DWDM在城域网中的应用与发展(三)

山东莱芜钢铁集团动力部 周志敏

　　编者按：前面我们分别讲了《DWDM在城域网中的发展与应用(一)》《DWDM在城域网中的应用与发展（二）》两篇。第三篇讲城域宽带网未来的发展。

6.环形网结构

　　虽然格形光网络能提供诸多的优点，但是大多数运营商仍然采用DWDM环形城域网。主要是因为对SONET环网的结构已经很熟悉，另外环形网在光缆断裂或电路插卡失效的情况下能够自动复原。用户已逐渐习惯采用提供备份电路的网络（如SONET/SDH），因此，当电路发生故障时，若不能自动提供迂回路由是难以接受的。最好的方法是，首先选择DWDM环形城域网，然后再逐步向格形网过渡。当然，这将给设备制造商带来更大的挑战。DWDM设备必须适应这种转变，而且成本要低。DWDM环形城域网涉及到整个网络的三个部分：城域网接入部分、城域网骨干部分、城域网局间部分。

　　用于城域网的DWDM接入设备，必须能够可靠地传递业务且具有较高的扩展能力，提供16至44个有保护的波长信道。大多数设备制造商还不能提供具有如此大的扩展能力的接入设备，能处理从DS-3（44.736Mb/s）到OC-48c（2.5Gb/s）范围内的各种支路信号。实际的解决方法通常采用两类设备：较小的DWDM设备用于处理DS-3到OC-3（155.52Mb/s）的信号，较大的DWDM设备用于处理从OC-12c（622.080Mb/s）到OC-48c，甚至到OC-192c（9.952Gb/s）的各种支路信号。较小的设备通常采用一个波长，并与较大的设备兼容。在用一个波长发送业务信号之前，先将低速率支路电信号（OC-3、OC-12）复用到OC-48级的电信号来提高波长利用率。这些DWDM接入设备能够包容各种业务，包括SONET/SDH、GbE、ATM和IP等，业务提供商无需采用不同的接入设备，就能满足用户的多种不同需求。这种构思是把网络智能推到网络边缘，使骨干网尽量保持透明、快速。

　　城域网骨干部分的设备，是许多厂商必须关注的领域。这是因为主要设备；光交换机还不能完全处理来自于城域接入设备的各种业务流。业务提供商需要的是一个规模更大、具有高度扩展能力的256×256 OC-48光交换机（能扩展到1024×1024），向下能够管理DS-3/STS-1级的业务，它能将DS-3到OC-192级的业务从网络一侧交换到任一侧。信号的再生也在此完成，DWDM城域接入设备通常是不具备此项功能的。这种大规模的光交换机能使来自于城域网、长途网的业务终接于一个终端设备和一个交换矩阵上。

　　DWDM城域网结构的最后一部分是连接光交换设备的器件。这种器件通常是DWDM长途传输设备的缩小版本，在大多数情况下是同样的设备。典型配置采用不小于40个有备份的波长信道；在某些情况下，设备还采用4比1的OC-192电路插卡来提高波长利用率。为了允许局间采用“点击式”结构，这种器件也接到光交换机。这三部分的连接结构和一个管理它们的软件平台构成DWDM城域网的整体结构。

7.城域网发展趋势

7.1MSR（城域网多业务环）方案

　　MSR是一个新生的概念，它将交换和传输简化，同时也把交换和传输这两项技术进行了有机的集成，使之成为一个整体。MSR可提供Ethernet、GE、DVB、ATM、POS、X.85和X.86支路接口，能以动态数据分组环的方式工作，像路由器一样在环上转发包括IP包在内的分组，在环上运行的业务可提供单播、组播和广播模式。由MSR组成的网络有以下特点：

　　环上的业务是透明的；数据、视频和TDM可集成在一块芯片上，实现三网融合；在50毫秒以内实现二层保护倒换，具有自动拓扑发现和性能管理功能；环和环上运行的业务具有弹性，可大可小、可多可少；接入环和骨干环可以互相嵌套；双向对称反转环都被用来传送数据、信令和网管帧；群路业务可以是STM-16/OC-48、STM-64/OC-192、GE、10GE、HOVC的级联；可进行动态的节点添加和删除；所有支路业务、信令和网管帧有提供优先级队列和服务质量等级的功能，支持三层(包括IP包在内)的存储转发；MSR帧格式与群路的类型、速率无关。

　　MSR的提出，是城域传送网技术的一大突破。由此，城域光网络技术又有了新的选择。

7.2 ASON（自动交换光网络）

　　在大多数人眼中，ASON还仅仅是一个概念。但是有专家预言，ASON的最先的应用可能是在城域网，原因如下：首先是城域网中大型的业务结点及带宽需求，其次是城域网有实时变化的业务流向，第三就是ASON的独特的网络恢复机制。　　

