宽带IP城域传输网的构建和优化

恋々风

在城域传输网络中，传统运营商的城域传输网络以承载话音业务为主，而一些新兴运营商的城域网络则以承载数据业务为主。综合考虑设备的成本、技术的成熟程度、需要承载的业务和可靠性等因素，目前国内各运营商城域传输网络的建设仍以SDH设备为主，运营商在网络节点之间铺设光缆，在每个节点安装SDH设备负责传输语音业务，同时在富裕的带宽上为快速增长的数据业务提供传输通道。
    传统的SDH系统提供了完善的可靠性、快速的自愈保护功能以及标准的环间接口以支撑不同品牌设备互通性（在一定程度上），同时其局限性也比较明显，如SDH环上的TDM时隙灵活性差、设计原则大多只基于对TDM（2Mbit/s话音业务）的支撑、业务配置复杂且费时等。城域传输系统的现状以及发展方向有以下几个方面。

一、城域传输网现状及发展方向
    1．光纤直连
    光纤直连是指传输系统中的以太网交换机、路由器、ATM交换机直接通过光接口相连，光接口以点对点方式直连，业务接入设备直接互连的光纤布线方式。该方式舍弃传输设备，方案简单，成本低廉，但同时也有比较明显的缺点：由于没有传输层，光纤质量无法保证，性能监测和保护等功能无法实现；光纤浪费严重，每两个业务接入点需要一对光纤，一个业务接点如果与其他业务接点都有业务互通，则光纤数量庞大；业务端口压力大。因此这种方式只适用于节点数非常少、节点距离非常近的局域网络。
    2．新一代城域SDH/MSTP
    为改善传统SDH系统的低效性，传输网络迫切需要组建或将现有传输网优化整合为SDH/MSTP平台。我国的多业务传输平台（MSTP：Multiservice Transport Platform）标准正在制订和完善中，MSTP 提供和 MSPP类似的功能。新一代的城域SDH/MSTP平台提供如下功能。
    改良网络层次结构，采用可对数据业务进行优化的城域网传输设备，克服传统的针对语音业务设计的SDH系统在传输数据业务时的低效性。
    同一平台、同一框架可实现快速的扩展性（2.5Gbit/s到10Gbit/s、SDH到DWDM）和快速的业务配置能力，支撑高速发展的城域网和接入网的需求。
    在有效提供传统TDM/2Mbit/s话音业务的同时，支撑多种协议，提供多样的宽带业务以满足不同客户的需求。
    具有针对数据业务特性的优化和汇聚功能。
    保留现有的SDH可靠性、标准性的同时提供多种保护/恢复机制，如网状网、以太网通道保护等。
    3．城域DWDM
    20世纪90年代Internet、eCommerce和多媒体的大量涌现，导致带宽需求成倍增加，DWDM技术的应用从长途网向城域网转移，主要基于几方面原因：（1）网络扩容需要额外带宽；（2）光层面的保护功能需加强；（3）DWDM使业务传输具有透明性；（4）DWDM可改善网络设备光端口性能；（5）DWDM可以优化城域网的光纤物理结构。
    4．RPR（弹性分组环）技术
    网络业务的高速发展，为各运营商兴建数据业务和传统业务并重的城域传输网提供了历史性的契机。为了适应光纤网络及IP业务发展所提出的需求，在光网络上通过弹性分组环技术直接架构吉比特以太网（未来是10GE），同时支撑网络透传的方案将成为城域网的新标准。
    弹性分组环技术簇中包括IPT、DPT和RPT技术，其中DPT和RPT特点如下。
    DPT（动态分组/包的传送技术）：它以Cisco的高端路由器为基础，环内点到点间采用POS封装模式，直接将IP网络和光纤相连，减少了不必要的设备层，使得服务供应商可以最高效率地优化网络的IP流量。DPT采用智能化保护交换技术，使得完全重载的时间少于50ms，同时光纤环的自动回复机制可以自动修复被切断的光纤并重载网络服务。DPT提供空间复用机制，可以动态分配带宽。
    RPT（弹性数据分组传输）：它是下一代运营级的以太网媒体访问控制协议，对标准的吉比特以太网而言，它增加了标记交换、网络拓扑图的自动发现、在线通信、定时、纠错等功能，和其它能增加效率、可靠性、可管理性以及业务灵活型的能力。RPT允许生成两个双向旋转数据分组环，它可同时传递数据业务和精确定时的电路模拟业务，50ms内修复设备或网络连接处的故障。

