【導讀】重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。3月11日至3月16日閱讀相關(guān)資料學習三網(wǎng)融合的概念。3月28日至4月28日三網(wǎng)融合中承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢探討。4月29日至5月18日撰寫論文，完成論文初稿。5月19日至5月31日完善并修改畢業(yè)論文。6月1日至6月14日準備答辯。每周指導一次，主要解答學生問題，指導研究進度。定結(jié)束日期完成。三網(wǎng)融合具有以前任。設(shè)投入,又能夠增強業(yè)務安全性。三網(wǎng)融合的重點是電信與廣播電視的融合。在很多國家，早已推出電信與廣電的雙向準人政。據(jù)和ＴＶ）服務已普及，融合類新業(yè)務在不斷涌現(xiàn)。在網(wǎng)絡建設(shè)上，電信運營商采用ＶＤＳＬ、雜度，高可用性，易維護性以及低成本?？蓴U展性、服務質(zhì)量管理以及流量工程的問題，同時運營商也正在積極準備網(wǎng)絡ＩＰｖ６的演進，以期能夠有效解決ＩＰ地址枯竭問題。

　　

【正文】 接 收 機光 接 收 機光 接 收 機λ1λNλ2λ 3光 放 大 器 圖 23 WDM 系統(tǒng)示意圖 WDM 又分為密集波分復用（ DWDM， Dense Wavelength Division Multiplexing）和粗波分復用（ CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing）兩種。 DWDM 技術(shù)具有超大容量、低成本的特點，適合承載大顆粒業(yè)務（如 GE 及以上），為不同類型的大顆粒業(yè)務提供透明的傳送。目前國內(nèi) 80*40Gbit/s()的 DWDM 系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的商用。 在整個電信網(wǎng)絡中， WDM 網(wǎng)絡處于縱向結(jié)構(gòu)中的傳送網(wǎng)層面，可應用于包括接入、城域、骨干網(wǎng)在內(nèi)的任何一個網(wǎng)絡。在傳送網(wǎng)絡內(nèi)部，省際和省內(nèi)干線中現(xiàn)有 SDH 傳送網(wǎng)與 WDM 傳送網(wǎng)是業(yè)務與承載的關(guān)系， SDH 業(yè)務由 WDM 傳送網(wǎng)承載；在城域范圍內(nèi)， SDH/MSTP、 ASON 等傳送網(wǎng)與 WDM 傳送網(wǎng)可以互相獨立，也可以是業(yè)務與承載的關(guān)系。對于新增業(yè)務， GE 及以下顆?？刹捎?SDM、 MSTP、PTN 等傳送網(wǎng)承載， GE 及以上大顆粒業(yè)務適合直接采用 WDM 傳送網(wǎng)承載：SDH/MSTP、 ASON 等傳送網(wǎng)也可以作為客戶層網(wǎng)絡由 WDM 傳送網(wǎng)承載。 長途 WDM 傳輸是最近數(shù)年來迅速發(fā)展的骨干網(wǎng)傳輸技術(shù)，用于連接陸地上主要城市和相鄰城域網(wǎng)，實現(xiàn)電信業(yè)務的大容量長距離傳送。由于骨干網(wǎng)（省際和省內(nèi)干線）相同方向大顆粒業(yè)務密集、傳送距離長，目前仍是 DWDM 技術(shù)應用最廣泛的領(lǐng)域。骨干網(wǎng)中采用 DWDM 技術(shù)，可以有效節(jié)約長途光纜使用數(shù)量，降低長距離傳送成本，目前主要以點到點和鏈型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為主。 城域網(wǎng)中 WDM 系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲以環(huán)形和點到點結(jié)構(gòu)為主。