城域網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)

城域傳輸網(wǎng)是城域范圍內(nèi)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，它為數(shù)據(jù)、語音、ATM、寬帶線路租用等上層應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)提供底層連接的通道。隨著中國(guó)電信業(yè)務(wù)的逐漸放開，包括中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)網(wǎng)通、吉通通信等在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)商都紛紛擴(kuò)建或興建自己的傳輸網(wǎng)絡(luò)。這些運(yùn)營(yíng)商在構(gòu)建自身的傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，既有共性又有各自的特點(diǎn)。

對(duì)于各運(yùn)營(yíng)商的長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)，無論是全國(guó)骨干網(wǎng)絡(luò)還是省內(nèi)長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)，新建的網(wǎng)絡(luò)基本上以開放式長(zhǎng)途DWDM設(shè)備構(gòu)成，DWDM設(shè)備的波長(zhǎng)數(shù)量為16波、32波或80波不等。這些長(zhǎng)途DWDM設(shè)備主要構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)的鏈形連接，根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的設(shè)計(jì)思路不同，整個(gè)長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)可能是格狀網(wǎng)絡(luò)(如中國(guó)電信的全國(guó)骨干網(wǎng))，也可能是環(huán)形網(wǎng)絡(luò)(如網(wǎng)通的骨干網(wǎng)絡(luò))。

在綜合考慮了設(shè)備的成本、技術(shù)的成熟程度、需要承載的業(yè)務(wù)和可靠性等因素后，目前大部分運(yùn)營(yíng)商(包括中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)等)的城域傳輸網(wǎng)絡(luò)仍以SDH設(shè)備為主，也有一些以承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的新興運(yùn)營(yíng)商采用了部分新一代數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(比如RPR技術(shù)、彈性分組環(huán)技術(shù))來組建城域傳輸網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的日趨高速發(fā)展，為各運(yùn)營(yíng)商興建數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)業(yè)務(wù)并重的城域傳輸網(wǎng)提供了歷史性的契機(jī)?？梢哉f，隨著中國(guó)電信業(yè)務(wù)的逐漸放開，城域傳輸網(wǎng)也將成為各運(yùn)營(yíng)商搶占市場(chǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

二、城域傳輸網(wǎng)技術(shù)及其特點(diǎn)

1、光纖直連技術(shù)及特點(diǎn)

光纖直連技術(shù)是指以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、ATM交換機(jī)等IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接通過光纖相連。嚴(yán)格來說這并不是一種城域傳輸方案，但由于目前在IP城域網(wǎng)中已經(jīng)采用了很多光纖直連的方案，所以我們?cè)谶@里把光纖直連作為一種傳輸技術(shù)來介紹，如圖1所示。

IP城域網(wǎng)設(shè)備的光接口以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式直連，業(yè)務(wù)接入設(shè)備也通過光纖與骨干設(shè)備直接連接。光纖直連技術(shù)舍棄了傳輸設(shè)備，方案簡(jiǎn)單，成本低廉，但有比較明顯的缺點(diǎn)：首先，由于沒有傳輸層，光纖質(zhì)量、性能監(jiān)測(cè)和保護(hù)等無法實(shí)現(xiàn)。

其次，光纖利用率較低，浪費(fèi)嚴(yán)重，每?jī)蓚€(gè)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)需要一對(duì)光纖，一個(gè)業(yè)務(wù)接點(diǎn)如果與其他業(yè)務(wù)接點(diǎn)都有業(yè)務(wù)互通，光纖數(shù)量呈階乘增長(zhǎng)。最后，業(yè)務(wù)端口壓力大。每加入一個(gè)新節(jié)點(diǎn)，交換機(jī)或路由器等IP城域網(wǎng)設(shè)備就需增加一個(gè)接入端口。因此，這種方式只適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)不是很多或節(jié)點(diǎn)距離比較近的局域網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合。

2、多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)(MSTP)及特點(diǎn)

由于SDH/SONET已經(jīng)占了傳輸網(wǎng)絡(luò)非常大的份額，必然會(huì)在以數(shù)據(jù)通信為代表的IP城域網(wǎng)中發(fā)揮重要作用?；诩夹g(shù)成熟性、可靠性和總體成本等方面的綜合考慮，以SDH/SONET為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)解決方案仍將在可預(yù)見的未來扮演重要的角色，這一點(diǎn)在城域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域顯得尤為突出。

