城域网技术的应用与研究

赵燕勇

【摘要】 从城域网的网络现状、网络结构、支撑的业务及城域网建设的主流技术应用等方面探讨了城域网的建设与发展。重点分析了现有城域网的缺点,讨论了多业务传送平台、城域波分传输和自动交换光网络3种主流城域网建设技术的特点,得出了在将来的城域网建设中切实可行的建设方法。

【关键词】 城域网;多业务传送平台;粗波分复用;自动交换光网络

随着我国骨干网带宽扩展的完成,工作重心转移到宽带城域网的建设。目前,在电信运营企业宽带核心骨干网和省际省内干线网建设初具规模后,近几年的通信网络的建设重点已从骨干网向城域网的区域性网络发展,实现宽带网络从线到面的辐射,使整个宽带运营网逐级解决带宽瓶颈问题。

一、城域网的现状

城域网整个网络的层次和功能非常清晰:大城市由核心层、汇聚层和接人层三层结构组成;中小城市一般是核心、汇聚层、接人层两层结构。核心层负责进行数据的快速转发,同时实现同骨干网的互连,提供城市的高速IP数据出口。汇聚层负责汇聚分散的接人点,进行数据交换,提供流量控制和用户管理功能。接入层负责提供各种类型用户的接入,在有需要时提供用户流量控制功能。目前大部分运营商的城域传输网仍以同步数字体系(SDH)设备为主,多业务传送平台(MSTP)设备为辅,这使得现有城域网存在以下缺点:

1.网络接口类型单一,业务提供能力差,管理复杂。现有的网络无法为用户提供服务等级协定(SLA)的服务,且业务调度复杂,工作量大,无法快速满足业务需要。

2.光纤资源浪费过多。目前,数据业务占用了大量的接入网光纤资源。随着数据业务的进一步发展,特别是FTTx技术逐步开展,接入网光缆资源将因管道资源的日趋紧张而更加短缺。

3.网络安全性差。现有的IP城域网大部分采用裸纤星形组网,无法为用户提供电信级的业务,安全性差。

综上分析,现有的城域网已经大大滞后予通信业务的发展,特别是数据业务的发展。

二、目前城域网建设的主流技术

实现城域多业务传送的主要技术有基于SDH的MSTP、ASON技术以及波分复用(WDM)系统等。在这几种技术中,MSTP目前被运营商普遍看好,MSTP设备是对传统SDH设备的继承和发展,它的引入不但能充分利用现有的丰富的SDH网络资源,借鉴SDH系统多年的网络运维和管理经验,完全兼容目前大量应用的时分复用(TDM)业务,还能实现以太网、ATM等多种业务的综合传送和接入,满足日益增长的数据业务需求。城域WDM系统可以向用户提供多种业务接口。受光层联网技术水平的限制,现阶段还很难单独利用WDM搭建城域MSTP,WDM需要与MSTP或弹性分组环(RPR)等其他技术结合应用。ASON技术是运营商非常关注的技术,目前设备商所开发的新一代SDH交叉连接设备大都遵循ASON体系结构。

1.MSTP技术。MSTP技术是指在城域网建设中能够满足多业务(主要是数据业务和电路交换业务)传送要求的基于SDH技术的多业务传送技术,称为基于SDH的多业务传送平台技术,简称MSTP技术。SDH多业务平台最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量。它还具有灵活的带宽分配和管理的功能。即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司,以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务,有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。

目前多数这类解决方案涉及多层帧的映射而导致带宽效率低下,开销处理复杂。这种方案基丁同步工作,抖动要求严,设备成本较高,这种结构带宽配置时间仍较长,同时管理多个面向连接和无连接网不仅困难,管理成本较高,这种解决方案不是一种有效的方法。

2.城域WDM传输技术。目前的城域网主要用于承载语音业务和数据业务,以SDH/MSTP设备构建。如今面对数据业务快速增长的带宽需求,以及大量容灾备份的业务需求,传统的城域网已显得力不从心。虽然MSTP技术为SDH注入了新的活力,增加了一定的以太网业务传输能力,并不能从根本上解决传输网容量带宽受限的问题,密集波分复用(WDM)技术从长途传输领域向城域网领域扩展。当然不能简单地将长途WDM方案用于城域网,城域网传输距离短,容量要求不是很大,如简单地将长途WDM设备引入城域网内,会使成本增加。针对城域网业务的多样性及复杂性,城域波分复用技术必须向高效承载多业务方向演进。解决以上问题的有效方法是采用粗波分复用(CWDM)和光分插复用(OADM)环网技术。

