作者：姚沈兵  楊豫湘

    根據目前城域傳輸網絡的業務特點與結構特點，分析了扁平型、分層型和特大型等三大類特點鮮明的城域傳輸網絡，針對各類網絡架構的特點、適用情況、存在問題，進行了針對性分析，對于網絡優化思路和網絡演進進行了探討。

    要害詞城域傳輸SDH環網扁平型分層型特大型優化

    1、概述

    城域網概念源于計算機網絡，用于區分局域網、城域網、廣域網3種地理覆蓋、主流技術等都不相同的計算機網絡。但是現在城域網的概念應用非常廣泛，而且也并不象字面意思局限于特指城市區域內。

    城域傳輸即指區別于長途傳輸網絡的本地網內傳輸網絡，其范圍依靠于本地網的劃分，有大有小，既可能涵蓋一個城市及其郊區、農村范圍內的傳輸網絡，也可能包括臨近多座城鎮之間、之內的傳輸網絡。一般城域傳輸可以分為中繼傳輸和接入傳輸，本文重點研究城域中繼傳輸網絡(簡稱城域傳輸)的組網。

    隨著城域傳輸成為業界熱點，城域傳輸的建設、優化、相關技術研究等，日益受到各大傳輸廠商、電信運營商的關注。其中，城域傳輸網絡結構首當其沖：因為明確的組網思路、合理的傳輸網絡結構，既可以奠定網絡迅速擴容的基礎，快速響應各類業務的各種發展需求，又可以適應網絡技術的改進，滿足傳輸網絡自身不斷發展演進的需要。

    因此，本文重點對城域傳輸網絡結構進行探討。對城域傳輸組網影響因素進行分析的基礎上，簡單介紹目前城域傳輸網絡的幾種典型結構，最后重點對幾種傳輸網絡結構的適用情況、優缺點以及可能的優化思路等進行描述。

    2、城域傳輸組網影響因素分析

    影響城域傳輸組網的因素很多，這里僅從以下幾方面簡單分析其主要因素。

    2.1業務網絡因素

    首先，城域傳輸網絡的結構特點直接與所承載的業務網絡特點相關。大量的匯聚業務必然形成傳輸網絡存在重要節點；流量均勻、流向分散的業務使傳輸網絡中可能不需要核心節點。而業務的不同匯聚方式對傳輸網絡的組網形成一定影響：假如存在多級業務中心，那么傳輸組環可能分級匯聚；假如只有單級業務中心，那么傳輸組環可能圍繞該中心匯聚。

    2.2行政與社會經濟因素

    業務網絡的特點，更深層次上則由一個本地網的行政區域劃分、社會經濟、地理條件等多方面綜合因素所決定。一座本地網行政上被劃分為多個區域之后，每個行政區域都會形成一個(或多個)政治、經濟、文化中心，這決定了通信業務普遍存在的匯聚特性：大部分業務向區域中心匯聚，然后向城市中心匯聚。另外，一般社會經濟越活躍發達的地區，對通信的需求越旺盛，通信業務量越大。而山川、河流等地理環境必然對傳輸網絡的組環形成一定限制。

    2.3主流技術因素

    目前城域傳輸主流技術是SDH(MSTP)環網技術。目前主要依靠SDH環提高網絡安全性，但是傳輸的環網拓撲，必然與匯聚型業務流不太匹配，造成傳輸網絡資源的利用率難以提高。而且對于大業務量、廣區域的傳輸網絡覆蓋，只能利用環網的疊加與相套實現等，主流技術很大程度上決定了目前傳輸網絡結構。

    2.4專業隊伍因素

    最后，各支專業隊伍對網絡的理解不同、對傳輸技術的使用策略不同等多種綜合因素，共同形成了各具特色的城域傳輸網絡風格。

    3、城域傳輸網絡結構類型分析

    在上述各種因素共同作用下，每個不同的城域傳輸網絡存在不同特點、突出問題，網絡結構也千差萬別，復雜多樣。通過對網絡結構共性特征的歸納總結分析，目前存在三大類不同的城域傳輸網絡：扁平型城域傳輸網絡、分層型城域傳輸網絡、特大型城域傳輸網絡。

