对城域网的基本认识
DWDM的发展为长途干线创造了巨大容量，以太网在局域网中的大规模应用又为最终用户提供了丰富的驻地带宽，这样城域网与接入网的带宽瓶颈越来越突出。而且随着NGN、IPTV等基于IP的话音与视频业务的发展，对城域网与接入网的功能与性能又提出了许多更高更新的要求，因此城域网与接入网成为了各运营商近年关注的重点领域。
城域网（MAN）的概念原本与局域网（LAN）相对应，为计算机网络概念，而目前该概念已应用到电信网络领域，主要指能在某城市及其郊区范围内提供宽带数据及多媒体业务的公众多业务承载网络，但并没有十分严格的定义。根据ETSI与ITU-T所提出的NGN分层体系结构，NGN包括业务层（Service Stratum）与传送层（Transport Stratum）两个基本层面，这里的传送层实质上就是支撑业务的承载网。
从横向划分，承载网通常可以分为骨干网、城域网与接入网。所需承载业务的特性是决定承载网技术选择的主要因素，城域网的技术发展自然也要适应城域网中业务的发展趋势。目前城域网中业务的基本特点有： ·
业务类型复杂，城域网既要承载传统的TDM业务、互联网业务，还要考虑正在崛起的IPTV、NGN、3G、P2P、企业宽带应用等新兴业务； ·
IP业务成为主流，如何更有效地承载IP并满足不同业务的QoS、安全性等要求是构建新型城域网的关键，某些业务还有特殊的承载要求，如IPTV业务就要求城域网具备组播功能等； ·
随着业务创新力度的加大，业务换代的速度越来越快，用户的需求也越来越难以把握，城域网需要有足够的灵活性、可扩展性和快速反应能力来适应不断变化的需求； ·
业务的带宽增长和用户数增长都呈加速趋势，IPTV、视频监控、各类互联网宽带应用、NGN、3G等业务的发展，给城域网造成了巨大的带宽压力和业务管理压力，城域网扩容和升级迫在眉睫； ·
P2P的大规模应用改变了传统的网络流量流向结构，使得业务量的预测和规划更加困难，目前P2P已占网络流量的60-70%，城域网必须要根据这一新形势来调整和优化； ·
传统业务（TDM、FR、ATM等）还有一定市场空间，如PSTN还会长时间存在，NGN、3G等的发展也还需要一定的TDM电路，许多对QoS和安全性有特殊要求的政府、金融等用户对IP网还心存疑虑，还希望使用传统的专线业务； ·
相比于骨干网，城域网中的业务传送距离短，对成本更为敏感，可以使用以太网直连或CWDM等短距离、低成本的物理层技术。
过去SDH主要是支撑PSTN、PLMN，并给数据网提供物理层电路，而城域IP网主要提供互联网服务。如今随着电信级IP应用的不断增多，需要城域网提供高质量的IP承载服务。为此，一方面SDH发展为多业务传送平台MSTP，增加了提供以太网业务和IP承载的能力，另一方面城域IP网在不断进步，依赖MPLS和改进的以太网技术来提升其性能，发展为电信级IP网。对于传统运营商，近期在大部分城域网中还会同时存在城域传送网MSTP和城域IP网这两类基本网络，这两类网络既分工互补，又存在一定竞争，在实践中需要根据不同阶段、不同地区、不同业务领域的具体情况，协调二者间的关系。随着TDM业务逐步消退和IP业务快速增长，基于SDH的MSTP的作用会越来越弱化，而城域IP网/以太网将日益壮大。
城域传送网：MSTP与城域WDM？
MSTP的技术基础是SDH，但提供多种业务接口以支持以太网与ATM等数据类业务才是MSTP的关键价值所在。MSTP的引入不但可以充分利用现有丰富的SDH网络资源，借鉴SDH的网络运维和管理经验，完全兼容目前还在大量应用的TDM业务，还可以实现以太网、ATM等多种业务的综合传送和接入，满足日益增长的数据业务需求。所以对于已经拥有丰富SDH网络和大量TDM业务的传统运营商，MSTP是最直接有效的城域传送网解决方案。
