融合网络

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当今基于 TDM 的传输网络旨在为主要语音和基于线路的服务提供有保证的性能和可靠性水平。SDH 等经过验证的技术已得到广泛部署，为语音和租用线路应用提供高容量传输，可扩展至每秒千兆位的速率。SDH 自愈环可在网络故障后数十毫秒内恢复服务水平。所有这些功能均得到完善的全球标准的支持，从而实现高度的多供应商互操作性。

今日网络

与当今基于 TDM 的传输网络（以及在某种程度上与 ATM 网络）相比，“尽力而为”的 IP 网络通常缺乏保证高可靠性和可预测性能的方法。大多数传统IP网络提供的尽力服务具有不可预测的延迟、抖动和数据包丢失，这是通过统计复用实现最大链路利用率所付出的代价。链路利用率（例如每单位带宽的用户数量）一直是数据网络的重要指标，因为链路通常通过 TDM 传输网络在租用电路上承载。

鉴于数据流量固有的突发性，TDM 传输的固定带宽管道可能不是理想的高效解决方案。然而，这种低效率传统上被认为不如基于 TDM 的传输网络提供商的网络可靠性和拥塞隔离功能那么重要。

对高带宽和差异化数据服务的激增需求正在挑战基于 TDM 的传输和尽力而为分组网络的双重架构模型。通过过度配置网络带宽和保持网络轻负载来扩展尽力而为网络的有效性并不符合成本效益。

此外，由于需求增长参差不齐，这种方法并不总是能够实现或保证，并且对于网络接入领域来说是一个特殊问题，因为网络接入领域对未充分利用的设施的经济约束最为敏感。因此，目前的数据服务提供商普遍不具备网络基础设施支持来提供针对客户的差异化服务保证和相应的服务水平协议。

下一代网络

面向经济高效、可靠和可扩展演进的下一代网络架构将采用传输网络和增强服务层，以互补和可互操作的方式协同工作。这些下一代网络将大幅增加并最大限度地共享骨干网络基础设施容量，并为新兴数据应用提供复杂的服务差异化。

传输网络使服务层能够更有效地运行，使它们摆脱物理拓扑的限制，专注于满足服务需求的足够大的挑战。因此，作为对许多服务层增强功能的补充，光传输网络将提供统一、优化的高容量、高可靠性带宽管理层，并为更高容量的数据服务创建所谓的光数据网络解决方案，并保证质量。

光传输网络：实用观点

自 WDM 快速成功商业化以来，光网络的愿景已经激发了研究人员和网络规划人员的想象力。在光传输网络的最初愿景中，出现了灵活、可扩展且强大的传输网络，以满足不断增长的客户端信号种类和同样不同的服务需求（灵活性、可扩展性和生存性以及比特率和协议独立性）。

传输基础设施能够满足新世纪不断增长的带宽需求，其中波长取代时隙作为在网络上提供可靠的高带宽服务传输的媒介，这一承诺确实令人着迷。但什么是光网络呢？答案差异很大，而且事实上近年来已经发生了变化。光网络的早期尝试侧重于光透明度和全球范围内光透明网络的设计。

实用的解决方案

在缺乏可行的“全光”解决方案的情况下，更实用的光网络解决方案满足了对光电器件的需求，以支持光信号再生和光信号性能监控。在所谓的全光网络中，信号完全在光域中穿过网络​​，没有任何形式的光电处理。这意味着所有信号处理（包括信号再生、路由和波长交换）完全发生在光域中。

由于模拟工程的限制（例如，正确设计的数字系统中的限制因素是原始模拟消息波形转换为数字形式的精度）并考虑到全光处理技术的当前最先进水平，全球甚至全国全光网络的概念实际上是不可能实现的。

特别是，光网络元件中可能需要光电转换，以防止传输损伤的累积 - 由光纤色散和非线性、非理想平坦增益放大器的级联、光信号串扰等因素导致的损伤，级联非平坦滤波器的透射光谱变窄。光电转换还可以支持波长互换，这是目前在全光领域实现的一个具有挑战性的功能。

简而言之，在缺乏执行信号再生以减轻损伤累积并支持全光域中的波长转换的商用设备的情况下，在近期实用的光网络架构中应该期望采取一些光电转换措施。由此产生的光网络架构的特点是光学透明（或全光）子网络，以功能增强的光电器件为边界，如上图所示。

客户端信号透明度

除了模拟网络工程之外，实际考虑因素将继续决定 OTN 的最终实现。这些考虑因素中最重要的是网络运营商希望在未来的传输基础设施中实现高度的客户端信号透明度。

“客户端信号透明度”是什么意思？具体而言，对于目标为在 OTN 上传输的所需客户端信号集，定义了单独的映射来将这些信号作为光通道 (OCh) 服务器信号的有效负载来承载。OTN 中预期的信号包括传统 SDH 和 PDH 信号，以及基于数据包的流量，例如互联网协议 (IP)、ATM、GbE 和 Ssimple Ddata Llink (SDL)。一旦客户端信号在 OTN 入口处被映射到其 OCh 服务器信号，部署此类网络的运营商无需详细了解（或访问）客户端信号，直到在网络出口处解映射为止。

