縱論城域網

領測軟件測試網

　　 
　　近來，城域網建設熱潮涌動電信界。 在眾說紛紜中如何把握城域網的本質？
　　　　城域網在發展中面臨哪些問題和挑戰？ 運營商部署城域網有哪些優選的方案？
　　
　　　　城域網究竟為何物

　　　　從歷史上看，城域網（ＭＡＮ）最初產生于局域網互連和數據新業務發展的需要，以后隨著形勢的變化逐漸發展成為各類不同背景新興運營公司的區域性多業務通信網，傳統電信運營公司也開始在其相應的局間中繼網范圍大量建設類似的多業務區域性通信網。近來城域網已經成為社會和業界關注的熱點和競爭要點。然而，究竟城域網的內涵是什么？該怎樣發展？或眾說紛紜，或人云亦云，十分混亂，每個不同社會背景和技術背景的人都有自己的說法和注釋。
　　
　　　　從基本特征看，城域網是一種主要面向企事業用戶的、最大可覆蓋城市及其郊區范圍的、可提供豐富業務和支持多種通信協議的公用網，實際是一種帶有某些廣域網特點的本地應用型公用網絡�？梢哉f城域網的關鍵特征是公用多業務網，由此帶來了一系列有別于其他網絡的特點。城域網既不同于局域網，又不同于廣域網。城域網與局域網的主要區別首先是網絡性質的不同，局域網是企事業專用網，而城域網是面向公用網應用和多用戶環境的，因此有嚴格的要求；其次是傳輸距離的擴展，典型局域網的傳輸距離為數公里，而城域網范圍可擴展到５０～１５０公里；最后是業務范圍的擴展，典型局域網通常主要提供數據業務，而城域網的業務范圍不僅有數據，還有語音和圖像，是全業務網絡。
　　
　　　　城域網與廣域網或長途網的主要區別首先是容量，廣域網或長途網要求很高的容量，而城域網只需中等容量即可；其次是覆蓋距離的縮小，典型廣域網或長途網的傳輸距離可達數千公里；再有是支持的客戶層信號不同，廣域網或長途網目前只支持ＳＤＨ，將來預計也只有ＳＤＨ和以太網，而城域網需要支持各種客戶層信號，而且要能很快地提供客戶層信號所需的帶寬；最后是容許的成本不同，廣域網或長途網的高容量可由成千上萬的大量用戶共享，因而可以容許較高的成本，而城域網不行。特別是城域網的成本關鍵是節點，而非線路，而長途網恰好相反。
　　
　　　　近幾年來，隨著骨干網容量和接入網容量的大幅度提升，網絡的容量瓶頸已經逐漸轉移到城域網，特別是電子商務，關鍵企事業業務（諸如外聯網、主機托管、存儲域網、災難恢復等）的外包，局域網互連，ＰＯＰ間或ＰＯＰ內的互連，高速數據傳送，上網瀏覽，點播電視，會議電視等新舊業務和應用的發展進一步促進了城域網的發展。
　　　　
　　　　總的看，城域網是高度競爭和開放的網絡環境，受用戶和應用驅動，基本特征是業務類型多樣化，業務流向流量的不確定性。它不僅是傳統廣域網與局域網的橋接區或傳統長途網與接入網的橋接區，也是底層傳送網、接入網與上層各種業務網的融合區，還是傳統電信網與數據網的交叉融合地帶乃至未來的三網融合區，因而各種不同背景的技術在此碰撞交融，往往會在復雜的融合過程中產生新的衍生體。多樣化將是城域網有別于長途網的重要特點，而豐富的應用是城域網能持續發展的原動力。
　　突破帶寬的瓶頸
　　　
　　　　目前城域網的主要問題首先是帶寬瓶頸。在其用戶側，由于低成本吉比特以太網的出現和發展，局域網的速率上了一個大臺階。在其長途網側，由于高密度ＷＤＭ技術的發展，容量已經擴展了幾個量級。目前商用化系統的容量已達１．６Ｔｂ／ｓ，中間的城域網／接入網成為全網的帶寬瓶頸；其次是城域網存在多個重疊的網絡。一方面，目前多數運營公司通過ＳＤＨ和電路交換機提供話音和專線業務，而通過ＳＤＨ和分離的幀中繼、ＡＴＭ和ＩＰ網提供數據業務，分離的網絡和網絡技術往往需要分離的網管系統和人員，以及不同的配置和計費系統，導致高設備成本、高運行成本以及費時耗力的業務提供。
　　另一方面，用戶必須通過不同的接入技術和線路獲取不同的業務，不僅麻煩，而且費用高。再有，目前城域網底層多數采用ＳＤＨ作傳送平臺，利用這種為電話業務設計的ＳＤＨ固定帶寬來傳送突發數據業務時不僅效率低下，而且改變帶寬往往意味著改變物理接口甚至改變了業務類型，進而常常不得不重新設計和重新建設網絡。
　　
　　
　　四種典型解決方案
　　
　　
　　　　目前，城域網解決方案主要有四大類，第一類是以ＳＤＨ為基礎的多業務平臺；第二類是基于第二層交換和第三層選路的方案，主要指以太網解決方案；第三類是城域網用ＷＤＭ方案，即以ＷＤＭ為基礎的多業務平臺；第四類是以ＡＴＭ為基礎的多業務平臺方案。
　　
　　方案之一：以ＳＤＨ為基礎的多業務平臺
　　
