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1、电信城域传输网的建设方案【摘要】本文主要阐述了国内目前常见的建设城域网的技术，深入分析比较了几种技术的优势和劣势，并就阿勒泰电信城域网的现状和和今后的建设思路作了简要描述。【关键字】密集波分复用；粗波分复用；同步数字体系；多业务传输平台； The technologic analysis of Aletai metro optical network construction【Abstract】The paper described the normal technologies used in the metro optical network construction ,then anal
2、ysed the advantages and shortages of these technologies .The development in the future and the application of Aletai metro optical network were also described in this article.【Key word】DWDM; CWDM; SDH; MSTP;一、 城域网概述1 城域网的概念从历史上看，城域网的概念源于计算机网络。计算机网分为局域网、城域网和广域网，而电信网并无城域网的概念。城域网（MAN）出于局域网互连和数据新业务发展的需要
3、，在1990年发展成为IEEE所规范的一种覆盖城域范围的特定新型计算机网络，正式形成并成为分布式排队双总线（DQDB）的IEEE 802.6标准，以后随着形势的变化逐渐发展成为各类不同背景新兴运营公司(CLEC)的区域性多业务通信网，传统电信运营公司也开始在其相应的局间中继网范围大量建设类似的多业务区域性通信网。近来城域网已经成为社会和业界关注的热点和竞争点，然而，究竟城域网的内涵是什么？该怎样发展？众说纷纭，每个不同技术背景的专家都有自己的说法和注释。ITU-T也正在考虑有关城域网方面的建议，但对于城域网的明确定义始终没有定论。通常认为，城域网是指城市内以话音、数据、多媒体业务为主体并能承载
4、各种业务的新一代本地固定网。城域网作为电话网、互联网、数据网和IP电话骨干网等业务在城市范围内的延伸和覆盖，承担着企业用户、个人用户、写字楼、智能小区的业务接入和电路出租业务。当前，各运营商已经形成了普遍的共识：数据业务将取代话音业务成为运营商的主营业务、宽带接入将取代窄带接入成为主要的接入方式。综合考虑运营商本地主要业务需求，城域网主要包括业务层面、网络层面和管理层面三个部分。城域网结构图可参照如图1：从城域网的结构图中，可以明确的看出：一方面：业务的提供是城域网建设的出发点。中国电信的城域网可为用户提供多种业务，如专线业务（DDN/CES/FR PVC/ATM PVC）、话音业务（固话、I
5、P语音）、企业互联、视频（会议电视/可视电话/VOD）、VPN、宽带上网等的业务。图1城域网的结构另一方 面，业务层面依托网络层面和管理层面。业务层业务的支持，归根到底在于网络层的建设方案能否对业务层提供有力的支持。网络层面包括物理传输和业务交换处理两个部分。物理传输部分主要提供传输链路，如DWDM、SDH、光纤链路、无线等。业务交换部分主要完成电路业务/ 信元业务交换/IP包交换。窄带话音业务由目前的程控交换网承载，宽带业务主要依托ATM和IP网络。无论是程控交换网络还是宽带IP网络都必须以基础网络层为基础，由此可见，城域网建设的最为重要的环节在于基础网络层，也就是城域传送网。最后，城域网必
6、须是可运营、可管理的网络。城域网的管理主要包括网络管理和业务管理两部分。网络管理通过网管系统提供网络设备的配置、管理等。对于运营网络而言，业务管理在管理中地位更加重要，如建立强大的城域网计费中心等。当前，城域网内设备种类、厂家、业务众多，建立城域网管中心是必然方向，需要各厂家的网元级管理系统提供开放的标准接口，以纳入城域网统一网管，同时，要支持网管方面二次开发深层次应用。宽带城域网的建设按照电信网络分层和分割的观点，一般可分为骨干层、汇聚层和接入层。综合考虑运营商本地主要业务需求，城域网是指在基础网络之上能开展多种业务，可运营、可管理的网络。2 中国电信城域网的特点城域传送网在许多方面有别于长
