronics,电脑、通信、消费电子）融合的接收终端发展，以及以终端为载体的丰富内容与服务提供。上述4个方面的融合也是三网融合在不同层面的表现，业务融合、网络融合和终端融合实现起来相对容易，目前电信和广电都取得了很多成果，监管融合仍在探索阶段。1.3 三网融合的技术 1，基础数字技术。数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。所有业务在数字网中都将成为统一的0/1比特流，从而使得话音、数据、声频和视频各种内容(无论其特性如何)都可以通过不同的网络来传输、交换、选路处理和提供，并通过数字终端存储起来或以视觉、听觉的方式呈现在人们的面前。数字技术已经在电信网和计算机网中得到了全面应用，并在广播电视网中迅速发展起来。数字技术的迅速发展和全面采用，使话音、数据和图像信号都通过统一的数字信号编码进行传输和交换，为各种信息的传输、交换、选路和处理奠定了基础。2，宽带技术。宽带技术的主体就是光纤通信技术。网络融合的目的之一是通过一个网络提供统一的业务。若要提供统一业务就必须要有能够支持音视频等各种多媒体(流媒体)业务传送的网络平台。这些业务的特点是业务需求量大、数据量大、服务质量要求较高，因此在传输时一般都需要非常大的带宽。另外，从经济角度来讲，成本也不宜太高。这样，容量巨大且可持续发展的大容量光纤通信技术就成了传输介质的最佳选择。宽带技术特别是光通信技术的发展为传送各种业务信息提供了必要的带宽、传输质量和低成本。作为当代通信领域的支柱技术，光通信技术正以每10年增长100倍的速度发展，具有巨大容量的光纤传输网是“三网”理想的传送平台和未来信息高速公路的主要物理载体。 无论是电信网，还是计算机网、广播电视网，大容量光纤通信技术都已经在其中得到了广泛的应用。3，软件技术。 软件技术是信息传播网络的神经系统,软件技术的发展，使得三大网络及其终端都能通过软件变更最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。现代通信设备已成为高度智能化和软件化的产品。今天的软件技术已经具备三网业务和应用融合的实现手段。IP技术内容数字化后，还不能直接承载在通信网络介质之上，还需要通过IP技术在内容与传送介质之间搭起一座桥梁。IP技术(特别是IPv6技术)的产生，满足了在多种物理介质与多样的应用需求之间建立简单而统一的映射需求，可以顺利地对多种业务数据、多种软硬件环境、多种通信协议进行集成、综合、统一，对网络资源进行综合调度和管理，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网络上实现互通。IP协议的普遍采用，使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通，具体下层基础网络是什么已无关紧要。光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础.1.4 发展三网融合的重要意义总体而言，三网融合是大势所趋，有利于国民经济与社会信息化发展的加速，是现阶段我国加快实现经济转型与产业结构调整的必然选择。同时，三网融合将给消费者带来更大应用空间，例如：1.信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务通过手机视频看到客户的货的大致情况，并立即决定派什么样的车去提货，发完货以后，客户也能随时自主追。 2.有利于极大地减少基础建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。 3.将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。4. 三网融合是业务的整合，它不仅继承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。 5.三网融合打破了电信运营商和广电运营商在视频传输领域长期的恶性竞争状态，各大运营商将在一口锅里抢饭吃，看电视、上网、打电话资费可能打包下调。2 三网融合承载网络2.1传统电信承载网承载网是整个电信网络的基础，它负责按照业务网的业务网的要求把各个业务信息流从源端引导到目的端。通过调度网络资源确保业务的功能和性能，实现多媒体业务对通信形态的特殊要求。它需要适应各种类型数据流的非固定速率特性，并提供统计复用功能。通过在承载层组建不同的承载VPN，可以为不同类型和性质的通信提供其所需要的QoS，保证和网络安全保证。