MSTP已经得到了广泛的应用，目前新部署的城域SDH几乎都是MSTP，GFP封装、VC虚级联、LCAS（链路容量调整）等关键技术在MSTP中的应用为更有效地处理和传送数据业务创造了条件。但MSTP终究是以TDM为基础的技术，MSTP合理经济的业务模式应该是以提供传统的TDM业务为主，同时部分提供对IP和ATM等业务的支持。MSTP适合定位在城域传送网的汇聚层和接入层，实现各类业务网在汇聚层和接入层的合网建设。
在现有网络环境下，MSTP在承载原有TDM业务的同时，可以开展多种高可靠性、大容量的新业务，如开展以太网专线、点到多点以太网、以太环网等业务；为大客户提供综合接入；实现DSLAM到BRAS的接入与汇聚；作为NGN、3G业务的传输手段等。MSTP主要是作为一层网络存在，并不适合大规模地开展二、三层业务，在引入MSTP时需要确保各网络协调发展和相互配合，例如对于现有的城域IP网和ATM网，MSTP的主要作用是为其提供接入和汇聚，利用MSTP可以扩大以太网业务与ATM业务的覆盖范围，并通过MSTP上的数据处理功能，实现对现有数据业务的有效补充，而不是完全替代数据业务网。
MSTP技术在不断地发展完善。为了进一步提升以太网业务的传送性能，解决各个节点之间的公平性问题，部分MSTP设备引入了对RPR的支持，即内嵌RPR。通过内嵌RPR，可以实现数据业务更高效的传输。不过RPR仅仅支持环形网络拓扑，为此一些MSTP设备又嵌入了MPLS技术，从而可以实现环间业务调度。
随着城域网带宽需求的进一步膨胀，以SDH为基础的MSTP越来越难以适应城域网的发展要求，在城域网中逐步引入WDM是解决城域网带宽瓶颈的必然趋势。WDM已成为长途传输的主流技术，但其在城域网中的应用还处在起步阶段。城域WDM与长途WDM有着不同的发展动因和特点，WDM应用于长途传输的最大价值就是节省昂贵的长途光纤资源，但在城域网中，由于传输距离短，敷设光纤的造价比长途干线要低廉得多，这样节点设备就成为城域传送网成本中占主导地位的因素，虽然节省光纤对于某些城域网或某些区段来说也很有意义，但业务的灵活性、可管理性和降低设备成本对于城域应用更为重要。
城域WDM网络的特点是必须能在同一平台上支持多业务，对速率与协议要透明，设备价格要低廉，要有良好的扩展性以适应城域业务需求的多变性，要有强大的波长管理能力以便能快速灵活地开放波长业务，要有能与SDH媲美的网络自愈能力且能根据不同的业务需要提供不同级别的保护手段。在城域网中由于传送距离短，容量要求不是很大，因此可以使用较为低廉的器件来降低DWDM设备成本，或采用信道间距很大的稀疏波分复用（CWDM）技术。点到点WDM技术显然难以满足城域网应用的要求，随着ROADM的逐步成熟，利用ROADM实现光层组网并逐步引入控制平面将能使WDM在城域网中发挥更大的作用。
发展城域WDM光网络不但能为城域IP网/以太网的发展提供强大的带宽支撑，而且在灵活性、安全性和提高资源利用率等方面与单纯的光纤直连相比都有很大的优势，此外利用WDM网还可以开展按需带宽（BoD）、波长批发、波长出租、OVPN、光组播等新业务。随着电层的SDH逐步被IP/以太网所取代，城域传送网的未来将是光层的城域WDM网。
城域IP网：MPLS与城域以太网？
互联网的发展催生了城域IP网，随着互联网用户的增多，在城域范围内构建三层路由网是顺理成章的事情，尤其是随着宽带用户成为主流，在城域网的核心引入高性能路由器也是必然趋势。但面对基于IP的话音、视频及多媒体等电信级业务应用和企业VPN应用，现有的许多作为公众互联网组成部分的城域IP网显得力不从心，运营商需要升级改造原有城域IP网或新建电信级IP承载网。例如，中国电信构建CN2电信级承载网，中国网通也在已经拥有China169和CNCnet两张IP网的基础上，新建一张IP承载网来承载NGN等电信级业务。
