用光层系统连接城域边缘网络

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随着高带宽以太网、视频、存储等业务需求的不断增长，帮助业务提供商（SP）在城域边缘实现新业务高效连通的各种技术正在形成一个新兴的市场。开放式光层体系结构很好地满足了城域边缘应用的特殊要求，能够实现视频点播（VoD）、FTTH、吉比特以太网（GbE）、10GbE，以及无线业务的连通，帮助运营商盈利。

城域边缘的连接空白
90年代末期的光纤扩容造成了长途网络和某些区域网络的传输容量过剩。最近，城域网的竞争又导致了城域核心网的大量铺设，高楼大厦中的高端用户可能被同时连接到多个光纤环网中。目前，长久以来被预测的超宽带业务的增长趋势终于成为现实。接入网中众多新技术层出不穷，用于VoD、FTTH、GbE、10GbE、DSL等新业务的传输。
但是，为了应对业务量的迅猛增长，实现业务到现有核心光网络的连接，SP必须解决城域边缘的连接空白（如图所示）。解决方案不仅要通过光纤为城域范围内的中端用户提供新业务，而且要为较远距离新建区域的用户提供服务。



图1. 过去，长途干线备受关注；现在，城域核心网和接入网受到青睐。相比之下，物美价廉的城域边缘网络则姗姗来迟。
城域边缘对网络的要求非常特殊。无论是将新型VoD业务从远端集线器引入私人住户的多系统运营商（MSO），还是需要对不断增长的DSL业务进行扩容的ILEC，都要求城域边缘传送网以简单的、物美价廉的方式提供业务连接。具体要求包括：
● 业务直接上行至城域核心网。
● 线路连接简单；采用4至8个信道就能解决现有业务和未来业务的增长需求。
● 光纤传输距离达到或超过100km，光网络能延伸至边远地区。
● 在核心传送系统的现有运营环境下统一管理。
● 实施简单；可以雇佣经过简单培训的工人在偏远地区安装。
● 在各种核心和接入业务平台上，多厂商设备能协同工作，实现无缝互连。
目前，系统供应商通常采用三种城域边缘传送方案：传统的SONET/WDM系统；WAN和CPE（用户前端设备）业务节点光接口直接互连；分立光器件解决方案，例如采用放大器和无源器件。然而，这些方案都不能完全满足城域边缘网络的要求。
传统的WDM和SONET传送系统具有电域汇聚功能，集成了转发器，并具有较高的扩展性和跨度较大的拓扑。但是它并不满足城域边缘网络的典型需求。这些过度复杂的功能使得它们体积和功耗巨大，成本高昂，因此削弱了业务盈利能力。
WAN和CPE业务节点（以太网交换机、路由器DSLAM等）光接口直接互连实现了光纤直接连接，但是不能满足传输距离的要求。而且这种方案的扩展性和灵活性较差，很难提高光纤的利用率。长距离和WDM光接口通常较昂贵，而且对系统供应商的依赖性较大，光链路优化工程可能无法得到厂商的支撑。
第三种方案采用分立的子系统，例如媒质转换器、放大器、无源器件等，通常缺乏电信级管理能力，扩展性较差，难以满足城域边缘网络的要求。

新方案
相比之下，光层系统针对城域边缘网络的需求进行了优化。这种系统采用了开放式光层体系结构，能够减小体积和功耗，节约成本，创造更多的利润。
● 抛弃了对分组/协议的专门处理。降低了电域疏导的额外成本，不包含昂贵的转发器或集中式疏导矩阵，优化了信道的成本/业务指标，实现光纤直接连接。
● 开放的ITU标准接口。随着CPE和WDM业务节点（以太网交换机、路由器等）纷纷采用可插拔式光模块，使用ITU标准CWDM和DWDM波长的光接口可实现光纤直接连接。这样可以避免在业务节点和传送平台之间使用转发器，降低了传输成本，避免了信号的重复转换。
● 针对4到8信道系统进行了优化，降低了整个体系结构的成本。并针对城域边缘网络升级到32信道的情况进行了成本优化。
● 在单一平台上集成了全部光层功能。其中包括放大、信号整形、管理、复用、波长转换。这样就能避免使用昂贵的外部设备，例如分立的放大器。
光层系统符合许多严格的标准，并满足运营商的要求，能够提供优质的网络并且更加容易部署。例如，它满足电信级要求，包括环境要求、安全性要求、运营要求。同时，它是与节点无关的业务平台。开放的ITU接口提供各种业务类型和平台的互连：边缘路由器和交换机、SONET多业务提供平台（MSPP）、无线边缘设备等。对于不符合ITU标准的原有设备接口，波长转换功能可以实现任意光接口的互连互通。
精心设计的光层系统中还包含具有TL-1和SNMP接口的设备，能够实现与第三方网元和网管系统的无缝集成，同时能够通过光监控信道进行远程维护。最后，光层系统具有易于部署的特点。简单的安装和网络配置意味着无需对施工人员进行复杂的培训。光层体系结构完美地满足了城域边缘网的各种要求。
城域网边缘的光层系统
为了在竞争激烈的市场中增加收入、保持盈利，SP和MSO不断推出新型数据业务。光层系统能够以较低的价格提供所需的传输容量，在保证投资回报的前提下避免前期投资的浪费。运营商通过投资光层系统可获得的好处包括：
● 延长SONET/SDH的传输距离。为了向城域边缘用户提供新型专线业务，运营商必须扩展现有SONET/SDH核心网。因此传输距离将超过70km。连接到城域核心SONET/SDH平台的局间或支路接口通常使用1310nm波长；1550nm波长成本过高，因此无法在光纤直接互连中使用。光层系统在用户驻地和城域核心使用放大器和WDM复用器，能够延长多条SONET/SDH链路的传输距离，而成本比传统传输设备低50%，因此可以将运营商的投资回报率提高100%。
● VoD城域连接。为了与ILEC竞争，MSO纷纷推出了VoD业务。VoD业务流需要使用从城域核心集线器到用户前端路由器之间的GbE链路。为了让VoD业务能盈利，MSO要求每路视频流成本必须低于$10，每条GbE链路成本必须低于$2,400。采用传统城域WDM传输设备提供VoD时，成本约为每路视频流$25。而在网络两端采用具有WDM复用功能的光层系统设备传送GbE时，每路视频流的成本将低于$5。
● 以太网专线网络连接。私有企业、政府机构，以及市政部门等广泛使用广域以太网进行高带宽数据通信和Internet接入。这些网络的铺设使得以太网交换机遍及城市各处。城域边缘网需要将这些设备连接在一起，并将GbE和10GbE数据流传送至中央Internet业务提供点。光层城域边缘系统采用8信道环网将不同地理位置的多个系统连接起来，实现以太网业务传送。以太网业务在每个环网的两个方向上灵活而高效地同时传送。采用SONET/SDH和/或城域DWDM系统的传统传送体系结构的成本是光层系统的4倍。
随着高带宽新业务在接入网中的普及，业务提供商在保持现有业务利润的情况下，面临着城域边缘的连接问题。光层系统针对城域边缘进行了优化，满足了各种特殊需求，在降低投资和运营成本的前提下，能够充分发挥新型语音、视频、数据和存储业务的盈利潜力。