關(guān)于寬帶城域網(wǎng)技術(shù)與組網(wǎng)的研究

摘要：本文論述了寬帶城域網(wǎng)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，介紹了寬帶城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)定位、新技術(shù)應(yīng)用及寬帶城域網(wǎng)的骨干層、接入層的技術(shù)設(shè)備選擇等相關(guān)的知識(shí)，同時(shí)對(duì)寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)有的一些問(wèn)題進(jìn)行了對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：城域網(wǎng)；技術(shù)；組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 22-0000-02

1 前言

我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，各類用戶密集，既是傳統(tǒng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要消費(fèi)集中地，也是寬帶業(yè)務(wù)需求急劇增加的地方。城域網(wǎng)是數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)和長(zhǎng)途電話網(wǎng)在城域范圍內(nèi)的延伸和覆蓋，承擔(dān)著集團(tuán)用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務(wù)接入和電路出租業(yè)務(wù)。建設(shè)城域網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)城市信息化，是全民信息化的重點(diǎn)內(nèi)容和前期目標(biāo)。

我國(guó)光纖網(wǎng)的建設(shè)和寬帶骨干網(wǎng)的開通，標(biāo)志著骨干網(wǎng)的寬帶問(wèn)題已基本解決，但干線傳輸網(wǎng)無(wú)法接入最終用戶，而IP用戶對(duì)接入帶寬需求卻在不斷增加。來(lái)自骨干網(wǎng)和最終用戶的壓力，使得城域網(wǎng)的建設(shè)需求凸顯出來(lái)。為適應(yīng)未來(lái)話音、數(shù)據(jù)和視頻“三網(wǎng)融合”的需要，有必要建設(shè)新的寬帶城域網(wǎng)。因此，對(duì)城域網(wǎng)技術(shù)的探討有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

本文以核心層、匯接層和接入層對(duì)城域網(wǎng)進(jìn)行探討。

2 城域網(wǎng)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

2.1 城域網(wǎng)的產(chǎn)生

城域網(wǎng)最初產(chǎn)生于局域網(wǎng)互連和數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，以后隨著形勢(shì)的變化逐漸發(fā)展成為各類不同背景新興運(yùn)營(yíng)公司的區(qū)域性多業(yè)務(wù)通信網(wǎng)。

城域網(wǎng)是高度競(jìng)爭(zhēng)和開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，基本特征是業(yè)務(wù)類型多樣化、業(yè)務(wù)流向流量不確定性。它不僅是傳統(tǒng)廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的橋接區(qū)或傳統(tǒng)長(zhǎng)途網(wǎng)與接入網(wǎng)的橋接區(qū)，也是底層傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)與上層各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合區(qū)，還是傳統(tǒng)電信網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)的交叉融合地帶乃至未來(lái)的三網(wǎng)融合區(qū)。多樣化將是城域網(wǎng)有別于長(zhǎng)途網(wǎng)的重要特點(diǎn)，而豐富的應(yīng)用是城域網(wǎng)能持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力。

2.2 城域網(wǎng)的現(xiàn)狀

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

目前，電信業(yè)的開放和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，致使網(wǎng)絡(luò)與通信正以前所未有的速度迅猛發(fā)展。住宅用戶和各類商業(yè)用戶對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高，且業(yè)務(wù)的發(fā)展和寬帶的增加之間相輔相成。從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的角度看，以太網(wǎng)因其簡(jiǎn)單性、易擴(kuò)展性及其高的性價(jià)比，在局域網(wǎng)中已占主導(dǎo)地位。在廣域網(wǎng)方面，基于同步數(shù)字序列和密集波分復(fù)用的骨干網(wǎng)傳輸速率已達(dá)到Tbit/s。但在城域網(wǎng)方面，無(wú)論是光纖分布式數(shù)字接口，幀中繼，異步傳輸模式，同步數(shù)字序列等傳輸效率一般都不是很高，無(wú)法跟上LAN和WAN的發(fā)展，成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，嚴(yán)重阻礙了WAN端到端的服務(wù)潛力。

2.2.2 城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)

①信息點(diǎn)播；

②信息廣播；

③INTERNET；

④遠(yuǎn)程計(jì)算與事務(wù)處理；

⑤其他應(yīng)用；

⑥線路租賃。

2.3 城域網(wǎng)的傳統(tǒng)解決方案

2.3.1 骨干層/匯接層

可以采取以下四種方案：

①以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)（IP over SDH）；

②基于以太網(wǎng)的方案；

③WDM方案（IP over Optical/WDM）；

④以ATM為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)（IP over ATM）。

2.3.2 接入層

①電話撥入及ISDN；

②XDSL方式；

③IP方式（以太局域網(wǎng)）；

④HFC（混合光纖同軸電纜）系統(tǒng)。

3 寬帶城域網(wǎng)新技術(shù)

3.1 骨干層/匯接層新技術(shù)

3.2.1 彈性分組環(huán)（RPR）

RPR的技術(shù)特點(diǎn)：

①傳輸帶寬的有效復(fù)用；

②快速的環(huán)保護(hù)倒換（50ms）功能；

③拓?fù)涞淖詣?dòng)發(fā)現(xiàn)；

④接入控制與公平算法。

3.2.2 多業(yè)務(wù)環(huán)（MSR）

MSR是一種新型的城域網(wǎng)組網(wǎng)和應(yīng)用模式。MSR是一個(gè)雙向?qū)ΨQ二纖環(huán)，主要的光傳送機(jī)制采用千兆以太網(wǎng)和10G以太網(wǎng)中廉價(jià)的廣域接口子層或SDH/SONET。MSR既可支持以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、DVB、ATM、POS、X.85和X.86等業(yè)務(wù)支路，又可以象路由器一樣支持?jǐn)?shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。