SDH/SONET環(huán)路在網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)視、故障恢復(fù)及可靠性方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，非常適合時(shí)間敏感型語音業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)滿足電信級(jí)別的高性能要求。然而，SDH/SONET又是一個(gè)以復(fù)雜的集中式供應(yīng)和有限的擴(kuò)展性為特征的體系結(jié)構(gòu)，難以處理以突發(fā)性和不平衡性為特點(diǎn)的IP業(yè)務(wù)。

SDH/SONET技術(shù)本身也在不斷發(fā)展，SDH/SONET技術(shù)的特有優(yōu)勢(shì)將在近期內(nèi)繼續(xù)得以保持，它將繼續(xù)在高低端領(lǐng)域以及在支持異步傳輸模式(ATM)、IP和以太網(wǎng)透明傳輸?shù)确矫姘l(fā)揮潛力。

改造后的SDH/SONET的功能模塊如圖2所示，先由各個(gè)業(yè)務(wù)接口模塊將多種業(yè)務(wù)適配映射至不同的VC，然后通過高低階的交叉矩陣進(jìn)行調(diào)配，實(shí)現(xiàn)支路到支路，支路到線路，線路到線路的全交叉連接。實(shí)際上，改造后的SDH/SONET設(shè)備早已突破了以往ADM的模式，支路和線路已無速率上的分別，而只是根據(jù)業(yè)務(wù)的流向來定義了。在新一代SDH/SONET的平臺(tái)上還可以加裝合波器、分波器、波長(zhǎng)變換器等以支持DWDM的應(yīng)用。

改造后的SDH/SONET又稱作多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)，如圖3所示。在這個(gè)平臺(tái)上，TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)都可以接入，并且能高效傳輸;更進(jìn)一步，3種業(yè)務(wù)還可以進(jìn)行交叉和交換。因此多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，既能夠兼容目前大量應(yīng)用的TDM業(yè)務(wù)，又可以滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(IP、ATM)的要求，同時(shí)采用了目前最為成熟的SDH組網(wǎng)和保護(hù)技術(shù)。

MSTP技術(shù)是一種折衷的方案，它較好地解決了運(yùn)營(yíng)商既需要傳輸TDM業(yè)務(wù)，又需要處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)的矛盾，它也是運(yùn)營(yíng)商在已有大量SDH設(shè)備安裝運(yùn)行的情況下，對(duì)自身網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行演進(jìn)，為用戶提供新興業(yè)務(wù)的較好選擇。但是，如果在處理大量或純粹的IP業(yè)務(wù)時(shí)，MSTP也存在著不能動(dòng)態(tài)、公平分配帶寬等缺陷。

MSTP技術(shù)在寬帶IP城域網(wǎng)中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，主要在如下幾個(gè)方面：

1)透明傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)

利用MSTP提供的TLS(TransparentLANServices) 功能 ，可以由MSTP直接提供新型的數(shù)據(jù)租線業(yè)務(wù)：“EthernetDDN”。傳統(tǒng)的DDN網(wǎng)絡(luò)利用TDM機(jī)制，由SDH網(wǎng)絡(luò)和DDN節(jié)點(diǎn)機(jī)為用戶提供帶寬獨(dú)享、有安全隔離保障的租線業(yè)務(wù)，通常提供的接入速率為64k、128k、256k、2Mbit/s等;MSTP同樣利用TDM的機(jī)制，將SDH中的 VC指配給以太網(wǎng)端口，通過VLAN的技術(shù)把不同的以太網(wǎng)接口指配映射到指定的VC中，獨(dú)享SDH環(huán)路中的傳輸帶寬，同時(shí)保障用戶的端口帶寬和網(wǎng)絡(luò)中的安全性。利用現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)甚至可提供跨區(qū)域的寬帶以太網(wǎng)租線業(yè)務(wù)。

較之與傳統(tǒng)的DDN業(yè)務(wù)，MSTP提供的以太網(wǎng)租線業(yè)務(wù)具有這樣一些特點(diǎn)：

①更大帶寬的端口形式：10/100Mbit/s及GE;

②同一種端口(如GE)，可以分配不同的帶寬(如155M、300M、622Mbit/s等);

③以太網(wǎng)端口更方便用戶接入其私有數(shù)據(jù)網(wǎng)中的路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)、主機(jī)等，省去了一些轉(zhuǎn)換器，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu);

④MSTP提供完善的保護(hù)機(jī)制保障以太網(wǎng)端口的可靠性。

2)IP城域網(wǎng)核心層、匯聚層和接入層的設(shè)備互連

在IP城域網(wǎng)的規(guī)劃實(shí)施中，IP核心層和匯聚層之間以及匯聚層和接入層之間，通常是采用“樹形”結(jié)構(gòu)，由GE、FE和POS完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的中繼互連。如圖4右半部分所示。