在骨干层面，电信级IP承载网与公众互联网完全分离是可行的，但在接入层面让二者完全分离则不现实，通常只能进行业务的隔离，而在城域层面是否需要将二者完全分离或局部分离则需要根据网络与业务状况具体分析后确定。无论是对于骨干IP网还是城域IP网，提升性能的重要手段就是采用MPLS技术，MPLS将IP简洁的路由技术和ATM面向连接及提供QoS保证的思想有机结合，从而可以在IP网上实现流量工程、QoS、快速保护恢复等功能。MPLS在IP核心网中的应用已越来越广泛，MPLS VPN业务也被越来越多的用户所认可和使用，将IP/MPLS网络发展为多业务承载平台是重要的技术方向。
IP/MPLS是工作在三层的联网技术，而以太网是承载IP业务的天然二层技术。以太网在局域网中几乎一统天下，将以太网由局域网扩展到接入网与城域网将有助于更有效地支撑IP业务，而且对于许多用户，二层VPN业务也比IP VPN更有吸引力。在城域网与接入网中使用以太网业务的主要优势有：技术成熟简单，易于安装使用；以太网已形成规模经济，接口价格低廉；扩展性好，速率升级方便；从用户桌面、接入网直至城域网采用同一技术，避免了协议转换带来的种种弊端；以太网作为二层技术对上层的业务和应用具有透明性。
但与SDH、ATM等电信级承载技术相比，传统以太网存在的主要问题有：缺乏有效的网络管理与监控功能；安全性和可靠性差；网络保护恢复能力弱，无法达到50毫秒的电信级保护要求；网络扩展性差，难以实现大规模组网；缺乏QoS机制，难以保障所承载实时业务的延时、抖动、丢包要求，无法实现SLA；以太网交换机达不到电信级设备要求；各类以太网业务的标准化不统一，互通性差；对TDM业务的支持能力弱。因此要将以太网推广应用到城域网甚至骨干网，并承担多业务承载的任务，必须进行许多改良，即需要构建电信级以太网（Carrier Ethernet）。
根据城域以太网联盟（MEF）的定义，电信级以太网至少要具备五个方面的特征：标准化的业务，可扩展性，可靠性，QoS和电信级业务管理。电信级以太网业务是包括点到点、点到多点、多点到多点等应用的业务系列，但电信级以太网业务的实现技术不局限于以太网本身，SDH、ATM、WDM、IP/MPLS等都可以成为其实现技术。IEEE、IETF、ITU-T、MEF等多个组织都在从事电信级以太网的研究与标准化工作，不同组织使用不同的业务术语与定义，有不同的工作重心。近年电信级以太网在标准化和设备开发等方面有了许多新进展，使人们看到了城域以太网规模应用的曙光。
IEEE侧重推动以太网技术本身的不断革新进步，推动以太网由局域网扩展到城域网甚至骨干网，提出并发展了Q-in-Q、RPR、Mac-in-Mac（PBB）等一系列技术。
IETF是MPLS的标准制定和应用推动者，IP/MPLS的应用也希望由核心层扩展到汇聚层与接入层。IP/MPLS作为多业务承载平台，不但可以提供三层VPN业务，也可以利用二层仿真技术提供二层VPN业务，这就是IETF所定义的VPLS业务。VPLS是使用MPLS网络作为传送层的多点到多点虚拟以太网业务，其优势是可以借助MPLS的流量工程、QoS和快速保护恢复等功能来提升以太网的服务质量，并拓展了MPLS网络的应用领域。但VPLS采用三层的IP/MPLS网络来仿真以太网业务，与纯粹的二层以太网相比，设备的价格较高，运行较复杂。而且随着MPLS向汇聚与接入层的推进，MPLS所存在的扩展性问题会显现。
ITU-T近年也在积极开展以太网业务和以太网传送方面的标准化工作。ITU-T主要是在IEEE、IETF等其它组织的工作基础上，利用电信传送网的架构和思想来改造以太网与IP/MPLS，有以下两项重要工作值得关注。
一是在IEEE的PBB基础上发展起来的PBT（Provider Backbone Transport）技术，PBT是对PBB的简化和增强，PBT关闭了传统以太网复杂的MAC地址学习、广播和生成树协议，转发信息不再靠泛洪和学习，而是通过网管/控制平面进行操作，即将以太网改造成为了面向连接、许多功能与SDH类似的分组传送网。该技术由英国电信与北电积极倡导，并开始得到越来越多的关注与响应。
