城域传送网的发展及组网策略

恋々风

一、城域传送网技术
    目前在城域传送网应用的主要有三种技术：基于SDH多业务传送节点（或多业务传送平台MSTP-Multi-Service Transport Platform）、基于分组多业务传送平台、基于WDM 多业务传送平台。
    1．基于SDH 多业务传送平台 MSTP
    基于SDH 多业务传送节点是目前应用最多的产品。为了适应城域网多业务的需求，SDH从单纯支撑2Mb/s 、155Mb/s 等话音业务接口向包括以太网和ATM等多业务接口演进，将多种不同业务通过VC或VC 级联方式映射入SDH 时隙进行处理。SDH 多业务节点将传送节点与各种业务节点融合在一起，各厂商只是融合程度不同。基于SDH 多业务传送节点的出发点是将2层或3层的功能作为SDH 附加功能来支撑完成的。其对 2层或ATM 层处理都是与 SDH 处理相分离的，但都可以映射到SDH 的VC 时隙进行重组或交叉到群路接口。从功能上看，MSTP 除了具有SDH 功能外，还具有 2层MAC层功能和ATM 功能。
    MSTP的缺点是每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询，随着环路上的节点增加，查询MAC地址表速度下降，处理性能明显下降。另外在以太网环上，则表现在每个MSTP节点上的以太网板卡分配带宽的不公平性，无法保证环路各个节点带宽的公平接入，即使采用端口速率限制机制，也不能成为全局性公平机制，不能适应数据业务的突发性。
    针对这一问题，许多企业采用了新的方案。将弹性分组环（RPR）技术与SDH 技术相结合，将RPR 卡板集成到SDH 设备中，RPR采用GFP协议映射到SDH 的VC通道中。将SDH 对TDM 业务和RPR对分组业务有效支撑的优势结合起来。对于一个SDH 环网系统，一些VC 通道承载TDM 业务，另外一些通道则承载RPR 数据业务，承载RPR 数据的时隙可以不参加MS-Sping 的保护，其对应的保护时隙依然可以传输数据业务，提高了带宽利用率。当光纤切断时，承载TDM 业务的VC通道进行复用段环倒换，而承载数据业务的实际则进行2层的RPR 保护。网络初期可以一个或两个VC-4通道用于RPR 传输，随着数据业务增加可以进行调整，这种变化通过SDH 的网管系统指配完成。
    MSTP比较适合于已经敷设大量SDH 网的运营企业，可以方便有效地支撑分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过度，适合支撑混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量，同时可以保证网络管理的统一性。
    2．基于分组的多业务传送平台
    基于分组的多业务传送节点主要包括两种方式：基于以太网技术和基于弹性分组环（RPR）技术。以太网在城域网中的应用正在由EFM（Ethernet First Mile）组织进行研究和标准化。由于以太网开始是一种LAN技术，因此需要对其进行改进才能适合于城域网的应用。这些改进主要包括保护恢复时间，服务质量等。传统的以太网恢复时间需要30秒左右，无法满足语音业务的需求。EFM提出的方案是改进STP协议，即快速STP协议（FSTP），可以是保护恢复时间缩短为2秒。
    另外一种基于分组的MSTP是正在由IEEE 802.17工作组制定的RPR技术。RPR技术吸取了千兆以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式，结合MPLS标记，基于MAC高速交换，简化IP前传。RPR帧封装比POS更简化、更灵活。RPR同时具有空间复用机制。RPR技术可以支撑更细致的带宽颗粒，网络成本较低，可以承载具有突发性的IP业务，同时支撑传统语音传送，有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环上实行公平机制而不是在单独链路上，容易实行全局的公平机制。服务供应商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略允许在无拥塞的情况下把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点，没有SDH那种固定电路系统的不灵活性，同时又比点到点的以太网更加有效。
    目前RPR 的标准化尚未完全完成，主要的厂家分为两类，一种支撑TDM 话音业务，另一种则只支撑数据业务。 RPR 的重要不足在于对TDM 业务的支撑，虽然目前有厂商声称可以很好地支撑TDM 业务，但是实际的效果仍不尽人意。其中的一个重要问题是对时钟的透明传输，RPR同步机制与SDH不同，必须确保TDM 时钟可以透明传输到对端。另外一个挑战来自网络管理系统，基于SNMP 的网络管理系统无法像SDH 网管系统对一个复杂、庞大的网络进行有效的管理，并且缺少SDH 的端到端性能监视和配置等手段。第3个挑战来自RPR定义的是一个环网结构下的技术，无法工作在复杂的网络环境下（甚至是环间互联）。而实际的城域网络环境则是十分复杂。
    RPR 技术适合于以数据业务为主、TDM 业务为附的网络。随着数据业务日益成为业务的主体，其应用范围将逐渐扩大，适合于新建网络。
    3．基于WDM的城域网
    WDM技术不仅提高光纤利用率，而且在业务信号复杂多变的城域网中，对信号具有透明性，它可以直接对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整，直接进行透明传输。这可给用户，特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时，不同波长间的信号互不牵涉，每个波长都可以进行自己的灵活上下。城域传输网采用WDM技术主要用于城域骨干层.
    针对带宽需求不是特别大，要求设备简单灵活的情况，现在又出现了一种波长数量较少(一般在4－12波)，波长间隔较大的CWDM(粗波分复用)。CWDM在波长复用间隔（放宽到 10nm左右）方面区别于DWDM(ITU-T标准为0.8nm)。CWDM可以使用从1200—1600nm甚至更宽的窗口，这样，降低了光器件成本。它的最大特点就是多功能集成可用一套设备，组网简单、灵活和便宜。但是由于要采用光纤全波段，有可能对光纤的损耗谱线提出附加要求，要求全波段的复用/解复用器件。另外DWDM 系统价格下降很快，CWDM 的前景似乎并不看好。
    城域OADM环网可承载大量客户的多种协议和多种速率的业务，每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长，为提高每个波长的带宽利用率，应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中，该技术被称为子速率（或子波长）复用，从而实现了“每个波长多种业务”。这种“子速率复用器”降低了城域WDM 系统的应用门槛，可以直接容纳低速率的信号，给组网带来了灵活性。
    WDM 环网解决了两个重要问题： 光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素。目前它主要用来保护那些SDH 还无法保护的业务，如ESCON、FIBER CHANNEL 等。
    4．小结
    MSTP比较适合已经敷设大量SDH 网的运营企业，可以方便有效地支撑分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过度。而SDH 与RPR 的结合更是增强了它对数据业务的支撑。在MSTP上实现RPR对以太网业务支撑是一种很好的解决方案，将两者的优势结合起来。对于中国电信这种传统运营商，基于SDH 多业务传送节点应是其应用重点。
    RPR 技术适合于以数据为主、TDM 业务为附的网络环境，可以作为中小城市组网的手段，特别适合于新运营商在竞争区域开展业务。但是它仅支撑环网结构和相对简单的网管系统限制了它在更大范围的应用。
    城域WDM 技术的最大的挑战来自成本，随着电信市场竞争的加剧和业务类型的增加，在城域内光纤短缺将越来越普遍，而WDM 应用的概率也提高，但维护的复杂性、成本依然是它规模使用的限制因素。