7、途传送网络，两者的区别有些类似于长途交通和城市交通，长途要求的是高速安全地传送、而城域网则是有效的接入、疏导和会聚各种业务，其主要特点如下： （1）业务类型多，需要各种类型接口，如、IP 、ESCON 等未来有可能出现的宽带业务接口。而长途主要是SDH （路由器POS） 接口。 （2）业务流量有一定的不确定性，受用户和应用驱动大，灵活性十分重要。电路调度多，变动次数多，需要有比较强的调度和电路配置能力。情况有些类似于今天大城市的城市交通，需要大量的立交桥(交叉机)。 （3）可扩展性是必需的，以适合于网络的新业务类型和升级扩容。由于长途网络基本上是点到点的传输，并且在建设伊始就考虑了较大的扩容能
8、力，WDM系统可以通过增加或减少波长来完成，相对比较简单，容易容纳新的业务。而城域网内业务变化大，很容易增加一个或多个节点，而节点的增加要求对物理链路和容量都有比较大的变化，因此要求网络有较强的可扩展性，以适应网络变化。 （4）技术多样性，没有一个主流的技术，每种技术都有其应用空间。不像长途那样有确定的选择。 （5）组网更多的与业务节点的配置相关，特别是汇接局、路由器的节点位置，与业务层的关系更密切，设备节点距离相对较近，设备数目众多，需要强大的网管系统，而长途主要考虑城市位置和业务量因素。 （6）城域网的多样性。每个运营商、每个城市都有自己的特点，就像每个城市有自己的特点，多样化是城域网重要
9、特点。城域网更多地考虑商业用户和大用户，方便地提供VPN 业务和宽带接入。二、 城域网技术目前中国电信已经在网络建设上大量采用了SDH技术来进行组网，新疆电信也不例外。预计在今后的几年中，SDH技术是不会消失的，目前中国电信的大部分收入仍然来之传统的话音业务，来自数据业务的收入只占一少部分，因此SDH技术仍然具有强大的生命力，但是随着数据业务的方展，SDH需要能够支持多业务，比如IP业务、ATM业务。MSTP即为基于SDH技术的多业务传送平台，MSTP技术的出现和发展能够更加灵活的提高SDH的传输能力。它采用SDH帧结构和保护机制，支持标准的包映射结构，为以太网、企业互联系统（ESCON）、光
10、纤连接（FICON）和IP提供标准的接口。MSTP能够实现基于链路容量调整方案下的动态带宽调整，支持VC虚级联，支持自动的连接管理功能，包括对ATM PVC或者SVC、OIF UNI链路以及各类数据接口，部分继承了ATM、IP、以太网技术。MSTP设备主要包括标准的SDH功能、ATM处理功能、IP/以太网处理功能，其体系机构如下图所示：该图所示的功能模型主要包括了ATM接口所需要的功能模型、IP/以太网接口所需要的功能模型，其余部分为标准SDH设备所必须的功能模型，具体要求如下：1、 应该满足国际标准中规定的SDH接口的基本功能要求；2、 应该至少支持ATM业务或者以太网业务中的一种；3、 当
11、支持ATM业务时，基于SDH的多业务传送平台应该支持ATM的统计复用和VP/VC交换处理功能；4、 当支持以太网业务时，应该支持以太网业务的透明传输和二层交换的功能。经过数年的发展，MSTP技术在我国已经逐渐成熟，新型的MSTP的关键技术主要有虚级联、链路容量调整方案（LCAS）、通用帧成规程（GFP）等。随着标准的深入化，弹性分组环（RPR）和多协议标签交换（MPLS）等技术也会内嵌到MSTP设备中，用以支持多样化的应用和提供多元化的服务。下面就MSTP的关键技术作一下简要介绍： 虚级联技术：级联是将多个虚容器组合起来，形成一个组合容量更大的容器的过程，该容器可以当作仍然保持比特序列完整性的
12、单个容器使用。当需要承载的业务带宽不能和SDH定义的一套标准虚容器（VCs）有效匹配时，可以使用VC级联。根据级联VC的种类，可以分为：VC-3/4的级联：提供容量大于一个C-3/4的有效载荷的传送；VC-2的级联：实现容量大于一个C-2容器，但低于一个C-3/4容器的有效载荷的传送；VC-1n的级联：实现容量大于一个C-1，但低于一个C-2/3/4容器的有效载荷的传送。从级联的方法上，可以分为连续级联和虚级联。两种方法都能够使传输带宽扩大到单个VC的X倍，它们的主要区别在于构成级联的VC的传输方式。连续级联需要在整个传输过程中保持占用一个连续的带宽，而虚级联先将连续的带宽拆分为多个独立的VC