二、构建宽带IP城域传输网的原则和要求
    1．适应业务发展方向
    城域传输网与各级干线网相比，最明显的特点是业务类型、业务流向／流量的不确定性，且交换机传输机房和数据局是分离的。数据业务指数倍的增长使新兴业务的类型和业务流向发生了变化，各个运营商目前拥有的资源不同，因此如何根据自己业务发展的重点来构建传输网络是首先考虑的问题。
    DSL/Cable/Fast LAN业务使得城域网成为传输瓶颈，城域DWDM设备不能单独解决运营商的需求，特别是在城域网边缘部分成本过高。城域DWDM常和MSTP共存，MSTP用于分配带宽，而DWDM用于城域核心网高速传输。
    2．以先进、成熟的技术提升网络的竞争力
    先进和成熟是一个既对立又统一的概念，并没有绝对的标准，例如SDH对于TDM业务是一个既先进又成熟的技术，但对于数据业务却传输效率不高；ATM由于其技术过于复杂、成本过高被后起之秀IP路由器等赶超；IP路由器虽然发展迅猛，但QoS问题仍需改进。目前的SDH设备、IP路由器、ATM交换机都在取长补短、互相借鉴。过去四年由于电信市场开放，产生了大量新兴的本地网服务提供商，业务的竞争使得他们多数倾向选择MSTP构筑下一代网络；长途电信运营商倾向于采纳SDH MSTP升级原有网络，提供新型的电信服务。
    3．分层建设，适度超前
    通常城域传输网可分为骨干层、汇接层、接入层，由于业务的不确定性和技术的多变性，建设时应保持审慎的适度超前的策略，满足未来一段时间内的扩容要求又不至于造成系统负担。
    4．适应互联互通要求
    无论在网络结构还是设备形态方面，城域传输网在新增网关或者直接互联时，都必须能够快速、高效地与现有运营商互联互通。只有开放的网络才会有利于所有的运营商，运营商之间是一种“竞合”的关系，过分追求技术和设备的差异性而忽视运营商之间的共性容易形成网络“孤岛”。
    5．网络演进与用户应用同步
    城域网是以宽带光传输为开放平台，通过各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP接入等业务和各种增值业务及智能业务，并与各运营商长途网实现互通的本市（地）综合业务网络。构建城域传输网应平衡新兴数据业务和传统话音业务的需要。
    未来城域网传输平台建设将集中在电信级的基于IP网络的多业务流分类管理和计费策略上。在IP网包交换基础上要保证QoS就必须对服务进行分类，首先要实行分类服务（CoS），对不同类的业务在占用网络资源时，给予不同的优先级，其次对不同传输质量的业务制定不同的收费标准。
    数据业务的特点是动态的、突发性的、非对称的且难以预测的，这些业务的特点与以往的话音业务的特点有较大的区别。运营商构建城域网络时，必须考虑数据业务的传送、加工、管理、安全和计费等一系列问题，还需要考虑如何让已有的网络发挥潜力，力争使网络的改造和扩容同步进行，使自有网络的演进与最终用户的应用达到同步。

三、湖南IP城域传输网的建设和优化思路
    目前，湖南本地IP网络采用的主要连接方式是光纤直联和SDH 155Mbit/s电路连接，但随着网络规模的扩大，IP节点之间光纤直联消耗了大量传输光纤，通信路由没有任何冗余保护；同时，由于SDH资源的限制，155Mbit/s电路不能满足县局或大节点带宽（流量）的需求，网络的带宽瓶颈逐渐突出。
    根据IP业务发展规模，湖南电信整合现有的传输资源，构建一个三层的本地传输网络体系，适度扩容传输系统（如DWDM或大容量SDH环），提供FE/GE/155Mbit/s等数据接口，连接IP核心层、汇聚层、接入层设备，在不同的网络层面、不同的等级电路提供不同的可靠保证。
    考虑到目前的传输网络技术发展的不确定性，为了节约组网成本，现阶段IP传输层优化的基本思路如下。
    1．IP网络的核心交换层以上节点根据本地实际情况，可以采用光纤直联、城域波分网或大容量SDH环等方式组网，优先采用光纤直联的方式。
    2．优化市区光纤网络，使市区主干光纤网物理成环，能够对园区以上IP节点提供GE/155Mbit/s速率链路，能够提供不同物理方向的双归属、双路由保护。
    3．县局节点原则上要求通过GE链路与本地IP核心交换机相连，对于物理光纤资源丰富、节点之间距离小于70km的县局，优先采用光纤直联组网，并要求能够提供不同物理方向的双归属、双路由保护；对其它县局，要求构建DWDM环（链），解决带宽、距离、光纤等方面的问题。
    4．园区到楼道的接入层节点之间新敷设的物理链路宜采用单模光纤；DSLAM级联节点宜采用SDH和物理光纤组网，使其能够提供155Mbit/s/FE链路；由物理光纤提供IP DSLAM节点上联三层以太网交换机所需的GE链路。
    目前湖南省的试点分企业对城域传输网进行优化后IP传输拓扑结构如图1所示，试点分企业构建了本地的DWDM网络，形成本地传输网的骨干核心层，通过GE等高带宽链路解决IP网络的光纤资源紧张、距离跨度大、网络带宽拥塞等问题，同时，通过对本地SDH环的调整，扩展了SDH的通信能力。