第2章 智慧光网络的连接层技术

本章简介：

第1 章介绍了智慧光网络的“三层三面”，其中对连接层的功能定义是网络数据平面的转发和传输，为智慧光网络的其他层面提供一体化的资源供给。因此连接层技术具体包括：（1）光纤传输介质技术；（2）处理光信号传输所使用的光模块技术和光器件技术；（3）处理以太网、同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）、OTN 等电信号的电芯片技术；（4）完成业务隔离及与物理端口解耦的FlexO 和FlexE 等技术；（5）各层网络中的隧道技术；（6）光接入网相关的技术。

本章将从网络服务和业务价值的角度思考智慧光网络对连接层技术的发展要求，紧密围绕泛在、超宽、开放、随需四大特性，构建连接层的整体技术架构，分别阐述其对各技术领域的要求。针对连接层拆解后的技术领域，一方面简明扼要地阐述其在现有网络架构中的技术原理、特征、应用、发展规律；另一方面介绍这些技术的发展趋势，以及其是如何配合网络技术变革的，从而实现智慧光网络走近千家万户、服务千行百业的最终目标。

前面介绍了固定光网络、自动光网络、智能光网络、智慧光网络发展的4 个阶段，虽然连接层技术在这几个阶段的发展过程中都起到了至关重要的作用，但其技术角色、和其他层

次技术的关联关系都发生了转变，每个阶段有其各自的特点。

（1）固定光网络以通信基础设施的连接能力为核心，其发展历程是设备特性叠加、规格提升的物理反应，因此固定光网络以连接层技术为核心，附带简单的网络层的网络管理技

术。比如SDH 平台与TDM、异步传输模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）、以太网等业务的接入、处理、传送等技术的叠加，完成向多业务传送平台（MSTP，Multi-Service Transport Platform）的演进发展；又或是波分系统的引入及10Gbit/s 向40Gbit/s、100Gbit/s 的带宽提升、演进。

（2）自动光网络和智能光网络在固定光网络的基础上叠加软件自动化管控，提升网络业务的全面联通性和业务可靠性，属于设备传输能力和控制能力的化学反应，因此智能网络是连接层技术叠加网络层管控层技术。比如OTN 从环网、链状网向Mesh 网演进，并结合通用多协议标签交换（GMPLS，General Multi-Protocol Label Switching）动态协议在自动交换光网络（ASON，Automatically Switched Optical Network）的广泛应用，最终达到业务的智能倒换和自动恢复。

（3）智慧光网络是面向最终用户服务构建的一张网络，既包括面向服务的网络应用体系

和生态建设，又包括网络基础设施面向网络服务的技术迭代。这种技术迭代不是相关技术的简单组合和堆叠，而是从网络服务出发，构建和审视网络技术体系中的每一个环节，做到各层、各面技术的发展与最终网络服务的价值相关联，形成各种技术互相贯穿的立方体。因此智慧光网络是核变，是基于智慧光网络三层三面技术树中每一个基础技术螺旋z升的原子级变换。

2.1　智慧光网络连接层的技术要求

虽然连接层技术在网络发展的不同阶段和其他技术层级的关联关系在转变，但其地位和作用始终是“基础”的。

1．连接层基础地位的具体体现

智慧光网络阶段，连接层和其他层面的关联和交互千丝万缕，但经过总结归纳，其“基础”特性可以从以下4 个方面来具体体现。

（1）连接层内生的能力发展，是整个智慧光网络传输能力的基石，是整个网络能够承载业务转发信号的基础。如在超大带宽、超长距离、超大交叉容量3 个方面的持续技术突破。

（2）具备对器件、芯片、模块、连接运行状态的充分感知能力，如各个单元模块的性能告警状态数据、感知能力是网络产生智慧的数据来源。

（3）具备灵活调度的能力，包括对波长、时隙、报文等各层次业务的调度，这种灵活调度能力为光网络的智慧决策提供了执行手段。

（4）具备面向网络和业务的可软件定义的能力，包括连接层针对业务的硬切片定义，以及标准的连接层接口。这种可软件定义能力是智慧光网络数字化开放发展的前提。上述的这些连接层的基础地位体现和与其他技术层级的关联关系可以通过图2-1 来概括体现。

图2-1　连接层在网络中的基础地位

2．连接层的基础地位支撑智慧光网络的特性

分析连接层技术基础地位和对智慧光网络的重要性时，还需要考虑它与智慧光网络泛在、超宽、开放、随需4 个特性的具体联系。

（1）从固定电话到移动终端，从人与人的交流到人和物、物和物之间的全面互联，当前的网络连接可以是无处不在的。这种网络的泛在特性主要体现在光传输技术从干线向末端延伸，具体表现为多业务综合承载、光接入网技术的全面部署。

（2）信息爆炸来自于人类相互交流的原始需求，尤其是互联网技术的发展使得信息的采

集、传播的速度和规模达到空前水平。信息交互的发展速度决定了超宽特性是网络发展的永恒话题，而所有信息的交互都离不开几个关键环节：信息的接收和发送、信号的传输和放大，这些过程包含了光纤光缆、光器件、光放大器、光线路等几个组件，它们的发展趋势必将迎合智慧光网络超宽特性的发展要求。

（3）光传输系统在几年前还倾向于一个封闭的专有系统，各种硬件和器件紧密耦合，并

且和其控制及管理软件紧密联系，更是和网络业务紧密联系。而智慧光网络的开放特性表达了运营商和互联网对极简架构、极简协议、网络切片、业务解耦等方面与日俱增的诉求—最终提高网络的运营效率，降低资本性支出（CAPEX，Capital Expenditure）和运营成本（OPEX，Operating Expenditure）。这种开放的特性不是一蹴而就的，分为不同阶段和不同级别，涉及网络切片、管控接口、光系统开放等几个技术方面。

（4）随需特性是网络建设者和网络用户的持续追求，最终体现在网络业务对最终用户所需的服务随时响应。这种网络服务的可定义和可变现能力主要体现在对智慧光网络连接层的充分感知和灵活控制，涵盖了连接层的遥测技术、各层业务的灵活调度技术、IP/MPLS 转发技术。