城域網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)以及發(fā)展趨勢

城域傳輸網(wǎng)是城域范圍內的傳輸網(wǎng)絡(luò )，它為數據、語(yǔ)音、ATM、寬帶線(xiàn)路租用等上層應用網(wǎng)絡(luò )提供底層連接的通道。隨著(zhù)中國電信業(yè)務(wù)的逐漸放開(kāi)，包括中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國網(wǎng)通、吉通通信等在內的運營(yíng)商都紛紛擴建或興建自己的傳輸網(wǎng)絡(luò )。這些運營(yíng)商在構建自身的傳輸網(wǎng)絡(luò )時(shí)，既有共性又有各自的特點(diǎn)。

對于各運營(yíng)商的長(cháng)途網(wǎng)絡(luò )，無(wú)論是全國骨干網(wǎng)絡(luò )還是省內長(cháng)途網(wǎng)絡(luò )，新建的網(wǎng)絡(luò )基本上以開(kāi)放式長(cháng)途DWDM設備構成，DWDM設備的波長(cháng)數量為16波、32波或80波不等。這些長(cháng)途DWDM設備主要構成點(diǎn)到點(diǎn)的鏈形連接，根據運營(yíng)商的設計思路不同，整個(gè)長(cháng)途網(wǎng)絡(luò )可能是格狀網(wǎng)絡(luò )(如中國電信的全國骨干網(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，目前大部分運營(yíng)商(包括中國電信、中國聯(lián)通、中國移動(dòng)等)的城域傳輸網(wǎng)絡(luò )仍以SDH設備為主，也有一些以承載數據業(yè)務(wù)為主的新興運營(yíng)商采用了部分新一代數據傳輸設備(比如RPR技術(shù)、彈性分組環(huán)技術(shù))來(lái)組建城域傳輸網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的日趨高速發(fā)展，為各運營(yíng)商興建數據和傳統業(yè)務(wù)并重的城域傳輸網(wǎng)提供了歷史性的契機?？梢哉f(shuō)，隨著(zhù)中國電信業(yè)務(wù)的逐漸放開(kāi)，城域傳輸網(wǎng)也將成為各運營(yíng)商搶占市場(chǎng)的主戰場(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、路由器、ATM交換機等IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )設備直接通過(guò)光纖相連。嚴格來(lái)說(shuō)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，所以我們在這里把光纖直連作為一種傳輸技術(shù)來(lái)介紹，如圖1所示。

IP城域網(wǎng)設備的光接口以點(diǎn)對點(diǎn)方式直連，業(yè)務(wù)接入設備也通過(guò)光纖與骨干設備直接連接。光纖直連技術(shù)舍棄了傳輸設備，方案簡(jiǎn)單，成本低廉，但有比較明顯的缺點(diǎn)：首先，由于沒(méi)有傳輸層，光纖質(zhì)量、性能監測和保護等無(wú)法實(shí)現。

其次，光纖利用率較低，浪費嚴重，每?jì)蓚€(gè)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)需要一對光纖，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，光纖數量呈階乘增長(cháng)。最后，業(yè)務(wù)端口壓力大。每加入一個(gè)新節點(diǎn)，交換機或路由器等IP城域網(wǎng)設備就需增加一個(gè)接入端口。因此，這種方式只適用于節點(diǎn)數不是很多或節點(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 )在以數據通信為代表的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為基礎的多業(yè)務(wù)解決方案仍將在可預見(jiàn)的未來(lái)扮演重要的角色，這一點(diǎn)在城域網(wǎng)應用領(lǐng)域顯得尤為突出。

SDH/SONET環(huán)路在網(wǎng)絡(luò )性能監視、故障恢復及可靠性方面有著(zhù)得天獨厚的優(yōu)勢，非常適合時(shí)間敏感型語(yǔ)音業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)滿(mǎn)足電信級別的高性能要求。然而，SDH/SONET又是一個(gè)以復雜的集中式供應和有限的擴展性為特征的體系結構，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)勢將在近期內繼續得以保持，它將繼續在高低端領(lǐng)域以及在支持異步傳輸模式(ATM)、IP和以太網(wǎng)透明傳輸等方面發(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(guò)高低階的交叉矩陣進(jìn)行調配，實(shí)現支路到支路，支路到線(xiàn)路，線(xiàn)路到線(xiàn)路的全交叉連接。實(shí)際上，改造后的SDH/SONET設備早已突破了以往ADM的模式，支路和線(xiàn)路已無(wú)速率上的分別，而只是根據業(yè)務(wù)的流向來(lái)定義了。在新一代SDH/SONET的平臺上還可以加裝合波器、分波器、波長(cháng)變換器等以支持DWDM的應用。