13、s，各独立的VCs分别传送，在接收侧重新组合为连续带宽。ITU-T G.707标准对VC级联进行了规定。随着网络上层业务和应用类型的增加，SDH网需要承载的业务种类越来越多，很多新类型业务尤其是大量新的数据业务，所需的传送带宽不能和SDH的标准虚容器（VCs）有效匹配。SDH标准容器速率和部分常见数据业务的实际速率对比见表1。级联的最大优点是承载多业务（主要是数据业务）时提高了传输系统的带宽利用率。我们可以将采用标准VC映射数据业务和采用VC级联方法承载相应业务时的带宽利用率作一个比较，级联对带宽利用率的改善很明显。比较情况见表2。VC虚级联应用中的链路容量调整方案（LCAS）：ITU-T G
14、.7042/Y.1305标准定义了链路容量调整方案（LCAS）。LCAS提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能，可用来增加或减少SDH/OTN网中采用虚级联构成的容器的容量大小。当某一虚容器（VC）发生故障时，采用链路容量调整方案可以自动的暂时降低容量，VC故障恢复时自动增加容量。为了保证容量调整时虚级联链路首端和末端的同步，LCAS定义了一套控制分组。控制分组描述了虚级联的链路状态，保证当网络发生变化时，链路首端和末端能够及时动作并保持同步。由于LCAS标准定义的K4字节Bit2复帧的编码、使用规则兼容了ITU-T G.707标准中有关虚级联的规定，因此支持虚级联LCAS和非LCAS的网络
15、能够实现互通，但此时LCAS功能不再作用。通信业务的有效承载应同时兼顾带宽适配的效率和业务的安全性，如前所述，采用VC虚级联和链路容量调整方案（LCAS）能够很好的实现这一目标。基于SDH的多业务传送节点（MSTP）如采用VC虚级联方式承载宽带业务（如以太网业务），能很好的保证传输带宽和上层业务带宽有效适配，并能够支持宽带业务的多路径传输（即虚级联的多个VC采用不同的传输路径）。而由此亦出现了多路径传输时的业务安全性问题，采用LCAS技术能够很好的解决多路径传输时的业务安全性问题。通用成帧规程（GFP）：GFP协议的基本思想来源于简单数据链路，其目的是为了将高层客户信号映射到字节同步的物理传输
16、通道中。GFP是对现有POS协议的有效改进和补充。GFP协议消除了多种协议间复杂的映射处理，提高了处理速度；采用显示的长度指针实现帧定界，避免了比特填充机制，减少系统的带宽需要，提高了资源利用率；并且易于实现流量监控和QOS管理。同时，还能够支持多业务类型，便于运营商在现有的网络基础上开展新型增值业务。三、 阿勒泰电信城域网现状随着通信技术创新发展日渐飞速，以IP为主流的数据业务增长速度极其迅猛。就流量而言，已经超过了传统话音业务。ADSL等宽带接入技术的大规模应用使得数据业务的电路和带宽需求迅速增加，银行、证券、大型企业和政府部门等大客户对带宽的需求也急剧增加。而传统光传送网主要是根据电路模
17、式的话音业务传送需求设计的，存在着诸如业务指配复杂，带宽利用率低，传输数据业务的成本高等缺陷，不具备对IP业务的传送优化和对宽带数据业务的汇聚和疏导能力。另一方面，在日趋激烈的竞争环境中，作为电信运营商必须有能力向用户提供全业务服务，这样就要求运营商将其IP网络、ATM网络以及SDH网络不断的向用户延伸和扩张，如果各个网络都独立发展自己的接入层，必然导致网络的重复建设，同时错综复杂的网络结构也会加大网络运行维护的难度和成本。如果能够合理利用多业务传输平台实现各个网络在接入层和汇聚层的合网建设，必然能极大的降低网络建设成本合对数据业务的汇聚能力，因此，建设多业务、高速率的传输平台已经显得非常重要
18、 。随着宽带数据业务的方展，窄带专线的接入方式将会逐渐被淘汰，目前阿勒泰市的主要单位均提出了宽带接入的要求，(e.g.政府、公安武警、工商、税务、保险、学校社会)等职能部门，而且几乎所有的银行网点（包括银行点下设的分理处和营业网点）都会逐步租用电信的光缆专线，阿勒泰市区现有银行网点（含分理处、营业网点）N个，每个节点都有租用电路的需求。虽然大部分客户实现了光纤接入，但是采用的传输设备为PDH，接入的带宽较低，无法实现对业务的保护，同时也给网管带了很多盲点；阿勒泰市电信城域网共有M个汇聚节点，分别为M1局、M2局和M3局，传输容量仅为155Mbit/s和622Mbit/s。为了市场竞争中取得优势
