城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望

2019-11-04 20:34:47

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供稿：網(wǎng)友

　　1、城域網(wǎng)絡(luò)的定義
　　城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Area Network）是適用于一個(gè)城市的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)家信息高速公路NNI（National Information InfrastrUCture）與城市廣大用戶之間的中間環(huán)節(jié)。建造城域網(wǎng)的目的是，提供通用和公共的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，藉以高速有效地傳輸數(shù)據(jù)、聲音、圖像和視頻等信息，滿足用戶日新月異的互連網(wǎng)應(yīng)用需求。
　　
　　城域光網(wǎng)一般適用于距離為 30－50KM 的范圍，建立在光纜通信設(shè)施之上。對(duì)于完整的城域網(wǎng)建設(shè)應(yīng)有以下幾個(gè)層面的建設(shè)：“基礎(chǔ)設(shè)施Infrastructure”、“應(yīng)用系統(tǒng)application ”和“信息Information”。
　　　城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖一）

城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖一）

　　圖1 城域網(wǎng)框架
　　城域網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施由基于ip主干網(wǎng)和IP接入網(wǎng)組成，提供一條覆蓋整個(gè)城市范圍的城市信息高速公路。企業(yè)的局域網(wǎng)和個(gè)人的PC機(jī)都能接入城域網(wǎng)，獲得各種信息服務(wù)。
　　
　　我們這里討論基礎(chǔ)設(shè)施這部分的發(fā)展?fàn)顩r。
　　
　　2、城域光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)
　　采用城域光網(wǎng)絡(luò)分擔(dān)業(yè)務(wù)層的壓力主要有如下好處：可以節(jié)省光纖資源，因?yàn)榧兇鈹?shù)據(jù)設(shè)備的光纖直連組網(wǎng)方式浪費(fèi)光纖資源，并且每增加1個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)的配置均要改動(dòng)；另一方面，除能提供業(yè)務(wù)信號(hào)的透明傳送功能外，城域光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還可以提供動(dòng)態(tài)帶寬分配能力，即在設(shè)備內(nèi)部直接對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚、梳理以及整合。
　　
　　目前光網(wǎng)絡(luò)中使用的組網(wǎng)技術(shù)有：SDH、DWDM/CWDM 以及彈性分組環(huán)（RPR），光以太網(wǎng)(OE), GPON和EPON。
　　
　　為了滿足運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建面向多種業(yè)務(wù)、更經(jīng)濟(jì)、靈活, 功能更強(qiáng)大而高效的網(wǎng)絡(luò)，城域光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有：多種業(yè)務(wù)的接口技術(shù)，可與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容，高效利用帶寬 (按需提供、數(shù)據(jù)與TDM業(yè)務(wù)共享)，支持 QoS等。
　　
　　SDH最適于TDM業(yè)務(wù)，以太網(wǎng)則對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最佳。以SDH為基礎(chǔ)的MSTP及以分組技術(shù)為基礎(chǔ)的RPR或基于RPR的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(國(guó)內(nèi)正在標(biāo)準(zhǔn)化),他們的特點(diǎn)就是能兼顧數(shù)據(jù)和TDM業(yè)務(wù)。DWDM及CWDM本身對(duì)信號(hào)規(guī)式都是透明的，它們可以與上述任何技術(shù)結(jié)合，以滿足傳輸容量的要求或增加組網(wǎng)靈活性。
　　
　　2. 1 SDH/MSTP技術(shù)
　　
　　SDH采用了標(biāo)準(zhǔn)化的信息等級(jí)結(jié)構(gòu)，并兼容了T1和E1兩大數(shù)字體系，使他們?cè)赟TM-1等級(jí)上獲得統(tǒng)一，它具有網(wǎng)絡(luò)自愈功能和強(qiáng)大的網(wǎng)管功能，使業(yè)務(wù)通道可靠性大大提高，網(wǎng)絡(luò)治理維護(hù)變得非常簡(jiǎn)單、便攜。因此城域傳輸網(wǎng)中常采用這種技術(shù)。對(duì)于SDH而言，它是面向語(yǔ)音傳輸?shù)模哂锌煽康难訒r(shí)和抖動(dòng)保障，時(shí)鐘同步，并可提供50ms的環(huán)保護(hù)功能。SDH設(shè)備的接口速率從E1到STM－64，或者更高。SDH向用戶提供專用帶寬，是一種時(shí)分復(fù)用技術(shù)，屬于OSI L1范疇。
