光纖通信：智能光網絡及其規劃設計

2019-11-04 22:47:14

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　　隨著通用多協議標記交換(GMPLS)的引入，傳輸網絡正朝著更靈活、更高效的方向發展。新業務的出現需要更多的帶寬，以及運營商之間的競爭，是驅動這種網絡演進的主要因素。對網絡容量的靈活、有效治理要求逐步改變網絡的結構、拓撲、要害的網絡設備和網絡運維治理。本文將探討和分析以上因素在引入智能的光傳輸網絡中發揮的作用。在這要害性的演變過程中，網絡規劃和設計為運營商進行正確的治理帶來很大好處，尤其是通過調整和優化傳輸容量來控制和分析當前的網絡演進過程。
　　
　　智能光網絡：更靈活更高效
　　由于網絡運營商希望通過引入新業務和應用來應對強大的市場競爭所帶來的巨大壓力，導致通信容量(bytes)和業務多樣性(技術、協議)大大增長。傳統的網絡分層越來越復雜，導致網絡的運營維護成本越來越高。統計結果表明，運營維護成本(OPEX) 大約占到運營商總成本的40%左右。
　　
　　網絡分層的靈活和高效性是必須滿足的，這一問題的解決方案就是通用多協議標記交換(GMPLS) 的引進。該方案主要是利用數據網絡的路由能力(Internet協議)來處理傳輸網絡當中的所有業務需求：Data，PDH，SDH，WDM等
　　
　　1.網絡結構和拓撲
　　
　　這種網絡演進就是在網絡核心引入能夠提供路由功能的交叉連接設備網元，使網絡由使用簡單的分插復用器構建的環狀拓撲演進到引入數字交叉設備來構建的格狀拓撲，基于數字交叉機的格狀網絡提供了網絡重新配置和自動路由能力，它所帶來的網絡靈活性就是網絡智能。
　　
　　除了網絡拓撲的演進和一些網絡控制和治理的細節變化，需要注重的是控制平面的引進，它主要負責業務的路由處理(如圖1)。控制平面提供統一的路由策略，并建立與網元之間的信息交互，使網絡更加自動化。
　　
　　2.按需分配傳輸容量
　　
　　針對業務需求的發展，智能光網絡能夠有效的治理業務需求的多變性。網絡中完全能夠處理任意兩點間的快速業務需求(如圖2)。
　　
　　最重要的是對新業務需求的容量分配和配置，虛擬專網(VPN) 的應用是推動這些網絡功能的主要因素，VPN對新部署的業務還可以要求更多的容量。利用網絡的靈活性，可以使VPN客戶共享部分傳輸網絡資源，這種對網絡容量的高效使用必將帶來巨大的經濟效益。
　　
　　3.網絡恢復的好處
　　
　　通過更靈活的方式為客戶提供傳輸業務并不意味著犧牲業務的生存性。有效控制不同級別的業務生存性是獲得高收益的另一途徑。在智能光網絡中為不同客戶定制適當的業務保護級別和價格體系已經成為現實。
　　
　　網絡的生存性基于格狀網絡的恢復策略，利用網絡重路由和重新配置所提供的網絡恢復方案相對于1+1的保護方案來說將節省20%到40%的帶寬容量。除了帶寬節省，它對于網絡帶寬的使用將更加靈活，并提供對不同故障情況下的業務恢復，該恢復通道將是適應當前網絡環境的最佳通道。
　　
　　對于網絡中極其重要的業務采用保護和恢復相結合(PRC)方式，受影響通道可以在50ms以內倒換到保護路由上，保證了“白金”級別的重要業務的可靠性。另外在恢復方式下，網絡可以為某些業務預先計算備份路由，達到更快速恢復目的，節省了恢復時間。假如該業務沒有被恢復，可以基于現網可用資源尋找另一條恢復路徑。
　　
　　網絡規劃和設計：從容量調整到戰略投資
