城域网技术特点以及发展趋势

一、概述

城域传输网是城域范围内的传输网络，它为数据、语音、ATM、宽带线路租用等上层应用网络提供底层连接的通道。随着中国电信业务的逐渐放开，包括中国电信、中国移动、中国联通、中国网通、吉通通信等在内的运营商都纷纷扩建或兴建自己的传输网络。这些运营商在构建自身的传输网络时，既有共性又有各自的特点。

对于各运营商的长途网络，无论是全国骨干网络还是省内长途网络，新建的网络基本上以开放式长途DWDM设备构成，DWDM设备的波长数量为16波、32波或80波不等。这些长途DWDM设备主要构成点到点的链形连接，根据运营商的设计思路不同，整个长途网络可能是格状网络(如中国电信的全国骨干网)，也可能是环形网络(如网通的骨干网络)。

在综合考虑了设备的成本、技术的成熟程度、需要承载的业务和可靠性等因素后，目前大部分运营商(包括中国电信、中国联通、中国移动等)的城域传输网络仍以SDH设备为主，也有一些以承载数据业务为主的新兴运营商采用了部分新一代数据传输设备(比如RPR技术、弹性分组环技术)来组建城域传输网。

网络业务的日趋高速发展，为各运营商兴建数据和传统业务并重的城域传输网提供了历史性的契机。可以说，随着中国电信业务的逐渐放开，城域传输网也将成为各运营商抢占市场的主战场。

二、城域传输网技术及其特点

1、光纤直连技术及特点

光纤直连技术是指以太网交换机、路由器、ATM交换机等IP城域网网络设备直接通过光纤相连。严格来说这并不是一种城域传输方案，但由于目前在IP城域网中已经采用了很多光纤直连的方案，所以我们在这里把光纤直连作为一种传输技术来介绍，如图1所示。

IP城域网设备的光接口以点对点方式直连，业务接入设备也通过光纤与骨干设备直接连接。光纤直连技术舍弃了传输设备，方案简单，成本低廉，但有比较明显的缺点：首先，由于没有传输层，光纤质量、性能监测和保护等无法实现。

其次，光纤利用率较低，浪费严重，每两个业务接入点需要一对光纤，一个业务接点如果与其他业务接点都有业务互通，光纤数量呈阶乘增长。最后，业务端口压力大。每加入一个新节点，交换机或路由器等IP城域网设备就需增加一个接入端口。因此，这种方式只适用于节点数不是很多或节点距离比较近的局域网络等场合。

2、多业务传送平台技术(MSTP) 及特点

由于SDH/SONET已经占了传输网络非常大的份额，必然会在以数据通信为代表的IP城域网中发挥重要作用。基于技术成熟性、可靠性和总体成本等方面的综合考虑， 以SDH/SONET为基础的多业务解决方案仍将在可预见的未来扮演重要的角色，这一点在城域网应用领域显得尤为突出。

SDH/SONET环路在网络性能监视、故障恢复及可靠性方面有着得天独厚的优势，非常适合时间敏感型语音业务的需求，同时满足电信级别的高性能要求。然而，SDH/SONET又是一个以复杂的集中式供应和有限的扩展性为特征的体系结构，难以处理以突发性和不平衡性为特点的IP业务。

SDH/SONET技术本身也在不断发展，SDH/SONET技术的特有优势将在近期内继续得以保持，它将继续在高低端领域以及在支持异步传输模式(ATM)、IP和以太网透明传输等方面发挥潜力。

改造后的SDH/SONET的功能模块如图2所示，先由各个业务接口模块将多种业务适配映射至不同的VC，然后通过高低阶的交叉矩阵进行调配，实现支路到支路，支路到线路，线路到线路的全交叉连接。实际上，改造后的SDH/SONET设备早已突破了以往ADM的模式，支路和线路已无速率上的分别，而只是根据业务的流向来定义了。在新一代SDH/SONET的平台上还可以加装合波器、分波器、波长变换器等以支持DWDM的应用。

改造后的SDH/SONET又称作多业务传送平台(MSTP)，如图3所示。在这个平台上，TDM业务、ATM业务、IP业务都可以接入，并且能高效传输；更进一步，3种业务还可以进行交叉和交换。因此多业务传送平台(MSTP)的优势是非常明显的，既能够兼容目前大量应用的TDM业务，又可以满足日益增长的数据业务(IP、ATM)的要求，同时采用了目前最为成熟的SDH组网和保护技术。

MSTP技术是一种折衷的方案，它较好地解决了运营商既需要传输TDM业务，又需要处理数据业务时的矛盾，它也是运营商在已有大量SDH设备安装运行的情况下，对自身网络进行演进，为用户提供新兴业务的较好选择。但是，如果在处理大量或纯粹的IP业务时，MSTP也存在着不能动态、公平分配带宽等缺陷。