传统电信承载网络按照技术阵营可分为IP承载网和光传送网，IP承载网的技术核心是分组交换技术，主要承载分组业务：光传送网的核心是电路交换技术，主要承载电路业务。在城域网内部，IP承载网和光传送网正逐渐呈现融合趋势。在长途骨干网，IP承载业务一般通过光传送网来实现长距离传输。电信承载网横向结构示意如图2-1所示。IP网是当前发展最为迅速的网络，这起源于Internet在全球的迅速兴起，其开放、非盈利的商业模式和以用户自律为基础的业务体系强烈冲击着以商业经营为目的的电信网，使得电信界不得不正视IP技术。不仅仅是互联网业务，近年来年电信业务的IP化发展也十分迅速，电信业务从以时分复用（TDM,Time Division Multiplexing）为主向以IP为主转变，对IP承载网的电信级服务水平也提出了越来越高的要求。光传送网络则是现代通信网的基础平台，光纤通信系统经历了几个发展阶段，包括20世纪80年代末的准同步数字体系（PDH，Plesynchronous Digital Hierarchy）系统和20世纪90年代中期的同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）系统。在数字通信发展初期，为适应点到点通信的需要，大量的数字传输系统都是PDH。随着点到点传输向环网及网状网传输发展，SDH应用逐渐推广。SDH技术自从20世纪90年代引入中国以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在电信骨干及城域网中都得到了广泛应用，且价格越来越低。SDH的核心是电路交换技术，适用于传送TDM业务，在不断增长的数据业务需求背景下，基于SDH、可以实现以太网业务传送的多业务传送平台（MSTP，Multi-Service Transfer Platform）技术应运而生。自动交换光网络（ASON，Automatically Switched Optical Network）技术则是在SDH/MSTP的基础上引入控制平面，能够更好地支持Mesh拓扑，可以实现多种保护形式。与此同时，密集波分复用（DWDM, Wavelength Division Multiplexing）技术也于20世纪90年代中期开始迅速发展，单波速率从2.5Gbit/s、10Gbit/s发展到目前的40Gbit/s，波道数也从最初的2波、8波到40波、80波，系统容量高达3.2Tbit/s。目前电信网络中IP、SDH、MSTP及ASON技术应用都已非常广泛，而异步传输模式(ATM, Asynchronous Transfer Mode）、PDH、数字数据网（DDN, Digital Data Network）等技术由于设备较为陈旧、技术发展停滞、维护费用高、扩容价格昂贵，正面临退网或转网的境地。下面分别介绍传统电信网络中采用的各类网络技术的特点、适合承载的业务及网络现状。2.1.1 DDN和ATM网络ATM网络具有最初用于承载业务，是端到端的基础数据网。ATM网络是一个三层网络，其本身支持端到端路由寻址以及统计复用等。由于ATM技术过于复杂，端到端的SVC功能一直没有大规模应用。目前，ATM网络通常用作提供服务质量保证的PVC专线。ATM网络本身只用于更好地提供二层专线。DDN（数字数据网）可以为用户提供N * 64kbit/s，最高2Mbit/s的点到点透明传输链路。该传输链路与协议无关，是二层链路。数字数据网络本身的网络结构具备路由切换功能。数字数据网有自身的网管和配置机制，可端到端灵活地配置2Mbit/s以下N * 64kbit/s链路。DDN业务能为金融机构提供高QoS的业务保证。基础数据网为用户提供数据通信业务已有数十年的历史，接入层提供ATM 155Mbit/s的上行带宽，满足了用户对数据专线产品日益增长的宽带需求，并提供电路仿真、帧中继和以太网接口等多种业务类型的统一接入，为用户提供了多样化的业务选择。然而，随着数据业务带宽要求的提高以及IP业务的发展，当前基础数据网已不能满足业务发展需求。由于数据业务基本上是基于IP，所以IP网络必不可少。但由于目前IP网络不能保证QoS和安全，在ATM专线上构架IP网不失为一种较好的选择。但是，从长远来看，维护两个网络显然不如维护一个网络方便。既然未来几乎所有业务都基于IP分组，将ATM作为基础数据网显然不是一个很好的选择。同时，虽然数字数据网曾经作为基础数据网，但因带宽有限且不支持带宽业务，已经不再适合作为基础数据网来提供宽/窄带综合数据业务。DDN和ATM网络能提供的大多为基于铜线接入技术的2Mbit/s和2Mbit/s以下的接入方式，即使有可能通过双线捆绑等方式使理论传输速率提升至4Mbit/s,依然受到铜线质量限制等原因而无法大规模实施。