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复旦大学 硕士学位论文 基于资源优化配置的城域传输网架构研究 姓名：王崇哲 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：徐如志;牛军珏 20070320 论文独创性声明 本论文是我个久在罢嚣簧导下避纷瀚研究王雩篝及繇褥熬磅突藏象；论文审涂 了特别加以标液洋口教谢的地方外，不包禽其他人或其它机构已经发表或撰写溅的 研究成果。其他罔志对本研究的启发萃口所傲的贡献均已嵌论文中作了明确的声明 莠表示了港意； 作者签名 歹7 雾锣 论文使焉授权声甓 躁期：麴Z i ：乡 本人完全了觯复飘大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保鼙i 装交 论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的众帮或部分内容，W 以 袋惩彩擎、缡窜或冀窀囊镧手段爨存论义。保密熬论文在簿爨嚣遂守l 邈薤定。 作者签名：幽导师签锰丝刍日期：坦Z 主：丝 基于资源优化配置的城域传输网架构研究摘要 摘要 中国网通公司作为中国通信行业的主导运营商，经历了长期网络建设与发 展，本地城域传输网在通信业务网络中起着绝对的支撑作用。随着目前通信技术 的快速发展与数据业务的不断增长，本地城域传输网网络结构复杂、设备机型繁 多、技术相对落后、不适应新业务的迅速发展等问题日益显著。对现有城域传输 网网络架构的优化改造与新技术的应用就显得至关重要。因此，本文将对沈阳网 通新一代的城域传输网络架构进行分析与研究，最终提出优化方案。 本文首先对城域传输网通信技术进行介绍并分析各自特点，结合沈阳网通城 域传输网现状的分析和业务需求，重点在于找出沈阳网通城域传输网现有网络架 构存在的问题，进行研究。通过对沈阳网通传统业务、转型新业务、现有网络资 源的发展预测以及网络技术发展趋势的分析，得出沈阳城域传输网现存在网络结 构复杂、设备类型繁多、调度能力差，以及现有的模式不适应新业务的发展等各 种问题，针对性的提出了适应沈阳网通业务发展方向的城域传输网优化方案，来 提升沈阳网通公司对客户业务需求的快速保障能力，将沈阳网通的城域传输网 建成可满足各种业务需求、宽带的、灵活的、低成本的、优质高效的传输网。初 步实施结果证明，新的网络架构在实际的应用中优于传统的网络的业务能力。 关键词：城域传输网，网络结构，数据业务，通路组织 基于资源优化配置的城域传输网架构研究A b s t r a c t A b s t r a c t C N C , a st h el e a d i n gc o m m u n i c a t i o np r o v i d e r , h a se x p e r i e n c e dl o n g - t e r m n e t w o r ke s t a b l i s h m e n ta n dd e v e l o p m e n t H o w e v e rl o c a lt r a n s m i s s i o nn e t w o r k s p l a y sv e r yi m p o r t a n tr o l e f o rm a i n t e n a n c ea n de s t a b l i s h m e n t A sr e c e n t c o m m u n i c a t i o ns k i l l sd e v e l o pr a p i d l ya n dd a t ab u s i n e s si n c r e a s es h a r p l y ，m a n y p r o b l e m sr i s eu pg r a d u a l l y , s u c ha s ，n e t w o r ks t r u c t u r ec o m p l e x ，e q u i p m e n t s t y l e sv a r i o u s ，s k i l l sd r o pb e h i n d T h i sp h e n o m e n ac a n n o tb e e pu pw i t hn e w b u s i n e s sh e n c eI t sv e r yn e c e s s a r yf o rt h ep r e s e n tn e t w o r ka n de q u i p m e n tt o r e n e wa n du pg r a t e T h et h e s i sa n a l y z en e w - g e n e r a t i o nn e t w o r ks t r u c t u r eo f S h e n y a n gC N C F i r s t l y ，I ti n t r o d u c e st h ep r e s