二、城域网建设几点考虑
    城域传送网的节点设置、网络布局应充分考虑IP网、话音、基站、ATM等业务的分布，进行合理的规划和设计。以满足传送网对各种业务网络的综合承载。由于IP 业务将成为业务的主体，因此城域传送网与路由器配置配合是一个很重要问题。
    目前运营商在大中城市城域业务骨干层面：路由器多采用POS互联方式(2.5G SDH接口或者WDM接口)组建，因此城域传送网核心层依然可以采用常规SDH 10Gb/s或城域WDM 系统组网，同时考虑10GE/GE接口在城域网范围内的互联。如果节点间光纤比较富裕，优选SDH方式；如光纤资源十分紧张或业务量巨大，可采用WDM技术；超大城市核心层面某些节点的需求高达几十个2.5Gb/s，，可以在骨干传输节点建立全网状光纤连接或虚拟波长连接，也可以考虑引入电方式的光交叉机，联通各主干环网之间的“网状网”，采用分布式恢复算法进行保护。也就是在各会聚层面均为环网的高一级层面建立网状网恢复。
    汇聚层网络结构多采用环形结构。多业务传送节点MSTP 有着较多的应用。采用MSTP技术，可以实现在传输设备上直接提供以太网或ATM接口，降低传输成本，适合作为网络边缘的融合节点，如果业务以数据业务为主的话，也可以采用RPR 技术组织网络。
    接入层多采用环网结构，可以根据业务类型选择SDH 或RPR技术。
    另外为了提高电路调度和配置能力，必须提高单节点设备的带宽管理能力和调度能力，在有业务需求的情况下，优先选用高速率的SDH 传输系统，高速率系统有更好的灵活性、集成性和电路组织能力。 10Gbit/s MSTP 应该在城域网中占有重要地位。40Gbit/s TDM系统也主要会在城域网中应用，尤其是在网络结构复杂的大中城市中。

三、总结
    城域传送网目前进入一个快速发展的时期，由于一些新兴企业的加盟，更是让人眼花缭乱，但是一个面向宽带业务、扩展性强、调度能力强、网管统一的网络是城域网建设共同的目标。SDH 在一个较长的时期依然是城域网组网的主导技术，RPR 与SDH 技术相结合将SDH 对TDM 业务和RPR对分组业务的有效支撑结合起来，实现了“强强联合”。RPR适合于数据业务为主的网络环境。WDM技术作为节省光纤资源、支撑特殊宽带业务的保护有其特定的市场。
    城域网最大的特点是多样性，每种技术都有其应用空间，大家不能简单地以一种方式来决定各个地区城域网的发展，应根据城市规模、业务类型、用户分布等选取合理的技术，并充分考虑与业务层的配置的关系，考虑两个层面的协调。同时发挥网管系统的强大能力，真正实现城域网内灵活的电路调度和端到端管理。