城域網(wǎng)技術(shù)的應用與研究

趙燕勇

【摘要】 從城域網(wǎng)的網(wǎng)絡現(xiàn)狀、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、支撐的業(yè)務及城域網(wǎng)建設的主流技術(shù)應用等方面探討了城域網(wǎng)的建設與發(fā)展。重點分析了現(xiàn)有城域網(wǎng)的缺點,討論了多業(yè)務傳送平臺、城域波分傳輸和自動交換光網(wǎng)絡3種主流城域網(wǎng)建設技術(shù)的特點,得出了在將來的城域網(wǎng)建設中切實可行的建設方法。

【關(guān)鍵詞】 城域網(wǎng);多業(yè)務傳送平臺;粗波分復用;自動交換光網(wǎng)絡

隨著我國骨干網(wǎng)帶寬擴展的完成,工作重心轉(zhuǎn)移到寬帶城域網(wǎng)的建設。目前,在電信運營企業(yè)寬帶核心骨干網(wǎng)和省際省內(nèi)干線網(wǎng)建設初具規(guī)模后,近幾年的通信網(wǎng)絡的建設重點已從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)的區(qū)域性網(wǎng)絡發(fā)展,實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡從線到面的輻射,使整個寬帶運營網(wǎng)逐級解決帶寬瓶頸問題。

一、城域網(wǎng)的現(xiàn)狀

城域網(wǎng)整個網(wǎng)絡的層次和功能非常清晰:大城市由核心層、匯聚層和接人層三層結(jié)構(gòu)組成;中小城市一般是核心、匯聚層、接人層兩層結(jié)構(gòu)。核心層負責進行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā),同時實現(xiàn)同骨干網(wǎng)的互連,提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口。匯聚層負責匯聚分散的接人點,進行數(shù)據(jù)交換,提供流量控制和用戶管理功能。接入層負責提供各種類型用戶的接入,在有需要時提供用戶流量控制功能。目前大部分運營商的城域傳輸網(wǎng)仍以同步數(shù)字體系(SDH)設備為主,多業(yè)務傳送平臺(MSTP)設備為輔,這使得現(xiàn)有城域網(wǎng)存在以下缺點:

1.網(wǎng)絡接口類型單一,業(yè)務提供能力差,管理復雜?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡無法為用戶提供服務等級協(xié)定(SLA)的服務,且業(yè)務調(diào)度復雜,工作量大,無法快速滿足業(yè)務需要。

2.光纖資源浪費過多。目前,數(shù)據(jù)業(yè)務占用了大量的接入網(wǎng)光纖資源。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的進一步發(fā)展,特別是FTTx技術(shù)逐步開展,接入網(wǎng)光纜資源將因管道資源的日趨緊張而更加短缺。

3.網(wǎng)絡安全性差?，F(xiàn)有的IP城域網(wǎng)大部分采用裸纖星形組網(wǎng),無法為用戶提供電信級的業(yè)務,安全性差。

綜上分析,現(xiàn)有的城域網(wǎng)已經(jīng)大大滯后予通信業(yè)務的發(fā)展,特別是數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展。

二、目前城域網(wǎng)建設的主流技術(shù)

實現(xiàn)城域多業(yè)務傳送的主要技術(shù)有基于SDH的MSTP、ASON技術(shù)以及波分復用(WDM)系統(tǒng)等。在這幾種技術(shù)中,MSTP目前被運營商普遍看好,MSTP設備是對傳統(tǒng)SDH設備的繼承和發(fā)展,它的引入不但能充分利用現(xiàn)有的豐富的SDH網(wǎng)絡資源,借鑒SDH系統(tǒng)多年的網(wǎng)絡運維和管理經(jīng)驗,完全兼容目前大量應用的時分復用(TDM)業(yè)務,還能實現(xiàn)以太網(wǎng)、ATM等多種業(yè)務的綜合傳送和接入,滿足日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務需求。城域WDM系統(tǒng)可以向用戶提供多種業(yè)務接口。受光層聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平的限制,現(xiàn)階段還很難單獨利用WDM搭建城域MSTP,WDM需要與MSTP或彈性分組環(huán)(RPR)等其他技術(shù)結(jié)合應用。ASON技術(shù)是運營商非常關(guān)注的技術(shù),目前設備商所開發(fā)的新一代SDH交叉連接設備大都遵循ASON體系結(jié)構(gòu)。

