谈及SDH、MSTP、OTN与PTN这几种传输网技术,我们首先需要了解它们各自的特点与联系。SDH,即同步数字体系,是一种基于TDM(时分复用)技术的传输标准,其核心在于将1秒的标准时长细分为多个小时间段,每个时间段仅传输一路信号,从而实现高效的电路调度。而MSTP,作为基于SDH的多业务传送平台,不仅继承了SDH的电路调度优势,还能同时处理多种业务。至于OTN和PTN,则分别代表光传送网和分组传送网,它们各自拥有独特的技术特点和适用场景。此外,还有诸如ASON和WSON等自动交换光网络技术,进一步推动了传输网技术的发展。

然而,在SDH技术风靡一时的背景下,另一场以太网与ATM(异步传输,并非取款机)的激战中,以太网凭借其全面优势崭露头角,逐步成为主流,尤其是IP技术的崛起,使得现今众多业务都已IP化。那么,以太网与SDH能否携手合作呢?答案是肯定的,MSTP技术应运而生。

但遗憾的是,在MSTP这个联合项目中,股权分配并不均衡。SDH作为主导者,占据70%的股份,而以太网和ATM则分别仅占20%和10%。尽管如此,MSTP仍然在技术上实现了两者的融合。然而,由于内核仍基于TDM,MSTP并未能完全摆脱TDM的固有劣势,如刚性管道的问题依然存在。

随着互联网的飞速普及,电脑、手机、电视等终端的上网需求激增,带宽压力日益凸显。电信运营商面临前所未有的商机与挑战:一方面,带宽需求的迅猛增长带来了巨大的收益潜力;另一方面,现网资源的有限性又使得满足这种增长变得困难重重。

那么,如何解决这一矛盾呢?我们首先需要审视SDH在日常运营中的资源分配策略。SDH技术一直以自我为中心,对公共资源具有极强的独占性。例如,在一条光纤(即二环路)上,SDH技术会独占带宽资源,不允许其他技术或业务共享。这种策略在初期可能有效,但随着业务量的增长和技术的升级,其局限性逐渐显现。

具体来说,当SDH的技术等级提升时(例如从STM-1升级到64个STM-1),虽然环速率从155M提升到了10G甚至40G,但这并不能从根本上解决带宽资源的有限性问题。毕竟,这种提升仅仅是在SDH内部进行的优化,并未触及到核心问题——即如何更有效地利用和分配公共资源。

因此,要解决带宽需求增长与现网资源有限的矛盾,我们需要寻求一种更加灵活和高效的资源分配策略。这种策略能够兼顾不同技术和业务的需求,实现公共资源的最大化利用。而这正是未来传输网技术发展所面临的重要课题。

这样,每当没有数据需要传输时,我就只能空跑,欣赏沿途的风景,此时我的效率为零,与其他道路的拥堵状况无关。由于这种固执的特性,我有时会面临无奈的境地。例如,我的车能容纳64位乘客,但如果有65位乘客需要乘坐,我只能载64人,这种低效的操作方式被称为刚性管道。
随着需要传输的数据量日益增长,我逐渐难以应对。面对这一挑战,我们有三种解决方案:第一种是修建更多的道路(即新增光缆),以分散交通压力;然而,这种方法成本高昂且耗时较长。第二种是提升我的载重能力(即提高传输速率);但目前尚未研发出能够承载更大负荷的车辆,电子元器件的限制使得这一方案难以实现。

于是,我们提出了第三种解决方案:将二环路(光纤)划分为多个车道(波道),让多辆车辆共享道路资源。这一方案得到了领导的批准,并立即付诸实施。这样,波分技术便应运而生。

波分技术,即WDM(波分复用),允许我们将多个车道的车辆(信号)合并到同一条道路上进行传输。根据车道间隔的不同,波分技术可分为两类:一类是稀疏波分或粗波分(CWDM),其车道间隔为20nm;另一类是密集波分(DWDM),其车道间隔在0.2nm至1.2nm之间。