目前电信网络中基本已经不再建设新的ATM网络和DDN，仅以稳定现有业务为目的，新增高带宽基础数据业务建议用新的网络来承载，对ATM网络和DDN的投资额度也是呈逐年递减趋势。2.1.2 SDH/MSTP/ASON网络目前电信网核心/汇聚层中广泛应用的传输设备已经集合了传统SDH、MSTP和ASON的功能，ASON在电信网络中SDH技术特点及应用SDH技术是一种严格的同步传输技术，其网络稳定可靠、误码少，具有统一的帧结构、标准的传输速率和光路接口，开销丰富，网管功能强大，支持多种的网络拓扑结构。SDH在传输业务信号时，各种要进入SDH的帧的业务信号都要经过映射、定位以及复用3个步骤：映射是指将各种速率的信号先通过码速的调整装入相应标准容器（C），再然后加入通道开销（POH）从而形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息受尽支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低阶通道层信号通过码速调整是指进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH可实现网络的有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络的资源利用率、降低管理及维护费用，实现灵活、可靠和高效的网络运行与维护。SDH传统组网拓扑为环形拓扑，目前在各大电信运营商的骨干及城域网络中仍有广泛的应用。MSTP技术特点及应用 MSTP是以SDH为基础的多业务传送平台，是在充分利用SDH技术，特别是其保护恢复能力和确保的延时性能的基础上，加以改造以适应多业务应用，支持第2层和第3层的数据传输。其基本思路是将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH设备与第2层乃至第3层分组设备在物理上集成为一个实体，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络扩展性，还节省了空间、耗电等资源需求。特别是集成了IP选路、以太网、帧中继或ATM后，可以通过统计复用来提高TDM通路的带宽利用率和减少局端设备的端口需求。MSTP节点的基本功能如图2-2所示 图2-2 基于SDH的多业务传送节点基本功能MSTP技术发展的重要驱动之一是对以太网业务的支持，以太网新业务的QoS要求推动着MSTP的发展。一般认为MSTP技术发展可以划分为3个阶段。第一代MSTP的特点是提供以太网点到点透传。它是将以太网信号直接映射到SDH的虚容器（VC，Virtual Container）中进行点到点传送。在提供以太网透传租线业务时，由于业务粒度受限于VC，一般最小为2Mbit/s。因此，第一代MSTP还不能提供不同以太网业务的QoS区分、流量控制、多个以太网业务流的统计复用和带宽共享以及以太网业务层的保护等功能。第二代MSTP的特点是支持以太网二层交换。它是在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间实现基于以太网链路层的数据帧交换。相对于第一代MSTP，第二代MSTP进行了许多改进，它可提供基于802.3x的流量控制、多用户隔离和虚拟局域网（VLAN，Virtual Local Area Network）划分、基于生成树协议（STP，Spanning-Tree Protocol）的以太网业务层保护以及基于802.1p的优先级转发等多项以太方面的支持。目前正在使用的MSTP仍然存在着许多的不足，比如不能提供良好的QoS支持，业务带宽粒仍然受限制于VC，基于STP的业务层保护时间太慢，VLAN功能不适合大型城域公网应用，还不能实现环上不同位置节点的公平接入，基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路，等等。第三代MSTP的最显著特点就是支持以太网QoS。在第三代MSTP中，引入了中间的智能适配层、通用成帧规程（GFP，Generic Framing Procedure）高速封装协议、虚级联和链路容量调整机制（LCAS，Link Capacity Adjustment Scheme）等多项全新技术，支持QoS、多点到多点的连接、用户隔离和带宽共享等功能，能够实现业务等级协定（SLA，Service-Level Agreement）增强、阻塞控制以及公平接入等。此外，第三代MSTP还具有相当强的可扩展性。可以说，第三代MSTP为以太网业务发展提供了全面的支持。