　　本部分主要強調在智能光網絡中，網絡運維治理部門引入網絡規劃和設計工具所帶來的利益。
　　
　　1.網絡分析
　　
　　了解網絡首先要很好地了解網絡執行情況。網絡規劃和設計工具的目的就是高效解決網絡運維和治理問題，該工具通過真實地連接到網絡當中來確切地呈現網絡配置情況。該工具通過對這些真實數據的分析，可以使用戶真實、客觀地了解網絡整體情況，并提供對網絡容量瓶徑的猜測。
　　
　　在智能光網絡中，網絡分析是極為重要的，需要根據一定規則來進行。實際上，智能光網絡很靈活，可以接受來自虛擬專網或其它系統的命令，從而使網絡運營商減少了直接操控網絡資源分配的任務，這樣，利用網絡分析工具具體跟蹤整個網絡演變行為就顯得尤為重要。
　　
　　2.網絡規劃和設計
　　
　　利用網絡分析，可以方便地進行規劃和設計網絡的演進過程。根據網絡瓶徑和業務演進目標提供增加傳輸容量的建議。網絡的規劃和設計可以參考下面所描述的時間分布(如圖3)。
　　
　　進行戰略規劃對于一個大規模重要基礎設施投資項目是非常必要的，持續時間大約為5到10年，主要需要確定構建網絡的一些要害因素：如要害技術(SDH，WDM…區域劃分，區域數量，路由規則)等等。
　　
　　除了進行戰略規劃，一些規劃調整也是必要的。這些調整幫助用戶清楚地把握每條傳輸鏈路的容量分布情況，同時，對于智能光網絡的恢復機制也是很重要的。實際上不同客戶在使用同一傳輸網絡時，對業務的保護級別要求不同。為了能夠正確地使用網絡，網絡的恢復能力可以被模擬和分析。事實證實，使用恰當的恢復策略，使部分傳輸容量作為共享容量(通道恢復1：N)，可以節省相當的網絡資源。
　　
　　3.網絡優化
　　
　　利用網絡優化可以進一步節省傳輸資源，可以應用多種級別的優化手段。局部優化就是重新考慮SDH幀中的時隙分配，從而達到釋放網絡部分容量的目的。全局優化旨在重新考察整個網絡結構：分區或整體通道路由情況。網絡優化對于智能光網絡尤其重要，因為很多資源在多個網絡使用者中分配或共享來達到恢復目的，其它容量被嚴格控制以避免過度網絡建設。同時，網絡優化要求具有強大的故障模擬能力，但是要模擬全部的可能性是不現實的，這就是為什么要使用一些非凡的優化方法(self-annealing)來減少網絡中的非凡事件。
　　
　　進行網絡優化的計算性能(如時間)也很重要。前面已經提到，網絡規劃和設計應該是整個網絡治理方案中的一部分，它和真實網絡及網絡治理系統的關系很密切，以協同解決傳輸資源的治理問題。在一些重大故障或重要社會事件情況下，要求快速解決網絡問題，所以該工具在考慮優化效果的同時，更要注重解決問題的時效性。
　　
　　網絡的“大腦”
　　傳輸網絡演進的目標就是引入智能光網絡的靈活有效性，同時對虛擬專網和面向數據的新業務(如：視頻點播，視頻會議，在家辦公等)提供更好的支持。傳輸網絡變得更加智能，可以更加靈活有效地接受新業務需求，進行故障業務的恢復和重新配置等。同時，這種靈活性應該被很好地治理。網絡規劃和設計工具可扮演這種網絡演進的組織者角色。該工具和網絡治理系統連接，從治理系統上讀取網絡配置數據，進而規劃長期的容量需求(戰略性規劃)和周期的調整活動。最后，進行網絡優化以節省更多的網絡容量，同時把握網絡中容量的使用情況。可以看到，網絡規劃和設計在智能光網絡當中起著舉足輕重的作用，可以視為智能光網絡的“大腦”。

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