光网络入口和出口点应划定OTN客户端信号透明的域。因此，实现客户端信号透明性的最重要因素是消除 OTN 入口点和出口点之间的所有客户端特定设备和处理。幸运的是，在入口/出口更容易接受依赖于客户端的设备，因为它通常是按服务专用的。

通过数字包装器的光传输网络

DWDM 技术的广泛使用给服务提供商带来了新的挑战：如何经济有效地管理不断增加的波长，以便为最终客户提供快速、可靠的服务。为了有效地管理波长或OCh，要求光网络支持每个波长或OCh级的操作、管理和维护(OAM)功能。

国际电联（T）建议书。G872 定义了以开销形式实现的 OCh 级 OAM 的一些功能，但没有指定如何承载该开销。到目前为止，支持信号再生以及监控、分析和管理 OCh（波长）的唯一可行方法是依靠整个网络中的 SDH 信号和设备。这就要求WDM系统中每个波长上的信号都采用SDH格式。

光通道（波长）

利用DWDM系统中现有的光电再生点，使用数字封装技术的概念将提供类似于SDH的功能和可靠性，但对于任何客户端信号，使我们离实现光传输网络的最初愿景更近了一步。

数字封装技术提供 ITU(T) Rec. 中概述的网络管理功能。G.872 用于启用 OTN。其中包括光层性能监控、前向纠错 (FEC) 以及基于每个波长的环网保护和网络恢复，所有这些都独立于输入信号格式，如下图所示。

最近提出了在 OCh 客户端“周围”使用数字（或 TDM）包装器来支持与信道相关的 OCh 开销的概念，并且实际上已被采用作为 OCh 定义的基础。该方案将利用 OCh 再生的需要来为 OCh 客户端添加额外的容量。当然，一旦我们有了一种以数字方式增加 OCh 客户端信号开销的方法，使用它来支持所有 OCh 级 OAM 要求就有意义了。

特别是，数字增加的开销使得解决 OTN 的主要性能监控问题变得几乎微不足道，即以独立于客户端的方式提供对 Bbit 误码率 (BER) 的访问。通过选择使用 FEC，数字封装方法可以显着增强客户端信号的 BER 性能，进一步最大限度地减少光电转换的要求。

增强传输网络性能的一种方法是使用FEC，目前某些设备中提供了FEC。因此，数字包装器技术的另一个好处是能够选择性地支持 FEC 以增强系统余量。

OCh帧结构

从功能上来说，OCh 有效负载和 OAM 应与 FEC 机制分离。这允许在网络上端到端地传送有效负载和 OAM，同时在不同的链路上使用不同的 FEC 方案。可能发生这种情况的一个明显例子是海底和地面链路之间。在前者中，正在为下一代系统研究新的 FEC 代码。

下图 下图说明了所提出的 OCh 基本帧结构，以及 OCh 帧结构中可以承载的功能类型。尽管可能有人认为该提议与全光网络的长期目标不一致，但我们不应期望再生的需求会消失。

再生点之间的距离将不断增加；然而，信号切换点处的再生需求仍然存在。结合使用光学监控通道 (OSC) 来管理光学透明子网内的 OCh，数字包装器将支持跨国家或全球 OTN 的 OCh（波长）端到端管理。

3R 再生（重塑、重定时和再生）通过光电转换提供，反之亦然，数字包装器提案利用了这一点。如果全光学 3R 再生可用，图像会发生变化吗？如果全光再生能够增加开销，则该参数不变；只有再生器的实现会改变。

即使光再生器无法增加开销，对 OChs 开销的需求也不会消失。; 然后，光学再生器将简单地增加光电再生点之间的潜在距离，并且数字包装器将透明地穿过它们。数字包装器的使用对光传输网络发展的影响可能是深远的，特别是在数据网络趋势的背景下。

协议栈选择

IP 协议显然是当今数据通信网络中的汇聚层，并且可以预见，它将在未来几年将这一角色扩展到多服务网络。IP 可以通过多种数据链路层协议和底层网络基础设施进行传输。下图 下图显示了 IP 到 WDM 网络基础设施的一些可能的协议栈或映射。

什么是 WDM 上的 IP？

下图中标记为 a、b 和 d 的协议栈是当今最常用的协议栈。他们使用经典的 IP over ATM over SDH 映射，如图 (a) 所示；。packet over SDH (POS)如图(b)所示；或者如图（d）所示的经典且扩展良好的以太网IP。案例 (e) 和 (f) 使用简单数据链路 (SDL)，这是最近提出的一种新数据链路层，作为 POS 的替代方案。标记为(c) 的协议栈是情况(a) 的替代方案，其中消除了中间SDH 层并执行ATM 信元到WDM 的直接映射。

这些不同的协议栈在带宽开销、速率可扩展性、流量管理和 QOS 方面提供不同的功能。声称任何一种特定映射代表 IP over WDM 都是极其不诚实的。

数据链路层协议的多样性以及IP到不同底层网络基础设施的映射是IP的主要优势之一，并且是一个不会消失的特性。相反，很有可能会提出新的、创新的、更有效的协议映射来传输 IP 数据包。对于低带宽和低可靠性网络来说已经是这样，对于高带宽和高可靠光网络来说也将如此。这一观点也符合“一切基于IP、IP基于一切”的愿景。