超宽带城域网架构设计思路和关键技术探讨

陈振 贺方

【摘要】 用户对业务体验的追求、信息需求以及技术的不断进步，是网络科技得以发展创新的关键推动力。每个国家信息化发展水平衡量的一项重要标准就是宽带发展的程度。随着信息化与工业化融合进程的不断加快，当前云计算、物联网等技术的发展渐具规模化，社会对于超宽带、超大规模用户及海量终端接入下的综合信息化服务的要求不断提升。为了全面冲破我国宽带网络发展的瓶颈期，建设宽带网络带动跨越发展，超宽带城域网的建设已经势在必行。本文重点分析了超宽带城域网架构设计思路及相关关键的技术。

【关键词】 超宽带 城域网 架构设计 关键技术

宽带城域网的建设对于流量汇聚及用户接入等功能的实现意义重大，是我国进行信息建设的关键内容之一。宽带城域网要想充分满足国家对于信息化建设与发展的需求，就应当具备平滑扩展、绿色节能、融合承载、超宽带接入等多方面的特点。

一、超宽带城域网架构设计分析

1.1 架构设计思路

超宽带局域网体系建设与发展的目标就是为了实现网络、业务及用户之间的协同，在充分保障并有效提升网络用户的体验的过程中，实现绿色节能，有效降低比特能耗，最终实现可持续发展的目标。所以，超宽带城域网体系不但要囊括业务及用户承载平台，还应当包括策略控制等多个层面。

1.1.1 超宽带城域承载层

利用不同的接入方式，在光纤网络设计的基础上应用All-IP架构，能够满足大规模终端/用户以任意的方式随时随地进行接入、承载。就承载的角度来分析，超宽带城域网应当解决承载效率提升、覆盖范围延伸及网络容量扩展等多个问题。

1.1.2 超宽带策略控制层

策略控制层是能够实现业务、网络及用户之间有效协同的一个重要功能载体，其具备了流量管理、资源管理、策略控制及融合AAA等多方面功能，利用系统信息数据的交互、共享及综合分析，从而实现了业务、网络及用户之间信息的有效交流及沟通。[1]

1.1.3 运营支撑系统

运营支撑系统是实现业务、网络及用户有效协同的一项必要条件，其覆盖着业务层、策略控制层、承载层等多个层面，具备客户服务、营业以及计费等功能。利用资源与信息的共享特征，能够实现业务、网络及用户之间有关功能的部署及信息的及时流转。[2]超宽带城域网的支撑系统能够在原有的系统之上进行完善与升级，以此来满足超宽带城域网体系的运行需求。

1.1.4 超宽带城域安全体系

安全体系包括策略控制层、承载层等多个方面，其主要利用全网分布式的安全感知及管控、内容安全管控及终端安全防护等方式，实现超宽带城域网体系下的业务、网络及用户安全保障。

1.2 承载网络设计思路

为了充分满足大规模超宽带承载与接入的需求，超宽带城域网应当是建立在架构扁平化及全光网络之上的网络-平台协同及IP-传输协同的融合承载架构。每一类网元都能够依据角色定位从而具有拓扑感知、资源感知、内容感知及认证授权等能力，方便实现与策略控制层之间的交互。

1.2.1 架构扁平化基础上的网络优化

网络边缘能够提供容量很大的接入能力，而网络核心能够提供高效能的转发能力，这是扁平化基础之上的城域网络架构优化的一项非常重要的前提条件。网络架构优化实现的主要手段就是优化网元布局及减少网络层次。其中，优化网元布局是在设计的过程中，始终本着“少局所、大容量”的原则，在光缆网络建设的基础上，对接入控制网关部署进行全面优化，在不影响接入控制点扩展性的前提下，尽可能压缩网络建设的成本；[3]减少网络层次指的是宽带接入网通过长距离、大容量PON来实现超宽带用户在多个场景下接入的需求，并且能利用OLT与网关BRAS/SR直接连接并实现控制，最终对网络接入层次进行简化。

