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

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          作者: 時(shí)間:2007-10-11 來(lái)源: 收藏
          一、概述

          城域傳輸網(wǎng)是城域范圍內(nèi)的傳輸,它為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、ATM、寬帶線路租用等上層應(yīng)用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。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(wú)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)途設(shè)備構(gòu)成,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(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(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(shuō),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、直連技術(shù)及特點(diǎn)

          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網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接通過(guò)相連。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這并不是一種城域傳輸方案,但由于目前在IP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(lái)介紹,如圖1所示。

          IP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(guò)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(méi)有傳輸層,光纖質(zhì)量、性能監(jiān)測(cè)和保護(hù)等無(wú)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(lái)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(yǔ)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(guò)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(wú)速率上的分別,而只是根據(jù)業(yè)務(wù)的流向來(lái)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(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(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(guò)路由表的收斂在第三層來(lái)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(lái)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(wú)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(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(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(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(wèn)題,一種方案是可以直接利用光放設(shè)備來(lái)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(lái)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(wèn)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(wèn)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)。



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