　　
　　SDH/MSTP 在此是指以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)。 MSTP其最大的特點(diǎn)是可以利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系支持多種業(yè)務(wù)（物理接口和協(xié)議），可以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 MSTP在基于TDM傳送的SDH功能之上，增加兩大要害功能：EoS (Ethernet over SDH)和AoS (ATM over SDH)，實(shí)現(xiàn)同一平臺(tái)的技術(shù)融合, 使單一設(shè)備能適應(yīng)多種業(yè)務(wù)的需要。在MSTP這樣的平臺(tái)中，TDM業(yè)務(wù)、ATM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)都可高效接入和高效傳輸, 它既能滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（IP、ATM ...）的需求，又能兼容目前大量應(yīng)用的TDM業(yè)務(wù)。而且由于SDH/DWDM成熟的組網(wǎng)和保護(hù)技術(shù)，可提供很高的可靠性。
　　
　　SDH仍然存在些問(wèn)題，對(duì)于固定速率的業(yè)務(wù)(如傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù))，SDH很輕易將其適配到固定容量通道中，但對(duì)于可變速率VBR業(yè)務(wù)和任意速率業(yè)務(wù)，SDH則顯得不夠靈活，非凡是傳送效率不高；在保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用中，又浪費(fèi)了一半的帶寬。
　　
　　2．2 RPR/MSTP技術(shù)
　　
　　隨著各種業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)商業(yè)用戶的需求對(duì)城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了新的要求：
　　
　　＊網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的對(duì)IP優(yōu)化
　　
　　＊對(duì)語(yǔ)音傳送的支持
　　
　　＊具有足夠的承載能力和擴(kuò)展能力
　　
　　＊對(duì)IP分組轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化
　　
　　＊提供不同等級(jí)的QoS服務(wù)
　　
　　＊具有可靠的穩(wěn)定性和自愈能力
　　
　　＊帶寬的優(yōu)化
　　
　　＊具有嚴(yán)格的擁塞控制和服務(wù)保障機(jī)制
　　
　　基于RPR的MSTP正迎合了這種要求它所提供的業(yè)務(wù)有：
　　
　　＊提供INTERNET接入服務(wù)
　　
　　＊提供IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)
　　
　　＊提供視頻業(yè)務(wù)
　　
　　＊提供以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)
　　
　　＊提供傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)
　　
　　基于RPR技術(shù)的MSTP解決方案的特點(diǎn)在于：
　　
　　* 提供一個(gè)同步的、分組化的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)上傳輸幀長(zhǎng)固定的TDM業(yè)務(wù)RPR幀和幀長(zhǎng)可變的分組業(yè)務(wù)RPR幀，可同時(shí)提供TDM專線和MPLS數(shù)據(jù)專線。
　　
　　* 支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)，環(huán)路業(yè)務(wù)容納能力為環(huán)路帶寬的3～4倍
　　
　　* 所有業(yè)務(wù)流通過(guò)MPLS標(biāo)簽加以標(biāo)識(shí)，進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量等級(jí)分類。基于RPR的MSTP網(wǎng)絡(luò)采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)交換。
　　
　　* 網(wǎng)絡(luò)可提供滿足電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的PDH、SDH業(yè)務(wù)通路，并可根據(jù)需求支持PAL、NTSC或MPEG-2制式的圖像廣播業(yè)務(wù)。
　　
　　下圖為一套系統(tǒng)支持RPR+CWDM+MPLS
　　　城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖二）