1.2.2 基于IP-传输协同之上的承载效率的提高

城域范围内的IP-传输协同设计思路主要是OTN的引入，并且实现光层与IP层之间的优势互补。通过IP层高效报文处理及业务感知的能力，能够实现优先传送小流量的目的；通过OTN的超长距离、低成本、大容量的传输能力，能够使其优先传送大流量。不仅如此，OTN端口汇聚及支线路分离等特征，能够在城域IP层宽带能力及光纤不足时，将OTN引入，最终优化网络结构。

1.3 策略控制层设计思路

在设计超宽带策略控制层的过程中，可以引入与计算的理念与相关技术，在原有的承载平台的基础上进一步实现优化整合，构建云化承载控制平台。云计算基础上的相关技术，通过规范化结构可以实现子系統信息数据的交互、共享及综合分析，使得独立的子系统变得更加标准化、模块化，最终实现同一环境中不同系统的共同运作。[4]

二、超宽带城域网关键技术分析

2.1 IP及OTN协同技术

IP及OTN协同是在OTN上引入VLAN子接口或在路由器上引入通道化OTN技术，从而实现OTN设备与路由器在物理接口方面的相互接通。为了满足超宽带城域网架构及承载方面的需求，将PID技术与EOO技术作为基础，逐步提升OTN灵活组网及资源调度的能力。其中，EOO技术能够将以太网帧映射至OTN帧，发挥出集成二层交换的功能，从而实现WDM系统数据信息分组基础之上的二层传送、汇聚及交换，构建出与数据业务处理相关的二层直达通道，进而提高网络效率。PID技术能够将光放、分波/合波单元、传统收发端激光器及波分波长转换单元OUT等功能统一集成在一个芯片中，大大提高了设备单卡的集成能力。

2.2 业务可靠性保障技术

业务可靠性的最终保障就是承载的可靠性，IP网络可靠性是通过拓扑/设备冗余及快速故障检测实现的。依据网络层次的不同，可以将IP城域网可靠性划分为城域骨干层可靠性及接入层可靠性。[5]在IP城域网中，接入控制设备不但承载着流量控制及转发的功能，还负责管理部门用户，是保障业务可靠性的关键网元。[6]所以，接入控制设备可靠性是保证城域网业务可靠性的重要基础，其主要利用跨机箱无缝热备技术来实现。

2.3 视频承载优化技术

由于视频业务具有用户体验敏感、高宽带及长连接等特征，开展大规模视频业务对于城域网的承载能力和容量都是极大的考验。超宽带城域网视频承载优化主要应解决故障快速定位、视频体验提升以及视频直播业务承载等问题。

三、结语

综合IP-传输协同、视频承载优化及高速通道等技术的应用，在科学架构设计的基础上，形成可扩展、高效能的超宽带城域网络体系，不仅能大大提升我国整体的产业水平，更有利于促进信息化带动社会化发展的进程。超宽带城域网设计与运行应当注重循序渐进的原则，并且要在实践中不断总结经验，从而使超宽带城域网建设更好地服务社会。

参 考 文 献

[1]姜全泽，来志远，陈方荣.超宽带CMNet城域网优化组网策略[J].电信科学，2013，04：131-136+140.

[2]刘国荣，刘东鑫，沈军，金华敏.超宽带网络异常流量检测与防治技术探析[J].电信科学，2012，01：22-25.[3]张明，耿友林.具有双陷波特性的超宽带天线设计[J].强激光与粒子束，2012，01：167-170.

[4]周光涛，郭爱鹏，唐雄燕.SDN/NFV技术在宽带IP城域网中的应用[J].信息通信技术，2015，02：12-15+59.[5]黄海峰.华为打造精品城域OTN方案助力城域网扁平化建设[J].通信世界，2010，38：43.

[6]甘玉玺，胡龙斌，龚超美，金毅，金志虎，刘焕勇.柔性重构的高性能超宽带综合业务网关平台[J].计算机应用与软件，2015，07：133-136.