融合網路

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如今基於TDM的傳輸網路旨在為主要的語音和基線服務提供可靠的效能和可靠性。諸如SDH之類的成熟技術已得到廣泛部署，為語音和專線應用提供了可擴充套件到每秒千兆位的超高容量傳輸。SDH自愈環能夠在網路故障後數十毫秒內實現服務級恢復。所有這些功能都得到完善的全球標準的支援，從而實現了高度的多供應商互操作性。

當今的網路

與當今基於TDM的傳輸網路（以及在某種程度上與ATM網路）相比，“盡力而為”的IP網路通常缺乏保證高可靠性和可預測效能的方法。大多數傳統IP網路提供的盡力而為服務，具有不可預測的延遲、抖動和丟包，這是透過統計複用實現最大鏈路利用率所付出的代價。鏈路利用率（例如，每個頻寬單位的使用者數量）一直是資料網路的重要指標，因為這些鏈路通常透過TDM傳輸網路上的租用電路承載。

鑑於資料流量的固有突發性，TDM傳輸的固定頻寬管道可能不是一個理想的有效解決方案。但是，傳統上，這種低效率的重要性不如基於TDM的傳輸網路提供商的網路可靠性和擁塞隔離功能重要。

對高頻寬和差異化資料服務的日益增長的需求正在挑戰這種基於TDM的傳輸和盡力而為分組網路的雙架構模型。透過過度配置網路頻寬並保持網路負載較低來擴充套件盡力而為網路的實用性並不划算。

此外，由於零星的需求增長，這種方法並非總是能夠實現或保證，並且對於對未充分利用的設施的經濟約束最敏感的網路接入域來說，這是一個特殊的問題。因此，總的來說，當今的資料服務提供商沒有網路基礎設施支援來提供特定於客戶的差異化服務保證和相應的服務級別協議。

下一代網路

下一代網路架構將採用傳輸網路和增強的服務層，以經濟高效、可靠且可擴充套件的方式發展，並以互補且互操作的方式協同工作。這些下一代網路將顯著增加並最大程度地共享骨幹網路基礎設施容量，併為新興資料應用提供複雜的差異化服務。

傳輸網路使服務層能夠更有效地執行，使它們免受物理拓撲的限制，從而專注於滿足服務需求這一足夠大的挑戰。因此，作為眾多服務層增強功能的補充，光傳輸網路將提供一個統一的、最佳化的、高容量、高可靠性頻寬管理層，併為具有保證質量的更高容量資料服務建立所謂的“光資料網路”解決方案。

光傳輸網路：實用視角

自從WDM快速且成功地商業化以來，光網路的願景就吸引了研究人員和網路規劃師的想象力。在光傳輸網路的最初願景中，一個靈活、可擴充套件且健壯的傳輸網路應運而生，滿足不斷擴充套件的各種客戶端訊號及其同樣多樣的服務需求（靈活性和可擴充套件性以及生存能力，以及位元率和協議獨立性）。

能夠滿足到本世紀末不斷增長的頻寬需求的傳輸基礎設施的承諾確實令人著迷，其中波長取代時隙成為在網路中提供可靠的高頻寬服務傳輸的媒介。但什麼是光網路？答案多種多樣，實際上近年來一直在發展。早期對光網路的嘗試側重於光透明度和全球範圍內光透明網路的設計。

實用解決方案

在沒有可行的“全光”解決方案的情況下，光網路的更實用解決方案需要光電子器件來支援光訊號再生和光訊號效能監控。在所謂的全光網路中，訊號完全在光域中穿過網路，沒有任何形式的光電處理。這意味著所有訊號處理——包括訊號再生、路由和波長交換——完全在光域中進行。

由於模擬工程的侷限性（例如，在設計良好的數字系統中，限制因素是原始模擬訊息波形轉換為數字形式的精度）以及考慮到目前全光處理技術的現狀，全球甚至全國範圍的全光網路的概念在實踐中是無法實現的。

特別是，光網路元件中可能需要光電轉換，以防止傳輸損傷的累積——這些損傷是由諸如光纖色散和非線性、非理想平坦增益放大器的級聯、光訊號串擾以及級聯非平坦濾波器引起的傳輸頻譜變窄等因素造成的。光電轉換還可以支援波長交換，這目前是全光域中一項具有挑戰性的功能。

簡而言之，在沒有可商購的器件能夠在全光域中執行訊號再生以減輕損傷累積並支援波長轉換的情況下，在近期實用的光網路架構中應該預計會有一些光電轉換。由此產生的光網路架構可以透過光透明（或全光）子網來表徵，這些子網受功能增強的光電子器件的限制，如上圖所示。

客戶端訊號透明度

除了模擬網路工程之外，實用考慮因素將繼續決定OTN的最終實現。其中最重要的考慮因素是網路運營商希望在未來的傳輸基礎設施中實現高度的客戶端訊號透明度。

“客戶端訊號透明度”是什麼意思？具體而言，對於打算在OTN上傳輸的所需客戶端訊號集，定義了用於將這些訊號作為光通道（OCh）伺服器訊號的有效載荷來承載的單個對映。OTN中預期的訊號包括傳統SDH和PDH訊號，以及基於分組的流量，如網際網路協議（IP）、ATM、GbE和簡單資料鏈路（SDL）。一旦客戶端訊號在OTN的入口處對映到其OCh伺服器訊號，部署此類網路的運營商就不需要詳細瞭解（或訪問）客戶端訊號，直到它在網路出口處被解對映。