改造后的SDH/SONET又稱(chēng)作多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)，如圖3所示。在這個(gè)平臺上，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(MSTP)的優(yōu)勢是非常明顯的，既能夠兼容目前大量應用的TDM業(yè)務(wù)，又可以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的數據業(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)和保護技術(shù)。

MSTP技術(shù)是一種折衷的方案，它較好地解決了運營(yíng)商既需要傳輸TDM業(yè)務(wù)，又需要處理數據業(yè)務(wù)時(shí)的矛盾，它也是運營(yíng)商在已有大量SDH設備安裝運行的情況下，對自身網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行演進(jìn)，為用戶(hù)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(zhù)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)中的應用也相當廣泛，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直接提供新型的數據租線(xiàn)業(yè)務(wù)：“EthernetDDN”。傳統的DDN網(wǎng)絡(luò )利用TDM機制，由SDH網(wǎng)絡(luò )和DDN節點(diǎn)機為用戶(hù)提供帶寬獨享、有安全隔離保障的租線(xiàn)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的機制，將SDH中的 VC指配給以太網(wǎng)端口，通過(guò)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，獨享SDH環(huán)路中的傳輸帶寬，同時(shí)保障用戶(hù)的端口帶寬和網(wǎng)絡(luò )中的安全性。利用現有的SDH網(wǎng)絡(luò )甚至可提供跨區域的寬帶以太網(wǎng)租線(xiàn)業(yè)務(wù)。

較之與傳統的DDN業(yè)務(wù)，MSTP提供的以太網(wǎng)租線(xiàn)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(hù)接入其私有數據網(wǎng)中的路由器、以太網(wǎng)交換機、主機等，省去了一些轉換器，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的結構;

④MSTP提供完善的保護機制保障以太網(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備互連

在IP城域網(wǎng)的規劃實(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(shù)形”結構，由GE、FE和POS完成網(wǎng)絡(luò )設備之間的中繼互連。如圖4右半部分所示。

在這樣的網(wǎng)絡(luò )設計中，通常采用生成樹(shù)協(xié)議在第二層完成IP業(yè)務(wù)的保護或通過(guò)路由表的收斂在第三層來(lái)實(shí)現IP業(yè)務(wù)的保護。采用這種工作方式，網(wǎng)絡(luò )設備之間需要“雙連接”，而且IP業(yè)務(wù)的自愈恢復時(shí)間在十幾秒或幾十秒，對今后在IP寬帶網(wǎng)中開(kāi)展實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)會(huì )有影響。

如果采用MSTP技術(shù)來(lái)提供IP城域網(wǎng)設備間的中繼互連(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接口的完善保護機制，實(shí)現50ms以?xún)鹊目焖僮杂謴?，真正做到在IP寬帶設計中，無(wú)論是IP核心層，還是匯聚、接入層，均達到電信級別的要求。

另外，MSTP具備的L2-switching(第二層以太交換的功能)和數據業(yè)務(wù)的統計復用功能，可以進(jìn)一步優(yōu)化IP城域網(wǎng)的設計。

3、城域波分技術(shù)及特點(diǎn)

以DWDM密集波分技術(shù)為標志的光傳輸時(shí)代的到來(lái)，為業(yè)務(wù)的傳輸在物理層面上打破了帶寬的瓶頸。隨著(zhù)DWDM在長(cháng)途傳輸上的不斷應用、以及城域業(yè)務(wù)量的不斷擴大，DWDM技術(shù)逐漸在城域范圍內找到了用武之地。SDH強調的是多業(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強調的是光層面傳輸的經(jīng)濟性和靈活性。

DWDM技術(shù)從長(cháng)途向城域轉移，主要基于以下的原因：

①網(wǎng)絡(luò )擴容需要額外帶寬。網(wǎng)絡(luò )的擴容經(jīng)常會(huì )伴隨帶寬容量的大幅增加，在一些案例中，數據網(wǎng)絡(luò )的帶寬增加會(huì )超過(guò)原有傳輸網(wǎng)絡(luò )可以提供的帶寬范圍，這時(shí)如果用戶(hù)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(wèn)題。

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

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。與IPoverATM等形式相比，IPover DWDM節省了中間層，設備趨于扁平化，管理更容易;另外，以城域波分設備為基礎平臺，在光纖線(xiàn)路上只需要一對光纖，各種TDM和數據網(wǎng)絡(luò )設備能夠以不同的接口形式匯聚到城域波分設備上。

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

⑤優(yōu)化城域網(wǎng)的光纖物理結構。由于城域波分設備大大地提高了光纖的傳送能力，相當增加了十幾對甚至是幾十對的光纖，在網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)，可以不受實(shí)際的光纖限制，設計出業(yè)務(wù)流向和網(wǎng)絡(luò )結構更加優(yōu)化的城域傳輸網(wǎng)絡(luò )。