边缘接入智能化

Charles Baumert, Jan Erreygers 著 黄照祥 译

　　过去十年，光纤通信设备的传输容量增长非常惊人。传输速率已经从最初的OC-3（155Mb/s）发展到今天的OC-192（10Gb/s），最近40Gb/s的系统也已开始演示。密集波分复用（DWDM）技术扮演着容量倍增因子的角色，可把一根光纤的容量扩大16-80倍。

　　与此同时，电信工业的发展也是日新月异，新兴的接入技术、传送及网络通信协议和业务层出不穷。

TCP/IP正逐渐成为数据网络的第3、4层的主流协议，而ATM、帧中继（FR）和PPP等第2层协议也日趋成熟。上世纪九十年代之前，T1（1.544Mbit/s）和E1（2.048Mbit/s）电路是被公认的高速接入技术。从那时起，一些新技术不断涌现，如综合业务数字网（ISDN）、基于ISDN的DSL（IDSL）、高比特率DSL（HDSL）、非对称DSL（ADSL）、对称DSL（SDSL）、对称HDSL（SHDSL）和反向复用ATM（IMA）技术。

　　所有这些技术、协议和业务都仅仅是为了满足特定通信需求而开发的。然而，如此众多的设备、协议和业务迫使新兴的本地电信运营商面对巨大的挑战。

　　随着技术的不断发展，将光纤传输和接入技术集成在一起的智能边缘光网络设备（OED）闪亮登场，这种设备也称作多功能、多业务接入平台（MMAP），使接入网和城域网（MAN）能有效融合为一体。

　　LAN到MAN的复杂性

　　一提到局域网（LAN）和城域网（WAN）的互连，人们立刻会想到众多的相关设备。传统公用电话网中的时分复用（TDM）业务、拨号ISP业务和帧中继业务，都是由T1电路来承载的。这些T1电路终接于T1复用器上，然后再连到（或不连到）一个实现DS0（64kbit/s）电路统计复用的交叉连接交换机上；接下来由一个光分叉复用器（OADM）送入城域网。这里，OADM仅完成光层上不同类型信号的复用，不涉及额外处理和统计复用。

　　不同类型的设备有着不同的要求，加之众多协议的存在，使网络互连的复杂性急剧增加。

　　智能化

　　一种全新的思想正随着MMAP的引入逐渐浮出水面。MMAP实现了在一个平台上光传输复用器和多业务接入设备的功能整合，增加了对诸如GR-303/V5.2网关、T3/E3汇集等多种新功能的支持。

　　新方法采用了机架式结构作为MMAP平台的基础。多种类型的业务接口和功能卡都能插入机架中，以满足不同的应用需求。

　　目前，提供多业务接入平台的趋势越来越明显。这类设备将两种以上的接入设备集成为一个设备。真正使MMAP崭露头角的是，它能实现运营商所期望的大部分（或全部）接入方式的高密度集成。这包括在同一平台上增加一些功能以实现接入网到城域网的桥接。根据不同的应用需求，MMAP能提供与城域网设备任意部分连接的接口，或直接装在城域网中。

　　本地运营商现在面临着许多困难。从上层来看迫切要求紧缩投资和增加利润。因此，诸多问题需要优先解决。

　　投资市场在为电信运营商注入新资金方面变得更加慎重。因此，投资预算受到极大限制，资金往往只能用在那些能立即产生收益的项目上。建设一个专门的业务网需要高额的初期投资。例如，在为用户提供业务之前必须先安装好一个DSL接入复用器（DSLAM）把它连到骨干网上，这样一来，每开通一种新业务，都必须重复上述动作。

　　然而，MMAP能显著降低初期建设成本。你仅仅需要一个机箱，就能提供多种业务，从而使网络更加模块化。只有当有用户订购业务时才需要增加线路卡和模块，从而能够立即产生收益。 建设基于ATM over SONET（SDH）的城域网，可明显地节省带宽。在语音和数据混合业务的应用情况下，根据具体情况，ATM over SONET（SDH）结构能降低城域网所需带宽2-4倍。如此一来，运营商就能采用速率较低的光传输设备来提供业务，如OC-12c（599.04Mbit/s）而不是OC-48c（2.4Gbit/s），或者是OC-48c而不是OC-192，特别是在高速SONET（SDH）设备仍然非常昂贵的情况下。

　　另一个重要的因素是机房空间的限制。在集中式安装的情况下，机房空间很有限。当需要扩大机房时，运营成本将会随着租金、电费、空调费等而增加。采用MMAP平台，将会极大地降低机架占用空间，并实现一个机箱同时传送所有业务。只有当机架已被占满并开始创收后才需要增加新机架。

　　MMAP平台的另一个明显的好处是降低独立管理各种业务系统的复杂性。MMAP平台允许只采用一个管理系统来实现接入网和城域网的全部管理。这样，运营商就能从减少员工的培训费用、采用统一的告警机制和简单、统一的业务配置中收益。

　　MMAP体系结构

　　MMAP平台通常是由一个装有千兆比特ATM/TDM背板的机架构成的。多种类型的功能插卡可用于接入网和城域网之间的互连。背板上的ATM/TDM总线实现系统插卡之间的互连。线路卡连接MMAP用户接入侧的下行网络设备上（如集成接入设备〈IAD〉、DSLAM、路由器、小交换机等）。每一个线路卡从一个或多个用户网络设备接收数据流，如有必要，再将它们从帧中继或TDM格式转换成ATM信元，然后通过ATM总线到达上行卡后送到城域网，或经过其它线路卡后回到下行设备。当然，TDM业务也能通过TDM背板总线交叉连接到其它线路卡，无需经过ATM层处理，减少了处理负荷和降低了ATM信元的组装时延。