通过采用波分技术,我们的带宽得到了显著提升,从而有效缓解了带宽不足的问题。WDM技术的广泛应用使得城市主干道、跨市以及跨省道路都纷纷采用这一技术,无论是城域波分还是长途波分,都为我们的生活带来了便捷。

在WDM的工作过程中,各种业务信号(如货物或乘客)都被逐一装载到汽车(即波道)中,并根据预先设定的车道进行行驶。为了确保信号的稳定传输,我们还设置了加油站(光放站OLA)以供汽车加油,并提供了临时休息区(中继站)供司乘人员休息和补充体力。同时,光监控OSC和电监控ESC等交警系统也为我们提供了必要的支持和保障。

随着业务需求的持续旺盛,波道数量经历了从最初16或32个的有限容量,迅速扩展至40、80乃至160个,展现了当前制造工艺的卓越水平。然而,与之相比,我们的管理能力却显得相对滞后,主要面临以下挑战:
1、交通管理信息传递不畅(OAM缺失):WDM技术旨在解决带宽不足问题,却未充分考虑带宽提升后的管理挑战。如今,随着车辆数量的激增,如何实时掌握每辆车的状态成了交警部门面临的一大难题。相比之下,SDH系统凭借其统一的管理机构和明确的分工,能够实时监控车辆的运行状况,显示出其显著的优势。

2、调度不够灵活:WDM在设计时存在一个显著缺陷,即一旦为货物预先分配了车道,如从西安至北京的货物预先分配在10车道(第10波),那么在整个运输过程中,车辆都必须使用该车道,无法灵活变更。除非经过多个高速段(如西安-郑州-北京),才可能在郑州有一次更换车道的机伯,且代价高昂。相比之下,SDH系统则更加灵活,能够在遇到问题时迅速调整调度策略。

3、容易堵死(保护不完善):在城市主干道或省际高速上,为了提高效率,公路设计时仅设置了几个出口,其他区域则全封闭。这种设计导致一旦发生拥堵或交通事故,乘客往往会陷入混乱(业务中断)。而SDH系统则拥有大量可用迂回路由和灵活的调度策略,司机可根据实际情况迅速作出决策,确保大部分乘客能够顺利到达目的地。

针对上述问题,交通运输局(ITU-T)已着手进行改革,以提升交通管理的效率和灵活性。
1、为所有上路车辆配备监控设备和专职安全管理员,以增强OAM功能。
2、在交通枢纽节点增设调度中心,实现车道间(光层)和货物或乘客间(电层)的灵活调度。
3、通过调度中心,在道路上预留部分车道或车辆,为所有车辆提供全面的保障措施。

SDH系统表示,这些改革措施并非新颖之举,他们一直以此方式运作,只是容量较小。而WDM系统则承认,尽管其容量较大,但在管理方面确实不及SDH。

经过商讨,SDH与WDM决定取长补短,共同打造一种新的技术——OTN。

OTN技术是在WDM的基础上,融入了SDH的诸多优势,如丰富的OAM功能、灵活的业务调度能力以及完善的保护措施。

OTN技术的业务调度涵盖了光层与电层两个层面。光层调度,可视为WDM技术的延伸,而电层调度则更多地融合了SDH的特色。因此,我们可以简略地说,OTN综合了WDM与SDH的精髓。但值得注意的是,OTN在电层调度方面与SDH有所不同。

回顾SDH的关键特性,包括统一的发车频率——每秒8000次,这一制度沿袭自PDH,且无法更改。此外,SDH通过开发更大容量的车辆来提升容量,这些高容量车辆通常由四辆低一容量级别的车辆组合而成,不同容量的车辆结构各异。

相较之下,OTN电层调度呈现出以下特点:所有车辆在大小、规格和容量上都实现了统一;发车频率可根据需求灵活调整;其优势在于无需持续研发更大容量的车辆,从而降低了开发成本;统一的车辆结构简化了管理;同时,跨区域运输也变得更加便捷,因为不同厂家的车辆具有互通性。理论上,通过增加发车频率,OTN的容量可以无限扩展,且实现方式相当直观。