通过GFP封装等技术实现以太网、ATM等综合业务的接入。是一种面向连接的刚性管道传输网技术，在以太网业务承载方面借助于虚级联和LCAS技术实现了以太网等数据分组类业务的透明、可靠传送。用传统的SDH网络传输数据业务时，会产生两个问题。一个问题是当用SDH的高阶通道或低阶通道装载以太网、吉比特以太网所属的10Mbit/s、100Mbit/s、1Gbit/s等数据业务时，要么带宽太大，造成浪费，要么带宽太小，造成丢包。另一个问题是以太网、吉比特以太网的带宽是突发性的，而SDH的速率是固定的，配置起来不灵活。由此，VC级联和LCAS链路容量调整机制这两个技术应运而生。通过级联和虚级联技术，可以实现对以太网带宽和SDH虚通道之间的速率适配。尤其是虚级联技术，可以将从VC-4到VC-12等不同速率的小容器进行组合利用，能够做到非常小颗粒的带宽调节，相应的级联后的最大带宽也能在很小的范围内调节。虚级联技术的特点就是实现了使用SDH经济有效地提供合适大小的信道给数据业务，避免了带宽的浪费，这也是虚级联技术最大的优势。级联的最大优点是承载多业务（主要是数据业务）时提高了传输系统的带宽匹配率。LCAS是在ITU-T G.7042中定义的一种可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数的功能，它所提供的是平滑地改变传送网中虚级联信号带宽以自动适应业务带宽需求的方法。传统电信网中，MSTP网络主要承载的业务包括大客户电路、移动回传业务等，主要用于传送电路业务，也适用于传送少量分组业务。在城域网中，MSTP设备主要应用于核心和汇聚层。MSTP可以实现以太网接入、动态调整带宽、2100Mbit/s的接入速率、保证带宽等功能。能为客户提供独享带宽，客户之间采用物理隔离，安全性高，满足金融企业安全要求高的要求；宽带调整灵活，可以根据客户需求增加或减少宽带而不需频繁更换客户和局端设备，带宽调整范围为2100Mbit/s，带宽调整灵活，升降级方便。客户接入方便，成本低：客户采用以太网口接入，不需购买ATM或POS板卡，不需占用更多的槽位，成本低，接入方便。但由于MSTP是在SDH基础上发展而来的，是一种面向连接的刚性管道传输技术，在统计复用方面存在一定的局限性，只有在MSTP节点上配置带有以太网交换能力的板卡才能在单板上实现业务的统计复用，统计复用效率较低，比较难以实现大规模、复杂数据业务的组网传送需求。ASON技术特点及应用早在2000年3月，国际电联就提出了ASON的概念，其基本设想是在光传送网中引入控制平面（CP，Control Plane）,以实现网络资源的按需分配，从而实现光网络的智能化。使未来的光传送网能发展为向任何用户提供连接的网，成为一个有成千上万个交换节点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。ASON体系结构包括控制平台、传送平台和管理平面，分别负责网络控制、数据传送和网络管理，用于传送控制和管理信息的数据通信网（DCN，Digital Communication Network）也是ASON网络的一部分。ASON的本质是一个具有自动路由、信令和发现功能的智能光网络。控制平面的提出是ASON技术的一大创新。在此之前，光传送网只有传送平面和管理平面，没有分布式、智能化的控制平面，因此，ASON概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复，它是光传送网的一次具有里程碑意义的重大突破。ASON控制平面技术包括路由协议与交换信令、动态波长选路与连接类型、自动拓扑、资源发现与资源优化配置等方面的关键技术。利用控制平面技术，光网可以有效的自动实现包括资源发现、状态信息传播、通道选择、通道管理等功能。传送平面包括提供子网络连接（SNC，Sub-network Connection）的网元（NE，Network Element），它具有各种粒度的交换和疏导结构，如光纤交叉连接、波带和波长交叉连接；具有各种速率和多业务的物理接口，如SDH（STM-N）。以太网接口、ATM接口以及其他特殊接口等；具有与控制平面交互的连接控制接口（CCI，Connection Control Interface）。管理平面负责网元、网格、网络资源和业务的管理，同时协调控制平面和传送平面的功能实施。具体功能包括故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理。