二是在IETF的MPLS基础上发展起来的T-MPLS，即Transport-MPLS，该技术同样是希望将MPLS网络发展为与电路传送网SDH功能类似的分组传送网，T-MPLS使MPLS网络具有了与传统传送网相似的OAM&P、端到端的维护、性能监测和保护恢复等能力，但同时也对MPLS做了部分简化，去掉了一些与传送无关的IP处理功能。
在电信级以太网领域，以PBB/PBT为代表的纯二层技术和以MPLS VPLS为代表的三层仿真技术之间会存在一定竞争关系，现阶段MPLS技术更为成熟，PBT技术还处在发展的初始阶段。
技术趋势与选择原则
建立以IP为主导的多业务承载平台是城域网的基本任务。过去由于技术的限制，单一网络无法完成该任务，IP业务的承载需要经过IP/ATM/SDH/WDM等多个环节，网络层次过多带来的管理复杂、效率低、扩展性差、成本高等问题显而易见，简化网络层次成为优化网络结构、降低运营成本的迫切需要，IP over WDM成为了网络发展的重要趋势。
IP over WDM并不意味着简单地抛弃掉某个技术，因为这些技术都含有构造电信级网络必不可少的功能，如IP的灵活性、ATM的QoS、SDH的快速自愈、WDM的大带宽等属性都各有其独到的优势，所以技术发展的轨迹是通过综合各技术的优势、实现各技术的融合来达到网络扁平化的目的，如我们在PBT、T-MPLS等技术中就看到了SDH的影子。
今天ATM网络正在逐步淡出人们的视野，SDH网络作为独立的网络层将来也会逐步消失，传统的传输网与数据网将逐步融合，未来的城域网依然会存在电层与光层两个基本层面，但电层网络将是城域IP/以太网的天下，光层网络则是以WDM网络为主的城域传送网，电层网络与光层网络间也不是绝对分离的，发展趋势是建立二者在控制平面与管理平面的统一。
城域网是一个充满生机的技术领域，在该领域存在多元化的技术手段与演进路线，运营商也面临多方面的挑战。例如：如何处理新建融合网络与保护原有分离网络投资的关系？如何处理电信级IP承载网与公众互联网的关系？如何协调MSTP与城域IP网/以太网的关系？如何选择MPLS VPLS与PBB/PBT等竞争技术？如何处理网络稳步演进与城域网技术快速更新的矛盾？
在实际应用中，具体选择哪类技术或产品要根据业务现状、网络现状、技术成熟度、设备成本、网络性能、技术趋势等多方面因素综合考虑。如果运营商已拥有非常完善的SDH网络，且TDM业务还占重要地位，发展基于SDH的MSTP是有现实意义的，但如果运营商以经营IP与以太网业务为主，发展基于以太网的多业务平台又是必然的选择。在城域以太网业务的技术实现方面，如果已建立或需要建立IP/MPLS网，利用该网络来提供VPLS业务当然是合理和经济的，如果PBB/PBT等纯以太网技术能更大程度地降低成本，而且性能也能达到电信级要求，也有可能担当建设电信级以太网的重任。今天在城域网中尚存在多个网络的情形下，往往需要综合利用MSTP、城域IP/以太网等多个网络的资源，通过优势互补、联合组网来提供业务。
宽带发展已进入了一个新阶段。例如，截至2006年底，中国互联网的网民数已达到1.37亿，而其中宽带网民数超过1亿，中国电信和中国网通两大固网运营商已开始高度重视互联网宽带应用，并在积极推动IPTV的发展。IPTV等宽带业务的发展在促使接入网提速的同时，也在刺激整个城域网的升级改造，城域网已成为当前的投资重心。事实上，全球城域网大发展、大变革的新时期正在来临，以电信级以太网为代表的性优价廉的新兴城域网技术将大有用武之地。
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发表于 2008-9-14 10:04:27
