杨骞 孟利民
摘要 分析了网络业务对光网络发展的推动，智能光网络兴起之后，对智能光网络(ION)的关键技术进行了详细的分析和讨论，最后展望了智能光网络的发展前景。
关键词 WDM SONET/SDH 智能光网络 软光技术
中图分类号 TN915.5 文献标识码 A
1 引言
目前，光通信的方向主要向更大的容量发展，但是，再向大容量进军的同时，如何有效的运行、管理和维护如此大规模的网络已经逐渐被人们所关注。
DWDM技术的飞速发展，光纤的容量得到了比较彻底的发掘，解决了网络节点间传输容量的问题。在未来几年，骨干网上单纤传输1.6Tb/s(160*10Gb/s)已经不成问题。但网络节点瓶颈的问题依然很突出。随着更多的波长在网中应用，网络变得越来越复杂，逻辑上更趋于完全的网状拓扑。传统的以电力基础的光网络节点设备已经不能满足网络发展的需要。
WDM点对点传输技术提供的丰富的带宽资源为网络的扩容奠定了坚实的基础。同时，将光电子技术引入交换节点中，通过大规模光子开关阵列实现了节点光信道的交叉互联，提供了端到端的光通道。智能光网络正式在这样的市场环境促使下应运而生的新一代光网络技术。智能光网络集话音信号传输、INTERNET IP业务传输、ATM信号传输。FRAME RELAY传输、数字图像信号传输于一体，可以在统一传送平台提供话音信号、数据信号、图像信号和传输，实现传输网络的统一，使传输服务商在较低的投资下提供全业务传输服务，增强传输业务服务商的竞争能力。
2 智能光网络的组成
最初，智能光网络的开发者，为其定义了四个组成部分：传输平台、交换平台、联网智能和网管软件。
传输设备是智能光网络的基本传输载体，通常提供线性或环形组网结构。用来提供波长和端到端的线路，称为光路。
在点到点的DWDM系统上提供波长。而光路则是从源点到终点的一条光路，由一个或几个波长组成。
光交叉连接设备(OXC)为智能网络形成了交换平台。光交换设备的引入，可以使组网拓扑从环形、线形结构演进成高效的网状拓扑，从而可为寻找最优化的光路由，或在网络故障时，开速寻找保护路由提供了可能，同时也便于在全网共享备用资源。光交换平台是ION的智能光核心，其自身的伸缩性与网络软件的结合可提供全网的伸缩性，各种直接向用户提供的特色服务也都要通过交换平台实施。
若将智能光网络分成传送、控制和管理三个平面，则上述传输平台和交换平台共同构成ION中的传送平面。而联网智能和网管软件则分属控制平面和管理平面。
不同的平面通过不同的接口相连接，控制平面和传送平面之间通过CCI接口相连，而管理平面则通过NMI-A和NMA-T分别与控制平面及传送平面相连。光波长通路和建立是在控制平面和管理平面的控制管理下在传送平面内建立的。
3 智能光网络和现有光网络的比较
现有的核心光网络结构是以SDH环形网为基础形成的，未来扩大传送容量，后又引入了点对端传输的波分复用系统。在多数情况下，IP和ATM业务还要经过路由器或ATM交换机才能接入SDH，再经DWDM设备传送出去。相对于2.5Gb/s和10Gb/s的路由器接口来说，SDH的分插容量已成为瓶颈。SDH环50%的预留保护容量的利用率及多个环之间漫长而复杂的电路配置都不能令人满意。此外，没有智能的DWDM设备不利于充分利用网络资源。
4 智能光网络的关键技术
智能光网络有两大技术要点：硬光技术和软光技术。硬光技术指物理层的光技术及其硬件设备，软光技术指为控制光通路的建立提供服务所需的软件，即网络智能，这是发挥光层潜能使静态光网变为动态的智能光网网络的关键。具体来说，软光技术是一些智能软件算法，硬光器件产生的光即由这些算法封装和控制。所以光层的自动化是由软光技术提供的。就象软件与静态的集成电路(IC)结合并使之成为功能强大的微处理器一样，软光技术也可以为光网络带来许多好处。除了前面提到的外，还包括：消除许多繁琐的传统上由人工执行的工作，将服务范围从只管本地扩大到端至端的全网；软光技术可以"看到"整个光网的拓扑并将各子网的性能和所用的恢复机制等情况拼成一张网络总图，于是使智能光联网设备具有提供优越的端到端的服务优势。