MSR是新一代的多業(yè)務(wù)光平臺(tái)，通過(guò)在保留相關(guān)功能的同時(shí)，對(duì)交換和傳輸進(jìn)行簡(jiǎn)化，交換和傳輸進(jìn)行集成，使之成為一體。MSR環(huán)支持單纖環(huán)、二纖環(huán)、四纖環(huán)。此外，MSR可采用環(huán)型和鏈型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.2.3 10G以太網(wǎng)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)是一種高速以太網(wǎng)技術(shù)，它適用于新興的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)技術(shù)統(tǒng)一。它采用IEEE802.3以太網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制協(xié)議、幀格式和幀長(zhǎng)度。它是全雙工的，本身沒有距離限制。優(yōu)點(diǎn)是減少網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，兼容現(xiàn)有的局域網(wǎng)技術(shù)。

10G以太網(wǎng)可以滿足新的容量要求，解決低帶寬接入、高帶寬傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，并于以前的所有的以太網(wǎng)兼容。采用以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的費(fèi)用比采用ATM/SONET技術(shù)構(gòu)建的類似的系統(tǒng)降低約25%，所以以太網(wǎng)從局域網(wǎng)擴(kuò)展到城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，并建立工作速率為10Gbit/s的可靠、高速的數(shù)據(jù)網(wǎng)。這樣網(wǎng)絡(luò)將基于單一的核心技術(shù)，易于管理、費(fèi)用低廉。

3.3 接入層新技術(shù)

3.3.1 本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)接入（LMDS）

LMDS技術(shù)是一種新興寬帶無(wú)線接入技術(shù)，是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)，工作在毫米波波段，傳輸容量可達(dá)1G 可與光纖比擬，被稱為“無(wú)線光纖”?？商峁╇p向的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、Internet、視頻等服務(wù)。

LMDS系統(tǒng)的傳輸主要通過(guò)ATM與無(wú)線技術(shù)的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用ATM信元作為基本的無(wú)線傳輸機(jī)制。這種方式使LMDS網(wǎng)絡(luò)具有較大的通信容量，能對(duì)多種業(yè)務(wù)進(jìn)行靈活、綜合的處理。它將無(wú)線的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能與ATM 的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能相結(jié)合，明顯提高了頻帶的利用率。

3.3.2 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是光接入網(wǎng)中的一種。PON因其具有成本低、對(duì)業(yè)務(wù)透明、易于升級(jí)和易于維護(hù)管理的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)而深受用戶歡迎。PON的基本概念實(shí)際上起源于通過(guò)使用無(wú)源光分路器，充分利用數(shù)字光纖基帶系統(tǒng)在本地用戶環(huán)路距離上所具有的較大功率預(yù)算富余度，從而實(shí)現(xiàn)程度較高的設(shè)備共享。所以，PON初期的建造費(fèi)用很低是其主要優(yōu)點(diǎn)。另外，無(wú)源分路器可靠性高，對(duì)業(yè)務(wù)透明，故系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用和升級(jí)費(fèi)用很低，特別符合寬帶業(yè)務(wù)需求逐漸發(fā)展的要求，具有較高的投資利用率。

4 寬帶城域網(wǎng)的組網(wǎng)

4.1 寬帶城域網(wǎng)方案設(shè)計(jì)原則

①先進(jìn)性；

②實(shí)用性；

③統(tǒng)一性；

④可擴(kuò)充性；

⑤安全可靠性和可管理性。

4.2 建設(shè)寬帶城域網(wǎng)的骨干層技術(shù)選擇（10G+RPR+MPLS）

目前，城域網(wǎng)的最前沿出現(xiàn)了3項(xiàng)新興技術(shù)：多協(xié)議標(biāo)記交換、10G以太網(wǎng)和彈性分組環(huán)。每一種技術(shù)都能夠解決服務(wù)供應(yīng)商所關(guān)心的所有問(wèn)題，但是怎樣使這些技術(shù)協(xié)同工作卻被忽視了。只有10G以太網(wǎng)、RPR和MPLS這三種新技術(shù)按需要協(xié)同工作，才能創(chuàng)造城域網(wǎng)美好的未來(lái)。

4.3 接入層技術(shù)選擇

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看，光纖直接到用戶的方案無(wú)疑是最理想，由于接入網(wǎng)的用戶共享程度遠(yuǎn)小與核心網(wǎng)，造成它對(duì)成本非常敏感。這種全光纖的接入技術(shù)進(jìn)展比較緩慢，從目前的形勢(shì)來(lái)看，ADSL、以太LAN、HFC是當(dāng)前接入網(wǎng)的主要方式，組網(wǎng)時(shí)選擇哪一個(gè)，要看不同特點(diǎn)的服務(wù)商、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和不同的用戶要求。

4.4 寬帶城域網(wǎng)的設(shè)備選擇

在城域網(wǎng)的核心層可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況選用華為的OptiX OSN3500、OptiX OSN 2500 和OptiX OSN 1500傳輸設(shè)備。這個(gè)系列產(chǎn)品將ASON及MSTP技術(shù)進(jìn)行了融合，線路速率從STM-64到STM-1，與傳統(tǒng)SDH、MSTP網(wǎng)絡(luò)兼容，實(shí)現(xiàn)TDM/ATM/IP等多種業(yè)務(wù)的靈活接入和傳送，為用戶在城網(wǎng)的建設(shè)中提供更多的選擇方案。

[作者簡(jiǎn)介]

王治純（1980.4-），女，本科，2005年畢業(yè)，吉林大學(xué)，中國(guó)鐵通通化分公司，工程師。