城域光传送网发展的思考

韩国舞族

    近年来城域传送网的建设方兴未艾，随着通信网络运营商的竞争重点已从骨干网转向城域网，建立高效经济的支持多业务的城域传送网已经成为运营商的共同目标。从技术的角度，多种技术层出不穷；从运营的角度来看，城域传送网的发展仍存在着一些问题。城域传送网的发展可以说是技术走在了市场的前面，诸多技术百花齐放，让人眼花缭乱，但是没有一种很好的业务模式去应用这些技术，在市场和技术面前，从制造商到运营商或多或少存在着困惑和担忧，本文将从技术等方面谈一谈对城域传送网发展的认识。

一、城域传送网的特点

　　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的综合传送承载平台。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，具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样和接入方式灵活的特点。

　　城域传送网的示意图如图一所示，城域传送网是非常复杂的网络，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、汇聚传送层和接入传送层，对于网络规模较小的城市，可根据实际情况简化网络层次。从网络结构来看，核心和汇聚传送层一般采用环型结构，接入层也以环型结构为主，但受地理条件和光纤资源情况的限制，选用链形或者扁平环的结构。从保护方式来看，核心层一般采用两纤复用段共享保护环方式，这是目前特大和大型城市普遍采用的保护方式，已经有特大型城市根据承载的业务和网络需求，开始采用网状网结构构筑城域传送网的核心，这将会逐步成为数据业务量大的城市采用的一种恢复方式，获得较好的网络生存性，同时又提高网络的资源利用率；汇聚传送层一般采用两纤复用段共享保护环方式；接入传送层一般采用通道保护环方式。

二、城域传送网的主要技术

　　城域光传送网的主要技术包括SDH、以SDH为基础的多业务传送平台(MSTP)、城域波分复用(WDM)环网、粗波分复用(CWDM)以及弹性分组环(RPR)。城域宽带无线接入技术主要有LMDS、自由空间光通信(FSO)。

　　目前在城域传送网中解决多业务传输最具有生命力，技术更新变化最快的就是MSTP技术，除此以外，随着城域传送网的发展，业务量逐步增大，网络动态性提高，核心层物理网络结构逐步向网状网演进，网络对智能性的要求越来越高，自动交换光网络(ASON)技术在城域传送网的应用也非常令人关注。下面主要对这两种技术的发展进行分析。

　　1.MSTP技术

　　MSTP(多业务传送平台)是对传统的SDH设备进行了改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力，是目前城域传送网最主要的实现方式之一。

　　MSTP最大特点体现在对以太网业务处理上，初期的MSTP具有以太网透传功能，此时设备具有较好的带宽保证特性和安全性，但带宽利用率较低，组网灵活性不够；随着业务需求和技术发展，MSTP逐渐具备二层交换功能，可实现基于以太网链路层的数据帧交换，提供了更大的组网灵活性和低成本，适合于用户数量多但业务量小且带宽动态变化的以太网业务接入。现阶段MSTP技术的主要特征是引入了中间的智能适配层，可支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持QoS、SLA增强、阻塞控制以及公平接入。

　　从目前的技术发展来看，中间的智能适配层主要有两种，分别是多协议标签交换(MPLS)和弹性分组环(RPR)。内嵌RPR的MSTP设备使得MSTP设备具有了RPR的特点，RPR技术不仅能有效地支持环形拓扑结构及其快速恢复，同时具备数据传输的高效、简单和低成本等典型以太网特性。内嵌MPLS的MSTP是目前非常被业界看好的一个发展趋势，Ethernet Over MPLS(EoMPLS)将以太网帧封装到MPLS标记交换路径(LSP)中，MPLS不仅可以作为以太网的业务适配层，还可作为以太网业务的控制层，其面向连接的接入控制特征能够提供基于全网的流量工程，从整体上提高了MSTP系统的流量均衡能力。MPLS将为以太网业务服务质量、SLA增强和网络资源优化利用提供很好的支持。