19、，阿勒泰电信分公司必须对现有的网络进行整改和新建，扩大网络的覆盖范围，提高网络的带宽容量，能够给不同的客户提供多业务的接入能力，加强网络的健壮性。四、 建设方案的选择分析目前的主流传输技术基本上都可以应用于城域网，如WDM、MSTP、RPR，当然这些技术在城域网的应用都具有针对城域网应用特点的一些改进。DWDM技术应用于长途干线系统主要解决光纤的短缺问题，对上层的接口比较单一，如SDH、POS等。应用于城域网的DWDM系统的成本必须降低，而多业务承载能力等方面的要求则必须加强。如果将DWDM技术应用于城域网建设，毫无疑问，这将会给城域网赋予巨大的带宽，与此同时，其投资费用也相应巨大。如何发挥D
20、WDM的最大效益同时降低其投资成本，将成为近期城域网建设需要解决的首要问题。目前在中国电信的部分城市的城域网中已采用了这种技术，且很有效地控制了投资成本。在目前IT行业的整体形式下，包括中国移动、中国联通等运营商都没有大规模的采用此种建网思路。但是，由于DWDM系统具有的如前所述的众多优势，DWDM走入城域网是一个发展方向。城域网的具体特点也导致了专门应用于城域网的CWDM技术的出现。CWDM的基本原理和DWDM类似，但是由于城域网的传输距离比较近，所需要的波道数量较少，因此CWDM技术的波长间隔比较宽，可用频段比较广。这样，可以减少昂贵的EDFA、降低器件的波长稳定度和隔离度等指标要求，大幅
21、度降低设备成本。在光纤资源短缺的场合，可以考虑采用CWDM技术来应用于城域网的汇聚层。SDH在城域网内的应用主要就是目前热门的能够综合承载ATM、以太网等多种业务的MSTP，组网能力也比较强大。MSTP可以在传输平台中集成数据端口，例如10/100M 以太网接口，155M ATM 接口等，并且已经具有2层功能例如VLAN ，在提高数据业务的服务质量和服务等级方面，在MSTP的基础上引入了RPR、MPLS的技术。在数据端口还可以捆绑多个2M 传输链路，有效地保证QOS，实现灵活带宽的数据专线业务 。在多业务传输平台中的ATM 接口可以用作局部ATM 业务的传输或会聚。目前中国电信、中国移动、中国
22、网通、中国联通均采用此技术组建城域网。以弹性分组环（RPR）和千兆以太网环为代表的IP技术也呈现在专家的面前，尤其以RPR最为注目。但此方案对TDM业务的承载性能始终令业界专家不满意。由于传输距离比较近，光纤直驱（裸光纤直联，Dark Fibre）方式也在一些城域网建设过程中得到了广泛的应用。如果大量的光缆与网络侧接入设备直接从用户端呈星型状汇入总枢纽，此种解决方案由于对光纤浪费率较大，不适合于大量网络的建设，只是有少部分的应用。RPR（弹性分组环，IEEE 802.17）方式可以在光纤或者波长上组建IP 环，是为优化在环型拓扑上传输数据包而提出的一种全新的千兆IP包直接由光纤承载（IP ov
23、er Fibre）的技术，扩展了以太网现有的点到点、点到多点和网状网拓扑应用。采用该方式优点在于脱离传输网络提供50 毫秒的倒换保护，且能够通过空间再利用、公平接入机制等技术手段实现对IP传输的优化，并保障一定程度上的QoS，但对语音业务的支持能力尚且缺乏保障。五、 阿勒泰电信建设方案通过上文对目前技术的分析，考虑到阿勒泰目前的网络情况、阿勒泰电信实际的客户群以及潜在的客户群，个人认为采用MSTP组建城域网是一个比较好的选择。基于SDH的MSTP技术对TDM业务具有先天的良好的承载性，这对于阿勒泰电信乃至新疆电信目前大规模应用的程控交换网络以及无线市话小灵通的开展，可以很好的保证QOS，赢得客
24、户的信任，提高阿勒泰电信的市场品牌。对于逐步开展并迅速壮大的IP和ATM业务，MSTP平台以LAPS/GFP协议映射以及VC虚级联技术可以比较高效的承载。对于有严格QOS要求的ATM业务（例如银行、政府部门），可以通过MSTP设备上提供的支持统计复用、流量控制的ATM盘提供。对于不同安全和业务QOS等级的业务，可以通过EOS、VLAN、TOS字节区分。粗波分设备（CWDM）可作为城域网的补充手段, 在光缆建设困难和交换容量大的地段使用，用以提高光纤利用率和提供大容量的交换平台。 根据中国电信网络的特点，城域传输网可分为三层结构：核心传输层、汇聚传输层、接入传输层。在网络初期或者中小城市城域网建
