[转帖]骨干网接入技术

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Cable Modem 接入技术
    Cable Modem是一种通过有线电视 网络实现高速接入的装置。它不仅仅是传统意义上的调制解调器，实际上它更多地是作为局域网接口运行（一般是通过TCP/IP运行）。用户所在地和电缆企业之间的同轴电缆能够按照用户的需求向远处延伸，它不象ISDN和ADSL那样传输距离仅限于5500米。

    Cable Modem与安装在电缆企业的Cable Modem端接系统（CMTS）相通，CMTS端接来自用户处的电缆连接输出信号，并把这些信号汇聚成电缆提供商网络分配设备的输出。

    Cable Modem通过分离的信道对下行和上行通信提供网络接入，但是，这些信道是非对称的。下行信道的容量和数据率比上行信道的高，电缆企业通过下行信道着重对用户提供内容数据；反之，电缆企业对上行信道要求不高，因为上行信道只需传输键盘输入和鼠标光标移动信号即可。

　　传统的同轴电缆电视网络工作频率为330MHz或450MHz。新的混合型光纤同轴系统工作频率为750MHz，每个信道占用6MHz的频带。因此，400MHz的电缆系统能提供约60个信道，700MHz的系统能提供多达110个信道。每个6MHz的信道在下行频率上能够提供40Mbps的传输速率，上行传输速率为500kbps-10Mbps。从Cable Modem到PC的最大传输速率目前为10Mbps，这是由于Cable Modem采用了10BaseT以太网接口所致。


宽带IP城域网和接入网的技术进展

一 宽带IP城域网


   传统电信城域网采用SDH系统以TDM方式提供专线服务，系统成本高、带宽有限、布设周期长，远远不能满足新一代宽带城域网的需求。对新一代宽带城域网的要求可以概括成以下几点： (1)扩展性，其带宽可以扩展至几十、几百Gb/s，乃至Tb/s以上；(2)可以有多达几百个结点；(3)低成本，包括低建设成本和运营成本；(4)支撑新一代基于IP的业务，可支撑各种物理接口、QoS、SLA、监视和计费系统；(5)支撑传统的话音和数据业务；(6)强大和便于使用的网络管理系统；(7)健壮性，具有99.999%工作时间、硬件冗余、光缆环故障保护自愈能力。

    在光网上直接架构千兆位以太网正在成为城域网主流。目前的发展趋势是将以太网与波分复用(WDM)技术结合在光缆网上直接架构成宽带IP城域网。现在采用千兆位以太网的很快将成为万兆位以太网。

    DWDM技术在广域网应用获得巨大成功，从而成为主流，但是不能简单地将其植于城域网。DWDM系统中相邻波长间隔仅0.8nm(100GHz)或更低，而且对激光器的频率精确性、单色性和滤波器要求很高，价格也昂贵。但由于广域网传输距离长，所用的放大器多，DWDM系统中多个波长通道共用光纤和放大器，因此在广域网上仍然可以大幅度降低成本。而城域网由于距离短(一般100公里以内)，不需要使用放大器，增加一根光纤的成本也不高，因此简单地采用与广域网一样的DWDM设备不一定合算。解决的方法是采用稀疏波分复用(CWDM)技术。它使用1200～1700nm 的宽窗口，对激光器和滤波器的要求可以降低，并大幅度降低成本。另外一个方法是将WDM光传输设备和路由交换机结合在一起，路由交换机端口直接驱动光传输设备。最简单情况，一根光纤只传输一路数据时，在裸光纤上直接运行千兆以太网。如果需要传输多路数据可采用波分复用系统，根据需要逐步增加波长通道。

    在结点的路由交换机连接各个波长通道，即负责选路交换又起分出/插入的作用。这种分/插作用不仅可以对波长也可以对任务、对数据流甚至对数据包。

    用千兆位以太网在光网上直接架构宽带IP城域网以满足新一代城域网的要求和兼顾传统实践业务，需要解决以下问题：(1)根据SLA、QoS，分配带宽；(2)提供基于TDM的传统电信业务，如租用专线等；(3)用作接入网集中器时，要解决同一楼内局域网不同用户之间互相隔离问题、每个用户多业务流的分别管理(提高不同的QoS)和计费问题，以及以多播方式提供视频广播、不对称的服务方式；(4)光缆环路被切断时的保护和自愈恢复。