5 智能光网络的创新
智能光网络的创新首先在于它为静态的光传送网(OTN)引入智能，使之变为动态的光网络。ION的智能首先反映在联网的自动化，这主要是通过一套先进的网络设备互联协议实现。通常，这种互联系统是基于分布控制原理，将控制功能分布到每个网元之中，使全网各个节点都具有"智能"，于是各个网元间能实时、动态地交换相关路由和节点的信息，每个网元能从动态路由协议中了解到整个网络的拓扑结构和相关链路的状态。如此，网元知道各自的可达性以及通过什么途径可达以后，不仅可以自动的实现选路和交换，还大大简化网络管理系统，使得通过一个网管系统就可实现对全网的有效管理，实现端到端的配置、故障和性能等管理功能。智能光网络的实现也使得网络管理的重点从传统的保护管理，提升为注重高效服务的管理。
智能光网络将IP的灵活和效率、SDH/SONET的保护能力、DWDM的容量，通过创新的分布式网管系统有机的结合在一起，形成以软件为核心的能感知网络和用户服务要求，并能按需直接从光层提供服务的新一代光网络。
从设计上，智能光网络致力于克服IPover DWDM模式的限制，同时再加入新的特性和功能。新加特性包括完善的服务和管理功能，传送运营商级的Gb/s和10Gb/s的以太网能力，以及以软件为中心的系统绝后成构。
6 智能光网络的波长服务
智能光网络的好处是它可从广域(波长)提供多种新型的高速、增值业务。直接从广域提供波长服务的能力使得用户可以他们的交换机、路由器或SDH复用器，经济地通过光网络基础设施来延伸光接口。
依靠ION固有的灵活性和以软件为中心的特性，服务提供商能开发多种以波长为基础的服务，这些服务都能根据现有的和将来以数据为中心的组网应用而扩展。服务范围从基本的波长服务到更为增强的增值服务。智能光网络正是具有将基本的波长服务转变为各种特色服务的能力。
7智能光网络的管理
智能光网络中的网管软件和软光部分、光器件的关系，Soft-opticd主要由4个功能部分组成：光器件驱动、系统Soft-optics、路由Soft-optics和NMS Soft-optics。光器件驱动是软件/固件模块，用于控制相关的光器件并提取相关数据供系统Soft-optics分析。后者负责收集和分析光路完整状态和性能监视数据。路由Soft-optics负责向路由软件提供光通路的相关参数，包括通道类型、FEC、传送格式等，路由软件据此计算路由。NMS Soft-optics负责端到端的性能监视和报告、故障分析、光器件运行状态监测等。NMS则根据这些信息管理网络。
8 智能光网络的发展趋势
未来光通信网络发展的主要趋势为：组网方式开始从简单的点到点传输向光层联网方式前进，改进组网效率和灵活性；光联网将从静态联网开始向智能化动态联网方向发展，改进网络相应和生存性是未来发展的一项主要任务；智能网络对于运营商在竞争中推出与众不同的服务，以及节省运营开支起着至关重要的作用。
对于全光网络的发展来说，目前还存在一些技术挑战，如光网络的网络管理、网络的互联和互操作、光性能的监视和测试等。网络管理除了基本的功能外，核心光网络的网络管理还应包括光层波长路由管理、端到端性能监控、保护与恢复、输导和资源分配策略管理等功能。目前这方面的协议GMPLS已经由IETF工作组提出并逐步走向完善。
光通信一直是推动整个通信网络发展的基本动力之一，己经提出的智能光网络和城域光网络等代表了光通信的未来发展方向。未来的光网络将通过构建智能核心光网来为创造产值的业务服务——基于电路的专线、新兴的波长业务光数据网络业服务，并通过扩展核心光网为下一代多业务城域网提供连接，完成端到端整体解决方案。
摘自《光通信技术》
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