城域網(wǎng)的覆蓋范圍較小，對波分系統(tǒng)超長傳送的應用需求不高，但這一新的應用環(huán)境也對波分系統(tǒng)提出了一系列新的要求，如更低的網(wǎng)絡建設(shè) 成本、更豐富而靈活的組網(wǎng)能力、更可靠三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 15 的業(yè)務保護機制、更強大的多業(yè)務承載能力等。 目前，這一系統(tǒng)新特點的實現(xiàn)必須依靠可重構(gòu)光分插復用器（ ROADM, Reconfigurable Optical AddDrop Multiplexer）的引入。首先，采用 ROADM 可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的背靠背設(shè)備方式，節(jié)省了昂貴的電中繼費用；其次， ROADM 節(jié)點不僅能夠?qū)崿F(xiàn)客戶信號的直傳與本地業(yè)務的上下，還能組成自愈環(huán)對業(yè)務提供保護和恢復；此外，多維度的 ROADM 可實現(xiàn)更靈活的組網(wǎng)和業(yè)務調(diào)度，其網(wǎng)絡拓撲從最初的點到點逐步發(fā)展成環(huán)環(huán)相連 再到網(wǎng)狀網(wǎng)。 隨著運營商 3G 建設(shè)的全面部署、全業(yè)務運營的大力開展、視頻 /P2P 等大顆粒分組業(yè)務的迅猛增長以及網(wǎng)絡扁平化趨勢的不斷深化，波分網(wǎng)絡在光承載中扮演了越來越重要的角色，除了需要提供更充足的傳送帶寬、更加高效可靠的業(yè)務傳遞之外，以往在電層實現(xiàn)的多種網(wǎng)絡拓撲、各種網(wǎng)絡顆粒以及 OAM 功能也將被下移到波分層面。 波分智能化也是一個重要的發(fā)展趨勢，通過在 ROADM 節(jié)點引入 GMPLS 控制平面，進一步實現(xiàn)動態(tài)部署、分配波長通路以適應承載 IP 業(yè)務流量的需要。新一代波分需支持更加靈活的業(yè)務配置、更加便捷的調(diào)度管理、更 加豐富的光纖路由和更加完善的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，才能保證在不斷降低每比特傳送成本的同時，實現(xiàn)面向全業(yè)務承載的更加靈活、更加智能的網(wǎng)絡架構(gòu)，以幫助運營商快速部署業(yè)務和降低網(wǎng)絡運營成本。 IP 網(wǎng)絡 IP（ Inter Protocol） 的意思是“網(wǎng)絡之間互聯(lián)的協(xié)議”，是源于計算機網(wǎng)絡互連需要的一種異構(gòu)互連通信協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計算機在因特網(wǎng)上進行通信時應當遵守的規(guī)則。 IP 網(wǎng)絡能容納和掩蔽不同網(wǎng)絡的硬件細節(jié)，是計算機獨立與物理網(wǎng)絡的具體連 接而進行工作，任何廠家生產(chǎn)的計算 機系統(tǒng)，只要遵守 IP 協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互聯(lián)互通。正是因為有了 IP 協(xié)議，因特網(wǎng)才得以迅速發(fā)展，成為世界上最大的、開放的計算機通信網(wǎng)絡。 IP 網(wǎng)是無連接的分組傳送網(wǎng)。采用 IP 協(xié)議使不同種類、不同媒體、隸 屬于不同的單位并且分布在全球的各類網(wǎng)絡和主機實現(xiàn)無縫連接。 IP 協(xié)議是開放系統(tǒng)互聯(lián)模型的第三層 —— 網(wǎng)絡層實現(xiàn)互連，使網(wǎng)絡技術(shù)和低層的軟硬件技術(shù)可相應獨立、并行地發(fā)展。 IP 網(wǎng)是當前發(fā)展最為迅速的網(wǎng)絡。由早期主要是計算機網(wǎng)絡互連發(fā)展到能容納三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 16 話音通信和視頻通信的綜合 信息網(wǎng)絡。因特網(wǎng)內(nèi)的設(shè) 備數(shù)量、數(shù)據(jù)業(yè)務量以及上網(wǎng)用戶增長迅猛。 