　　2.自动交换光网络技术

　　自动交换光网络(ASON)是符合G.8080框架要求，通过控制平面来完成自动交换和连接控制的光传送网，它是以光纤为物理传输媒质，SDH和OTN等光传输系统构成的具有智能的光传送网。ASON网络的核心是网络智能性，包括呼叫和连接控制、路由和自动发现等功能以实现智能化网络控制功能。引入控制平面后可支持快速的业务配置、允许网络资源动态分配，可提供MESH保护恢复能力，抗多节点失效，提高网络的生存性和抗灾难能力，可支持多厂家环境下的连接控制，可引入新的补充业务，提供SLA，实现用户的定制服务。

　　从设备角度来说，ASON传送平面可以基于WDM或者SDH设备构建，目前关注重点是基于SDH的ASON设备。对于控制层面，目前ASON设备可以实现其基本功能，包括三种连接PC、SPC和SC的建立、删除、查询和修改功能，支持基于链路状态的路由功能，支持约束路由的技术，能够实现网络资源的自动发现。在接口方面，其内部网络接口如I-NNI属于厂家内部接口，可以采用私有方式实现，以支持保护恢复等功能。目前UNI的接口协议版本各个厂家实现的不一致，大部分厂家实现了通过UNI接口的连接建立、拆除与维护功能，但是UNI接口性能不完善。在信令通信网络(SCN)方面，大部分ASON设备支持带内和带外两种实现方式，对于信令网络SCN的保护恢复，在带外方式下，采用带外网络自身的保护恢复机制，ASON设备不提供；带内方式下，一般通过信令网络本身的保护机制以及重路由功能实现信令通道的保护恢复。由于ITU-T对于ASON管理平面的规范还在完善之中，目前ASON设备的网管系统的开发滞后于设备开放，对于传送资源的管理比较成熟，对控制平面资源部分的管理尚不完善。

三、城域传送网发展过程中的一些思考

　　城域传送网的情况非常复杂，接入的业务种类多，各个城域传送网的现实情况千差万别，在网络发展和演进的过程中面临很多问题，从城域传送网网络发展的角度来看，还面临着一系列的挑战。

　　1.多种城域传送网技术要慎重选择

　　城域传送网需要解决城域网中多种业务的传送需求，目前MSTP、OADM环网和CWDM技术都支持多种业务接口，提供了良好的技术手段，MSTP技术可以对数据业务进行透传、汇聚等处理，通过内嵌RPR还可以实现环上的带宽共享和多种业务等级，通过内嵌MPLS可以实现端到端的QoS和流量工程的能力。OADM环网和CWDM技术的本质上都是WDM技术，可提供透明传送的能力。RPR技术可用于解决数据业务量较大的地区的数据业务接入和汇聚。根据这些技术的特点利用好各种技术是城域传送网发展中面临的现实问题。

　　2.传统的SDH城域传送网向多业务的城域传送网演进

　　目前的城域传送网采用的大都是SDH技术加光纤直连，网络结构较简单，承载的业务较单一，SDH网络主要以承载TDM业务为主，数据业务大多采用光纤直连的方式进行连接。随着网络中业务的多样化，城域传送网向多种业务的支撑网演进也是网络业务的需求。城域传送网支撑多业务有多种演进方式。

　　●采用在网络中的传统SDH网络设备上增加以太板卡来实现。这种方式只能适用于具有向MSTP升级能力的SDH设备，很多厂商声称自己的产品支持此项功能，对于设备来说需要更新板卡和设备控制软件，同时需要将网管系统进行升级，以便管理新增的以太板卡，前提是设备支持从SDH向MSTP升级，已运行的设备上有空余的板位来插入新增的以太网板卡。这种方式主要用于在城域传送网的接入层扩充数据业务的接入能力，将新增的以太专线等业务就近接入，纳入到城域传送网中传送，减少对城域数据网的压力，但这只能是一种过渡手段，对于大量的数据业务难以满足。

　　●在城域核心层采用DWDM技术来实现。对于大型城市，数据业务发展潜力比较大，同时光纤资源又不是非常充裕的情况下，可以综合考虑性能和价格方面的优势，可以考虑采用城域OADM环网的方式构建一个DWDM层。