    扁平型城域傳輸網絡的特點是不分層，通常圍繞1-3個核心組網。如圖1所示是典型的雙核心扁平型網絡結構。

    如圖1所示，實線大環表示SDH環；虛線方框表示城域核心傳輸節點，其中每個黑色或灰色小實心圓表示1臺SDH設備；每個小空心圓表示城域中普通傳輸節點的1臺SDH設備。該網絡中沒有分層，所有SDH環位于相同平面，而且幾乎所有SDH環都同時經過兩個城域傳輸樞紐節點A和B，形成了以兩個傳輸樞紐節點為核心的扁平型城域傳輸網絡。

    分層型城域傳輸網絡中一般包含多個中介傳輸網，而每個中介傳輸網中又定義出1-2個骨干節點，形成骨干傳送層負責溝通各個中介網絡之間的業務。

    每個中介傳輸網都以兩個節點為核心組網，并且通過這兩個節點向上層網絡銜接，而骨干層網絡又以節點甲和乙為核心組網。

    分層型網絡結構中要害問題是層次之間的合理銜接。

    理想組網情況下(如圖2)，網絡中每個中介傳輸網定義出1-2個明確的骨干節點與骨干傳輸網銜接，所有出中介網的業務經由骨干節點轉接到骨干傳輸網絡上；骨干傳輸網絡中也只包含各中介網定義出的骨干節點，負責溝通各個中介網絡之間的業務，其中包含骨干節點之間的以及需要骨干節點轉接的業務。

    每個中介傳輸網定義2個骨干節點的目的是通過雙出口的設置來提高整個網絡的安全性。而只定義2個骨干節點目的，是保證網絡的高效性。假如增加骨干網絡層節點，雖然可能使轉接電路的數量降低，但是也勢必增大骨干網絡的組網規模，相同網絡業務流量的情況下降低骨干網絡組網效率。當然，假如中介傳輸網絡規模較小，并且對應的各種業務網絡基本上只有1個匯聚點，那么可以適當降低該中介網絡的安全性需求，只設置1個骨干節點。因此建議對每個中介傳輸網絡定義1或2個骨干節點。

    特大型城域傳輸網絡的主要特征是規模非常大、網絡層次多、組網相當復雜。一般需要多張圖紙才能描述清楚特大型城域傳輸網絡。

    網絡復雜的表現之一是，除了普通分層型網絡中的骨干傳輸層和中介傳輸層，傳輸網絡中還包括更多的分層。例如所謂的區間骨干傳輸層，區間骨干層形成的原因之一是分區太多，導致骨干節點太多，僅用骨干層難于溝通所有分區，必須將骨干層再次分層，將跨部分分區之間的相關節點連接成環，構成所謂的區間骨干傳輸層。區間骨干層的存在原因之二是早期光纜路由無法在同一區域內成環，于是構建了跨區域之間的區間骨干層，此時區間骨干層的主要目的不是溝通中介層網絡之間的傳輸，中介層之間的業務還是靠骨干傳輸層來溝通。

    網絡復雜的表現之二是，為了提高網絡安全性，建設了平行的多個傳送平面，一般是兩個。兩個平面之間可能是根據不同廠家設備進行劃分，也可能根據不同的工程期進行劃分。兩個傳送平面之間比較獨立，各自分層次構建，基本上分別實現全網覆蓋，并且均衡發展。網絡中業務基本以負荷分擔形式并行承載在兩個傳送平面上，盡量避免一條業務電路在A平面傳送一段，又在B平面傳送一段的情況。

    甚至有的特大型網絡中既形成了多個傳送平面，又有較多的網絡層次，屬于混合型網絡結構，更加復雜。

    初步分析，可能認為扁平型網絡結構是各種網絡架構的基礎，分層型網絡是由多個扁平型網絡組成的，而特大型網絡則由更多的扁平型網絡疊加、交錯組織而成。進一步分析發現，不能將扁平型、分層型、特大型三種網絡架構簡單理解為從簡到繁的關系，例如僅從網絡規模上看，扁平型網絡未必比分層型網絡規模小，有時扁平型網絡規模更大，扁平型網絡必然具有其獨到的特點。因此，下面將對各種網絡結構的適用情況、優缺點與優化策略等進一步展開分析。

