光传输网安全性的研究
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【摘 要】随着光传输网技术的发展，在经历了近几年来大规模的光网络建设之后，传输网的规模越来越庞大。电信网络的功能结构分层也越来越清晰，传输网不再仅仅作为交换网的配套网络，传输网已成为一个独立的层面来运营和管理，传输网资源作为各种业务的基础物理平台随着通信行业的发展，为各种信号提供通信通道；传输网络一旦建成，将保持相对稳定且对未来的业务发展有着深远的影响。同时，随着通信行业的发展，人们对通信网络的安全性要求日益增高，如何保证通信业务的畅通正成为各网络运营商迫切面临的问题。目前，传输网络已初步形成，但需大量的扩建及优化，以此为契机，对网络安全保护进一步研究，提供更可靠、更安全的网络保护，满足日益发展的需求。本文详细分析了光传输网的现状，并针对当前电信运营商激烈竞争的局势，指出了对光传输网进行安全性研究的重要意义。文中还具体分析了当前光传输网安全性研究的现状，并简要分析了提高光传输网安全性的解决思路。
【关键词】光传输网 安全性 SDH MSTP 智能光网络
中图分类号：TP317 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-187-01
一、光传输网现状
目前各运营商都在组建自己的网络，经过几年时间的组建，目前传输网络已经投入运行，大部分地区的网络已经初步形成。目前传输网络的结构较以前有了很大的改善。高速率、大容量的DWDM系统及10Gbit/s的SDH系统建成的同时，2.5Gbit/s系统、622Mbit/s系统甚至PDH系统依然在承担着主要业务。链状的SDH系统也在大规模地使用，大量的SDH环网由于初期规划建设时，光缆路由少，所经地、市、县几乎站站开口，增加了光纤的衰耗和人为的因素，同时环网中大量使用VC12为颗粒的终端业务接口，不能满足数据业务的需求，光纤阻断时也难以进行155Mbit/s以上速率口的调度。在同一系统的几个大容量传输局设置DXC如运用不合理，有时反而使得调度不方便。由于网络骨干节点上叠加了多个2.5Gbit/s的环网、点-点的干线系统，网络结构不清晰，跨系统的电路转接较多，大容量的DWDM系统新建光缆及设备的允余部分不能很好地为旧系统分担负担，网络资源得不到有效利用。这种网络状况面临着必须解决的几个问题：1、光缆路由及设备的合理配置；2、枢纽节点和用户需求带宽的矛盾；3、电路路由和DXC的合理化；4、网络能安全可靠地运行及迅速、方便地容纳各种业务；5、网络管理必须更加完善合理。
现有技术应用：目前SDH设备以大量替代PDH设备，相对于PDH来说，SDH网络拥有无可比拟的优势，SDH概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，是构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带综合业务数字网（B-ISDN）的重要组成部分。与传统的PDH体制不同，按SDH组建的网是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络，它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。
智能光网络的推出：智能光网络的控制平面是由提供特定功能的不同组件组成，这些功能包括路由确定、信令等。组件之间的交互、组件之间的通信信息流都是通过组件的接口获得。这个建议涉及控制平面的体系上的组件、在控制平面、管理平面、传送平面之间的交互。管理平面和传送平面的详细说明不在本建议的论述范围内。三个平面之间通过DCN提供通信通道，执行信令和管理信息的传输。
MSTP的应用：目前的传输网络已不仅仅局限于穿通业务的应用，各种新业务的已经通过传输平台直接传递，数据特性业务已经在传输平台上得到了很好的应用，随着传输产品的进一步发展，新特性业务将会得到进一步应用。新型MSTP还处于快速发展之中，其最重要的特点就是实现了带宽的公平使用、支持信号QoS的分级、动态调整带宽的LCAS三个方面，当然除了本文讨论的内嵌RPR环网功能外，也有厂商采用了MPLS来实现上述功能，并且可以保证与数据网络的互通。这些新技术的应用都是为了保证MSTP更好地完成对数据业务的处理和优化。