e n ts i t u a t i o nf o rS h e n y a n gC N Cn e t w o r k sa n d a n a l y z et h ef e a t u r e sa n db u s i n e s s t o e q u i p m e n tt h ee m p h a s i so nn e t w o r k s t r u c t u r e B ya n a l y z i n gt r a d i t i o n a lb u s i n e s s ，n e w - d e v e l o pb u s i n e s sa n dn e t w o r k r e s o u r c e s ，w ef o u n ds o m ep r o b l e ma b o u tS h e n y a n gC N Cn e t w o r k s S u c ha s ， n e t w o r ks t r u c t u r ec o m p l e x e q u i p m e n ts t y l e sv a r i o u s ，c o o r d i n a t i n ga b i l i t i e sb a d ， a n dt h ep r e s e tm o d ec a n n o ta d a p tb u s i n e s sd e v e l o p m e n t F o rt h e s er e a s o n s ，w e p r o v i d eap r o p e rs o l u t i o n o ft r a n s m i s s i o nn e t w o r k sf o rS h e n y a n gC N C d e v e l o p m e n tt oi m p r o v er a p i dm a i n t e n a n c ea b i l i t i e s S h e n y a n gC N Cn e t w o r k b e c o m e sb r o a d - b a n d ，f l e x i b l e ，l o w - c o s ta n dh i g he f f e c t i v en e t w o r k I tp r o v e s n e w - n e t w o r ki sp r i o rt ot h ep r e s e n tn e t w o r k O nt h ep r a c t i c a lb u s i n e s sa b i l i t i e s K e yw o r d s ：M e t r oT r a n s m i s s i o nN e t w o r l ( n e t w o r k , d a t as e r v i c e sa n d d i s t r i b u t i o no r g a n i z a t i o n 2 基于资源优化配首的城域传输网架构研究 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 第1 章绪论 根据网通集团公司发展策略，网通集团公司将进行战略转型，从传统语音业 务提供商向宽带通信和多媒体服务提供商转型，传统的电信网络也要适应新的战 略需要，重新进行网络规划至关重要。根据沈阳网通公司的决策，实际工作的需 要和多年学习的理论知识及实际工作经验，为沈阳网通公司城域传输网络架构优 化改造设计可行性方案，同时也完成了我的本次论文研究课题。 沈阳网通的城域光传输网络，经历了长期网络建设，在目前的业务运营中起 着绝对的支撑作用，为广大用户提供了优质服务。但在不同的历史时期有不同的 技术特征和思路，每一时期的建设均是从当时的业务需求出发来考虑组网方式。 工程建设中要受到资金、技术发展、业务拓展等多方面因素的影响，所以以往的 网络建设中所使用的传输设备功能比较单一，不具备新业务的接人能力。同时由 于业务开展的因素使得工程建设中只能根据已有的资源条件开通电路，导致网络 结构上不尽如人意。 近年来，随着电信业的发展与市场竞争的深化，促使电信网络发生巨大的变 革，并向着更高层次发展。以宽带为主的各种数据业务的增长速度已远远超过传 统的话音业务，城域传输网络已经不再是纯粹作为业务网络配套载体而存在，应 考虑未来电信业务发展从承载语音业务为主向承载数据业务为主的发展方向，同 时要支持多业务需求并向全社会提供开放的传输通道。 当前通信网络正经历向下一代网络转型的时期，为了更好地满足高速发展的 新业务对传输的需求，有必要对现有的传输网络进行优化调整。本文针对目前城 域网内业务多样性的局面，对现有的城域传输网技术进行介绍，并分析各自特点 和适用范围，结合沈阳网通网络实际情况，通过对传统语音、数据、3 G 等业务 发展预测和网络技术发展趋势的分析，提出沈阳网通城域传输网优化方案。 