　　当自线路卡接收到ATM数据流时，MAN卡将它们复用到一个或多个虚通道（VP）和虚电路（VC）上的ATM信元流，然后再将其发往高速城域网。在下行方向，每一个MAN卡将收集来自城域网的输入数据，后者通过ATM信元总线到达相应的线路卡，最后分别送往IAD、DSLAM和其它设备。如有必要，在发送到用户设备之前，线路卡也可以将由上行卡来的信元转换成帧中继和（或）TDM格式。

　　由此看来，MMAP实质上是一个完整的ATM交换机。充分利用强大的ATM特性，每一种业务都能获得足够的性能保证。这是在同一平台上集成不同的业务和功能的关键。

　　MMAP的应用

　　MMAP具有多种用途，如为数据和语音业务的接入提供高密度的统一平台。MMAP提供IDSL、ADSL、SDSL、SHDSL、HDSL、HDSL2、T1/E1、T3/E3及10/100Base-T Ethernet等接口，同时支持TDM、FR、ATM及IP等多种协议。此外它还提供基于TDM和分组的话音业务。

　　MMAP平台的一个主要特点是引入了GR-303/V5.2语音网关。话音业务流通过TDM或ATM接口进入平台，而数据则能同时以多种方式传送。Voice-over-ATM业务经转换成TDM，然后与本地TDM话音复用在一起，再汇集到一个或多个T1、T3或STS-1 TDM电路，最后通过GR-303接口（作为MMAP的一种功能卡）连接到一台5类交换机上。该平台支持部分或完整的GR-303群，多个GR-303群可连接到交换机上。数据被分别送到相应的FR、ATM或IP数据网中去。

　　MMAP平台具有高密度输入端口，能将多个DSLAM、ADM和其它MMAP的输出汇集成一个单一的分组流。MMAP支持多种标准输入接口，包括T3/E3（TDM、ATM和FR）和OC3c/STM-1。当MMAP充当集中器时，如果用户需要增加新业务，则可在同一个平台上提供。在上行链路方向，可通过OC-3c/STM-1、OC-12c/STM-4或OC-48c/STM-16等接口以点对点或环形的形式与网络连接。某些平台还支持T3/E3 ATM上行链路接口的低容量应用。

　　MMAP平台提供多种组网方案，为多幢建筑物或园区网提供服务。另外还提供全方位的话音、数据业务的接入设施。MMAP平台具有强大的扩展能力，因此设备可用于端局内。MMAP平台同时支持传统TDM话音业务和分组话音业务。在大容量应用情况下，可在建筑物内安装一个光纤环或点对点的光纤。基于光纤的IAD可直接连到MMAP平台，为用户提供前所未有的高速接入。

　　在其它应用场合，下行装置的连接可通过铜缆，采用相应接入技术实现。MMAP的模块化特点允许在同一幢建筑物内实现光纤和铜缆接入的融合。对于较小的建筑物，可采用较小的MMAP平台。

　　智能光传输装置

　　采用MMAP能带来不少好处，如多功能、多业务、灵活性大。MMAP可配置成能支持多种不同的接入网或城域网的平台，为此只需选择适当的上链卡和线路卡套件。此外可单独或同时支持各种功能，如：光传输复用器、多业务接入平台、GR-303/V5.2网关、T3/E3集中器、多客户应用平台。

　　相应地，功能扩展能力更强，避免了采用功能“超前”的服务提供点（PoP），允许为未来发展新业务预留空间。当用户业务需求增加时，可随时增加线路卡来扩大容量。由于采用模块化设计，与端口数固定的设备相比，扩大MMAP容量时可采用粒度较细的模块以节省成本。

　　如果一个机架的容量已不够用，可将几个机架连起来用。采用了MMAP平台网络容量可按需逐步扩大而且更经济，此外网络管理也更加简化。与管理不同厂商的多种设备（每一种设备都有自己的管理系统）不同，MMAP的相关接口和功能都可通过一个管理接口进行管理。

　　MMAP能节省大量的网络建设成本，即添加一个PoP，仅需要增加少量设备，而不需要大动干戈，因为MMAP可通过更换电路板来重新配置。由于设备的成本低、淘汰率低，运营商的投资能更快得到回报。

　　互联网业务增长的关键因素之一是网络结构的简单化。互联网基本上是一种由路由器和链路构成的格形网。互联网的设备不分层次，除路由器之外别无其它。而且只需采用一个基本协议——IP协议。

　　然而，运营级网络并不喜欢互联网的简单架构，它们趋向于分层结构，与“平坦”的互联网结构大不一样。对于接入网，情况变得更加凌乱，很大程度上是由于电话双绞线的物理特性限制和大量协议的共存，运营商被迫重复建设多种接入网，就像城域网那样。所有这些给运营商带来了过多的麻烦——扩展了设备和机房空间的需求。运营商期待着某种更好的方式能出现。 MMAP把互联网固有的简单性带到接入网中，同时也将运营商的城域光网络和接入网紧紧地捆绑在一起。因此只要使用一种设备MMAP，即能处理城域网与接入网之间所需的全部功能。因此，在城域网和局域网之间只有一个平台，然后通过IAD到达用户。

　　MMAP显著地降低了网络的复杂性，允许运营商优化其网络。MMAP对设备的要求降低，网络规划和扩展简化；后勤工作备份等得以简化；网络管理变得更加统一和界面更加友好，业务配给快速，相应地投资回报自然快速增长。

摘自《通讯世界》译自《Lightwave》2001.10期《Intelligence for the access edge》