二、加强光传输网安全性研究的重要性
在市场和技术双重推动下，电信事业的发展突发猛进，人们的日常生活，社会经济生活的方方面面越来越离不开电信，电信网成为信息时代国民经济发展的命脉。电信网是社会经济发展的基础设施，而传输网又是整个电信网的基础设施，是“基础的基础”。传输网正如同人体的神经系统一样，其作用渗透到电信业的各个方面，对整个电信业的运行和发展影响巨大。传输网资源作为各种业务的基础物理平台，不仅能提供优质的物理传送平台，支撑着交换、数据、接入等业务网络的运行，还可为其他电信运营商提供出租服务。传输网正在由单一基础网向基础网兼业务网的角色演化。
从电信业务发展来看，电信业务从语音业务为主发展到以数据业务为主已是大势所趋。也就是说，从现在开始，电信网络必须要同时兼容静态的语音电路交换和日益增长的动态业务，这些动态业务通常是指分组、IP和数据业务等。数据业务如电子商务，网上交易等相对于话音业务对网络的性能提出了更高的要求，不仅要求更高的速度，更大的带宽，灵活的接入，而且对信息传递的准确性和有效性越来越重视，对故障较以前更加敏感，对网络的安全性能提出了更加苛刻的要求。同时，随着社会的发展，人们对通信的依赖性越来越大，对带宽的需求越来越高，为满足人们不断增长的对带宽的需求，传输网在近几年成为电信投资的热点，大量新的复杂的传输设备进入传输网，使得传输网规模急速膨胀。从PDH140M到SDH的2.5G、10G，甚至40G、1600G。DWDM技术还通过提供虚拟光纤的方式，极大地提升了网络的容量，未来的骨干网络更是必须能支持高容量的IP网络，使得整个传输网容量的增长速度远远超出了人们的预料。在种样网络容量大规模增长的情况下，必然使得由于传输网故障所涉及到的影响面也更加广，造成的损失也将更大。
传输网的安全性状况影响到其承载的所有业务的传送安全，如果没有一个稳定、安全、健壮的传输网，则整个电信网以及其上承载业务的安全和可靠也就无从谈起。因而，如何满足承载在光传输网上各项业务的需求，提供安全、可靠、高效的服务，传输网的安全性就成为一个倍受关注的问题。
在欧美等发达国家和地区，传输网的安全性及其管理已经开始受到各大电信网络运营商的重视，与此同时，传输网的安全性研究也就成为一个业界比较热门的课题。
三、良好的网络管理对于光传输网安全的重要性分析
当前，关于网络安全性研究的热点主要是围绕互联网的信息安全，而对于传送网特别是光传输网的安全性评估的方法研究还是比较少。互联网能够通遍全球的各个角落，其业务也是通过光传输网的长途传送才能到达。若是光传输网的安全性状况都没有很好的保障，则互联网业务的安全性研究也是不完善的。
从系统科学的角度来讲，光传输网是一个复杂的巨系统，组成网络的网元数量多，网络的地域分布广，影响网络的安全性因素成千上万。光传输网的安全性研究主要内容就是在当前条件下传输网完成对其承载业务进行传送的能力状况和不稳定患。对传输网的安全性研究涉及到传输网从规划引进一直到投入运行的所有阶段。如在规划设计和引进设备时，在满足设备入网要求的多种设备中如何选型，要求什么样的配置，采用什么样的组网方式，系统采用什么样的保护方式，设备本身又采用哪些保障安全性的措施，选用的光纤光缆的布放方式，选用光纤/光缆的路由情况，以及采取什么样的维护管理体制，相关局站的维护人员状况等，这些都是事关光传输网安全性状况并保证光传输网可靠运行的问题。可见，对光传输网进行安全性管理的主要问题分布在光传输网的规划设计、设备引进、工程建设和运行维护等的诸多个环节之中。
对光传输网的安全性进行分析和评价，需要有大量的网络运行数据为依据，掌握网络运行中的故障规律，离不开网络运行数据库的建设和管理。我们还必须认识到光传输网的安全性其实是一个动态的过程，如：随着时间的推移，相关设备的稳定性和安全性状况会发生动态的变化；随着对光传输网安全性状况的分析，进行相应的网络整治和优化，则其安全性状况又会在一定程度上的到提升。面对诸多的情况，我们对光传输网的安全性分析和评估也需是一个变动的周期性的分析，才能满足实际的应用需求，对光传输网安全性的研究和管理则是要有助于光传输网的安全性增长的实现。