1 2 论文的组织 本文首先通过沈阳网通城域传输网现状和业务需求分析，讨论沈阳网通城域 基于资源优化配置的城域传输叫架构研究第1 章绪论 传输网优化改造的必要性，然后介绍当前优化城域传输网的网络结构和所需的技 术，并对其应用特点进行分析。最后提出沈阳网通城域传输网优化改造建议方案。 文章具体章节安排如下： 本章从沈阳网通现状分析入手，进而引述了现在沈阳网通城域传输网中存在 的问题，提出网络优化的必要暨本文的研究意义。 第二章对城域传输网的主要技术进行了概述。 第三章是对沈阳网通城域传输网现状和具体的业务需求进行分析。首先，从 整体上介绍了网通城域传输网的系统架构，同时分析了网通城域传输网的现状与 缺点，主要是业务需求与问题的讨论。 第四章基于需求的分析上，详细阐述了沈阳网通城域传输网优化改造的建议 与实现。同时也从系统结构、设备配置、通路组织、光纤线路及数据业务等五个 方面进行了详细说明。 第五章对方案及本文的研究进行了总结。 4 基于资源优化配置的城域传输网架构研究 第2 章城域传输网技术介绍和麻用分析 第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 城域网原来是与局域网和广域网相对应的计算机网络的概念，指城域范围的 计算机网络。数据通信和电信技术的发展赋予城域网新的内涵，将城域网的概念 延伸到整个通信网络，泛指运营商在城市及其郊区范围内提供多种业务的所有网 络。 城域光传输网通常被定义为覆盖l O O k m 左右，特别是服务于大中型城市和地 区的光网络。城域光传输网是骨干光传输网和接入网的桥接区，主要完成接入网 中的企业和个人用户与骨干网运营商之间全方位的业务互联互通。骨干网与城域 光传输网相连，并在区域之间相互延伸以实现互联互通，骨干网的发展重点是网 络容量和长距离传输。接入网将业务直接提供给终端用户，其特点是有多种多样 的应用和灵活的结构。处在骨干网和接入网之间的城域光传输网是整个网络体系 中的一个重要组成部分，不仅要承载多种网络协议和信道速率，还要具有组网的 灵活性和可扩展能力。 经过过去几年干线光纤系统的大规模建设和扩容，干线容量需求基本得到满 足，而城域网与接入网确成了通信瓶颈。原有的城域传输网以承载话音为主，大 多采用S D H 技术传输话音业务，无法适应数据业务的特点，更不能满足城域范围 内数据业务快速增长的带宽需求，从而阻碍数据业务的迸一步发展。寻找合适的 光传送技术来进行城域网规划和建设，成为目前很多运营商的焦点。城域网是高 度竞争和开放的网络环境，因而各种不同背景的技术在此碰撞交融，多样化将是 城域网有别于长途网的重要特点。目前城域网的主要问题是带宽瓶颈，存在多个 重叠的业务网，导致高设备成本，业务提供既复杂又慢，光纤使用率低，运营成 本高，多个重叠网的管理困难。 2 1 城域传输网主要技术介绍和分析 目前应用于城域传输网的技术主要包括P D H 技术、传统S D H 技术、基于S D H 的多业务传送节点( M S T P ) 技术、弹性分组环( R P R ) 、城域波分复用技术、自动 交换光网络( A S O N ) 技术。随着数据业务的发展，P D H 技术、传统S D H 技术，在 对宽带数据业务的支持方面比较薄弱，将逐步被淘汰。总体上有3 种技术已经占 具了主导地位，它们分别是：以W D M 为平台的城域传输技术、以S D H 为基础的多 业务传送平台( M S T P ) 和弹性分组环( R P R ) 。自动交换光网络( A S O N ) 技术是未 来传输网的发展方向，将在未来的城域网中大量应用。 摹于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 2 1 1 基于S D H 多业务传送平台( M S T P ) 技术 传统的S D H 技术主要是适应T D M 业务的传送，在传送带宽可变的非对称性分 组业务时显得力不从心。但是S D H 技术经过多年的发展，其技术成熟、强大的保 护管理能力、良好的互连互通性等等，这些都是其它新技术无法比拟的。因此在 S D H 技术上增加对数据业务的支持，特别是以太网业务的支持，对于已有大量S D H 网络的运营商是最直接有效的解决方案。基于S D H 的M S T P 正是在这种环境下产 生的。M S T P 不仅能够完成传统的T D M 业务的传送，而且能够接入A T M 、以太网等 分组业务，实现2 层的桥接和交换功能，最终完成数据业务的接入和传送。对于 不同的业务，M S T P 设备可通过配置不同的模块，组成固定时隙或动态共享的环 网，提高传输效率，并通过成熟的环保护机制对业务进行保护。由于M S T P 设备 支持虚级联( v c ) 、链路容量调整规程( L c A S ) 和弹性分组环( R P R ) 功能，可以 灵活地调度和疏导T D M 业务，在调整带宽时不会影响在线业务的传输，为T D M 、 I P 和A T M 数据平台的带宽分配提供了完整的方案。M S T P 结构模型见图1 。 图1M S T P 结构模型图 伴随着电信网络的发展，M S T P 的技术也在不断进步，主要体现在对以太网 业务的处理上。