光網路入口和出口點應限定OTN客戶端訊號透明度的域。因此，實現客戶端訊號透明度的最重要因素是消除OTN入口和出口點之間所有特定於客戶端的裝置和處理。幸運的是，更容易在入口/出口處接受依賴於客戶端的裝置，因為它通常是按服務進行分配的。

透過數字封裝的光傳輸網路

DWDM技術的廣泛使用給服務提供商帶來了一個新的挑戰：如何經濟高效地管理越來越多的波長，以便為其最終客戶提供快速可靠的服務。要有效地管理波長或OCh，需要光網路支援每個波長或OCh級別的運營、管理和維護（OAM）功能。

ITU(T)建議G872定義了以開銷形式實現的OCh級OAM的一些功能，但沒有指定如何承載此開銷。到目前為止，支援訊號再生以及監控、分析和管理OCh（波長）的唯一可行方法是依賴於整個網路中的SDH訊號和裝置。這要求WDM系統中每個波長上的訊號都採用SDH格式。

光通道（波長）

利用DWDM系統中現有的光電再生點，使用數字封裝技術的概念將提供類似於SDH的功能和可靠性，但適用於任何客戶端訊號，使我們更接近於實現光傳輸網路的最初願景。

數字封裝技術提供了ITU(T)建議G.872中概述的網路管理功能，以支援OTN。這些功能包括光層效能監控、前向糾錯（FEC）以及每個波長的環保護和網路恢復，所有這些功能都獨立於輸入訊號格式，如下面的圖所示。

最近有人提出使用每個“圍繞”OCh客戶端的數字（或TDM）封裝來支援通道相關的OCh開銷的概念，並且實際上已將其作為OCh定義的基礎。該方案將利用OCh再生需求為OCh客戶端增加額外的容量。當然，一旦我們有了以數字方式向OCh客戶端訊號新增開銷的方法，就可以利用它來支援所有OCh級OAM需求。

特別是，數字新增的開銷使得解決OTN的主要效能監控問題變得非常簡單，即以獨立於客戶端的方式提供對誤位元速率（BER）的訪問。並且，透過可選地使用FEC，數字封裝方法可以顯著增強客戶端訊號的BER效能，進一步最大程度地減少對光電轉換的需求。

增強傳輸網路效能的一種方法是使用FEC，目前某些裝置中提供了該功能。因此，數字封裝技術的附加優勢是可以選擇支援FEC以增強系統裕度。

OCh幀結構

在功能方面，OCh有效載荷和OAM應與FEC機制分離。這允許在整個網路中端到端地承載有效載荷和OAM，同時在不同的鏈路上使用不同的FEC方案。一個明顯的例子是海底和陸地鏈路之間的鏈路。在前者中，正在研究用於下一代系統的新FEC碼。

下圖展示了所提出的OCh基本幀結構，以及可能包含在OCh幀結構中的功能型別。雖然有人可能會認為此提議與全光網路的長期目標不一致，但我們不應期望再生需求會消失。

再生點之間的距離將繼續增加；但是，在訊號交接點處仍然需要再生。結合使用光監督通道（OSC）來管理光透明子網路中的OCh，數字封裝將支援跨越國家或全球OTN的OCh（波長）的端到端管理。

3R再生（整形、定時和放大）是透過光電轉換和反之實現的，並且數字封裝提議利用了這一點。如果全光3R再生可用，情況是否會發生變化？如果全光再生能夠新增開銷，則論點不變；只會改變再生器的實現方式。

如果光再生器無法新增開銷，則OCh開銷的需求不會消失。光再生器只會增加光電再生點之間的潛在距離，並且數字封裝將透明地穿過它們。使用數字封裝對光傳輸網路演進的影響可能非常深遠，尤其是在資料網路趨勢的背景下。

協議棧選擇

IP協議顯然是當今資料通訊網路中的匯聚層，可以預見的是，它將在未來幾年將此作用擴充套件到多業務網路。IP可以透過各種資料鏈路層協議和底層網路基礎設施傳輸。下圖顯示了IP對映到WDM網路基礎設施的一些可能的協議棧或對映。

什麼是IP over WDM？

下圖中標記為a、b和d的協議棧是當今最常部署的。它們使用經典的IP over ATM over SDH對映（如圖(a)所示）；SDH上的分組（POS）（如圖(b)所示）；或經典且擴充套件良好的IP over乙太網（如圖(d)所示）。情況(e)和(f)使用簡單資料鏈路（SDL），這是一種最近提出的作為POS替代方案的新資料鏈路層。標記為(c)的協議棧是情況(a)的替代方案，其中消除了中間SDH層，並執行了ATM信元到WDM的直接對映。

這些不同的協議棧在頻寬開銷、速率可擴充套件性、流量管理和QoS方面提供了不同的功能。聲稱任何一種特定的對映都代表IP over WDM是極其不誠實的。

IP的一個主要優勢在於資料鏈路層協議的多樣性和IP對映到不同底層網路基礎設施的方式，並且這種特性不會消失。相反，很有可能提出新的、創新的和更高效的協議對映來傳輸IP資料包。對於低頻寬和低可靠性網路，這種情況已經存在，對於高頻寬和高可靠性的光網路也將如此。這種觀點也符合“一切皆基於IP，IP無處不在”的願景。