只有充分了解了自己传输网的目前状况，才能及时发现网络中存在的问题和隐患，并作为我们不断完善维护管理和维护工作的依据，以保证全网业务的畅通。做好网络的安全性管理工作，不仅可以用来指导传输网资源的优化调整，而且可作为制定网元经营策略的重要参考资料，还能为传输网的规划、建设提供合理化建议，极大地提高了工作效率，并进一步加强和改善了对光传输网的管理，提升自身的综合竞争实力，保障了运营商在激烈的市场竞争中立于不败之地。
四、解决思路
优化光缆路由使其合理化简单化优化光缆路由使其合理化简单化
对初期建设大多数是为了满足业务的急需，各地、市都开口下电路，导致开口过多。而目前对于大容量的骨干节点与节点间应尽量利用直达方式，可增加光放大器来减少中继站，增加光缆传输的距离。考虑到环网具有自愈能力，往往复用段保护能允许的节点都被纳入环网内，而实际上由于光缆中继段较长或节点设备的原因，环网有时会出现不止一段光缆或节点发生故障或者部分电路得不到保护的现象。因此对大容量、多节点的环网也应进行网络优化，增加骨干传输节点间的直达光缆，形成网中网或格状网。环网中半径不宜过大，节点不能过多。
全面提高电路质量和供需能力
优化网络节点中的设备包括三个方面：一是设备老化、陈旧的PDH系统退网或降级使用，以解决维护备品备件紧缺的矛盾以及系统运行不能监控、没有保护手段的问题。二是要解决设备配置和需求之间的矛盾。由于SDH系统复用设备交叉连接功能的强大，大容量骨干终端节点大多数采用2.5Gbit/s交叉连接向下直达2Mbit/s线路，155Mbit/s的光电口很少，既使面对电话业务，楼内、楼间中继占有量也很大，需要不断扩容。因此应在业务量较大的终端节点，适当增配STM-1光口、电口，减少向下直达2Mbit/s的个数，提供STM-1光口与程控交换机的蓝光模块对接，三是要解决DXC平台的合理使用问题。DXC设备一般在大容量传输节点或地理位置特殊处引入，除方便地进行电路转接外，还能对一些指定电路进行保护，上下业务十分灵活方便。
优化网络的物理路由提高电路的可靠性
传输网络结构经过多次优化、调整，通达地点大多数已具备双路由，一个方向发生全阻的可能性很小。但是由于网络元素和电路的大量出租，对电路的畅通要求很高，因此有必要把一个方向没有建立环网保护的重要电路集中到一个155Mbit/s或2.5Gbit/s的电路群上，以便在出现干线阻断时能迅速恢复重要电路，对于需要两个不同物理路由的两条电路应尽量安排在不同的环网或同一环的两个方向，对于采用STM-1光路开放给交换光模块的电路，应避免一个方向的电路在一个155Mbit/s光口，PDH系统上的2Mbit/s电路应尽可能全部调整到SDH上开放，将在没有保护的SDH上开放的重要电路调至环网上，对一些业务量较小的电路群，可采用电路分别调整到不同的干线、路由的方式分散业务。
重要节点的保护
对重要节点实行断电保护，目前可以通过双节点、通道环等部分代替，单更完善的解决方案需要进一步研究。
网络管理需更加完善
除了提高传输系统的可靠性，还应对网管系统进行优化，改造，将维护现场的工作站、网元级的网管管理职责和网管中心的网管管理职责从软、硬件上充分体现，真正做到网管的集中管理，使网络在结构、维护和管理等方面更完善，以满足业务的最大需求。
五、结束语
可喜的是，目前，运营商也意识到了网络安全性的重要性，对早期建设的网络进行优化，设备提供商也针对客户越来越高的要求加强了网管系统的开发。这将是光传输网建设、维护和运营的又一个重要的发展阶段，也必将将光传输网的运营手段和运营质量提高到一个更新的台阶，提高运营商自身的综合实力，在激烈的市场竞争的同时为广大用户提供更好的服务。
参考文献：
[1]祁杰，谭志刚，陈宏标，宋珏，林立等 光传输网络安全评估方法研究及评估软件的开发
[2] 赵梓森 《光纤通信工程》人民邮电出版社
[3] 韦乐平 《光同步数字传输网》人民邮电出版社
[4] 李履信、沈建华 《光纤通信系统》机械工业出版社