目的国内颁布的标准中并没有明确界定M S T P 的版本，而且在2 0 0 1 年国内行业标准基于S D H 多业务传送节点技术要求中已经包含了“第一代” 和“第二代”应用，两者之间的差别在于在二层交换的支持。而目前新型M S T P 只是在以前基础上增加了一些新功能，特别是链路容量自动调整( L C A S ) 机制、以 太环网带宽公平接入和拥塞控制等，提供了一些Q o S 。上述新功能可以通过内嵌 R P R 功能模块实现，也可以通过M P L S 实现。 6 摹于资源优化配置的城域传输嘲架构研究第2 章城域传输嘲技术介绍和应用分析 第一代M S T P 以太网透传功能是指将来自以太网接口的信号不经过二层交 换，直接映射到S D H 的虚容器( V C ) 中，然后通过S D H 设备进行点到点传送。第一 代M S T P 的特点在于保证以太网业务的透明性，包括以太网M A C 帧，V L A N 标记等 的透明传送。 第二代M S T P 以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个 或多个独立的基于S D H 虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据 帧交换。第二代M S T P 主要在多用户业务的带宽共享和隔离方面进行了一定改 善。 新型( 第三代) l d S T P 的主要技术特征是引入了中间智能适配层、采用G F P 高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整( L C A S ) 机制，因此可支持多点到 多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务O o S 、 s L A 增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。 以太网新业务的O o S 要求推动M S T P 向第三代发展。从第一代和第二代M S T P 的以太网业务支持上看，不能提供良好Q o S 支持的一个主要原因是现有以太网技 术是无连接的，尚没有足够O o S 处理能力，为了能将真正的Q o S 引入以太网业务， 目前国际上比较认可的解决方案是R P R 技术，许多厂商将R P R 功能模块集成在 M S T P 中，有效地解决了诸如Q o S 的难题。 综上所述，M S T P 的优势还是比较突出的： 1 ) 继承了S D H 技术的诸多优点：如良好的网络保护倒换性能、对T D M 业务 较好的支持能力等。 2 ) 支持多种物理接口，可以充分保证新业务的发展。 3 ) 支持多种协议：通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对 不同业务的聚合、交换或路由来提供对不同类型传输流的分离。 4 ) 提供集成的数字交叉连接交换：k l S T P 可以在网络边缘完成大部分交叉连 接功能，从而节省传输带宽以及省去核心层中昂贵的数字交叉连接系统端口。 5 ) 支持动态带宽分配：由于M S T P 支持G 7 0 7 0 中定义的级联和虚级联功能， 可以对带宽进行灵活地分配；通过对G 7 0 4 2 中定义的L C A S 的支持可以实现对 7 基于资源优化配置的城域传输网架构研究 第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 链路带宽的动态配置和调整。 6 ) 支持协议和接口的分离：一些M S T P 产品把协议处理与物理接口分离开， 可以提供“到任务端口的任何协议”的功能，这增加了在使用给定端口集合时的 灵活性和扩展性。 7 ) 提供综合网络管理功能：M S T P 提供对不同协议层的综合管理功能，便于 网络的维护和管理，同时大大降低了管理成本。 2 1 2 弹性分组环( R P R ) 技术 弹性分组环( R P R ) 是一种新兴的适用于多业务分组传送的光纤环网传输技 术，是为了实现分组优化的城域网的要求而设计的。R P R 技术吸收了吉比特以太 网的经济性、S D H 系统的5 0 m s 环保护特性。与基于S D H 技术的M S T P 不同，R P R 的工作核心基础是以太网技术，结合M P L S 标记的思想，基于M A C 高速交换，其 处理的基本数据单元还是分组数据包，类似于光纤分布式数据接口( F D D I ) 的物 理结构，简化I P 传送。 与S D H 的环保护拓扑结构相类似，R P R 的“弹性”特性亦是通过环形结构来 体现，并通过构造L 2 层上的新的M A C 协议，使I P 业务适于在环形网络上传输。 R P R 的帧封装比P O S 更简单、更灵活，同时具有空问复用机制，可以支持更细致 的带宽颗粒，网络成本较低。R P R 环是在整个环上实行公平机制，因而容易实行 全局的公平机制。 