ASON具有以下突出优点：（1） 流量工程，允许将网络资源动态的分配给路由；（2） 恢复和复原能力，使网络在出现问题时仍能维持一定质量的业务，特别是分布式恢复能力，可以实现快速业务恢复；（3） 将光网络资源与数据业务分布自动联系在一起，可以形成一个响应块、成本低的光传输网；（4） 可以提供新的业务类型，诸如按需带宽业务和光层VPN等。在ASON中，提出了全新的CP概念。CP涉及接口、协议和信令3个方面的问题，负责连接的提供、维护以及网络资源的管理。在网络中，连接的提供需要路由选择算法、路由请求和建立连接的信令机制。一旦一个连接被成功地建立起来，它就需要按照业务等级协议（SLA）进行维护。而获得网络的拓扑（包括网络总体情况和连通性）以及可用资源的信息是网络操作的基本功能。理想情况是，网络的拓扑和可用资源应该自动发现，以实现邻居和终端系统发起的请求机制、算法以及信息在网络中的通告。此外，有效的网络资源的利用要求维护一个网络总体的当前可用网络资源信息，这都是完成CP功能、实现连接动态提供的基础。ASON正是有了这样的CP，有了接口，通过协议和信令系统动态地交换网络拓扑状态信息、路由信息及其它控制信息，才具备了实现光通道的动态建立和拆除的能力，具备了自动交换的能力。ASON的每个网元都具有智能性，网元间可进行路由信息和链路状态信息的交换。每个网元依据动态路由协议掌握着整个网络的拓扑结构和相关链路的状态。每个网元知道哪些网元具有可达性，并知道通过哪些路径可达。智能光网络充分简化了网络管理系统，通过一个网管系统就可实现对网络的有效管理，实现端到端的配置、故障管理和性能管理等功能。自动交换光网络技术的发展目前已比较成熟，电信网络中已有大范围的商用，但其智能化功能的应用仍不充分，将来会结合OTN技术，充分发挥其智能化的优势。2.1.3 波分复用网络WDM技术就是采用波分复用器（合波器）在发送端将不同标称频率的信号光载波合并起来，并送入一根光纤传输；在接收端，再另由一波分复用器（分波器）将这些不同信号的光载波分开，其典型系统如图2-3所示。 图2-3 WDM系统示意图WDM又分为密集波分复用（DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）和粗波分复用（CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing）两种。DWDM技术具有超大容量、低成本的特点，适合承载大颗粒业务（如GE及以上），为不同类型的大颗粒业务提供透明的传送。目前国内80*40Gbit/s(3.2Tbit/s)的DWDM系统已经得到了广泛的商用。在整个电信网络中，WDM网络处于纵向结构中的传送网层面，可应用于包括接入、城域、骨干网在内的任何一个网络。在传送网络内部，省际和省内干线中现有SDH传送网与WDM传送网是业务与承载的关系，SDH业务由WDM传送网承载；在城域范围内，SDH/MSTP、ASON等传送网与WDM传送网可以互相独立，也可以是业务与承载的关系。对于新增业务，GE及以下颗粒可采用SDM、MSTP、PTN等传送网承载，GE及以上大颗粒业务适合直接采用WDM传送网承载：SDH/MSTP、ASON等传送网也可以作为客户层网络由WDM传送网承载。长途WDM传输是最近数年来迅速发展的骨干网传输技术，用于连接陆地上主要城市和相邻城域网，实现电信业务的大容量长距离传送。由于骨干网（省际和省内干线）相同方向大颗粒业务密集、传送距离长，目前仍是DWDM技术应用最广泛的领域。骨干网中采用DWDM技术，可以有效节约长途光缆使用数量，降低长距离传送成本，目前主要以点到点和链型网络结构为主。城域网中WDM系统的网络拓扑以环形和点到点结构为主。城域网的覆盖范围较小，对波分系统超长传送的应用需求不高，但这一新的应用环境也对波分系统提出了一系列新的要求，如更低的网络建设成本、更丰富而灵活的组网能力、更可靠的业务保护机制、更强大的多业务承载能力等。目前，这一系统新特点的实现必须依靠可重构光分插复用器（ROADM, Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）的引入。首先，采用ROADM可代替传统的背靠背设备方式，节省了昂贵的电中继费用；其次，ROADM节点不仅能够实现客户信号的直传与本地业务的上下，还能组成自愈环对业务提供保护和恢复；此外，多维度的ROADM可实现更灵活的组网和业务调度，其网络拓扑从最初的点到点逐步发展成环环相连再到网状网。随着运营商3G建设的全面部署、全业务运营的大力开展、视频/P2P等大颗粒分组业务的迅猛增长以及网络扁平化趋势的不断深化，波分网络在光承载中扮演了越来越重要的角色，除了需要提供更充足的传送带宽、更加高效可靠的业务传递之外，以往在电层实现的多种网络拓扑、各种网络颗粒以及OAM功能也将被下移到波分层面。