　　●在传统SDH城域传送网的基础上构建新的网络。这种方式适用于传统SDH网络承载的业务较多，没有空余容量，或是传统SDH网络的设备无法支持向MSTP的升级，同时网络对于TDM和数据等多种业务的需求非常大，通过扩充新的层面来实现。新平面建设可以克服在SDH网络上升级MSTP功能可能存在的问题，如功能不全、容量有限、兼容性较差，同时可以在城域传送网中引入新的厂家，构成竞争局面，目前已经有部分运营商在网络上采用了这种策略。

　　传统支持TDM业务的城域传送网在向支持多业务的城域传送网演进的过程中，根据网络实际情况的不同，还会有很多不同的选择，需要根据现有网络情况，考虑到长远发展，灵活选择。

　　3.处理好城域传送网与城域数据网的关系

　　处理好城域传送网与城域数据网的关系，充分利用MSTP技术的多业务处理能力，是城域传送网今后发展需要处理好的问题，根据每个运营商的资源情况不同，所采用的解决方案在不同层面上也不同。

　　业界一般认为，在城域核心层和汇聚层，传输网与IP网宜分别组网，即传输与数据网节点设备分离，城域数据网的承载根据具体情况可通过城域传送网的带宽通道提供，也可通过光纤直连。在接入层应向统一组网的方向发展，以传输与数据节点设备融合为主，实现多业务的综合接入、传送。

　　根据业务和网络特点，城域传送网和城域数据网之间关系的处理应遵循以下原则：

　　●城域数据网的建设应与城域传送网的建设统筹规划。

　　●多种城域传送网技术(如MSTP技术)适合在提供TDM为主的同时提供以太网业务及ATM业务。

　　●正确处理好城域传送网与城域数据网的关系，城域传送网一方面为城域数据网提供传送通道，另一方面为数据网提供接入与延伸手段，而不是替代城域数据网。

　　●基于网络管理和互通考虑，应适当控制城域传送网中的设备厂家数量。

　　4.适时引入和应用ASON技术

　　城域传送网核心层在今后数据业务量大，网络业务调度频繁的情况下，在适当的时候引入ASON技术来解决网络生存性和网络调度的问题是非常必要的，初期ASON技术会在城域传送网的核心层采用，主要利用它在网络生存性方面的优势，并逐步向城域传送网的边缘推进。

　　目前由于基于SDH的ASON设备和组网技术相对成熟，可在近期采用；初期主要应用INNI接口技术，实现灵活的网络调度、网状网保护和恢复等功能，并采用单厂家的设备组成单控制域方式进行组网；在ENNI接口技术成熟后，适时引入多个控制域，不同控制域可以采用相同或者不同厂家的ASON设备，通过标准信令接口实现省际层面跨域的ASON连接控制，以及省际与省内、城域网的跨域业务调度和保护恢复；在ASON建设初期，由于业务网设备大部分还不具备UNI接口能力，应主要采用软永久连接(SPC)方式为业务网提供固定连接。随着业务网和ASON网的不断融合发展，业务网可以直接通过UNI接口动态发起请求，控制ASON网络提供按需带宽(BoD)、光虚拟专用网(OVPN)等新型网络业务。城域传送网中ASON的建设应首先从大型城市的城域核心层面开始，随着业务的开展和技术的成熟，再逐步延伸到汇聚层和接入层。

　　总之，ASON技术引入是渐进的过程，必须对其各个方面进行细致、认真的研究，才能保证网络的平稳过渡，需从网络结构、网络运行维护和管理等多个方面深入，使未来基于ASON的城域光传送网的构架更加合理、可靠和灵活。

　　城域传送网的技术层出不穷，相关业务需求也蓬勃发展，但是由于城域传送网的多样性和复杂性，在发展过程中也遇到了一系列问题，随着运营需求和业务模式的进一步明确，城域传送网将会迎来更大的发展空间。