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只有高效能網(wǎng)絡(luò)才能給力“寬帶中國、光網(wǎng)城市”
2011-03-10
今年中國電信提出了“寬帶中國、光網(wǎng)城市”宏偉計劃，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)演進和運營轉(zhuǎn)型四個方面，系統(tǒng)地加以規(guī)劃和實施。
通用接入的目的，是要以各種行之有效和靈活的方式，讓每家每戶和每個使用者享用幾十兆甚至幾百兆的接入帶寬，需要結(jié)合無線接入的靈活性和光纖接入的高帶寬。
沒有哪一種傳輸媒介比光纖更能提供超高速帶寬，所以光進銅退成為部署通用接入的首選。xPON技術(shù)無源的特點，可以幫助運營商在實施光進銅退的過程中，逐步抬高業(yè)務(wù)匯聚點OLT的位置，減少業(yè)務(wù)匯聚點的數(shù)量，從而大量節(jié)約原來有源設(shè)備的功耗和占地面積。而要真正實現(xiàn)這一點，我們還必須進一步地提高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)的運營成本。光域時域反射技術(shù)(OTDR)是監(jiān)控點到點光纖運營情況和故障定位的有效手段，但用于xPON的點到多點情形就很難監(jiān)控和確定分光器之后的光纖的故障和故障點位置。因此有必要對傳統(tǒng)的OTDR作改進，讓ONU能主動地反射帶有光纖分支特征的光信號，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。這些領(lǐng)先的技術(shù)和平臺能力都在我們的方案中得到了率先實施。
光纖可以到家，但難以像空氣一樣充滿整個空間。而今天無線天線和基站受空間和供電的限制，無法像ONU那樣高密度地部署；不同制式和不同版本的無線技術(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月巴塞羅那國際無線電展上發(fā)布了劃時代的LightRadio技術(shù)，利用貝爾實驗室的研究成果，將無線發(fā)射的天線和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理電路集成在一個小到5厘米見方類似魔方的立方體里，并且可以利用軟件無線電技術(shù)收發(fā)任意制式和版本的無線信號，只要能供電、有有線的寬帶接入，這個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
寬帶只是手段，寬帶中國的真正目的是要改善用戶的體驗。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的樂趣、移動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，配以特殊的手段提供合適的網(wǎng)絡(luò)支撐。
上海貝爾研制開發(fā)的集成業(yè)務(wù)保障卡，充分結(jié)合了深度包監(jiān)測和緩存技術(shù)優(yōu)勢，來完成這一任務(wù)。與普通的深度包監(jiān)測不同、集成業(yè)務(wù)保障卡具有內(nèi)置特定應(yīng)用的特征庫，通過分析特定應(yīng)用的會話過程區(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)暢通無阻、財務(wù)人事等重要系統(tǒng)獲得高優(yōu)先級，確保企業(yè)信息和工作系統(tǒng)的安全運營，改善企業(yè)用戶的使用體驗。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，實現(xiàn)定向廣告等個性化服務(wù)，從而改善家庭用戶的體驗。
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開始發(fā)揮改善用戶體驗的作用。
網(wǎng)絡(luò)演進：讓寬帶分布更加合理
業(yè)務(wù)流量的增長對寬帶建設(shè)的挑戰(zhàn)是巨大的。應(yīng)對未來十年一百倍的流量增長，繼續(xù)使用今天的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，一味地靠設(shè)備堆積來擴容，無論是投資回報，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)濟有效的層面將刻不容緩。
寬帶網(wǎng)絡(luò)的一個發(fā)展趨勢是城域網(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分組，決定它的優(yōu)先級和路由，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量級的大顆粒，但效率高，所需的單位比特的處理資源和功耗低。基于對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢和網(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)演進策略和方案。通過IP與Optics的有機結(jié)合，盡可能地使用2層交換技術(shù)，只在必需時才采用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，只在必需時才使用電層交換和傳輸。
遵循這一演進策略構(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，最終實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)。
運營轉(zhuǎn)型：讓寬帶產(chǎn)生效益
寬帶只有產(chǎn)生效益，才能進入良性循環(huán)，得以健康發(fā)展。
光進銅退、無線有線融合的寬帶接入，為未來的云計算、物聯(lián)網(wǎng)的開展奠定了基礎(chǔ)。設(shè)想如果100M進入了千家萬戶，操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、存儲與顯示終端是物理上一體還是通過寬帶網(wǎng)絡(luò)分布在物理上不同的地方已無多大差別，運營商完全有可能通過寬帶網(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，統(tǒng)一管理、統(tǒng)一升級、統(tǒng)一防毒，而避免千家萬戶各自為政，低水平重復(fù)；運營商也可以通過自營、或與第三方合作、或通過簽約將區(qū)域內(nèi)最終用戶感興趣的內(nèi)容，通過內(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、交通運載工具等等與后臺的監(jiān)控、運維、控制和處理平臺連接起來，實現(xiàn)以前敢想但無法去做的事情…,而所有這些，運營商將不再是簡單地提供寬帶設(shè)備和管道，而是在這基礎(chǔ)上實實在在地提供全面服務(wù)、將自己無縫融入了整個產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈之中，實現(xiàn)運營的真正轉(zhuǎn)型，并獲得可持續(xù)的回報。
寬帶接入的大量部署，一方面將推動云計算技術(shù)的發(fā)展、超級數(shù)據(jù)中心的誕生，另一方面也給城域光網(wǎng)和國家骨干網(wǎng)帶來很大的壓力。傳統(tǒng)的端到端相對固定的管道連接將受到越來越大的挑戰(zhàn)，因為這些超級數(shù)據(jù)中心、這些寬帶接入的POP點依然有峰值流量、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，會造成城域光網(wǎng)寬帶資源的極大浪費。如果我們構(gòu)筑的是動態(tài)的城域乃至動態(tài)的國家骨干光網(wǎng)絡(luò)，端到端的信息流就能得到最好的傳送，它既不會受接入帶寬的限制，又能按需通過動態(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，還可以通過相干接受和高速采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號處理，在接收端集中實時補償高速光傳輸過程中諸如色散和偏振色散所造成的損傷，線路上未補償?shù)纳⒂诌M一步減低了非線性干擾引起的損傷，使得帶寬與無電中繼的距離的乘積大大提高，配以多維無色無向限制的ROADM讓動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)成為可能。通過這種網(wǎng)絡(luò)資源與信息流需求動態(tài)匹配的方式，節(jié)約不必要的開銷和功耗可以進一步提升寬帶的效益。
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