智能城域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

張銘　王冰

【摘要】? ? 在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的宏觀背景下，城域網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新不斷，業(yè)務(wù)發(fā)展需求持續(xù)提高，有必要對(duì)智能城域網(wǎng)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入分析與探討，以提升城域網(wǎng)的整體運(yùn)行效果?；诖耍疚氖紫冉榻B了城域網(wǎng)及城域網(wǎng)技術(shù)的基本內(nèi)容，分析了級(jí)聯(lián)技術(shù)及鏈路容量調(diào)整方案（LOAS）等智能城域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽等方面，探討了智能城域網(wǎng)中的信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，望對(duì)智能城域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)實(shí)施有所借鑒。

【關(guān)鍵詞】? ? 網(wǎng)絡(luò)通信? ? 城域網(wǎng)? ? 智能化? ? 關(guān)鍵技術(shù)

引言：

當(dāng)前，以5G通信技術(shù)為典型代表的新型通信技術(shù)方法開始在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中扮演更加重要的角色，在推進(jìn)城市品質(zhì)提升，促進(jìn)城域網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)等方面起到了積極作用。對(duì)此，應(yīng)精準(zhǔn)把握智能城域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的核心環(huán)節(jié)與關(guān)鍵單元，綜合施策，切實(shí)提高智能城域網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)整體水平。本文就此展開了探討。

一、城域網(wǎng)及城域網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1城域網(wǎng)的特點(diǎn)

隨著城市溝通交流的日益密切，城市之間的通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生了新的需求，為有效實(shí)現(xiàn)城市之間的信息互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異地存儲(chǔ)與查詢等業(yè)務(wù)，城域網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。在城域網(wǎng)概念范疇中，集團(tuán)用戶、智能小區(qū)、辦公大樓等節(jié)點(diǎn)的通信業(yè)務(wù)得以直接化、清晰化，通過接入網(wǎng)與骨干網(wǎng)之間的交互實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)貫通。

與傳統(tǒng)意義上的廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)不同，城域網(wǎng)具有自身的現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)，它以共用多業(yè)務(wù)望為主要載體，主要面向各類社會(huì)單位提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，具有單一化特點(diǎn)。城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)負(fù)載，需要提供各種類型的業(yè)務(wù)接口，并可在縱向維度與橫向維度等方面進(jìn)行層次細(xì)分。當(dāng)前，部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)具有不可預(yù)料性，如何通過有限的城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)這些不可預(yù)料性因素進(jìn)行控制，成為城域網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程中的重點(diǎn)[1]。

1.2城域網(wǎng)技術(shù)

城域網(wǎng)技術(shù)是在通信業(yè)務(wù)需求愈發(fā)強(qiáng)烈的推動(dòng)下而逐漸形成并優(yōu)化創(chuàng)新的。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的突破發(fā)展，城域網(wǎng)技術(shù)的負(fù)荷效能越來越高，其骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸能力可充分滿足連續(xù)性、大容量的數(shù)據(jù)傳輸需求，其寬帶接入能力也在極大程度上緩解了以往傳統(tǒng)模式下的寬帶壓力。同時(shí)，也應(yīng)清晰地認(rèn)識(shí)到，城域網(wǎng)技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中存在諸多短板，主要表現(xiàn)在：所需依賴的硬件設(shè)備種類較多，型號(hào)各異，對(duì)彼此之間的兼容性形成了極大考驗(yàn);管理模式尚且不甚統(tǒng)一，對(duì)城域網(wǎng)資源整合與調(diào)度相對(duì)不足;數(shù)據(jù)流量中轉(zhuǎn)站難以有效滿足新形勢(shì)下城域網(wǎng)運(yùn)行中不同用戶產(chǎn)生的差異化需求，部分通信業(yè)務(wù)無法實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)接入。

二、智能城域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1級(jí)聯(lián)技術(shù)

級(jí)聯(lián)技術(shù)是智能城域網(wǎng)構(gòu)造體系中的主流技術(shù)方法之一，它采用同步時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在傳輸固定比特率的數(shù)據(jù)信息方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。在智能城域網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)要求不斷提高的今天，級(jí)聯(lián)技術(shù)可將特定傳輸數(shù)據(jù)信息融入到固定的傳輸通道中，應(yīng)對(duì)可變比特率的起伏波動(dòng)，確保傳輸速率的高度匹配效果。

在級(jí)聯(lián)技術(shù)的支持下，當(dāng)城域網(wǎng)所要完成的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)超過特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則會(huì)將數(shù)據(jù)信息按照特定交錯(cuò)方式進(jìn)行映射，提高靜負(fù)荷區(qū)的利用率，確保數(shù)據(jù)信息傳輸過程的穩(wěn)定性與連續(xù)性，防止帶寬浪費(fèi)。