　　实时变化的业务流量，特别是以IP为主导的网络业务仍然是不可预知的，需要传输网络具有更好的自适应能力。这种适用能力不仅是指网络接口或网络容量的适应能力，更包含网络连接的自适应能力。因此有必要引入交换信令的概念，而ASON就是我们能够实现的智能传输网络协议，它在传输网络中引入了动态交换，使得动态分配带宽成为可能。

　　现有的集中式格形网恢复方法不能适应业务容量急剧上升的情况，而ASON可通过邻居发现、链路状态更新、路由计算、光通路管理、端到端保护等多方面功能的相互协调建立一种可行可靠的保护恢复机制，实现了网络资源和拓扑结构的自动发现，提供了智能的光路由并可以提供分布式的智能恢复算法。

　　有了智能光网络，城域网的业务的调配就变得更加灵活；网络运营商可以提供更多类型的业务服务(如带宽批发)；提供更多类型的保护恢复机制；针对不同种类的业务级别，提供不同类型的服务等级等等。

7.3 DWDM技术延伸SAN

　　作为基于密集波分复用（DWDM）的新一代宽带网络，管理波长服务承诺最终可以使通过光纤城域网（MAN）扩展SAN应用，且对公司来说价格合理。

　　DWDM多路复用器，如思科最近宣布的ONS 15540、北电的OPTera Metro 5200多服务平台、Oni System的ONLINE系列和Akara的OUSP 2000，可以把一束光纤分成多个信道，而每个信道都能以透明方式支持不同的协议及应用。这些协议及应用包括光纤通道、吉位以太网、同步光纤网（Sonet）或ATM。

　　这项技术使企业或服务提供商能够把部署及维护光纤基础设施的高昂成本分摊给多个地点、应用及用户。典型的一条DWDM连接可以支持64个无保护信道，或32个受保护信道（成对的冗余信道用于备份），而每个信道支持2.5Gbps或10Gbps速率。

　　DWDM还把在现有光纤上部署新的带宽或服务所需的时间缩短到了几周甚至几天。相比之下，部署计费的“点亮光纤”（lit fiber）服务却需要80至120天。

　　分析家和提供商一致认为，存储应用将是推动这个市场的首要因素。确切地说，管理波长服务针对希望跨多个地点管理存储资源的众多企业，它既降低总体拥有成本，又能够实现灾难恢复。

　　基于DWDM的管理波长服务提供了价格合理的光纤连接，而这些连接具有企业系统连接（Escon）、光纤通道和光纤互连（Ficon）所要求的高吞吐量、低时延。

　　眼下，基于DWDM的服务主要集中在一些都市区。服务出现这种密集，原因主要在于最后一公里问题及服务提供商只能着眼于许多公司聚集的地区。

　　如今的服务在价格机制、地区分布和支持级别方面也大不相同，这意味着用户在购买时得认真作一番比较。

　　从最基本方面而言，光纤提供商为顾客安装点对点、未保护或受保护DWDM连接，并提供维护。至于管理光纤通道、Escon连接及存储设备与DWDM设备如何联系则取决于用户。

8.DWDM城域网的新方式

　　许多城市电信网运营商采用SDH技术建造了他们的网络。但是，随着需求的增长，这些运营商面临困难的决策。将整个SDH网络升级到更大容量需要对新设备作大量投资，还可能因为分组数据业务流量的上升需要另建一个网络，造成有两个网络要管理的局面。还有，城市地区可用的光纤数目远远不是无限的，因此堆栈SDH环或添加新的点对点连接未必可行。

　　DWDM是一个明显的解决方案，但很多运营商因为其代价高昂而却步。用于长途网的常规系统方式成本太高，而且无法满足城域环境的某些特别要求。不过，可以面向城域环境的要求调整解决方案，形成更简单、更具成本效益的方式。首先来考虑主要的要求：

　　光纤网利用率：城域环境可用的光纤数目通常是有限的，而有时候无法部署更多光纤，因为在人口密集的城区这样做成本太高。另一个方案是租用光纤，但这意味着运营商要为每一公里租用的光纤付费，无论有无营业收入。因此主要目标应是尽量减少所需的光纤。

　　光纤网的利用率应该尽可能提高现有设备的复用：必须保护以前所作的设备投资；通常不考虑报废。一般而言，运营商会遇到对容量要求比较宽松的客户，可用现有设备为其服务。

　　将第一批通信信道投入运行所需的投资必须较低，而且要能随着营业收入的上升而逐步增加信道损耗容忍度：城域光纤网一般比长途网有更高的链路损耗。大量的接续和光纤配线架占用很大一部分的功率预算，其结果是，高达每公里0.8dB的损耗值并不罕见。