    4、城域傳輸網絡組網分析

    4.1扁平型城域傳輸網絡

    扁平型網絡推行的是相對集中的概念----網絡中沒有分層，一般所有環經過核心節點進行組網----即圍繞核心節點進行集中組網、治理和調度。

    因為扁平型網絡的集中特點，所以不適合覆蓋太大地理范圍的網絡。因為扁平型網絡中幾乎所有節點都直接與核心節點組環，所以假如網絡中多數節點業務量不大時，網絡利用率很難提高。因此，扁平型網絡具有網絡結構簡單的優點，而且是一種高效的組網結構，但是只適用在通信發達、業務相當密集的中小城市。

    扁平型網絡的缺點是其核心節點可能成為網絡瓶頸。

    首先，假如網絡中多數業務網絡的匯聚核心，例如本地交換匯接局、長途交換局、SSP(SCP)、LSTP、數據骨干節點等，與城域傳輸網絡的核心節點相重合，那么大量業務電路都終結在核心節點，網絡中只有少量電路需要集中在核心節點進行轉接。但是，只要有一種業務核心，例如關口局，與傳輸核心不相重合，那么由此就有大量電路需要在核心節點進行轉接。而且網絡規模越大，需要轉接的電路數量越大，核心節點感受到網絡組織、跨環電路治理與調度等各種壓力。除此，隨著網絡規模的不斷擴大，作為集中組網的核心節點還可能逐步感受到機房、管道、光纜等基礎資源方面的壓力，成為網絡瓶頸。

    因此，扁平型網絡中應該注重核心節點的資源使用規劃，預留充分的基礎資源。核心節點可利用高速率(甚至比網絡中組網速率高)、大交叉容量的多ADM設備進行組網或改造現有網絡，實現全網電路的自動、智能治理。因為目前一般高速率、大交叉容量的多ADM設備采用VC-4為基本顆粒，而城域網絡中仍然有大量2Mbit/s顆粒的業務需求，所以可能還需要在核心節點引入以2Mbit/s為操作顆粒的專門DXC設備對2Mbit/s電路進行集中調度治理，形成并行的大小顆粒組織平臺對全網電路進行集中治理和調度。

    4.2分層型城域傳輸網絡

    分層型網絡的特點是分層，能較好地支持多級匯聚的業務網絡。因為目前多數本地網內包含多個行政區域，例如多個城市、縣城等，形成了分區域、多級的業務核心，所以，大部分城域傳輸網絡采用分層型網絡結構。

    實際網絡中，分層型網絡通常存在層次不清楚的問題，具體表現為銜接點的不明確或者不合理。

    一類問題是骨干網中存在非骨干傳輸節點。假如該非骨干傳輸節點不承擔轉接電路，但是有大量電路向骨干層其他節點開放，那么這種情況尚屬合理。但是實際網絡中，這種情況多數是歷史遺留原因形成，亦即原來的骨干傳輸節點，由于業務網絡的調整、機樓條件的限制等，已經不再作為骨干傳輸節點，但是仍然保留在骨干層網絡中。例如。原來的交換匯接節點被調整為接入層節點之后，其對應的傳輸節點繼續存在于骨干網中，無法充分發揮作用，設備端口的利用率也無法提高，從而影響設備利用效率、網絡利用效率；還可能存在該節點到其所在中介網內部的業務先在骨干環上傳送，再轉接到本中介網絡中其他節點的情況，不僅破壞網絡調度組織原則，而且增加了電路轉接次數、降低整個網絡運行的有效性。

    另一類問題是骨干節點的選擇不甚合理。假如骨干節點與中介傳輸網的組網核心不重合，或者骨干節點與業務向上匯聚的節點不重合，那么可能使大量電路需要轉接、加大網絡中用作轉接端口的比例。假如每個中介網絡中骨干節點的選擇都是合理的，則可以降低網絡中轉接電路的數量。

    分層型網絡層次不清楚的存在，不僅僅是影響網絡結構在視覺效果上的好看與否，而且對網絡運行效率、維護效率、治理效率等都會產生不利的影響。

    當然，使網絡層次清楚化并非易事。例如從骨干環中去除非骨干節點時，并非僅僅進行光纜割接這么簡單，重新組網可能受到網管權限的制約、光纜質量參數的限制，甚至可能涉及設備硬件搬遷等工程；糾正不合理的骨干節點則更加困難，因為骨干節點一旦形成，包含管道、光纜以及多套傳輸系統等構成的配套體系就很難調整。網絡優化的要害，是必須考慮優化對現有網絡、現有業務的影響，經過充分的可行性論證和投入產出比的分析、方案比較等，制定周密的實施方案。