1.MSTP技術(shù)。MSTP技術(shù)是指在城域網(wǎng)建設中能夠滿足多業(yè)務(主要是數(shù)據(jù)業(yè)務和電路交換業(yè)務)傳送要求的基于SDH技術(shù)的多業(yè)務傳送技術(shù),稱為基于SDH的多業(yè)務傳送平臺技術(shù),簡稱MSTP技術(shù)。SDH多業(yè)務平臺最適合作為網(wǎng)絡邊緣的融合節(jié)點支持混合型業(yè)務量特別是以TDM業(yè)務量為主的混合型業(yè)務量。它還具有靈活的帶寬分配和管理的功能。即便對于已敷設了大量SDH網(wǎng)的運營公司,以SDH為基礎的多業(yè)務平臺可以更有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務,有助于實現(xiàn)從電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)的過渡。

目前多數(shù)這類解決方案涉及多層幀的映射而導致帶寬效率低下,開銷處理復雜。這種方案基丁同步工作,抖動要求嚴,設備成本較高,這種結(jié)構(gòu)帶寬配置時間仍較長,同時管理多個面向連接和無連接網(wǎng)不僅困難,管理成本較高,這種解決方案不是一種有效的方法。

2.城域WDM傳輸技術(shù)。目前的城域網(wǎng)主要用于承載語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務,以SDH/MSTP設備構(gòu)建。如今面對數(shù)據(jù)業(yè)務快速增長的帶寬需求,以及大量容災備份的業(yè)務需求,傳統(tǒng)的城域網(wǎng)已顯得力不從心。雖然MSTP技術(shù)為SDH注入了新的活力,增加了一定的以太網(wǎng)業(yè)務傳輸能力,并不能從根本上解決傳輸網(wǎng)容量帶寬受限的問題,密集波分復用(WDM)技術(shù)從長途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴展。當然不能簡單地將長途W(wǎng)DM方案用于城域網(wǎng),城域網(wǎng)傳輸距離短,容量要求不是很大,如簡單地將長途W(wǎng)DM設備引入城域網(wǎng)內(nèi),會使成本增加。針對城域網(wǎng)業(yè)務的多樣性及復雜性,城域波分復用技術(shù)必須向高效承載多業(yè)務方向演進。解決以上問題的有效方法是采用粗波分復用(CWDM)和光分插復用(OADM)環(huán)網(wǎng)技術(shù)。

(1)CWDM技術(shù)。CWDM系統(tǒng)使用1290～1610nm波長,覆蓋了整個光纖的可用波段,相鄰波長間隔為20nm。CWDM充分認識到了城域網(wǎng)傳輸距離短的特點,不必使用長途骨干網(wǎng)DWDM必須使用的EDFA光纖放大器和色散補償器件。這樣CWDM可以使用較寬的通道間隔,同時又具有較高的帶寬能力。CWDM延續(xù)了DWDM技術(shù)的優(yōu)勢,但其波道間隔較寬,對WDM設備系統(tǒng)及光器件的要求都不高,它的出現(xiàn)解決了長久因擾城域網(wǎng)建設的性價比問題,而且它最大限度地利用了現(xiàn)有城域光纖基礎設施。從純技術(shù)角度來講,CWDM與DWDM相比有明顯的弱勢,CWDM的傳輸距離以及通道數(shù)遠低于DWDM。但是其在低成本和滿足用戶使用方面占有較大優(yōu)勢,所以CWDM作為一種可選擇的擴容方案,有著良好的發(fā)展前景。