25、设中，可将汇聚和骨干层合并，形成骨干、汇聚层和接入层两个层次的结构,考虑到阿勒泰地区的经济发展情况，选择两层网络的结构建设。 城域骨干层进行中心节点之间大容量高速SDH、IP、ATM业务的承载、大颗粒业务的调度，并提供周全的保护功能。通过接入层网络实现对不同区域内的业务汇接，主要是带宽和业务的汇聚、收敛，然后分发。接入层通过各种接入技术和线路资源实现对用户覆盖，并提供多业务的用户接入，采用具有接入接口丰富，性价比高低端MSTP设备。具体实施过程如下： 阿勒泰市电信城域网骨干层采用电信设备提供商的MSTP设备组网，骨干环上共有M1局、M2局和M3局三个节点，最大传输容量为2.5Gbit/s ，目
26、前在网运行良好。 接入层建设的目的主要是实现大客户接入，目前阿勒泰地区大客户主要为B1.Bn，C1Cn，D1.Dn，J1Jn以及社会职能部门和金融机构，需要接入的业务主要有话音业务、宽带IP业务、E1专线、Eth专线、V.35、等，接入网的建设考虑以155Mbit/s设备组网，等到业务发展到一定规模后，再升级为622Mbit/s，这就要求采用的155M设备具备从155M平滑升级到622M的能力。网络建成后如下图所示: 2.5G 复用段保护环155M通道保护环155M通道保护环M2 155M通道保护环155M通道保护环M1M3D1D3D4D7D2D5D6J1J2J3J4J5J6B2B1B3B4C
27、1C2C3C4C7C6C5 图一：阿勒泰电信城域网建成后的网络图六、 城域网目标业务的具体开展阿勒泰电信城域网建成后可开展的业务主要分为一下几类：1、高速上网业务高速率的国际互联网访问和本地网络站点访问是宽带城域网重点提供的业务之一，也是城域网中用户数量较大的一项业务。该业务的使用对象主要有居民用户和企业用户两大类，可使用的接入方式有以太网接入、xDSL、无线接入等。 在这类业务开放时期，网络组建可以在用户带宽控制、用户认证、上网时长和流量统计和服务质量保证等方面适当放宽要求，但是，应尽量作好企业用户间的用户隔离，保障用户的网络信息安全。2、宽带虚拟专用网业务（VPN）网络互联和宽带虚拟专用网
28、业务是向集团用户（e.g.政府部门、大中小学校、银行、企业、商业及各分支结构等）推广的重要业务，可以为用户提供两个或多个节点之间的宽带数据传送通道，构建用户虚拟专用网服务。业务的开放要求网络能有效地控制网络带宽、IP和路由等网络资源，统计用户使用的网络资源，保证该项服务的网络质量和客户的网络新建安全。3、视频业务视频业务需要高带宽的传输通道，这正是宽带城域网的优势所在。宽带IP城域网可以承载基于IP的视频流，开展视频点播、远程监控、远程教学等交互视频服务。在现阶段，视频业务可以暂时使用点到点的形式提供，但从长远来看，应积极试验组播技术，以组播方式提供视频流，有效利用网络带宽。 各地在开展视频业
29、务时应注意资源共享，异地视频信息源的相互交换可以解决网上视频信息源不足的矛盾，同时也能体现出互联网络不分地域的特性和中国电信全程全网的优势。4、窄带拨号接入拨号接入服务器一端使用电话中继与交换机连接，而另一端需要使用支持高速IP包传送的链路与城市中的互联网出口相连。在接入服务器采用分布式放置时，城域网可以提供各个接入服务器到互联网出口节点的高速链路，实现窄带接入服务器的分散接入。5、语音业务在IP上承载语音、视频、数据等各种业务是互联网发展的趋势，新运营商希望能通过数据网络的建设切入语音业务市场。对于中国电信，由于当前的语音网络已相当完善，语音业务不应作为城域网向公众开放的业务。为了保证今后与
30、新运营商的竞争优势，可以在城域网上进行适当的语音业务试验，跟踪技术发展。六、结束语考虑到阿勒泰目前的网络情况、阿勒泰电信实际的客户群以及潜在的客户群，个人认为采用MSTP组建城域网是一个比较好的选择。基于SDH的MSTP技术对阿勒泰电信乃至新疆电信目前大规模应用的程控交换网络以及无线市话小灵通等TDM业务的开展具有先天的良好承载性，可有效保证QOS，从而赢得客户的信任，提高阿勒泰电信的市场品牌。参考文献1 王建全，波分复用技术及其应用和发展J。通信世界，2000(3)：1722。2 顾腕仪，全光通信网M。北京：北京邮电大学出版社，1999。3 Stallings W.SNMP and SNMPv2:the infrastructure for network managementJ.IEEE Commun Mag,1998,17(3):8-11.