    4.3特大型城域傳輸網絡

    特大型網絡通過多層次的網絡結構將復雜與超大規模網絡(包含大量傳輸節點、節點間業務流量也極不均衡)經濟、有效地組織起來，采用多平面的網絡結構提升網絡安全性，因此，特大型網絡適用在北京、上海、廣州等經濟很發達的超大型城市。

    特大型網絡中可能存在的突出問題是網絡疊加嚴重、帶寬治理能力不足。

    首先由于歷史的原因，因為近年內通信業務經歷了不斷增長、數據新支的異軍突起；伴隨著傳輸技術的不斷進步、線路速率的不斷提升，所以網絡中難免有大量不同制式、不同速率的傳輸系統。其次，即使排除上述歷史原因，受限于目前傳輸技術發展水平，特大型網絡中的龐大業務量也必然導致網絡疊加的存在。最后，特大型網絡的網絡層次多加劇了網絡的疊加嚴重。最終，特大型網絡中較多節點都可能感受到網絡疊加帶來的基礎資源的壓力，包括管道、光纜、機房的壓力，機房內設備、電纜、光纜、ODF/DDF架的堆積等帶來沉重負擔。

    網絡與傳輸設備的疊加解決了傳輸帶寬的能力問題，但是，隨之暴露出網絡中較多節點存在帶寬治理能力的不足。目前網絡中，各個SDH環內帶寬由環上各端設備進行治理，而SDH環間業務由DDF/ODF架進行手工治理，缺乏對全部帶寬的綜合智能治理。雖然各種網絡中都存在帶寬治理的問題，但是因為特大型網絡中設備疊加最嚴重，所以帶寬治理能力不足的矛盾更突出。

    即使特大型傳輸網絡借助DXC設備進行網絡帶寬的輔助治理，也可能存在缺陷：首先，現有階段DXC的帶寬能力較難滿足特大型網絡的配置需要，易成為帶寬瓶頸而無法充分發揮作用；其次，DXC不支持環網協議，只能外掛于環間，不能用作跨環業務節點，使網絡保護能力下降；而且，早期DXC設備無高速光口，只能通過低速端口外接于骨干光網絡，使業務調度效率不高，人為故障率增加；最后，DXC還存在單點故障的問題。

    特大型城域傳輸網絡中所存在的網絡疊加嚴重、網絡帶寬治理能力不足的問題，短期內可能表現在網絡運行維護壓力大，但長遠可能影響傳輸網絡對業務的響應效率，造成傳輸網絡無法提供不同等級的業務服務。另外，網絡中設備的疊加對機房占用嚴重的問題也不容忽視：在城市治理日益規范。大城市中心地段的地價房價不斷上漲的背景下，已經形成的各層電信業務網絡、物理基礎網絡的核心樞紐節點，其重要地位不言而喻，其機房面積更是寸土寸金。所以，假如下決心對現有網絡進行整理優化，雖然需要投入大量人力物力，但是卻可能使網絡獲得巨大的無形和有形增值。

    5、利用多ADM優化網絡結構

    對于各種網絡中可能存在的問題，在近期網絡發展中，建議利用多ADM設備優化城域傳輸網絡的結構。

    多ADM與傳統DXC的不同在于多ADM支持環網協議與環保護，而傳統DXC一般不支持；多ADM與傳統ADM的不同在于多ADM的超高集成度可支持多個環網，而傳統ADM一般只支持單個主速率環。可以說，多ADM是將傳統ADM和傳統DXC集成在一起，使其交叉連接效率和可靠性大大提高。多ADM對于傳統SDH技術的改進不僅僅是通道帶寬方面，更重要是節點處理能力、對帶寬的治理能力方面，這可是目前城域傳輸網絡中的最普遍、最突出問題。另外，從基礎資源的使用上，以一端設備替代多端設備可以有效地降低機房內設備、電纜、DDF架等的堆積、對機房面積的快速占用。