在這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，通常采用生成樹協(xié)議在第二層完成IP業(yè)務(wù)的保護(hù)或通過路由表的收斂在第三層來實(shí)現(xiàn)IP業(yè)務(wù)的保護(hù)。采用這種工作方式，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間需要“雙連接”，而且IP業(yè)務(wù)的自愈恢復(fù)時(shí)間在十幾秒或幾十秒，對(duì)今后在IP寬帶網(wǎng)中開展實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)會(huì)有影響。

如果采用MSTP技術(shù)來提供IP城域網(wǎng)設(shè)備間的中繼互連(GE、FE和POS等)，如上圖4左半部分所示，MSTP可以在網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路層提供以太網(wǎng)接口、POS接口的完善保護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)50ms以內(nèi)的快速自愈恢復(fù)，真正做到在IP寬帶設(shè)計(jì)中，無論是IP核心層，還是匯聚、接入層，均達(dá)到電信級(jí)別的要求。

另外，MSTP具備的L2-switching(第二層以太交換的功能)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，可以進(jìn)一步優(yōu)化IP城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)。

3、城域波分技術(shù)及特點(diǎn)

以DWDM密集波分技術(shù)為標(biāo)志的光傳輸時(shí)代的到來，為業(yè)務(wù)的傳輸在物理層面上打破了帶寬的瓶頸。隨著DWDM在長(zhǎng)途傳輸上的不斷應(yīng)用、以及城域業(yè)務(wù)量的不斷擴(kuò)大，DWDM技術(shù)逐漸在城域范圍內(nèi)找到了用武之地。SDH強(qiáng)調(diào)的是多業(yè)務(wù)在TDM層面的靈活處理能力，具有顆粒度較低的匯聚能力;而DWDM強(qiáng)調(diào)的是光層面?zhèn)鬏數(shù)慕?jīng)濟(jì)性和靈活性。

DWDM技術(shù)從長(zhǎng)途向城域轉(zhuǎn)移，主要基于以下的原因：

①網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容需要額外帶寬。網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容經(jīng)常會(huì)伴隨帶寬容量的大幅增加，在一些案例中，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬增加會(huì)超過原有傳輸網(wǎng)絡(luò)可以提供的帶寬范圍，這時(shí)如果用戶可以提供可利用的光纖資源，利用城域波分技術(shù)可以輕易解決帶寬瓶頸的問題。

②光層面的保護(hù)功能。利用城域波分技術(shù)在光層面提供的快速切換保護(hù)功能，可以達(dá)到提升網(wǎng)絡(luò)可靠性能的目的，尤其是對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如FE、GE等，可以提供底層的保護(hù)功能。

③業(yè)務(wù)傳輸具有透明性。與其他傳輸方案相比，透明傳輸各種業(yè)務(wù)是城域波分技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。與IPoverATM等形式相比，IPover DWDM節(jié)省了中間層，設(shè)備趨于扁平化，管理更容易;另外，以城域波分設(shè)備為基礎(chǔ)平臺(tái)，在光纖線路上只需要一對(duì)光纖，各種TDM和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠以不同的接口形式匯聚到城域波分設(shè)備上。

④改善網(wǎng)絡(luò)設(shè)備光端口性能。大部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備光端口的設(shè)計(jì)可能是處于經(jīng)濟(jì)性的考慮，其最大傳輸距離經(jīng)常不能滿足城域較長(zhǎng)傳輸距離的需要。解決這樣的問題，一種方案是可以直接利用光放設(shè)備來提高光信號(hào)的功率(有時(shí)還需利用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換設(shè)備來改善信號(hào)的質(zhì)量)，但這個(gè)方案只能簡(jiǎn)單解決信號(hào)的傳輸距離問題：另一種方案則是捆綁城域波分設(shè)備，一方面解決信號(hào)的傳輸距離問題，另一方面則可以提供光層面的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。

⑤優(yōu)化城域網(wǎng)的光纖物理結(jié)構(gòu)。由于城域波分設(shè)備大大地提高了光纖的傳送能力，相當(dāng)增加了十幾對(duì)甚至是幾十對(duì)的光纖，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，可以不受實(shí)際的光纖限制，設(shè)計(jì)出業(yè)務(wù)流向和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化的城域傳輸網(wǎng)絡(luò)。