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只有高效能網(wǎng)絡(luò)才能給力“寬帶中國(guó)、光網(wǎng)城市”
2011-03-10
今年中國(guó)電信提出了“寬帶中國(guó)、光網(wǎng)城市”宏偉計(jì)劃，高效能網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，并在通用接入、應(yīng)用使能、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)型四個(gè)方面，系統(tǒng)地加以規(guī)劃和實(shí)施。
通用接入的目的，是要以各種行之有效和靈活的方式，讓每家每戶和每個(gè)使用者享用幾十兆甚至幾百兆的接入帶寬，需要結(jié)合無(wú)線接入的靈活性和光纖接入的高帶寬。
沒(méi)有哪一種傳輸媒介比光纖更能提供超高速帶寬，所以光進(jìn)銅退成為部署通用接入的首選。xPON技術(shù)無(wú)源的特點(diǎn)，可以幫助運(yùn)營(yíng)商在實(shí)施光進(jìn)銅退的過(guò)程中，逐步抬高業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)OLT的位置，減少業(yè)務(wù)匯聚點(diǎn)的數(shù)量，從而大量節(jié)約原來(lái)有源設(shè)備的功耗和占地面積。而要真正實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們還必須進(jìn)一步地提高PON的接入速率（從1G到10G）、最大跨度（從目前的20公里到50公里甚至更遠(yuǎn)）、光纖分配網(wǎng)絡(luò)的分配比（從目前的1：64/1：128到1：516甚至更高）、系統(tǒng)總?cè)萘浚ńY(jié)合使用WDM）以及OLT的處理能力（具備T比特的交換和匯聚能力）。
隨著光纖接入網(wǎng)絡(luò)的大量鋪設(shè)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障發(fā)現(xiàn)和定位就凸現(xiàn)其重要性，做得好可以大大地降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)成本。光域時(shí)域反射技術(shù)(OTDR)是監(jiān)控點(diǎn)到點(diǎn)光纖運(yùn)營(yíng)情況和故障定位的有效手段，但用于xPON的點(diǎn)到多點(diǎn)情形就很難監(jiān)控和確定分光器之后的光纖的故障和故障點(diǎn)位置。因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的OTDR作改進(jìn)，讓ONU能主動(dòng)地反射帶有光纖分支特征的光信號(hào)，既可確定分支光纖的故障，又能區(qū)分光纖故障和ONU終端關(guān)機(jī)。這些領(lǐng)先的技術(shù)和平臺(tái)能力都在我們的方案中得到了率先實(shí)施。
光纖可以到家，但難以像空氣一樣充滿整個(gè)空間。而今天無(wú)線天線和基站受空間和供電的限制，無(wú)法像ONU那樣高密度地部署；不同制式和不同版本的無(wú)線技術(shù)不但妨礙了用戶的通用接入，也不必要地占用了很大的空間、消耗了更多能源。阿爾卡特朗訊在今年2月巴塞羅那國(guó)際無(wú)線電展上發(fā)布了劃時(shí)代的LightRadio技術(shù)，利用貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究成果，將無(wú)線發(fā)射的天線和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理電路集成在一個(gè)小到5厘米見(jiàn)方類似魔方的立方體里，并且可以利用軟件無(wú)線電技術(shù)收發(fā)任意制式和版本的無(wú)線信號(hào)，只要能供電、有有線的寬帶接入，這個(gè)立方體就能像今天龐大的基站一樣工作。
應(yīng)用使能：讓寬帶改善用戶體驗(yàn)
寬帶只是手段，寬帶中國(guó)的真正目的是要改善用戶的體驗(yàn)。例如，商業(yè)用戶可以確信重要的業(yè)務(wù)可以得到優(yōu)先處理并按需按質(zhì)完成、大眾用戶可以盡情享用各種多媒體資訊所帶來(lái)的樂(lè)趣、移動(dòng)用戶可以不受地域位置的限制獲得在家一樣的服務(wù)等等。所有這些除了需要足夠的帶寬，還需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠區(qū)分不同的用戶、不同的業(yè)務(wù)和不同的應(yīng)用，根據(jù)不同用戶、業(yè)務(wù)和應(yīng)用的特點(diǎn)，配以特殊的手段提供合適的網(wǎng)絡(luò)支撐。