(1)CWDM技术。CWDM系统使用1290～1610nm波长,覆盖了整个光纤的可用波段,相邻波长间隔为20nm。CWDM充分认识到了城域网传输距离短的特点,不必使用长途骨干网DWDM必须使用的EDFA光纤放大器和色散补偿器件。这样CWDM可以使用较宽的通道间隔,同时又具有较高的带宽能力。CWDM延续了DWDM技术的优势,但其波道间隔较宽,对WDM设备系统及光器件的要求都不高,它的出现解决了长久因扰城域网建设的性价比问题,而且它最大限度地利用了现有城域光纤基础设施。从纯技术角度来讲,CWDM与DWDM相比有明显的弱势,CWDM的传输距离以及通道数远低于DWDM。但是其在低成本和满足用户使用方面占有较大优势,所以CWDM作为一种可选择的扩容方案,有着良好的发展前景。

(2)城域OADM技术。OADM系统主要由合波器、分波器和波长转换器等单元组成,是开放式系统。由于上下波的数目及要求不同,OADM又分为串行、并行、串并结合3种类型。其中,串行结构在节点上只对需要上下路的波长进行处理,对通过波长不做光层的处理;并行结构对上下路波长、通过波长都进行复用和解复用处理;串并行混合结构对先通过子波带内的每个波长进行复用和解复用处理,而其他子波带在经过子波带滤波/合波器的处理后直通。

综上所述,城域网WDM的演进可以分为以下几个步骤:初始在城域网敷设WDM的主要目的是解决城域网枢纽点光纤耗尽的问题。第一步是逐步敷设OADM形成光自愈环,将大量现有的SDH自愈环汇聚到光自愈环。第二步是引入OXC互连大量的光自愈环形成光网状网结构,带来网状网结构的大肇好处,还能提供端到端波长业务。当然在合适的阶段需要在OXC的基础上引入自动交换光网络(ASON)进一步实现动态分配部署波长通路以适应IP业务量的需要。

3.ASON技术。ASON(也称ASTN)指的是以SDH和光传送网(OTN)为基础的自动交换传送网。它是用控制平面来完成配置和连接管理的光传送网,以光纤为物理传输媒质,ASON是能够智能化地自动完成光网络交换链接功能的新一代光传送网,代表光网络的发展方向。ASON其实质就是在传输网中引入动态交换口ASON允许将网络资源动态地分配给路由,具有恢复和复原能力,使网络在出问题时仍能维持一定水准的业务,特别是具备分布式恢复能力,可以实现快速业务恢复;ASON还可将光网络资源与数据业务分布自动联系在一起,形成一个响应快和成本低的光传送网。

ASON技术具有的上述优点使传输网络真正成为向用户直接提供各种业务的可运营的综合业务网络。目前ASON技术还处于不断发展的阶段,某些标准尚在制定和完善中,大规模应用智能光网络设备的时机尚不成熟。在城域范围引入ASON可以采用“自上而下,从弱到强”的演进策略。“自上而下”也就是说先在城域骨干层引入ASON,然后逐步向汇聚层和接入层延伸,最终在整个城域范围内实现智能光网络的部署;“从弱到强”是指在智能控制平面的引人上,首先加载目前简单的、成熟的控制功能,待控制平面功能完善后,再逐步加载,最终实现全网的智能控制。

三、结语

面对复杂动态的城域网应用环境,除了承载传统的语音业务之外,还应能提供IP业务的传输,并能针对不同用户的实际需求,提供差异化服务,将成为城域网发展的方向和演进的最终目标。在将来城域网的建设中,运营商采用以MSTP设备为主,以城域DWDM设备/ASON设备为辅,逐步发展新一代数据设备(如RPR技术、PON技术等)的方案,为城域网向大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性统一传送平台发展提供技术保障。

参考文献

[1]毛京丽,张丽.现代通信网.北京邮电大学出版社,1999