以太网与ATM,曾一度在技术领域中各自独领风骚,犹如华山派中的剑宗与气宗。以太网以其简单易用的特性吸引了众多追随者,而ATM则因其深奥的内功心法而显得高深莫测。然而,在最后的竞争中,以太网凭借其广泛的适用性和易用性获得了压倒性的胜利,这似乎与小说中的情节并不吻合,引发了人们的诸多猜测。

以太网在享受着胜利果实的同时,也面临着如何进一步发展壮大的问题。而ATM,尽管拥有高深的武功,却鲜有人能真正领悟其精髓,这无疑给其带来了不小的困扰。为了寻求更广阔的发展空间,以太网与ATM开始寻求彼此的合作。经过数月的秘密商讨,双方终于在一年后共同推出了MPLS(多协议标签交换)这一新的技术成果。这一秘笈的发布,不仅标志着两者合作的开始,也为整个技术领域带来了新的变革。

核心对比:

ATM中的VPI和VCI标识符,与MPLS的隧道技术有着密切的联系。VPI和VCI分别代表了虚路径和虚通道的标识,而MPLS隧道则是一种更为灵活的虚电路实现方式。以太网借助MPLS的力量,逐渐具备了与SDH等传统技术抗衡的实力,这也为后续的技术融合奠定了基础。

然而,SDH与以太网的初步融合产物——MSTP,并未能真正实现技术的平等融合。由于股权等问题的影响,SDH在融合过程中依然占据主导地位,而以太网和ATM则被边缘化。这对于寻求更大发展空间的太网来说,无疑是一个不小的打击。因此,以太网开始寻找新的出路,以期在技术领域中开辟出更广阔的天地。
为了应对SDH的挑战,以太网积极拓展其业务范围,采用农村包围城市的策略,首先推动业务侧的IP化。IP作为SDH的传输货物,虽然能够通过MSTP进行传输,但面临一系列问题。SDH最初设计的传输系统针对的是外形标准、尺寸统一的货物,而IP的多样性导致其难以高效传输。尽管MSTP为IP和ATM提供了专座,但IP的独特性仍使其难以适应SDH的传输体系。

以太网,以其简单、灵活和无拘无束的特点著称,IP作为其得意弟子,同样继承了这些特性。然而,这种灵活性在SDH/MSTP环境中却带来了挑战,特别是当IP业务占比超过一半时,车辆的改造成本急剧上升。

以太网渴望摆脱SDH的束缚,成立自己的运输公司来主导IP业务的传输。
同时,SDH也在探索解决方案,试图在保留原有业务的同时,为IP业务提供专门的运输空间。于是,MSTP+(Hybrid MSTP)应运而生,通过50/50的股权分配和双层车辆设计,实现了对原有业务和IP业务的兼顾。虽然这种方案在一定程度上缓解了双方的需求,但以太网对于股权分配和决策权的问题仍然心存不满。

此外,IP-RAN和PTN等新技术的出现,也为以太网在技术领域的发展带来了新的机遇和挑战。这些技术不仅进一步推动了IP业务的创新和发展,也为以太网在技术融合和市场竞争中占据了有利地位。
接着我们来看以太网阵营内部的情况。由于以太网一直以来的自由灵活特性,现在他们内部出现了两种不同的观点。一种观点认为,他们自己创立的运输公司虽然能够为以太网服务,但却无法容纳SDH的客户(即TDM业务)。为了接纳这些客户,必须进行某种形式的转换或伪装(即仿真),而且由于他们专注于以太网服务,没有提供时间上的保证(即缺乏时间同步功能)。因此,他们主张创立一个名为IP-RAN的全新运输公司,这是一个基于IP的传送网络,与传统的SDH传送网形成鲜明对比。

一种观点主张吸纳SDH的客户,尽管他们长期经营SDH,拥有众多客户和TDM业务需求。然而,这些客户在加入时需要经过“伪装”或“仿真”的转换,以适应我们的运营模式。这种转换在出去活动时需要“易容术”,即PWE3技术,以恢复他们原有的身份。

