光纤城域传送网特点及技术分析

　　 
　　1引言 
　　 
　　城域传送网是覆盖城区、郊区或者部分规模较小的市县，为城域多业务提供综合传送平台的网络，是承载城域范围内的固定、移动和数据等多种业务的基础传送网络，它一般以多业务光传送网络为基础、以多种接入技术为辅，为多种业务和通信协议提供综合传送承载平台。城域传送网向上与省际和省内干线相连，向下负责综合业务引入，完成集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租的任务。 
　　 
　　2城域传送网的特点 
　　 
　　城域传送网是非常复杂的网络，每个城市和每个城市都因现状不同而有所不同，从网络分层结构来说，城域传送网一般分为核心传送层、汇聚层和接入层。对于网络规模较小的城市，可根据实际情况简化网络层次。下面从通用角度分析城域传送网的特点。 
　　多业务。城域传送网需要同时支持多种业务，单一平台支持多种协议和处理混合业务的特征是城域光传送网络获得足够竞争优势的关键因素，也是最重要的特点。多业务支持是城域光传送网络的基石，可为运营商带来许多竞争优势，如后向兼容性(如SDH over WDM)、成本显著降低(减少了网络分层和设备)、网络管理简化和配置工作量减少等。 
　　安全可命性和可增位性。城域传送网涉及到大量的客户和服务，网络的安全可靠性直接影响到客户，传送网应支持网络节点的备份和线路保护，提供网络安全措施，同时多种生存性有利于运营商向用户提供更好的业务定义。同时城域传送网应当要充分考虑业务扩展能力，能针对不同的用户需求提供丰富的宽带增值业务，使网络可持续赢利。 
　　动态性。与骨干传送网相比，城域传送网的动态性较强，多种数据业务的动态性和不可预见性使得城域传送网的相关需求加强，目前的发展趋势是越来越多的客户需要带宽更灵活的业务。他们需要快速的业务配置、更短期的、可灵活增加的服务合同和基于QoS的价格，将来还可能出现对带宽按需分配等新业务的需求。 
　　网络扩展性。由于受用户需求和地理分布动态变化的影响，城域的数据业务具有多变性，城域传送网要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台，留有充分的扩充余地，能够随着需求变化，可允许运营商不断地按照业务需求增加带宽，而不需要进行网络整体升级。 
　　 
　　3城域网中的相关技术分析 
　　 
　　SDH多业务传送平台。SDH多业务传送平台(MSTP)是目前广泛应用的产品。为了适应城域网多业务的需求，SDH从单纯支持2Mb/s, 155Mb/s等话音业务接口向支持以太网和ATM等多业务接口演进，将多种不同业务通过YC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务平台将传送节点与各种业务节点融合在一起，各厂商只是融合程度不同。 
　　MSTP的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来完成的，其对2层或ATM层的处理都是与SDH处理相分离的，但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组。从功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，还具有2层、MAC层和ATM功能。 
　　MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司，它可以方便有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过渡，适合支持混合型业务特别是以TDM业务为主的混合型业务，同时可以保证网络管理的统一性。 
　　弹性分组环技术。 正在由IEEE 802.17工作组制定的弹性分组环(RPR)技术，吸收了吉比特以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式，结合丝丝标记，基于MAC高速交换，简化IP前传。RPR技术可以支持更细的带宽粒度，网络成本较低，可以承载具有突发性的IP业务，同时支持传统语音传送，有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环上实现公平机制而不是在单独链路上，容易实行全局的公平机制。服务供应商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略允许在无拥塞的情况下，把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点，没有SDH那种固定电路系统的不灵活性，同时又比点到点的以太网更加有效。