級(jí)聯(lián)技術(shù)還可將多個(gè)不同類型、不同功能的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備融合起來，構(gòu)造形成高效穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)傳輸通道，承載數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可在相鄰級(jí)聯(lián)與虛級(jí)聯(lián)等模式之間實(shí)現(xiàn)依次切換[2]。

2.2鏈路容量調(diào)整技術(shù)（LOAS）

鏈路容量調(diào)整技術(shù)旨在對(duì)城域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信容量進(jìn)行智能化、動(dòng)態(tài)化調(diào)整，以滿足不同通信強(qiáng)度下的用戶需求。為了使鏈路容量調(diào)整技術(shù)更具實(shí)用價(jià)值，必須在級(jí)聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，遵循數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶囟▍f(xié)議，為用戶提供各自不同的傳輸帶寬。

在城域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸流量較大時(shí)，城域網(wǎng)線路及設(shè)備面臨著較大的通信壓力，此時(shí)鏈路容量調(diào)整技術(shù)便可按照最大傳輸速率為數(shù)據(jù)信息分配帶寬，防止數(shù)據(jù)信息阻塞，而在數(shù)據(jù)傳輸壓力相對(duì)較小，帶寬資源應(yīng)用需求相對(duì)較低時(shí)，鏈路容量調(diào)整技術(shù)則可為數(shù)據(jù)信息固定帶寬分配，防止網(wǎng)絡(luò)資源無序消耗。

在鏈路容量調(diào)整技術(shù)應(yīng)用中，可根據(jù)城域網(wǎng)實(shí)際設(shè)置復(fù)幀標(biāo)識(shí)符、序列號(hào)標(biāo)識(shí)符、組標(biāo)識(shí)等，以提高數(shù)據(jù)信息傳遞的一致性。

2.3虛級(jí)聯(lián)和鏈路容量調(diào)整保護(hù)技術(shù)

在智能城域網(wǎng)系統(tǒng)中，虛級(jí)聯(lián)技術(shù)和鏈路容量調(diào)整保護(hù)技術(shù)相互影響，相互促進(jìn)，在大容量光纖傳輸系統(tǒng)中共同完成數(shù)據(jù)信息傳輸保障任務(wù)。隨著高速數(shù)字交換技術(shù)的大力推進(jìn)，更多的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出集中化趨勢(shì)，對(duì)通信節(jié)點(diǎn)和路線的安全性帶來挑戰(zhàn)，若不甚出現(xiàn)光纜斷裂，則極容易遭遇大量數(shù)據(jù)信息丟失問題，降低城域網(wǎng)有效性、系統(tǒng)性、抗毀性等技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，采用虛級(jí)聯(lián)和鏈路容量調(diào)整保護(hù)技術(shù)，在無需人為主觀干預(yù)的前提下，使城域網(wǎng)數(shù)據(jù)信息資源能夠得以自行恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)“自愈”。而該過程的實(shí)現(xiàn)，完全不影響數(shù)據(jù)信息接收端的實(shí)際體驗(yàn)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)中斷，在悄然之間完成網(wǎng)絡(luò)傳輸重組[3]。

2.4通用成幀協(xié)議技術(shù)

在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，智能城域網(wǎng)中的通用成幀協(xié)議技術(shù)分類更明確，相應(yīng)的數(shù)據(jù)鏈路層適配效果更優(yōu)化。以GFP協(xié)議為例，該協(xié)議將數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行封裝，在不同層次與層級(jí)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，不僅可有效降低數(shù)據(jù)損耗率，提高數(shù)據(jù)鏈路實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且還可壓縮誤碼拓展，優(yōu)化帶寬使用效果，使該協(xié)議下的所有用戶均可平等地獲取數(shù)據(jù)信息資源。

比再如透明映射，它充分整合了光纖信道的映射功能，有效識(shí)別與控制數(shù)據(jù)傳輸中的業(yè)務(wù)字符和控制字符，將重復(fù)冗余的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效濾除，實(shí)現(xiàn)物理層、業(yè)務(wù)層、控制層、核心層等層級(jí)之間的高效互聯(lián)。在通用成幀協(xié)議技術(shù)的作用下，數(shù)據(jù)包的提取效率更高，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息之間的二次交換。

2.5基于ASON的智能城域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

在ASON通信協(xié)議下，智能城域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)層級(jí)，即傳輸層級(jí)、控制層級(jí)和管理層級(jí)，不同的層級(jí)在智能城域網(wǎng)中扮演著不同角色，承擔(dān)著不同職能，在城域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換中需要參照不同技術(shù)規(guī)范。

在傳輸層級(jí)，需要在特定數(shù)據(jù)通道的支持下，按照特定單元，將數(shù)據(jù)信息向接收端傳送，并同步實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)測(cè)、故障排除及倒置防護(hù);