上海貝爾研制開(kāi)發(fā)的集成業(yè)務(wù)保障卡，充分結(jié)合了深度包監(jiān)測(cè)和緩存技術(shù)優(yōu)勢(shì)，來(lái)完成這一任務(wù)。與普通的深度包監(jiān)測(cè)不同、集成業(yè)務(wù)保障卡具有內(nèi)置特定應(yīng)用的特征庫(kù)，通過(guò)分析特定應(yīng)用的會(huì)話過(guò)程區(qū)分出該應(yīng)用。因此，別的應(yīng)用化裝成該應(yīng)用或反之都無(wú)法逃出監(jiān)控。采用這一技術(shù)，不但可以區(qū)分不同的用戶、不同的業(yè)務(wù)，還可以嚴(yán)格區(qū)分同一用戶、同一業(yè)務(wù)中的不同應(yīng)用。若將其應(yīng)用于企業(yè)的VPN，可以保證企業(yè)的最高決策系統(tǒng)暢通無(wú)阻、財(cái)務(wù)人事等重要系統(tǒng)獲得高優(yōu)先級(jí)，確保企業(yè)信息和工作系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)，改善企業(yè)用戶的使用體驗(yàn)。集成業(yè)務(wù)保障卡的緩存，可以鑒別同一視頻流不同視頻源的質(zhì)量，自動(dòng)選用高質(zhì)量的視頻流；可以迅速確定視頻流的I幀，提供包括高清視頻在內(nèi)的快速頻道切換；可以迅速地在本地提供特定的視頻流段落，實(shí)現(xiàn)視頻的快速重傳；可以幫助分析用戶的收視特性和習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)定向廣告等個(gè)性化服務(wù)，從而改善家庭用戶的體驗(yàn)。
集成業(yè)務(wù)保障卡可以安插在網(wǎng)絡(luò)邊緣的業(yè)務(wù)路由器上，也可以延伸安插到業(yè)務(wù)匯聚的OLT上，在靠近用戶的接入點(diǎn)開(kāi)始發(fā)揮改善用戶體驗(yàn)的作用。
網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)：讓寬帶分布更加合理
業(yè)務(wù)流量的增長(zhǎng)對(duì)寬帶建設(shè)的挑戰(zhàn)是巨大的。應(yīng)對(duì)未來(lái)十年一百倍的流量增長(zhǎng)，繼續(xù)使用今天的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，一味地靠設(shè)備堆積來(lái)擴(kuò)容，無(wú)論是投資回報(bào)，還是功率消耗都將難以為繼。讓寬帶分布更加合理，讓信息處理和傳送在更加經(jīng)濟(jì)有效的層面將刻不容緩。
寬帶網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是城域網(wǎng)、核心網(wǎng)上端到端的流量和顆粒度逐年增加，真正需要在中繼轉(zhuǎn)接和交換流量比例逐步減小。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中各層的特性各不相同，可以互相結(jié)合和補(bǔ)充，網(wǎng)絡(luò)中的高層如三層路由器可以靈活地處理每一個(gè)分組，決定它的優(yōu)先級(jí)和路由，但所需的單位比特的處理資源和功耗較大；相反網(wǎng)絡(luò)的低層如光交換的ROADM和WDM，只能粗框地處理已匯聚成波長(zhǎng)量級(jí)的大顆粒，但效率高，所需的單位比特的處理資源和功耗低?；趯?duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)各層功能特性的分析和了解，上海貝爾提出了融合的核心網(wǎng)演進(jìn)策略和方案。通過(guò)IP與Optics的有機(jī)結(jié)合，盡可能地使用2層交換技術(shù)，只在必需時(shí)才采用3層路由；盡可能地使用匯聚好的大顆粒，只在必需時(shí)才處理細(xì)分的小顆粒；盡可能使用光層交換和光傳輸，只在必需時(shí)才使用電層交換和傳輸。
遵循這一演進(jìn)策略構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以有效地降低寬帶的重心，讓它盡可能地分布在效率高、成本低和功耗省的網(wǎng)絡(luò)低層，逐步從逐跳電處理的低效高能耗的網(wǎng)絡(luò)向端到端高效低能耗的光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)。
運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)型：讓寬帶產(chǎn)生效益