IP 網(wǎng)的發(fā)展早期依托于 公用通信網(wǎng)和專線網(wǎng)（ STM 體制）建立骨干網(wǎng)，其數(shù)據(jù)速率為 56kbit/s～ 50Mbit/s。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務量的增加， 20 世紀 90 年代起又依托ＡＴＭ技術(shù)建立骨干網(wǎng)，其數(shù)據(jù) 速率為 。 1997 年起由于吉比特線速路由交換機商品化成功， IP 網(wǎng)出現(xiàn)獨立發(fā)展的勢頭，由吉比特線速路由交換機和專線組成的骨干網(wǎng)的線速從早期的 ，逐步發(fā)展到 10Gbit/s、40Gbit/s，并繼續(xù)隨著數(shù)據(jù)業(yè)務流量的增長和技術(shù)演進向 100Gbit/s 發(fā)展。 IP 網(wǎng)不是一個有確定形態(tài)、統(tǒng)一制式的實際物理網(wǎng)絡，而是依靠 IP 協(xié)議對各異構(gòu)網(wǎng)絡實現(xiàn)無縫連接的互連網(wǎng)絡，其關(guān)鍵設(shè)備是ＩＰ路由器或網(wǎng)關(guān)。 IP 網(wǎng)是一個無保證的盡力傳送的網(wǎng)絡，用戶到用戶的可靠數(shù)據(jù)傳輸是通過 TCP 協(xié)議來完成的，IP 協(xié)議不直接具有 QoS 和流量控制功能。而 IP 分組的流量特性，根據(jù)實際監(jiān)測統(tǒng)計結(jié)果，是一個自相似的 PARETO 分布模型。 PARETO 模型屬于重尾巴分布模型，其峰值和平均值相差很大，在幾倍到十幾倍之間，且不受統(tǒng)計時間尺度變化和接入用戶數(shù)量多少的影響，因而沒有流量控制的 IP 網(wǎng)絡總的效率是相當?shù)偷摹? 三網(wǎng)融合對承載網(wǎng)的總體要求 2020 年電信運營商重組后，中國電信、中國聯(lián)通和中國移動三大運營商都具備了同時運營固網(wǎng)（包括語音和寬帶業(yè)務）和移動通信業(yè)務的資格，部分經(jīng)濟較發(fā)達地區(qū)的 IPTV業(yè)務及網(wǎng)絡發(fā)展也已具備一定規(guī)模。 伴隨著國家三網(wǎng)融合政策的不斷推動，電信運營商將成為能夠提供包括語音業(yè)務（包括固定和移動）、寬帶業(yè)務和視頻等綜合多媒體通信業(yè)務的、真正意義上的全業(yè)務運營商，同時全業(yè)務的運營也將給傳統(tǒng)電信承載網(wǎng)絡帶來前所未有的挑戰(zhàn)。到三網(wǎng)融合階段，電信網(wǎng)絡建設(shè)的重點聚焦在 IPTV等高 QoS 的視頻業(yè)務承載上，如果針對不同業(yè)務分別建設(shè)不同的承載平面，與現(xiàn)有各業(yè)務網(wǎng)絡形成煙囪式網(wǎng)絡，成本、維護和網(wǎng)絡性能等方面都會存在一些問題，不符合當今網(wǎng)絡扁平化、高效節(jié)能的發(fā)展趨勢，面向三網(wǎng)融合的全業(yè)務承載網(wǎng)絡是電信網(wǎng)絡的最終目標。 進入全業(yè)務時代，運營商在 3G、 LTE、分組 L2/L3 VPN 專線、 NGN 以及 IPTV等業(yè)務上展開全面競爭，單一網(wǎng)絡承載建設(shè)模式，或多張承載網(wǎng)絡并存，已不能滿足運營商 的發(fā)展需求。 為更好地支撐固定寬帶、各類專線和移動數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展，節(jié)省建網(wǎng)成本和運維復雜度，運營商城域網(wǎng)需要一個 具備支撐綜合承載和演進的網(wǎng)絡架構(gòu)，以適配多業(yè)務承載需求。 三網(wǎng)融合對電信承載網(wǎng)總體要求可以歸結(jié)為以下幾點。 三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 17 1. IP 化 無論是移動業(yè)務還是固網(wǎng)業(yè)務，高速數(shù)據(jù)業(yè)務都是未來業(yè)務發(fā)展的方向，也是各家運營商的必爭之地 。