(2)城域OADM技術(shù)。OADM系統(tǒng)主要由合波器、分波器和波長轉(zhuǎn)換器等單元組成,是開放式系統(tǒng)。由于上下波的數(shù)目及要求不同,OADM又分為串行、并行、串并結(jié)合3種類型。其中,串行結(jié)構(gòu)在節(jié)點上只對需要上下路的波長進行處理,對通過波長不做光層的處理;并行結(jié)構(gòu)對上下路波長、通過波長都進行復用和解復用處理;串并行混合結(jié)構(gòu)對先通過子波帶內(nèi)的每個波長進行復用和解復用處理,而其他子波帶在經(jīng)過子波帶濾波/合波器的處理后直通。

綜上所述,城域網(wǎng)WDM的演進可以分為以下幾個步驟:初始在城域網(wǎng)敷設WDM的主要目的是解決城域網(wǎng)樞紐點光纖耗盡的問題。第一步是逐步敷設OADM形成光自愈環(huán),將大量現(xiàn)有的SDH自愈環(huán)匯聚到光自愈環(huán)。第二步是引入OXC互連大量的光自愈環(huán)形成光網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu),帶來網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的大肇好處,還能提供端到端波長業(yè)務。當然在合適的階段需要在OXC的基礎上引入自動交換光網(wǎng)絡(ASON)進一步實現(xiàn)動態(tài)分配部署波長通路以適應IP業(yè)務量的需要。

3.ASON技術(shù)。ASON(也稱ASTN)指的是以SDH和光傳送網(wǎng)(OTN)為基礎的自動交換傳送網(wǎng)。它是用控制平面來完成配置和連接管理的光傳送網(wǎng),以光纖為物理傳輸媒質(zhì),ASON是能夠智能化地自動完成光網(wǎng)絡交換鏈接功能的新一代光傳送網(wǎng),代表光網(wǎng)絡的發(fā)展方向。ASON其實質(zhì)就是在傳輸網(wǎng)中引入動態(tài)交換口ASON允許將網(wǎng)絡資源動態(tài)地分配給路由,具有恢復和復原能力,使網(wǎng)絡在出問題時仍能維持一定水準的業(yè)務,特別是具備分布式恢復能力,可以實現(xiàn)快速業(yè)務恢復;ASON還可將光網(wǎng)絡資源與數(shù)據(jù)業(yè)務分布自動聯(lián)系在一起,形成一個響應快和成本低的光傳送網(wǎng)。

ASON技術(shù)具有的上述優(yōu)點使傳輸網(wǎng)絡真正成為向用戶直接提供各種業(yè)務的可運營的綜合業(yè)務網(wǎng)絡。目前ASON技術(shù)還處于不斷發(fā)展的階段,某些標準尚在制定和完善中,大規(guī)模應用智能光網(wǎng)絡設備的時機尚不成熟。在城域范圍引入ASON可以采用“自上而下,從弱到強”的演進策略?！白陨隙隆币簿褪钦f先在城域骨干層引入ASON,然后逐步向匯聚層和接入層延伸,最終在整個城域范圍內(nèi)實現(xiàn)智能光網(wǎng)絡的部署;“從弱到強”是指在智能控制平面的引人上,首先加載目前簡單的、成熟的控制功能,待控制平面功能完善后,再逐步加載,最終實現(xiàn)全網(wǎng)的智能控制。

三、結(jié)語

面對復雜動態(tài)的城域網(wǎng)應用環(huán)境,除了承載傳統(tǒng)的語音業(yè)務之外,還應能提供IP業(yè)務的傳輸,并能針對不同用戶的實際需求,提供差異化服務,將成為城域網(wǎng)發(fā)展的方向和演進的最終目標。在將來城域網(wǎng)的建設中,運營商采用以MSTP設備為主,以城域DWDM設備/ASON設備為輔,逐步發(fā)展新一代數(shù)據(jù)設備(如RPR技術(shù)、PON技術(shù)等)的方案,為城域網(wǎng)向大容量、多業(yè)務、可擴展和開放式的高可靠性統(tǒng)一傳送平臺發(fā)展提供技術(shù)保障。

參考文獻

[1]毛京麗,張麗.現(xiàn)代通信網(wǎng).北京郵電大學出版社,1999