寬帶只有產(chǎn)生效益，才能進(jìn)入良性循環(huán)，得以健康發(fā)展。
光進(jìn)銅退、無(wú)線有線融合的寬帶接入，為未來(lái)的云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。設(shè)想如果100M進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、存儲(chǔ)與顯示終端是物理上一體還是通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)分布在物理上不同的地方已無(wú)多大差別，運(yùn)營(yíng)商完全有可能通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)為用戶提供虛擬的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和虛擬的存儲(chǔ)，統(tǒng)一管理、統(tǒng)一升級(jí)、統(tǒng)一防毒，而避免千家萬(wàn)戶各自為政，低水平重復(fù)；運(yùn)營(yíng)商也可以通過(guò)自營(yíng)、或與第三方合作、或通過(guò)簽約將區(qū)域內(nèi)最終用戶感興趣的內(nèi)容，通過(guò)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)直接推送到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，再通過(guò)寬帶接入網(wǎng)直接推送給目標(biāo)用戶；寬帶網(wǎng)絡(luò)還可以無(wú)線和有線相結(jié)合的方式，把所有的設(shè)備、家用電器、醫(yī)療保健設(shè)備、水電煤設(shè)施、交通運(yùn)載工具等等與后臺(tái)的監(jiān)控、運(yùn)維、控制和處理平臺(tái)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)以前敢想但無(wú)法去做的事情…,而所有這些，運(yùn)營(yíng)商將不再是簡(jiǎn)單地提供寬帶設(shè)備和管道，而是在這基礎(chǔ)上實(shí)實(shí)在在地提供全面服務(wù)、將自己無(wú)縫融入了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈之中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的真正轉(zhuǎn)型，并獲得可持續(xù)的回報(bào)。
寬帶接入的大量部署，一方面將推動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展、超級(jí)數(shù)據(jù)中心的誕生，另一方面也給城域光網(wǎng)和國(guó)家骨干網(wǎng)帶來(lái)很大的壓力。傳統(tǒng)的端到端相對(duì)固定的管道連接將受到越來(lái)越大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些超級(jí)數(shù)據(jù)中心、這些寬帶接入的POP點(diǎn)依然有峰值流量、谷值流量和平均流量之分，他們的比值依然可以很大。所以固定的連接，會(huì)造成城域光網(wǎng)寬帶資源的極大浪費(fèi)。如果我們構(gòu)筑的是動(dòng)態(tài)的城域乃至動(dòng)態(tài)的國(guó)家骨干光網(wǎng)絡(luò)，端到端的信息流就能得到最好的傳送，它既不會(huì)受接入帶寬的限制，又能按需通過(guò)動(dòng)態(tài)核心光網(wǎng)絡(luò)中繼。上海貝爾在2010年率先商業(yè)化的100G相干光傳輸技術(shù)，除了可以提供單信道100G的大帶寬，還可以通過(guò)相干接受和高速采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)處理，在接收端集中實(shí)時(shí)補(bǔ)償高速光傳輸過(guò)程中諸如色散和偏振色散所造成的損傷，線路上未補(bǔ)償?shù)纳⒂诌M(jìn)一步減低了非線性干擾引起的損傷，使得帶寬與無(wú)電中繼的距離的乘積大大提高，配以多維無(wú)色無(wú)向限制的ROADM讓動(dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)成為可能。通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)資源與信息流需求動(dòng)態(tài)匹配的方式，節(jié)約不必要的開(kāi)銷和功耗可以進(jìn)一步提升寬帶的效益。
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