但是，數(shù)據(jù)業(yè)務的投資回報率與語音業(yè)務的投資回報率存在較大區(qū)別， 語音業(yè)務的利潤與語音業(yè)務的話務量基本上是成正比的，但是當數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務量急劇提升時，其利潤提升的水平明顯低于數(shù)據(jù)業(yè)務量的增長。這種情況下，為了減少投資，提高利潤，承載網(wǎng)絡 IP 化成為一種可供選擇的模式。 三網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)是 IP，最具潛力的 業(yè)務是基于 IP 的視頻應用。在這一背景下，承載網(wǎng)絡的 IP 化已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢，核心傳送網(wǎng)將會扁平化，基于 OTN 架構(gòu)并加載智能控制平面 的傳送網(wǎng)將會大行其道。 早期的 IP 網(wǎng)絡主要承擔公眾互聯(lián)網(wǎng)的接入業(yè)務，網(wǎng)絡規(guī)模較小， QoS、安全性要求較低，采用盡力而為的技術(shù)機制。隨著三網(wǎng)融合的推進， IP 網(wǎng)絡上承載的高帶寬、實時性業(yè)務如 IPTV的任務越來越重?？梢哉f，新時代的 IP 網(wǎng)承擔了更多的責任，要求 IP 承載網(wǎng)能夠提供電信級的高可靠性和安全性。 在國內(nèi)三大運營商的網(wǎng)絡建設(shè)中，承載網(wǎng)面向 IP的優(yōu)化始終在持續(xù)進行中， PTN、 OTN 的部署一直在穩(wěn)步推進。承載網(wǎng)融合不存在太大的新的技術(shù)問題，最多是一些局部的網(wǎng)絡建設(shè)思路調(diào)整或某些功能的添加，例如針對更多的廣播和多播業(yè)務。但是，這并不意味著技術(shù)的發(fā)展就此停滯不前，現(xiàn)有城域網(wǎng)的網(wǎng)絡層多播能力參差不齊，多播協(xié)議缺乏對多播的控制功能，以及多數(shù)視頻直播協(xié)議不支持多播等，都會影響視頻業(yè)務的開展。同時，網(wǎng)絡可用性、延遲、抖動和丟包率也對服務質(zhì)量提出了挑戰(zhàn)。 與運營商現(xiàn)有的語言以及 寬帶接入業(yè)務比較起來，三網(wǎng)融合帶來的新業(yè)務對現(xiàn)有的承載網(wǎng)提出了更高的要求。帶寬的需求量將迅速增加，視頻業(yè)務會消 耗比以往任何業(yè)務都要多的寬帶資源，尤其是大量用戶同時在線觀看時，其產(chǎn)生的網(wǎng)絡流量將是驚人的。另一方面，對 IP 網(wǎng)絡的電信級能力提出了更高的要求。與互聯(lián)網(wǎng)視頻業(yè)務不同的是， IPTV 等視頻業(yè)務的實施性要求很高。這就對網(wǎng)絡帶寬的調(diào)度和管理能力提出了更高的要求。同時，電信級的視頻業(yè)務對畫面的質(zhì)量要求也更高，其業(yè)務的中斷時間需小于 50～ 250ms,頻道切換時間需小于 1s,這就需要能夠快速進行故障的定位、診斷以及排除，提供電信級的高 QoS 保障。 在全業(yè)務承載網(wǎng)絡的建設(shè)中，運營商重點考慮語音、視頻、互 聯(lián)網(wǎng)及 ATM/FR/DDN不同類型專線業(yè)務的承載，面對承載的不同類型接口、不同業(yè)務 QoS，運營商需要在網(wǎng)絡靈活性、可靠性、多播業(yè)務支持及端到端管理能力、成本等方面做出綜合考三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 18 慮。通過 對全業(yè)務綜合承載來提高網(wǎng)絡承載效率，降低建網(wǎng)成本。全業(yè)務承載網(wǎng)絡要求具備以下功能。 （ 1） 多接口處理能力：支持 E FE/GE/10GE、 STMN 等各類接口接入及處理能力。 （ 2） 靈活組網(wǎng)及擴展性：支持點到點、點到多點、多點之間的業(yè)務靈活互聯(lián)及站點擴展。 （ 3） 多級 QoS 部署能力：支持層次化 QoS 能力，區(qū)分不同業(yè)務優(yōu)先級。 （ 4） 高效的業(yè)務配置及管理： 具備更強的電信級管理、操作、維護（ OAM，Operation Adminis tration amp。 Maintenance）及便利的網(wǎng)管能力，實現(xiàn)端到端業(yè)務配置及可視化管理（拓撲、性能），快速定位故障。 （ 5） 豐富的保護方式：支持 LSP/PW 多層保護、 BFD For VRRP、 Pw Redundancy 及 Pw Redundancy 與 VRRP 結(jié)合等多重保護方式。 （ 6） 1588v2 地面時間同步傳送能力。 （ 7） 多播 VPN 能力等。 三網(wǎng)融合的承載網(wǎng)絡 在三網(wǎng)融合的需求推動下，承載網(wǎng)將向 IP 化、智能化、更高帶寬的電信級多業(yè)務承 載網(wǎng)絡演進。中國下一代廣播電視網(wǎng)（ NGB， Next Generation Broadcasting Network） , 是由 科技部 和 廣電總局 聯(lián)合組織開發(fā)建設(shè)，以有線電視網(wǎng) 數(shù)字化 整體轉(zhuǎn)換和移動多媒體廣播電視 (CMMB)的成果為基礎(chǔ)，以自主創(chuàng)新的 “高性能 寬帶 信息網(wǎng) ”核心技術(shù)為支撐，構(gòu)建的適合我國國情的、 “三網(wǎng)融合 ”的、有線無線相結(jié)合的、全程全網(wǎng)的下一代廣播電視網(wǎng)絡。 NGB 有線承載網(wǎng)總體架構(gòu) —— 骨干承載層：選擇DWDM 或 OTN 技術(shù)實現(xiàn)高帶寬傳輸；城域承載層：還沒有完全定義；接入承載層：選擇 EPON 或 CMTS 技術(shù)。與廣電不同，電信網(wǎng)絡是一張全國性的網(wǎng)絡 ，從橫向看，可分為長途骨干網(wǎng)（包括省際干線和省內(nèi)干線）、城域網(wǎng)（局間中繼）和接入網(wǎng)。電信運營商需要改進原有網(wǎng)絡的 IP 化業(yè)務綜合承載能力，對各類業(yè)務提供區(qū)分等級的服務，對高等級業(yè)務提供電信級的高可靠性和安全性。 目前，各電信運營商綜合業(yè)務承載網(wǎng)的長途骨干網(wǎng)采用 OTN/DWDM 技術(shù)的建網(wǎng)思路相對明確，而綜合業(yè)務城域網(wǎng)內(nèi)的 承載網(wǎng)尤其是城域網(wǎng)內(nèi)的匯聚層采用哪種組網(wǎng)方式還沒有達成統(tǒng)一的思路，爭論的焦點仍集中在采用 PTN 承載還是采用路由器承載。 PTN 和路由器兩種方案本身都在不斷完善，爭論到現(xiàn)在，再說誰更優(yōu)已三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 19 經(jīng)意義不大了。更多的可能性是，未來不排除根據(jù)不同的業(yè)務應用場景和網(wǎng)絡部署現(xiàn)狀 ，在不同的區(qū)域選擇不同的技術(shù)解決方案。運營商對新技術(shù)的探討，給了產(chǎn)業(yè)不斷完善的機遇。如今，兩種方案也在向更加融合的方向發(fā)展，這樣可以增加方案在復雜環(huán)境中的生存能力。 PTN 是從承載基站回傳興起，但如今所扮演的角色絕非如此，從接入到匯聚再到交換，廠商都能提供 對應的 PTN 設(shè)備， PTN 的分組傳送能力正在向全業(yè)務承載的各個領(lǐng)域滲透。而路由器廠商也在增強路由方案的 OAM性能，讓路由器提供更高的 QoS。 三網(wǎng)融合 中 的 承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù) 探討 20 3 三網(wǎng)融合承載網(wǎng)絡關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢 網(wǎng)絡融合的終極要求是建設(shè)一張從接入到核心的多業(yè)務統(tǒng)一承載網(wǎng)，以 IP 為承