　　　　以ＳＤＨ為基礎的多業務平臺的出發點是充分利用大家所熟悉和信任的ＳＤＨ技術，特別是其保護恢復能力和確保的延時性能，加以改造以適應多業務應用，支持層２和／或層３的數據智能�；�本思路是將多種不同業務通過ＶＣ級聯等方式映射進不同的ＳＤＨ時隙， 而ＳＤＨ設備與層２和層３乃至層４分組設備在物理上集成為一個實體。結果是減少了機架數、機房占地、功耗、架間互連，簡化了電路指配，加快了業務提供速度，改進了網絡擴展性，節省了運營維護和培訓成本，還可以提供諸如虛擬專網（ＶＰＮ）或視頻廣播等新的增值業務。特別是集成了ＩＰ選路、以太網、幀中繼或ＡＴＭ后，網絡可以通過統計復用和超額訂購業務來提高ＴＤＭ通路的帶寬利用率和減少局端設備的端口數，使現有ＳＤＨ基礎設施最佳化。最后，ＳＤＨ多業務節點還可以方便地完成協議終結和轉換功能，使運營者可以在網絡邊緣提供多種不同業務，而同時將這些業務的協議轉換成其特有的骨干網協議。
　　具體實施時可以將ＡＴＭ邊緣交換機、ＩＰ邊緣路由器、終端復用器（ＴＭ）、分插復用器（ＡＤＭ）、數字交叉連接設備節點和波分復用（ＷＤＭ）設備結合在一個物理實體上，統一控制和管理。
　　
　　　　從各類具體設備支持數據承載的實施方案看，該方案可以大致分為四類。第一類稱為多層ＳＤＨ交換結構，是在標準ＳＤＨ ＴＤＭ交換結構基礎上實施統計復用。第二類稱為混合的多交換結構，內部具有分離的ＴＤＭ交換結構和數據交換結構。第三類稱為單交換結構，即內部使用單個非ＴＤＭ交換結構來支持混合的ＴＤＭ和數據業務。第四類是所謂輕便的ＳＤＨ（ＳＤＨ ｌｉｔｅ） 方案，完全消去了傳統的ＳＤＨ ＴＤＭ結構，直接在ＷＤＭ上運行。
　　
　　　　總的看，ＳＤＨ多業務平臺最適合作為網絡邊緣的融合節點支持混合型業務量特別是以ＴＤＭ業務量為主的混合型業務量。它不僅適合缺乏網絡基礎設施的新運營者，應用于局間或ＰＯＰ間，乃至大企事業用戶駐地。即便對于已敷設了大量ＳＤＨ網的運營公司，以ＳＤＨ為基礎的多業務平臺可以更有效地支持分組數據業務，有助于實現從電路交換網向分組網的過渡。
　　目前多數這類解決方案涉及多層幀的映射而導致帶寬效率低下，開銷處理復雜。此外，這種方案基于同步工作，抖動要求嚴，設備成本較高。再有，這種結構帶寬配置時間仍較長。最后，同時管理多個面向連接和無連接網不僅困難，而且管理成本較高。從長遠看，特別是數據業務成為網絡的主導業務類型后，這種解決方案不是一種有效的方法。
　　
　　方案之二：基于以太網的方案
　　
　　　　第二類是基于層２交換和層３選路的方案，主要指以太網解決方案。事實上，以太網并不是一種純粹的新技術，而是一種"老的新技術"，主要用于企事業網絡。然而，近來以太網最重要的動向是向城域網乃至廣域網的擴展。從技術上看，以太網是一種很簡單的解決方案，只需要最少量的規劃、設計和測試工作，并且應用多年，為用戶熟悉，業務指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網是標準技術，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。再者，以太網是與媒體無關的承載技術，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口，避免了重新布線的成本。從結構上看，以太網正以前所未有的端到端解決方案面目出現，消去了其他解決方案所必不可少的網絡邊界處的格式變換，減少了網絡的復雜性。此外，以太網是具有很好擴展性的解決方案，其速率可以從１０Ｍｂ／ｓ、１００Ｍｂ／ｓ、１Ｇｂ／ｓ一直擴展到１０Ｇｂ／ｓ。從管理上看，由于同樣的系統可以應用在網絡的各個層面上，因此網絡管理可以大大簡化。尤其值得一提的是，由于很多用戶已經熟悉了以太網，因此培訓工作簡化，新業務可以拓展得更快。
　　
　　　　盡管從長遠看，一個端到端的以太網是不可避免的，但演進的路線卻不止一條。對于沒有基礎設施的新興運營者可以租用暗光纖從頭建設自己的網絡，完全旁路現有的ＳＤＨ和ＡＴＭ基礎設施。對于已經擁有ＳＤＨ和ＡＴＭ基礎設施的運營者來說，問題就沒有那么簡單，須仔細研究、分步驟逐漸演進。
　　
　　　　然而，原來以太網用于局域網，ＱｏＳ不是問題，當試圖擴展應用到公用電信網時需要提供隨用戶而異的ＱｏＳ，而目前以太網還沒有機制能保證端到端性能，無法提供實時業務所需要的ＱｏＳ和多用戶共享節點和網絡所必需的計費統計能力。其次，以太網原來是為局域網企事業用戶內部應用設計的，缺乏安全機制保證，即便有需求也是由高層協議來處理，當擴展到ＭＡＮ和ＷＡＮ以后，上述利用高層協議的處理方法就無法接受了，需要開發新的安全機制。第三，以太網主要用于小型局域網絡環境，網管能力很弱，且目前只有網元級的管理系統。第四，以太網交換機的光口是以點到點方式直接相連的，省掉了傳輸設備，無法提供故障定位和性能監視，保護功能也難以實現。最后，盡管以太網作為局域網應用是一項久經考驗的技術，但是用于公用電信網特別是廣域網環境仍然是一項未經測試的新技術，其設備是否能提供大型電信級公用網所必需的硬件和軟件可靠性也需要實踐和時間的驗證�？偟目�，只有妥善地解決了上述主要問題后，傳統以太

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