    目前L2/L3一体化的千兆位以太网路由交换机的背板容量已经达到几百Gb/s，数据包通过量达每秒1亿个以上；可以以线速进行第三层IP/IPX路由和第二层无阻塞交换；支撑冗余端口、生成树、多选择路由和冗余路由器协议增加系统可靠性；可以提供上百个1000Base-X端口；提供带宽管理、优先权和基于策略的QoS；可以方便地通过HTTP、SNMP、RMON、本地和远程CLI进行灵活管理。有的设备可以支撑数千个IEEE 802.1Q VLANs，并且兼容IEEE 802.1ad的链路聚合技术，将多个千兆位以太网端口结合成一条干线，在多个端口之间进行负载平衡。对于以太网城域网而言，最困难的是如何在无连接的IP网上提供端到端的连接、仿真TDM电路。一些企业(如Extreme)的产品已经开始可以提供IP TDM业务。核心网的VMAN和接入网的VLAN配合，可以以固定延时传输语音和视频，为公共电话网提供等效E1的IP TDM通道，但是这还不是真正的TDM通道。RAD企业的TDM over IP，在IP网上建立透明的T1/E1电路，其方法是：在数据包中插入同步比特流，加上IP包头送入IP网传输，数据包通过IP网转发到终点后，在终点重建同步钟，除去包头，提供同步的比特流。当然IP网必须对传输的数据流给以QoS保证，用户接口基于标准租用专线(T1, E1)；网络接口是低成本10/100Base-T以太网；可以配置QoS选件: VLAN用于第二层优先级(802.1D)、ToS 用于IP层优先级确定、UDP口用于第四层优先级补偿包延时变化。这种系统具有外部的/自适应时钟再生，处理延时很短(小于1ms)，可扩展, 有冗余备份和管理及诊断功能。采用这种设备可以在IP网上提供TDM E1专线，比SDH网提供的E1和ATM要便宜。以太网城域网不使用SDH设备，当光缆环路被切断时如何能够象SDH一样在50ms内完成自愈恢复是需要解决的问题。目前在网络的第一层到第三层均有解决方案。DWDM系统用光交换可以于光路上在50ms内完成自愈恢复。第二层的弹性分组环(Resilient Packet Ring，RPR)可以像SDH一样快速进行自愈恢复，而又能利用环路备份部分传输数据。最新的路由交换机则可以在第三层完成环网或网状网出现故障时的快速自愈恢复。一种方法是事先计算好各种可能出现故障时的恢复路径的路由表，一旦监视发现故障快速转换到备份路径；另外一种方法是利用MPLS来实现自愈恢复。

    新一代千兆位路由交换机支撑热插拔模块和元件，有双系统App和双系统配置，达到电信级的可靠性；具有灵活管理能力，可以方便地从本地或远程，通过浏览器用SNMP、RMON命令进行灵活管理。

1. RPR多业务供应平台

    新一代信息网络中，IP网成为基础网。一方面各种业务将转向基于Web在互联网上进行，这就是所谓的Everything on IP；另一方面，在IP网上提供TDM电路、ATM、 FR等，以支撑传统业务，这就是所谓Everything over IP。因此，有观点认为，在发展基于IP的城域网平台时，应能支撑多种协议，最好能提供透明的端到端的连接，这种平台被称为多业务供应平台(Multiple Service Provisioning Platform，MSPP)。

    这种被称为RPR的新结构方案融合了千兆位以太网、DWDM和SDH的优点。在环型网上传输IP数据包，环路的两侧都可以用来传输数据，又可以发挥自愈恢复环的功能，提高利用效率。目前IEEE正在准备成立802.17工作组，IETF正在准备成立IPoPTR组来发展这一技术，制定相应标准。多数建议采用万兆位以太网帧格式，万兆位以太网标准的初稿已经发表，明年将有首批产品面世。目前采用环形网的第二层包传输概念的产品有：Cisco企业的DPT、Nortel企业的IPT和Luminous企业的RPT。

2. 智能光网和以太网路由交换机构成宽带城域网

    传统城域网在支撑IP业务时，是在SDH网上通过分/插复用、交叉互连提供专线连接在网络边缘的路由器。由于其成本高、供应准备周期长、灵活性差、容量有限、效率低等问题，已成为发展的瓶颈。
前述的CWDM以太网和RPR方案是在裸光纤网上直接架设IP网。QoS、流量工程、自愈恢复等完全靠路由器通过MPLS等协议完成。这对路由器构成很大的压力，限制了性能的进一步提高。在光路由器没有发展成熟之前，目前的发展趋势是采用由波长路由器(光交换机)和DWDM(CWDM)系统构成的智能光网核心网，以及设置在边缘的以太网路由器构成的宽带城域网。在核心光网上采用以太网帧传输，称为以太路径，边缘则为万兆位或千兆位以太网。这种核心可以采用网状网结构，采用MPLmS协议等提供QoS和流量工程，这样可以减少对电路由器性能要求的压力，提供更高的性能。对这种系统可以称之为智能光网以太网。

    宽带城域网的发展由于其应用的复杂性和兼顾传统数据业务的要求，出现了多样性的局面。在光缆网上直接架构CWDM以太网(千兆位和万兆位)宽带IP城域网正在成为主流，RPR将发展成新标准用于一些环型骨干网。这些，不仅为相互竞争的运营商广泛采用，而且促使传统电信运营商也加入到建设宽带IP城域网的竞争中。而从SDH演化来的多业务平台将主要被一些传统运营商用作向IP业务过渡的工具。原有基于ATM的多业务平台将逐渐退出这一领域。对于Tb/s以上的宽带城域核心网，将采用智能光网以太网城域网。运营商建设宽带城域网时采用何种方案和设备，将取决于他的市场定位、服务对象要求以及他所拥有的资源情况。