城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖二）

　　注： 3M 和3C系列為木青科技的RPR設(shè)備。
　　
　　總而言之，MSTP的解決方案正經(jīng)歷從以SDH為基礎(chǔ)向以RPR技術(shù)為基礎(chǔ)過(guò)渡，與第三代基于SDH的MSTP相比具有易于組網(wǎng)，建設(shè)和維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)，更加適用于各種現(xiàn)行和未來(lái)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的需求。
　　
　　2.4　RPR組網(wǎng)方案
　　
　　雖然MSTP已經(jīng)提出了很久了，但由于其價(jià)格比較貴，不輕易配置，只注重多業(yè)務(wù)的接收，而沒(méi)有很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效的傳輸，所以在城域光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上沒(méi)得到很好的發(fā)展。
　　
　　RPR技術(shù)是一種全新的、能夠在光纖上直接承載多種業(yè)務(wù)的技術(shù)。RPR技術(shù)從它的出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)好幾年了，在許多公司和研究機(jī)構(gòu)的努力下，RPR標(biāo)準(zhǔn)逐步得到了完善。從目前看是一種較優(yōu)異的寬帶城域技術(shù)。它解決了以太網(wǎng)技術(shù)和SDH技術(shù)不能解決的一些問(wèn)題而得到用戶們的青睞。
　　
　　RPR方案與MSTP方案比較
　　
　　實(shí)現(xiàn)IP/以太網(wǎng)分組直接封裝成RPR幀格式，節(jié)約EOS PPP/MP-PPP和虛級(jí)聯(lián)映射成本
　　
　　大大提高環(huán)路帶寬利用率
　　
　　可靈活設(shè)置每個(gè)業(yè)務(wù)的承諾帶寬和突發(fā)帶寬，保證每個(gè)業(yè)務(wù)有能力突發(fā)到端口物理速率
　　
　　RPR方案與以太網(wǎng)/IP通過(guò)光纖組網(wǎng)方案比較
　　
　　具有50ms環(huán)保護(hù)功能，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性
　　
　　具有承載TDM業(yè)務(wù)的功能，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)交換
　　
　　可提供面向連接的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)專線服務(wù)，保證業(yè)務(wù)端到端的服務(wù)質(zhì)量
　　
　　RPR技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) – 兼容性好，保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)投資
　　
　　對(duì)于物理層傳輸介質(zhì)不敏感，既可采用以太網(wǎng)，也可采用SDH，使現(xiàn)有SDH設(shè)備可以馬上升級(jí)為同時(shí)提供IP和TDM等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)。
　　
　　RPR技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) – 性價(jià)比高
　　
　　采用類似以太網(wǎng)的幀格式，造價(jià)低廉；性能等同或優(yōu)于ATM技術(shù)，成本為ATM設(shè)備的十分之一左右。
　　
　　圖為RPR傳輸?shù)姆謱咏Y(jié)構(gòu)。
　　　城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖三）

城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖三）

　　各組網(wǎng)方案的成本比較
　　　城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖四）

　　從上表可見(jiàn)，采用RPR來(lái)組網(wǎng)，其組網(wǎng)成本又絕對(duì)的優(yōu)勢(shì) ，如今部分校園網(wǎng)、交通系統(tǒng)和電力網(wǎng)都采用了RPR技術(shù)來(lái)組網(wǎng)，所以用RPR技術(shù)來(lái)組建城域光網(wǎng)絡(luò)會(huì)是大多數(shù)商家的選擇。
　　
　　在接入層多種業(yè)務(wù)組網(wǎng)示例
　　城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖五）

城域光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及展望（圖五）

　　3、城域光交換網(wǎng)絡(luò)的展望
　　業(yè)界普遍認(rèn)為城域光交換網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)將是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON），它將把城域光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展推向新的高潮。在大多數(shù)人的眼中，ASON還僅僅是個(gè)概念。2001年相繼制定了UNI和G..8080標(biāo)準(zhǔn)。ION/ASON是從光傳送網(wǎng)(OTN)的智能化和自動(dòng)化發(fā)展而來(lái), 在此之前的OTN都是靜態(tài)的網(wǎng)。ASON/ION將IP的靈活和效率、SDH/SONET的保護(hù)能力、DWDM的容量，有機(jī)地結(jié)合在一起，形成以軟件為核心的，能感知網(wǎng)絡(luò)和用戶服務(wù)要求、并能按需直接從光層上動(dòng)態(tài)地提供服務(wù)的新一代光網(wǎng)絡(luò), 它與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)可無(wú)縫地結(jié)合，并不斷發(fā)展。所以, 普遍認(rèn)為ASON/ION是一種經(jīng)濟(jì)有效，足以增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)收和競(jìng)爭(zhēng)能力的新技術(shù),它們將會(huì)在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)和城域光網(wǎng)絡(luò)中得到發(fā)展。
　　
　　4、結(jié)束語(yǔ)
　　城域光網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)多業(yè)務(wù)傳輸?shù)某休d平臺(tái)，它在用戶對(duì)帶寬、兼容性、靈活性、保護(hù)能力等的要求下，正在迅速的發(fā)展。它正逐步邁向智能化，并將不再是網(wǎng)間通信的瓶頸。

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