城域网的发展与技术选择

4 城域网解决方案之三：弹性分组环多业务平台

为了将以太网扩展到电信级的核心网，需要解决以太网固有的一系列问题，RPR就是解决方案之一。这是一种基于以太网或SDH的分组交换机制，属于中间层增强技术，采用一种新的MAC层和共享接入方式，将IP包通过新的MAC层送入1层数据帧内或裸光纤上，无须进行包的拆分重组，提高了交换处理能力，改进了性能和灵活性。RPR既可以工作在1层的SDH和千兆以太网上，也可以直接工作在裸光纤上作为路由器的线路接口板。早期的独立RPR设备架构在以太网上，目前的趋势是架构在SDH上，成为新一代MSTP的内嵌功能，从而可以充分利用两者的优势。

RPR简化了数据包处理过程，不必像以太网那样让业务流在网络中的每一个节点进行IP包的拆分重组，实施排队、整形和处理，而可以将非落地IP包直接前转，明显提高了交换处理能力，较适合分组业务;RPR又能确保电路交换业务和专线业务的服务质量(能做到50 ms的保护倒换时间);RPR具有自动拓扑发现能力，可以自动识别任何2层拓扑变化，增强了自愈能力，支持即插即用，避免了人工配置带来的耗时费力易出错的毛病;RPR可以有效支持两纤双向环拓扑结构，可以在环的两个方向上动态地统计复用各种业务，同时还能按每个用户每种业务为基础保留带宽和服务质量，从而最大限度地利用光纤的带宽，简化网络配置和运行，加快业务部署;RPR还具有较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。

弹性分组环的最大特点是采用了一个嵌入控制层，从而可以提供很多新的功能。从成本上看，RPR成本介于SDH和千兆以太网技术之间，数据接口越多，其成本越接近千兆以太网，反之则趋近SDH。总的看，该技术最适合数据业务量占主导，而TDM业务量也需要可靠有效支持的应用场合。

鉴于RPR具有很好的汇聚特性和优化的数据接入能力，因此最适合于城域网的接入层应用，特别是以太网业务带宽需求占绝对优势的场合。

然而，RPR需要新增一个MAC层，系统成本将增加。由于RPR没有跨环标准，单个环的RPR信息无法跨环传递，独立组大网的能力较弱，无法实现相切环、相交环、环带链等复杂的网路拓扑，不能提供端到端业务，但利用与MPLS相结合的方法可以使跨环业务流配置成同一个MPLS标记交换通道，从而实现多个RPR环业务的互通。RPR使用共享接入方法，扩展性受限。

5 城域网解决方案之四：WDM多业务平台

随着技术的进展和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展。当然，这种扩展不是直接的，需要对城域网的特定环境进行改造，其主要特点和要求可以归纳如下：首先，采用WDM后，容量有了大幅度的增加，可以扩大数十至数百倍，而且可以提供某种形式的WDM环保护。其次，应用WDM后容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。用户可以灵活地传送任何协议和格式的信号而不受限于SDH格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统，直接与用户接口需要能灵活快速地支持各种速率和信号格式的业务，因而要求其光接口可以自动接收和适应从10 Mb/s到2.5 Gb/s范围的所有信号，包括SDH、ATM、IP、千兆比以太网和光纤通路等。而对于应用在城域网核心的系统，将来可能还会要求支持10 Gb/s乃至40 Gb/s的SDH信号和以太网信号。最后，城域WDM系统还应具备波长可扩展性，新的波长应能随时加上而不会影响原有工作波长，这样，系统可以通过简单地增加波长的方式迅速提供新的业务，极大地增强了网络扩展性和市场竞争能力。

然而，目前WDM多业务平台的成本仍然较高，特别是传输距离较长时需要光纤放大器，因此需要开发低成本光纤放大器。由于当前在网络边缘需要整个波长带宽的用户和应用毕竟很少，因此WDM多业务平台主要适用于核心层，特别适用于扩容需求较大、距离较长的应用场合。为此进一步开发允许不同业务量和不同协议共享同一波长的子速率复用技术，改进容量利用效率是WDM向网络边缘扩展的必要手段。

为了降低城域WDM多业务平台的成本，出现了粗波分复用(CWDM)的概念。系统的典型波长组合有3种，即4、8和16个，分别覆盖1 510～1 570 nm、1 470～1 610 nm、1 310～1 610 nm范围，波长通路间隔达20 nm之宽，滤波器通带宽度约13 nm，允许波长漂移±6.5 nm，大大降低了对激光器的要求。传统DWDM系统用激光器的波长精度要求至少有0.1 nm，而CWDM系统用激光器的波长精度要求可以放松到2～3 nm，甚至可以在制造DVD光驱用激光器的生产线上制造出来，因此成本可大大降低。此外，由于CWDM系统对激光器的波长精度要求很低，无须制冷器和波长锁定器，不仅功耗低、尺寸小，而且其封装可以用简单的同轴结构，比传统碟型封装成本低(激光器模块的总成本可以减少2/3)。从滤波器角度看，典型的100 GHz间隔的介质薄膜滤波器需要150层镀膜，而20 nm间隔的CWDM滤波器只需要50层镀膜即可，其成品率和成本都可以获得有效改进，预计成本至少可以降低1/2。

简言之，CWDM系统无论是对激光器输出功率要求，还是对温度的敏感度要求，对色散容忍度的要求以及对封装的要求都远低于DWDM激光器，再加上滤波器要求的降低，成本有望大幅度下降。特别由于8波长CWDM系统的光谱安排避开了1 385 nm附近的吸收峰，可以适用于任意一类光纤，将会首先获得应用。

从业务应用上看，CWDM收发器已经应用于吉比特接口转换器和小型可插拔器件，可以直接插入到吉比特以太网交换机和光纤通路交换机中，并允许用户选择波长。其体积、功耗和成本均远小于对应的DWDM器件。目前100 GHz间隔的吉比特接口转换器已经问世，50 GHz间隔的吉比特接口转换器也将很快问世。这样，用户可以首先应用CMDM系统应付业务需求，在业务量发展需要更多波长时，直接用DWDM代替CMDM收发器，其他部分不动，即可平滑升级到数百个波长通路系统。

总的看，对于光纤资源短缺的城域网或者大型城域网的核心层乃至未来的汇聚和接入层面，城域WDM多业务平台都将是一种有长期技术寿命的通用解决方案。CWDM多业务平台则最适合城域汇聚和接入网部分。

6 总结

面对复杂动态的城域网应用环境，上述4种方案都将在特定应用场合或时间获得应用，共同构成完整的城域网解决方案。对于多数运营公司而言，近期选择SDH多业务平台是稳妥的可持续发展的策略，既兼顾了现有的大量SDH基础设施，又考虑了适度支持数据业务的需要;弹性分组环多业务平台在网络边缘有应用上的优势;以太网多业务平台在未来IP业务绝对主导的形势下将可能成为主要解决方案;当业务量到达相当规模后，WDM多业务平台将在核心和汇聚层扮演主要角色。

可以相信，随着网路中IP业务的继续快速增长，中国宽带业务的迅速崛起和第3代移动通信业务的商用在即，构筑一个动态、灵活、高带宽的城域网将成为网络发展的必然要求，也将是一次重要的市场机遇。