　　系统对损耗的容忍度越好，它需要的光放大器就越少，其成本也就越小多业务支持。随着网络和服务的演变，不可能预测哪一种业务流将占主导地位。

　　系统必须是业务流协议透明的10Gbit/s能力：在长途网，10Gbit/s正在普及。城域网对此等高比特率的需要固然超前了一点，但有能力承载一个10Gbit/s信号从长途网进入城域网内的一个PoP(接入点)将是一大优势，成为城市电信运营商区分自身的因素。由此也可避免部署进入城域网之前的昂贵的分接设备。

　　系统必须能够处理SDH/SONET和以太网的10Gbit/s业务流信号低的生命周期成本：也许最重要的参数是拥有一个易于安装、运行和维护的网络，因为在网络的整个生命周期，这方面的成本通常比设备成本更突出。影响此等成本的参数包括管理和维护网络所需的员工技能水平，以及所需的零部件。

　　低的网络复杂程度至关重要，同样重要的是易于使用和整合入现有网络运行中心的管理方案。

　　DWDM是当今唯一可达到容量、可扩缩性和透明度等方面要求的技术。关键是如何使其充分低的成本和高的效率，以适于城域段的应用。

　　城域网牵涉的距离比较短，由于损耗较大，常规系统结构仍要求有光放大器，以满足容量和大小方面的要求。瑞典Lumentis公司推出的对损耗容忍度较好的新型系统结构减少了对光放大器的需要，从而推进了DWDM在城域网中的大范围应用。不采用或少应用光放大器的DWDM网络的优点是：

　　低的网络初期投资；因为在部署第一批信道时，光放大器的开支可能就要占用超过一半的设备成本。

　　较方便的波长管理；因为所有波长都是独立的，并可被添加／路由，无需采用复杂的功率调节和信道平衡方案以补偿现有信道更可靠的网络。

　　一个失效的光放大器就可瘫痪整个网络，因为所有经过该放大器的波长都会受到影响较低的生命周期成本。无需库存昂贵的放大器配件，而且对部署、交付和配置网络的员工的技能要求也不高。

　　当然，网络的损耗容忍度总是有限的，因此还是可能要部署一些光放大器。但大多数情况下是不需要光放大器的。来自Lumentis公司的新结构使无放大器的网络与其它解决方案相比具有两倍以上的容量。由瑞典Validation公司进行的试验确认和超出了这些说法。在一个光纤网中建立一个无放大器的98公里环路，有20个卫星节点，每一个有2个波长的加减能力，结果证明能提供无错传输。常规的无放大器解决方案仅能局限于4到5个节点。

　　去除光放大器是第一个大步，但还需要其它措施来应对系统的要求。Lumentis有一种新产品可将10个信道集中到一个波长上。这是Lumentis多向可扩缩性(MDS)概念的又一组成部分，实现一个波长内的可扩缩性。该部分称为SDH/SONETMuxPonder，在一个波长上承载多达8个STM-1/OC-3和2个STM-4/OC-12信道，为此等业务流提供低成本高效的传送。

　　MuxPonder可在DWDM城域解决方案中作为进入点。通常让一个STM-1/OC-3占用一个波长是不利于成本效率的，但MuxPonder允许八个这样的信道在一个波长上，从而消除了这一局限。在少量波长上连接现有SDH/SONET设备，就拥有了一个能适应任何业务流类型或比特率的网络解决方案。

　　另一个要考虑的因素是，MuxPonder几乎可即时添加业务信道。安装MuxPonder时，一个波长管被建立，运营商可逐步增加至业务信道容量限额，而无需担心创建光电路。只是将SDH/SONET盒连接到MuxPonder的相应端口。这样，MuxPonder可保护运营商以前对SDH/SONET设备的投资，减少需要投资更多多路复用器，以在一个DWDM波长上高效率地承载业务信道。类似地，Lumentis的双千兆比以太网转发器可在一个波长上实现两个IP业务信道，以更高效率利用网络。

　　另一种高效率利用网络的方式是在网络中移动容量。与其设置固定的光电路以满足短时间的需求但大部分时间处于闲置状态，不如使用光交叉连接(OXC)将未用的波长搬到需要的地方。其结果是需要部署较少的波长。不过，要保持这一解决方案的成本效率，OXC的位置十分重要。单纯从性能观点看，最有效的解决方案就是有一个网格拓扑，在每一个节点配备OXC，但从成本上说这不是一个好的解决方案。平均而言，在一个全贯通网格结构中，到达一个节点的业务流量的70%是经过而已，因此没有必要在每一个节点部署如此昂贵的装置。相反，采用被动加减滤波器，结合在选定节点和与子网互连的节点部署OXC的拓扑，具有高得多的成本效率。

　　一个损耗容忍度好的结构，结合MuxPonder，双千兆比以太网转发器，和OXC等装置，可实现无放大器的网络，为城市运营商带来高效率，低进入成本，低生命周期成本的网络。这将缩短实现盈利的时间，并为运营商带来强大的多业务网络，足以满足当前和未来的需求。【全文完】

摘自　赛迪网