在我们的运输公司中,即PTN,存在两大派别。一派是以MPLS、易容术PWE3和MSTP为基础的MPLS-TP派,该派别得到了华为、中兴、烽火、阿朗、爱立信等众多支持。另一派则是融合了QinQ和MSTP的PBT派,但目前支持者较少,仅有北电网络。因此,目前市场上主流的PTN产品多属于MPLS-TP派。

随着两者相互借鉴和学习,IP-RAN与PTN之间的差异逐渐缩小。IP-RAN以其三层无连接服务为优势,而PTN现在也能实现这一功能。此外,为了满足SDH的TDM业务传输需求,PTN曾专门开发了1588时钟同步系统,目前使用的是V2版本,V3版本正在试验中。令人欣喜的是,IP-RAN现在也支持这一系统,进一步缩小了两者之间的差距。

MSTP+,或称Hybrid MSTP,可视为SDH向以太网过渡的一种折衷方案,是在特定情境下的必然选择。目前,IP-RAN与PTN已呈现出高度一致性,二者之间的差异日益缩小,几乎可以视为对SDH的全面挑战,且看似已取得显著成果。

SDH技术基础上发展起来的MSTP,不仅继承了标准SDH传送节点的功能,还拓展了TDM业务、ATM业务以及以太网业务的接入和传送能力。这一创新使得MSTP能够有效应对数据传送的需求,成为传统SDH技术的有力补充。然而,由于MSTP的本质仍基于电路交换,随着电信业务向ALL IP的转型,其生存空间虽仍广阔,但不可避免地面临着被PTN等技术逐步替代的命运。

另一方面,ASON作为一种新型传输网络,通过在传送中融入交换技术,实现了传送平面、控制平面和管理平面的交互。其引入的控制平面使得ASON具备了一系列优势,如快速业务配置、流量工程支持、动态网络资源分配、灵活的控制平面协议、强大的保护功能以及多厂家环境下的连接控制等。这些特点使得ASON成为未来传输网络的一种重要选择。
总的来说,ASON的两大显著特点包括用户可自行控制连接的建立、修改和删除,以及其出色的网络生存技术。其光网络控制平面所依赖的关键技术——GMPLS(通用多协议标签交换),是在MPLS的基础上进行扩展的,引入了通用的标签及GLSP(通用标签交换路径),不仅支持分组交换接口,还兼容时分、空分和波长交换接口。这意味着ASON的传送面可涵盖SDH、MSTP、WDM、OTN和PTN等多种技术。因此,MSTP可被视为ASON的一种传送面技术选项。此外,在网络应用层面,MSTP主要应用于城域网,而ASON的应用范围更广泛,网络层次也更高。

从技术的成熟度来看,MSTP技术在2004年已经相对完善,而在2005年后,该技术领域并未取得显著突破。因此,各厂商逐渐将目光转向了PTN等新的城域传送/承载技术。当前,基于SDH和OTN的ASON技术已经较为成熟,而基于ROADM、OBS的ASON技术尚不完全成熟。同时,GMPLS协议族也在持续演进中,面临着诸如ASON网络互通、与传统数据网络和传输网络的融合,以及跨运营商互通等众多挑战。

传统的传输网络仅包含传送面(即传输设备)和管理面(即网管),而ASON网络则引入了控制面,这主要归功于GMPLS协议族的支持,包括路由、信令和控制等关键协议。正是这一创新,使得传输网络具备了类似数据网络的智能特性,如自动发现网络拓扑、智能配置端到端业务、业务SLA保障、网络流量均衡、业务保护级别转换以及路径恢复功能等。

ASON对传送面的技术选择并无特别要求,兼容SDH、MSTP、DWDM、OTN以及PTN等多种技术。简言之,非传输专业人员可以这样理解:ASON主要由传送网(包括上述多种技术)和控制面(即GMPLS协议)组成。通过在传统传输设备上加载智能控制软件模块,并利用设备物理链路通道进行网元间协议互通,即可构建出ASON网络。值得注意的是,支持ASON智能协议的MSTP设备网络,在不使用这些智能协议时,仍可视为MSTP网络;而启用智能协议后,则可转变为ASON网络。同样地,基于WDM或OTN的智能交换网络也被称为WSON。

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