波分智能化也是一个重要的发展趋势，通过在ROADM节点引入GMPLS控制平面，进一步实现动态部署、分配波长通路以适应承载IP业务流量的需要。新一代波分需支持更加灵活的业务配置、更加便捷的调度管理、更加丰富的光纤路由和更加完善的网络结构，才能保证在不断降低每比特传送成本的同时，实现面向全业务承载的更加灵活、更加智能的网络架构，以帮助运营商快速部署业务和降低网络运营成本。2.1.4 IP网络IP（Internet Protocol）的意思是“网络之间互联的协议”，是源于计算机网络互连需要的一种异构互连通信协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。IP网络能容纳和掩蔽不同网络的硬件细节，是计算机独立与物理网络的具体连接而进行工作，任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互联互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展，成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。IP网是无连接的分组传送网。采用IP协议使不同种类、不同媒体、隶属于不同的单位并且分布在全球的各类网络和主机实现无缝连接。IP协议是开放系统互联模型的第三层网络层实现互连，使网络技术和低层的软硬件技术可相应独立、并行地发展。IP网是当前发展最为迅速的网络。由早期主要是计算机网络互连发展到能容纳话音通信和视频通信的综合信息网络。因特网内的设备数量、数据业务量以及上网用户增长迅猛。IP网的发展早期依托于公用通信网和专线网（STM体制）建立骨干网，其数据速率为56kbit/s50Mbit/s。随着数据业务量的增加，20世纪90年代起又依托技术建立骨干网，其数据速率为155.52/622.08Mbit/s。1997年起由于吉比特线速路由交换机商品化成功，IP网出现独立发展的势头，由吉比特线速路由交换机和专线组成的骨干网的线速从早期的2.5Gbit/s，逐步发展到10Gbit/s、40Gbit/s，并继续随着数据业务流量的增长和技术演进向100Gbit/s发展。IP网不是一个有确定形态、统一制式的实际物理网络，而是依靠IP协议对各异构网络实现无缝连接的互连网络，其关键设备是路由器或网关。IP网是一个无保证的尽力传送的网络，用户到用户的可靠数据传输是通过TCP协议来完成的，IP协议不直接具有QoS和流量控制功能。而IP分组的流量特性，根据实际监测统计结果，是一个自相似的PARETO分布模型。PARETO模型属于重尾巴分布模型，其峰值和平均值相差很大，在几倍到十几倍之间，且不受统计时间尺度变化和接入用户数量多少的影响，因而没有流量控制的IP网络总的效率是相当低的。2.2 三网融合对承载网的总体要求2008年电信运营商重组后，中国电信、中国联通和中国移动三大运营商都具备了同时运营固网（包括语音和宽带业务）和移动通信业务的资格，部分经济较发达地区的IPTV业务及网络发展也已具备一定规模。伴随着国家三网融合政策的不断推动，电信运营商将成为能够提供包括语音业务（包括固定和移动）、宽带业务和视频等综合多媒体通信业务的、真正意义上的全业务运营商，同时全业务的运营也将给传统电信承载网络带来前所未有的挑战。到三网融合阶段，电信网络建设的重点聚焦在IPTV等高QoS的视频业务承载上，如果针对不同业务分别建设不同的承载平面，与现有各业务网络形成烟囱式网络，成本、维护和网络性能等方面都会存在一些问题，不符合当今网络扁平化、高效节能的发展趋势，面向三网融合的全业务承载网络是电信网络的最终目标。进入全业务时代，运营商在3G、LTE、分组L2/L3 VPN专线、NGN以及IPTV等业务上展开全面竞争，单一网络承载建设模式，或多张承载网络并存，已不能满足运营商的发展需求。为更好地支撑固定宽带、各类专线和移动数据业务发展，节省建网成本和运维复杂度，运营商城域网需要一个具备支撑综合承载和演进的网络架构，以适配多业务承载需求。三网融合对电信承载网总体要求可以归结为以下几点。1. IP化无论是移动业务还是固网业务，高速数据业务都是未来业务发展的方向，也是各家运营商的必争之地。但是，数据业务的投资回报率与语音业务的投资回报率存在较大区别，语音业务的利润与语音业务的话务量基本上是成正比的，但是当数据业务的业务量急剧提升时，其利润提升的水平明显低于数据业务量的增长。这种情况下，为了减少投资，提高利润，承载网络IP化成为一种可供选择的模式。