　　目前RPR标准尚未完成，其中的一个重要问题是对时钟的透明传输，RPR同步机制与SDH不同，必须确保TDM时钟可以透明传输到对端。第二个挑战来自RPR定义的是一个环网结构下的技术，无法工作在复杂的网络环境下(甚至是环间互联)，而实际的城域网络环境则是十分复杂的。 
　　RPR技术适合于以数据业务为主、TDM业务为辅的网络，其应用范围将逐渐扩大，适合于新建网络。 
　　城域WDM光网络。WDM技术不仅提高了光纤利用率，而且在业务信号复杂多变的城域网中对信号具有透明性，它可以对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整，直接进行透明传输。这可给用户、特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时，不同波长间的信号互不干涉，每个波长都可以自己灵活上下。WDM技术主要应用于城域骨干网。  城域OADM环网可以承载大量客户的多种协议和多种速率的业务，每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长，为提高每个波长的带宽利用率，应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效的方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中，该技术被称为子波长复用，从而实现了每个波长携带多种业务。这种子波长复用器降低了城域网WDM系统的应用门槛，可以直接容纳低速率信号，给组网带来了灵活性。WDM环网解决了两个重要问题:光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素，目前它主要用来保护那些SDH还无法保护的业务，如ESCON, Fiber Channel等。 
　　在目前的光网络中，数据业务的提供需要经过4层处理:首先将业务映射进IP包，并以ATM信元封装，然后将ATM信元映射进SDH帧，最后转换为光信号在光网络上传送(采用WDM/DWDM方式)。随着IP业务的飞速发展，这种结构的缺点日益暴露.人们开始研究将ATM层和SDH层从4层结构中剥离出去，将其功能融合到IP/MPLS层和WDM/OTN(光传送网)层中，将IP业务直接在WDM光路上传送(即IP over Optical，目前主要为IPover WDM/DWDM)。在传统的光网络中引入信令控制和动态交换功能，将IP层和光网络层置于同一控制平面下，对光网络实施配置连接管理，在此思想下，一种能够自动完成网络连接的新型网络ASON(自动交换光网络)应运而生。 
　　自动交换光网络。ASON是在IP over DWDM基础上发展起来的，底层仍为OTN，主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通过信令交换完成对传送平面的动态控制。控制平面的引入带来了以下好处:迅速实现业务提供，允许网络资源动态分配路由和带宽；容易管理，业务提供者无需为新的传输技术系统的配置管理而开发维护操作支持系统软件;具有扩展的信令能力，增加了补充业务;在出现故障时可实现快速的保护与恢复，比通常的传送网节省了冗余容量和资源;控制平面的协议比管理平面的协议有更丰富的原语组，可用于各种传输技术。 
　　 
　　4通用标签交换（GMPLS）技术 
　　 
　　为了使MPLS适应时分复用、波分复用等不同的应用环境，以支持在电路交换网中建立连接，IETF对MPLS中标签的概念和形式进行了相应的扩展，将时分系统和空间交换系统涵盖了进来，推出了通用标签交换--GMPLS。其具有许多新功能： 
　　时隙、虚通道和波长等均可作为标签。GMPLS所管理的对象不仅是分组，还可以是FR. ATM, SDH和WDM等，且这些设备上的接口还可以细分为PSC(分组交换功能)、TSC(TDM交换功能)、LSC(波长交换功能)和FSC(光纤交换功能)等多种类型。 
　　可以为离散单位分配带宽，因为时隙、波长和光纤等都是离散单位。 
　　具有下行按需标签分配和使用上行标签的双向LSP建立能力，并且可以通过从上游节点向下游节点传送建议标签来简化倒换过程、减少双向LSP的建立时延。 
　　可以设置标签组，以缩小下游标签的选择范围。当然，在引入GMPLS控制平面后，对传统数据通信网络(DCN)也提出了新的要求，特别是电路交换网络。首先，DCN必须保证能为控制器之间提供控制信息的传送，能够直接或间接地为两个LSR提供交换控制信息的信道:其次，所提供的信道必须是可靠的、安全的:最后，DCN必须支持IP，且必须具有较高的可靠性和QoS，以避免用户数据业务出错而影响控制数据，确保控制信息的顺利发送。