国家骨干传送网的现状及发展

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       张成良  （信息产业部电信传输研究所   北京100045）
    随着电信市场的开放，国家骨干传输网出现了巨大的变化。从过去单一的中国电信一家建设和拥有国家骨干网，到现在几家运营企业分别建设长途传输网，正在形成竞争局面。并且各运营企业在网络拓扑，技术选择上也有着不同的考虑和选择，出现了技术方案的多元化趋势。在组网技术上也出现了一些新特点，比如超长复用段MS-Spring保护环和VC-4级联技术。本文力图对各运营商采用的骨干网方案进行简单的先容，从几方面探讨传送网技术的最新进展和存在的问题。
1 中国电信的传送网经济基础
——中国电信国内光缆干线网的大规模建设是从“八五”开始的，其中“八五”建设光缆省际干线22条，“九五”期间除新建光缆28条外，还对“八五”期间建造的光缆进行了扩容改造。目前，全国干线传送网光缆总长度达20万公里，省际干线光缆网的总长度达8万公里。已基本形成贯穿南北，横跨东西的“八横八纵”光缆网格局。省际干线已经覆盖全国85％以上的地区城市。

——从网上应用的系统看，“九五“期间的干线建设全部采用了SDH STM-16系统，1998、1999年建设的WDM系统承载的也全是SDH STM-16系统。这标志着SDH系统和承载SDH系统的WDM系统已成为省际干线传输的主力军。

1.1 SDH网络

——中国电信是1994年开始引入SDH系统的。第一条是南京-武汉的622Mbit／s SDH系统（ECI设备）。在以后的干线网建设中，由于实行了“超前，高起点，加速”的发展战略，所采用的系统从开始的34Mbit／s、140Mbit／s的PDH系统迅速转移到高速率大容量的2.5 Gbit／s SDH系统，提高了系统容量。同时利用SDH丰富的开销和强大的网络管理功能，可进行同步信息传输、复用，分插，使传送网的整体水平上了一个台阶。并初步形成“八横八纵”的省际干线传输网。省际干线传输网光缆已连通包括拉萨在内的所有省会城市，网路结构由树形网向格形网（网孔网）为主的复合同结构演进基本完成。

——从网络拓扑上看，由于中国地域广大，比照北美AT＆T网络，当时的电信主管部门决定采用“Mesh”网状网＋DXC的结构，准备在全国60多个城市设立DXC节点，各条干线在DXC节点处将需要转接的电路接入到DXC，由DXC完成电路的调度和保护恢复。但是由于当时DXC4／4技术不够成熟，后来又因为种种原因，DXC的引进工作一直没有展开。目前干线上基本是点到点2.5 Gbit／s SDH系统，统一的传送网并没有形成。
    由于建设周期短，而且大部分设备都是从国外引进的，局限于当时的技术和人们对问题的认识水平，中国电信的SDH传送网络存在着两个急待解决的问题：一是多厂家的上层网络管理问题，二是网络的保护和恢复问题。
    从SDH设备供应商看，中国电信设备主要来自Siemens、Lucent、Ericsson、NEC、Futijsu、Alcatel和Nortel等7个厂家。多厂家虽然增加了设备选型的灵活性，但是也带来网络管理的复杂性。当前我国的SDH网络维护管理水平无法与世界第二的网络规模相适应，传输网维护管理仍处于较低水平，在网络维护体制、管理手段上存在许多问题，主要表现在：（1）网管系统的多厂商问题严重，网络管理仍停留在对单一厂家、单一干线网元设备的维护上，没有建成综合多厂家设备的网络管理系统。（2）网管系统的运行质量和稳定度不高。（3）没有统一的管理网，难以实现对整个省际干线网有效的管理，传送网使用效率低。在网络的安全性和保护恢复方面，由于DXC迟迟没有引入，严重影响了网络的灵活性和安全性。其主要缺陷表现在：（1）没有传送网自身的交换节点，不能支撑交叉连接功能，无法实现灵活的端到端调度，及时满足各种业务网和租用专线的动态要求。不同干线之间不能通过网管系统进行调度，只能进行人工配线。在国家省际干线网地图上，大家看到的只是一条条不相关联的线和孤立的点，这些点是没有自动交换能力的死节点，必须采取人工的手段才能将一段段线路连通。（2）没有足够的空闲（备用）容量支撑自愈功能，对断缆等全阻障碍没有恢复能力。业务没有足够的保护和恢复，基本上都是1＋0的系统。

——中国电信已经意识到目前网络存在的问题，已经着手解决网管和网络恢复保护这两大难题。在网络管理方面，已经决定在目前的网元管理系统之上先建立各主要供应商子网管理系统，力争将全国范围内的同一家产品管理起来，然后在于网管理系统之上再考虑建立网络级管理系统。具体是在北京建立Lucent、Siemens的子网管理系统，成都建立Nortel的子网管理中心，石家庄建立Futijsu子网管理系统，杭州建立Ericsson子网管理系统。另外，沉寂了几年的DXC引进也被摆上了议事日程，中国电信将在全国卫个重要节点城市建设DSC4／4恢复网络。