在控制層級(jí)，則在一致性指令支持下，對(duì)城域網(wǎng)通信資源進(jìn)行調(diào)控，實(shí)施數(shù)據(jù)交換通道的建立、釋放與維護(hù)，同時(shí)在特定算法的約束下，平衡優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo);

在管理層級(jí)，則需要負(fù)責(zé)不同傳輸層之間的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)故障管理、配置管理、性能管理等，對(duì)相關(guān)管理約束條件進(jìn)行補(bǔ)充[4]。

三、智能城域網(wǎng)中的信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)研究

3.1業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽

業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽是智能城域網(wǎng)中信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)要素。在業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽的約束下，可將城域網(wǎng)中的信道數(shù)據(jù)包進(jìn)行擴(kuò)展，按照特定路徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)映射，并在硬件映射芯片中進(jìn)行封裝，確保數(shù)據(jù)信息得以完好無損地進(jìn)行傳輸。業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽結(jié)合映射芯片的實(shí)際狀況構(gòu)建立體化、層次化的信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用模型，科學(xué)選擇具有代表性的映射技術(shù)參數(shù)，并為其賦予不同權(quán)重系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息幀的精準(zhǔn)插入，構(gòu)建形成科學(xué)合理的業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用環(huán)境。在數(shù)據(jù)包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)貼加業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽，用以識(shí)別不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)端口，該標(biāo)簽為每個(gè)數(shù)據(jù)包附加上一個(gè)特定比特率的標(biāo)簽，它可識(shí)別多個(gè)不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，區(qū)別不同端口的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流。因此，數(shù)據(jù)包來源渠道不同，相應(yīng)的業(yè)務(wù)復(fù)用標(biāo)簽也有所差異。

3.2復(fù)用算法

現(xiàn)代基礎(chǔ)理論研究的日趨系統(tǒng)化與成熟化，使智能城域網(wǎng)中信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)的復(fù)用算法更加豐富，在信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用實(shí)踐中的選擇余地更為靈活，可完成傳統(tǒng)模式下難以完成的算法任務(wù)。

通過復(fù)用算法，可實(shí)現(xiàn)通信信道的共享。在當(dāng)前技術(shù)范圍內(nèi)，復(fù)用算法多種多樣，包括業(yè)務(wù)分層算法、平等排隊(duì)算法、輪候算法、系數(shù)加權(quán)算法，等等。無論何種模式的復(fù)用算法，均可在城域網(wǎng)各類數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)中確保具備良好表現(xiàn)，對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)化控制。為有效規(guī)避復(fù)用算法在實(shí)際操作中的常見誤差，必須嚴(yán)格控制映射誤差幾率，將數(shù)據(jù)包在某一特定時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行固化，實(shí)現(xiàn)通信信道選錯(cuò)率最小化[5]。

3.3自相似仿真平臺(tái)

自相似仿真平臺(tái)是智能城域網(wǎng)環(huán)境下的技術(shù)評(píng)估平臺(tái)，可根據(jù)城域網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行需求，對(duì)數(shù)據(jù)通信模式與數(shù)據(jù)交換流程進(jìn)行仿真模擬，清晰直觀地了解數(shù)據(jù)傳輸全過程，得出相應(yīng)的仿真模擬結(jié)果，對(duì)欠妥當(dāng)之處做出專門強(qiáng)化與優(yōu)化。研究表明，在智能城域網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，其組網(wǎng)模式與連接路徑均可利用泊松過程進(jìn)行描述，對(duì)站點(diǎn)和服務(wù)器之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行調(diào)整，這為取得理想的自相似仿真模擬效果提供了更大可能。

在自相似仿真平臺(tái)運(yùn)行后，應(yīng)得出自相似數(shù)據(jù)流的慢衰減特性曲線，在隨機(jī)過程的導(dǎo)向下，得出不同通信數(shù)據(jù)之間的變量關(guān)系。同時(shí)，也要清楚地把握自相似特性對(duì)城域網(wǎng)通信系統(tǒng)的多方面影響，防止后期數(shù)據(jù)丟失。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，在當(dāng)前技術(shù)條件下，智能城域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施所涉及到的要素較多，需要從宏觀層面與微觀層面進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格遵循傳輸網(wǎng)協(xié)議、傳輸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)布局等方面的基本原理，為提升職能城域網(wǎng)綜合效果奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)從城市發(fā)展水平與建設(shè)需求出發(fā)，做到對(duì)不同類型通信技術(shù)的協(xié)調(diào)融合運(yùn)用，不斷開辟智能城域網(wǎng)建設(shè)新領(lǐng)域，為持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)邁向更高水平貢獻(xiàn)力量。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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