三网融合的技术基础是IP，最具潜力的业务是基于IP的视频应用。在这一背景下，承载网络的IP化已经成为不可逆转的大趋势，核心传送网将会扁平化，基于OTN架构并加载智能控制平面的传送网将会大行其道。早期的IP网络主要承担公众互联网的接入业务，网络规模较小，QoS、安全性要求较低，采用尽力而为的技术机制。随着三网融合的推进，IP网络上承载的高带宽、实时性业务如IPTV的任务越来越重。可以说，新时代的IP网承担了更多的责任，要求IP承载网能够提供电信级的高可靠性和安全性。在国内三大运营商的网络建设中，承载网面向IP的优化始终在持续进行中，PTN、OTN的部署一直在稳步推进。承载网融合不存在太大的新的技术问题，最多是一些局部的网络建设思路调整或某些功能的添加，例如针对更多的广播和多播业务。但是，这并不意味着技术的发展就此停滞不前，现有城域网的网络层多播能力参差不齐，多播协议缺乏对多播的控制功能，以及多数视频直播协议不支持多播等，都会影响视频业务的开展。同时，网络可用性、延迟、抖动和丢包率也对服务质量提出了挑战。2.宽带化与运营商现有的语言以及宽带接入业务比较起来，三网融合带来的新业务对现有的承载网提出了更高的要求。带宽的需求量将迅速增加，视频业务会消耗比以往任何业务都要多的宽带资源，尤其是大量用户同时在线观看时，其产生的网络流量将是惊人的。另一方面，对IP网络的电信级能力提出了更高的要求。与互联网视频业务不同的是，IPTV等视频业务的实施性要求很高。这就对网络带宽的调度和管理能力提出了更高的要求。同时，电信级的视频业务对画面的质量要求也更高，其业务的中断时间需小于50250ms,频道切换时间需小于1s,这就需要能够快速进行故障的定位、诊断以及排除，提供电信级的高QoS保障。3.电信级多业务承载在全业务承载网络的建设中，运营商重点考虑语音、视频、互联网及ATM/FR/DDN不同类型专线业务的承载，面对承载的不同类型接口、不同业务QoS，运营商需要在网络灵活性、可靠性、多播业务支持及端到端管理能力、成本等方面做出综合考虑。通过对全业务综合承载来提高网络承载效率，降低建网成本。全业务承载网络要求具备以下功能。（1） 多接口处理能力：支持E1、FE/GE/10GE、STM-N等各类接口接入及处理能力。（2） 灵活组网及扩展性：支持点到点、点到多点、多点之间的业务灵活互联及站点扩展。（3） 多级QoS部署能力：支持层次化QoS能力，区分不同业务优先级。（4） 高效的业务配置及管理：具备更强的电信级管理、操作、维护（OAM，Operation Adminis tration & Maintenance）及便利的网管能力，实现端到端业务配置及可视化管理（拓扑、性能），快速定位故障。（5） 丰富的保护方式：支持LSP/PW多层保护、BFD For VRRP、Pw Redundancy及Pw Redundancy与VRRP结合等多重保护方式。（6） 1588v2地面时间同步传送能力。（7） 多播VPN能力等。2.3三网融合的承载网络在三网融合的需求推动下，承载网将向IP化、智能化、更高带宽的电信级多业务承载网络演进。中国下一代广播电视网（NGB，Next Generation Broadcasting Network）, 是由科技部和广电总局联合组织开发建设，以有线电视网数字化整体转换和移动多媒体广播电视(CMMB)的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”核心技术为支撑，构建的适合我国国情的、“三网融合”的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。NGB有线承载网总体架构骨干承载层：选择DWDM或OTN技术实现高带宽传输；城域承载层：还没有完全定义；接入承载层：选择EPON或CMTS 3.0技术。与广电不同，电信网络是一张全国性的网络，从横向看，可分为长途骨干网（包括省际干线和省内干线）、城域网（局间中继）和接入网。电信运营商需要改进原有网络的IP化业务综合承载能力，对各类业务提供区分等级的服务，对高等级业务提供电信级的高可靠性和安全性。目前，各电信运营商综合业务承载网的长途骨干网采用OTN/DWDM技术的建网思路相对明确，而综合业务城域网内的承载网尤其是城域网内的汇聚层采用哪种组网方式还没有达成统一的思路，争论的焦点仍集中在采用PTN承载还是采用路由器承载。PTN和路由器两种方案本身都在不断完善，争论到现在，再说谁更优已经意义不大了。更多的可能性是，未来不排除根据不同的业务应用场景和网络部署现状，在不同的区域选择不同的技术解决方案。运营商对新技术的探讨，给了产业不断完善的