1.2 WDM网络

——第一条WDM省际干线西安-武汉工程是1997年引进的（8×2.5Gbit／s系统，Lucent设备），到目前为止，至少有16条干线已经采用了WDM系统。如京—九—广、京—太—西等。截至1999年底，WDM系统链路总长度超过25000km，大约占中国电信省际骨干网长度的40％。

——近两年引进的WDM系统都是16×2.5GKbit／s系统，由于目前还没有那么大需求，系统多未配满。从承载的信号格式看，都是SDH STM-16信号。WDM系统可以承载多种格式信号的特点并没有得到发挥，主要原因在于目前的绝大部分业务仍是话音业务。

——1999年开始，中国电信的省际干线不再引进单波长的SDH系统，全面转向承载多个SDH的开放式WDM系统。开放式WDM系统（带有波长转换单元OTU）由于其可以实现多厂商互连的优点，得到运营商和制造厂商的普遍欢迎，现在的多数产品都采用了开放方式，而且在发送端和接收端都采用了OTU波长变换器，从而更清楚地界定SDH和WDM的物理分界点。

——从网络拓扑上看，当前建设的WDM全是点到点的线性系统，没有采用OADM（光分插复用设备）。在有业务上下的节点上，采用了复用器/解复用器的背对背方式。世界上大规模建设的WDM系统基本上都是这种系统，环型或其他结构的WDM网络在技术成熟后才会应用。

——在WDM网管系统建设上，考虑到WDM网络是其他客户信号的传送平台（包括SDH信号），可以承载各种格式的信号，既可以承载标准的SDH信号，也可以承载其它任何不受限的数字信号或模拟信号。因而WDM的网络管理系统也应与其传送的信号的网管分离。对现在的干线工程来讲，就是独立于SDH的网管系统。WDM系统的网管系统只负责对光线路系统的管理，这包括波分复用器、光放大器等。SDH网管系统负责管理ADM、中继器等设备，而不涉及光传输系统。

——目前引进的WDM系统中，只有4个设备供应商（即Lucent、NEC、Alcatel和Nortel，其中Lucent的产品占绝大部分），比SDH供货商要少。相对于SDH系统，现在点到点WDM线路系统网管信息较少，基本上没有配置管理信息。在厂商不多，网管信息较少的情况下，比较容易建设WDM系统的网络层管理系统。目前我国采用的WDM系统只能实现告警管理和性能管理，只有“监视”功能，没有“控制”功能。中国电信已经委托国信朗讯企业在各厂家的网元管理系统（EM）层以上开发WDM网络层的网管系统，年内可以完成。

——另外随着G.655光纤的建设和业务的强烈需求，中国电信传送网络已经开始从基于2.5 Gbit／s WDM系统向基于10 Gbit／s WDM系统过渡。

2 中国联通的传送网

——相对于中国电信，成立于1994年中国联通的网络建设较晚，目前中国联通光缆达到2.9万公里，其中干线光缆达到1.4万公里。从世界电信市场开放的形势看，第二运营商总是采用最先进的技术，以使自己处于有利的竞争地位。作为中国的主要电信运营商之一，中国联通在网络拓扑上与中国电信有着显著不同：中国电信采用的是网状网Mesh＋DXC4／4恢复网，而联通采用的是自愈环+DXC4／1策略，即采用复用段保护环来组建全国性的骨干传输网。在欧洲和北美的网络中，尤其是新运营商也大多使用环网结构组建国家骨干网，如北美Qwest使用复用段保护环技术组建了覆盖美国的长途传输网。

——联通的长途光缆网工程分为两个阶段，其中第一阶段采用的是2纤2.5Gbit／s单向通道保护环（全部采用Lucent设备），已经在1999年12月开通。第二期工程总投资6000万美金左右，一共5个自愈环工程。2个环网采用常规2.5 Gbit／s 2纤复用段保护环，2个环网采用2.5 Gbit／s SDH 2纤复用段保护环MS-Spring+16WDM系统，1个大环采用10Gbit／s SDH 4纤复用段保护环MS-Spring+16波WDM系统。网间相连的7个重要节点采用了等效256×256 155Mbit／s交叉能力的DXC4／4／1设备，以疏通环间的业务。