    在扁平型網絡的核心節點采用多ADM設備將各方向的傳輸資源集結起來。在分層型網絡的層次之間銜接點，利用多ADM設備跨接在層次之間。在特大型網絡中，通過較大量多ADM節點的采用將原來可能需要集中在少量重要節點的DXC設備上進行調配的大量跨環業務，分散到網絡中多個傳輸節點中實現，不僅將集中的帶寬治理壓力分攤到整個網絡中承擔，而且將網絡安全的壓力分散。

    當然，多ADM不可能解決網絡中所有問題，必須注重以下幾點：

    目前多ADM的使用受限于設備廠家。由于不同廠家的SDH設備之間協議互通存在疑問，更無法統一網管，所以現階段一般用ADM設備去整合網絡中一部分(例如相同廠家)的網絡資源。

    多ADM的采用可能對網絡治理維護水平的要求更高。多ADM的大量使用，可能更模糊了層次劃分。更重要的是，多ADM的使用改變了以往通過DDF/ODF架物理跳線、物理連接的操作習慣，要求網管操作。深層次上，多ADM的大量使用可能改變網絡組織、使用、治理等方面的思維習慣。

    總之，利用多ADM設備優化網絡，必須考慮周全。首先必須考慮業務網絡與業務電路的安全可靠性；其次還需要注重大量細節問題，例如涉及某臺設備的網管權限等，具體到某條光纜損耗參數的影響等；最后，在一切細節考慮妥當之后，還要制定嚴密的實施步驟，考慮可能的意外情況等。總之，網絡優化必須充分考慮到已經承載業務的安全。

    6、向下一代城域傳輸網平滑演講

    雖然ASON代表了業界對于未來傳輸網絡發展方向的共識，但是未來的ASON與目前商用化的ASON可能大不相同。實際上，目前城域傳輸技術領域，包括城域波分(XDM)、SDH(MSTP、多ADM、DXC)、ASON等，雖然各種產品的出發點、側重點不同，實現方法各異，產品形態很多，然而功能上卻出現很多融合的趨勢，例如波分設備具有SDH交叉連接的功能，MSTP與RPR在功能上越來越相似等，也許將來的ASON設備可以直接配置彩色光口，甚至可以直接進行2Mbit/s顆粒的電路治理。因此，這里僅描述理想中下一代城域傳輸網絡應該具有的特點：

    (1)網格組網。網格組網可以靈活滿足傳輸組網必須面對的各種地理條件與節點分布情況，而且網格網比環網能夠更好地匹配星型業務流，所以條件答應情況下，下一代城域傳輸必然采用網格組網。

    (2)超大交叉容量與在線模塊升級。網絡中節點具有超大規模的帶寬治理能力，至于各個方向的帶寬能力可以在線通過添加模塊進行升級，從而大大增加網絡配置與治理的靈活性。

    (3)多種顆粒的帶寬治理。雖然客戶對帶寬的需求不斷膨脹，但是較長時期內城域范圍不可能不進行2Mbit/s業務顆粒的治理與調度，因此，城域傳輸節點必須同時具備從2Mbit/s到155Mbit/s甚至更高顆粒治理的能力，尤其短期內2Mbit/s顆粒仍然是城域傳輸的治理重點。

    (4)智能帶寬治理能力。網絡規模越大，越需要智能帶寬治理能力(路由能力)的協助。傳輸節點既可以人工指配路由，也可以通過自動計算提供參考路由。

    (5)靈活的安全保護機制。除了能提供環網的保護方式，還能提供多種1:1或N:1的保護和恢復方式。

    (6)ASON的網絡架構與標準協議體系。這是網絡向未來兼容不可或缺的。

    在現有城域傳輸網絡向下一代城域傳輸網絡演講的過程中，必須面對產品制式之間的兼容、不同廠家之間的互通等等需要標準化、協議化的大量實際問題。所謂平滑演進，可能只是在中間過渡期，不同制式的設備、不同的網絡結構等大量并存，借助現有產品的使用期限與合理退網來逐步替代與演進。現有網絡應該充分發展與自我完善，一方面是網絡結構的優化完善，一方面是網絡多業務能力的增強，充分發揮對各類電信業務和網絡發展的基石作用。