MSTP技术在宽带IP城域网中的应用也相当广泛，主要在如下几个方面：

1）透明传送以太网业务

利用MSTP提供的TLS(Transparent LAN Services)功能，可以由MSTP直接提供新型的数据租线业务："Ethernet DDN"。传统的DDN网络利用TDM机制，由SDH网络和DDN节点机为用户提供带宽独享、有安全隔离保障的租线业务，通常提供的接入速率为64k、128k、256k、2Mbit/s等；MSTP同样利用TDM的机制，将SDH中的VC指配给以太网端口，通过VLAN的技术把不同的以太网接口指配映射到指定的VC中，独享SDH环路中的传输带宽，同时保障用户的端口带宽和网络中的安全性。利用现有的SDH网络甚至可提供跨区域的宽带以太网租线业务。

较之与传统的DDN业务，MSTP提供的以太网租线业务具有这样一些特点：

①更大带宽的端口形式：10/100Mbit/s及GE；

②同一种端口(如GE)，可以分配不同的带宽(如155M、300M、622Mbit/s等)；

③以太网端口更方便用户接入其私有数据网中的路由器、以太网交换机、主机等，省去了一些转换器，同时简化了整个网络的结构；

④MSTP提供完善的保护机制保障以太网端口的可靠性。

2）IP城域网核心层、汇聚层和接入层的设备互连

在IP城域网的规划实施中，IP核心层和汇聚层之间以及汇聚层和接入层之间，通常是采用"树形"结构，由GE、FE和POS完成网络设备之间的中继互连。如图4右半部分所示。

在这样的网络设计中，通常采用生成树协议在第二层完成IP业务的保护或通过路由表的收敛在第三层来实现IP业务的保护。采用这种工作方式，网络设备之间需要"双连接"，而且IP业务的自愈恢复时间在十几秒或几十秒，对今后在IP宽带网中开展实时业务会有影响。

如果采用MSTP技术来提供IP城域网设备间的中继互连(GE、FE和POS等)，如上图4左半部分所示，MSTP可以在网络的物理链路层提供以太网接口、POS接口的完善保护机制，实现50ms以内的快速自愈恢复，真正做到在IP宽带设计中，无论是IP核心层，还是汇聚、接入层，均达到电信级别的要求。

另外，MSTP具备的L2-switching(第二层以太交换的功能)和数据业务的统计复用功能，可以进一步优化IP城域网的设计。

3、城域波分技术及特点

以DWDM密集波分技术为标志的光传输时代的到来，为业务的传输在物理层面上打破了带宽的瓶颈。随着DWDM在长途传输上的不断应用、以及城域业务量的不断扩大，DWDM 技术逐渐在城域范围内找到了用武之地。SDH强调的是多业务在TDM层面的灵活处理能力，具有颗粒度较低的汇聚能力；而DWDM强调的是光层面传输的经济性和灵活性。

DWDM技术从长途向城域转移，主要基于以下的原因：

①网络扩容需要额外带宽。网络的扩容经常会伴随带宽容量的大幅增加，在一些案例中，数据网络的带宽增加会超过原有传输网络可以提供的带宽范围，这时如果用户可以提供可利用的光纤资源，利用城域波分技术可以轻易解决带宽瓶颈的问题。

②光层面的保护功能。利用城域波分技术在光层面提供的快速切换保护功能，可以达到提升网络可靠性能的目的，尤其是对数据业务，如FE、GE等，可以提供底层的保护功能。

③业务传输具有透明性。与其他传输方案相比，透明传输各种业务是城域波分技术的优势。与IP over ATM等形式相比，IP over DWDM节省了中间层，设备趋于扁平化，管理更容易；另外，以城域波分设备为基础平台，在光纤线路上只需要一对光纤，各种TDM和数据网络设备能够以不同的接口形式汇聚到城域波分设备上。

④改善网络设备光端口性能。大部分的网络设备光端口的设计可能是处于经济性的考虑，其最大传输距离经常不能满足城域较长传输距离的需要。解决这样的问题，一种方案是可以直接利用光放设备来提高光信号的功率(有时还需利用波长转换设备来改善信号的质量)，但这个方案只能简单解决信号的传输距离问题：另一种方案则是捆绑城域波分设备，一方面解决信号的传输距离问题，另一方面则可以提供光层面的网络保护。

⑤优化城域网的光纤物理结构。由于城域波分设备大大地提高了光纤的传送能力，相当增加了十几对甚至是几十对的光纤，在网络设计时，可以不受实际的光纤限制，设计出业务流向和网络结构更加优化的城域传输网络。