——联通的一些环的长度超过了4000km，引起人们对保护时间的担心。ITU-T在G.841确定50ms的保护时间时，假设的是1200km周长、16个节点的自愈环。因此超长复用段环网的保护时间会突破50 ms，这主要来自信号在环路上的传输时延。对于5000km的自愈环，仅信号的传输时延就达50ms，如果再加上传输节点对K字节的判断和贯通时间，一般保护倒换时间会增长到100ms左右。过去国内MS-Spring主要在省网和长长中继网上应用，保护倒换时间矛盾不突出。现在几千公里的超长复用段保护环，引起人们对保护倒换时间的担心。根据国外相关论文和现场网络测试结果，周长为5800km超长SDH 10Gbit／s 4纤复用段环，环上共有16个节点，实际测试平均保护倒换时间为100ms，最大不超过为110ms。中国联通的复用段虽然比较长，但因节点数较少，复用段环的保护倒换时间不会因环的周长增加而增加很多，主要增加的是传输时延，而节点数少也会相应地使保护倒换时间缩短，一般相信倒换时间会小于100ms，对业务不会造成很大影响。联通网络的另一个突出特点是10Gbit／s复用段保护环的应用。TDM 10 Gbit／s作为一种新技术在电信网上的应用是迟早的事情，中国电信在上海—南京采用了点到点10Gbit／ s WDM的线性系统，但并没有环型网的应用。联通在华东业务量大的地区采用了10 Gbit／s 4纤超长复用段保护技术（环长度在3000km左右），这种技术选择有着较大的挑战性。

——在供应商的选择上，联通汲取了中国电信传输网设备选型“七国八制”的教训。已经注意把供货商限制在二三家以内，既有利于开展竞争，不至于在设备价格上被供应商左右，另一方面也尽力保持设备的统一性，有利于建立统一的网络管理系统。

3 中国网通的传送网

——中国网络通信有限责任企业（CNC）是1999年8月才注册成立的一家新运营者，主要从事与IP相关的业务，例如IP电话、数据。中国网通将在明年中期建设完成一个全国性的高速宽带IP互联骨干网络，该网络将采用先进的IP over DWDM传输技术，建立全国规模的“IP over WDM”网络，一期工程涵盖15个主要城市，包括北京、上海、广州等，总长度达7000km。传输上采用16 ×2.5Gbit／s WDM技术，物理上为2纤环，路由器直接与WDM设备相连。但在物理层并没有保护措施，所有的业务保护都在IP层实施。

——在CNC的网络论证初期，对于“IP over WDM”技术进行长途传输时是采用“IP／SDH／WDM”还是“Gbit／s Ethernet over WDM”进行了激烈的争论。开始人们认为吉比特以太网的价格低，其帧结构可以直接在计算机运载，不存在SDH或ATM那样的再映射协议，而且以太网是非同步的，对同步和时钟不敏感，能容忍各种时延和抖动问题。采用“Gbit／s Ethernet over WDM”可以进
行长途传输，但是实验室结果却证明了此方案的不可行。其原因主要如下：其一目前WDM厂家只开发了2.5Gbit／s的3R光转换单元OTU，对于吉比特以太网（GE）接口却只有2R中继，不能对信号的抖动进行有效抑制，从而系统的输出抖动超标造成传输距离受限；其二由于GE为异步信号，异步传输系统目前无法解决线路传输带来的抖动累积问题，无法实现长距离传输，两路由器采用不同的时钟时，如果路由器的缓存器（buffer）不是足够大，将会引起丢包；其三是因为GE信号在长途传输时，无法实现故障定位，对于信号劣化，也缺乏有效的监测手段，不能提供一定的OAM&功能。

——而反观采用SDH帧结构的POS信号效果则好得多。因为一方面IP信号借助于SDH的同步传输技术能充分保证网络的传输性能，且2.5Gbit／s 3R OTU器件技术非常成熟；另一方面IP业务层网管系统可利用SDH帧结构中提供的强大的开销和维护信号实现OAM＆P功能，使传输网络具有较好的可靠性。

——现在，中国网通企业（CNC）已经决定采用“IP／SDH／WDM”方式建设全国范围内“IP over WDM”传输网络。该WDM网络的客户信号虽然还是SDH帧格式，但帧结构为VC-4-16C，承载的是IP信号，而中国电信的WDM网络上的SDH客户信号帧结构则不是W-4的级联，业务上基本上都是电话信号。

——网通企业在组建骨干网时，除了采取租赁光纤方式外，还开始建设自己的光缆骨干网。值得一提的是目前开始建设的两条光缆干线：北京—武汉和北京—济南，首次采用1800km的G.655光纤，这显示了新企业的不同凡响和技术选择的前瞻性。虽然G.655光纤国内专家已经论证多次，但国内应用进展缓慢。另外，考虑到光缆线路扩容的难度，网通企业也首先采用管道光缆技术，采用气吹缆技术，本次工程一次敷设8个管道，以方便将来的光缆扩容。

4 总  结

——当前，传送网络正在发生深刻的变化，目前至少中国电信、中国联通、中国网通、广电总局4个运营商都在建设自己的国内长途光缆干线网。各个运营企业采取了不同的网络拓扑或技术，出现了技术方案的多元化趋势。国家骨干传送网将出现激烈的竞争，各运营商纷纷投资长途网络的主要原因在于更容易、更快地收回投资。多运营者环境下网间互通也成了大家关心的一个问题，国家标准也变得更加重要。如何在新形势下建设国家骨干光缆传送网是值得每一个运营者和从事传输研究的人们深入研究的问题。