S D H 和以太网在处理环形拓扑上的数据流都不是很理想，如图2 所示，R P R 通过在环网络上增加一个新的M A C 层协议来解决城域网的瓶颈问题。I E E E8 0 2 1 7 姒C 位于O S IL 2 层，定义了环形拓扑结构和在环形结构中如何对带宽进行统计 复用，如何向不同的业务提供不同的服务策略，如何基于业务提供各种保护机制。 R P R 与物理层相对独立，可以独立运行在裸光纤上，也可以运行在以太网和S D H 网上。当物理层采用S D H S O N E T 帧格式时，可以采用先进的G F P 、L A P S 作为映射 方式。R P R 向上可以承载以太网业务、I P M P L S 业务、视频和专线业务。 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和麻用分析 I P T D I E t b _ e t m t 肌S I 髓弧即R8 0 2 1 TI A c I m I C G F P L P S 以太网物理层 I 咖T 光层 图2R P R 协议栈 R P R 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I P 包直接 由光纤承载( I PO v e rF i b e r ) 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。 R P R 的技术特点可归纳如下： 1 传输带宽的有效复用。 2 快速的环保护倒换( 5 0 m s ) 功能。 3 拓扑的自动发现。 4 接入控制与公平算法。 5 数据广播。 6 Q o S 的有效保障。 其中，传输带宽的有效复用即环上各节点均知道环上其他节点的识别号( 最 多2 5 5 个) 以及相应的连接关系。一但有新节点加入，该节点就会在环上广播其 存在：而环上各节点亦会更新其本地数据库，并在其配置变化时加以广播。拓扑 自动发现功能是R P R 中各项主要功能的基础，不仅对于路由寻找、保护倒换至关 重要，同时也大大有利于网络的O A & M ；而接入控制与公平算法是指与S D H 中的 物理层环保护倒换不同，R P R 采用2 层的环保护倒换，其具体实现时可分为类似 于M S S p r i n g 的环回方式( W r a p ) ，以及源节点切换的转向方式( s t e e r i n g ) 。这两 种倒换方式均有其优缺点，前者简单( 仅涉及故障端两端的节点切换) ，数据包丢 失少，但带宽占用多，后者则反之。 由于具备了上述特点，R P R 在传输以数据为主的业务时，其带宽利用率可提 高2 8 倍，同时快速的环保护倒换及相应的Q o S 机制又保证了数据业务传输的 9 ，ITl， 比 一 u T 1 T 1 S S 0 0 摹于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输阿技术介绍和戍用分析 性能质量，使其成为面向数据的城域网首选方案之一。 通过上述的技术分析，R P R 同S D H 、以太网交换机并不是一种简单的竞争关 系，其实R P R 是对现有两种技术的良好补充。S D H 是优秀的物理层技术，以太网 则可以根据实际情况的要求，从原来的基于C S M A C D 共享媒质的网络结构演变为 全双工的、点到点的网络结构。于是，以太网可以侧重于物理层提供服务，特别 是侧重于提高工作速率。而M A C 层没有根本的变化，仍然基于M A C 进行交换。R P R 是一个O S IL 2M A C 层的协议，对于物理层具有物理媒质独立性，可以运行在S D H 或以太网帧格式上。这样，R P R 就可以使运营商快速建设一个扩展性更好、交换 效率更高的城域网。R P R 技术将物理路由保护和设备保护结合在一起，可以有效 结合当前的S D H 、以太网技术的优点。 目前R P R 的具体实现方案主要有三类： 1 、R P R 单独使用。 独立的R P R 方案主要适用于I P 城域网的接入层和汇聚层。 2 、R P R 、M P L S 、C W D M 、电视视频广播技术相结合。 该方式主要提供面向I P 优化的宽带多业务解决方案。 3 、在M S T P 中内嵌或外挂R P R 。 该方式可以提供多业务的接入能力，使语音业务与数据业务在同一个平台上 传送，最适用于无S D H 资源的新兴运营商。 R P R 弹性分组使其对数据业务的承载有了天然的优越性，但弹性分组也导致 了其对语音业务的滞后。R P R 存在以下不足： 1 、标准迟迟没有最终制定，给其大规模商用蒙上了一丝阴影； 2 、网络结构只能是环网，跨环业务解决比较困难，不利于端到端业务的灵 活配置； 3 、语音业务的解决还存在一定的问题： R P R 技术适合于以数据业务为主、T D M 业务为附的网络。随着数据业务同益 成为业务的主体，其应用范围将逐渐扩大，适合于新建网络。 1 0 摹于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 2 1 3 城域波分复用( w D M ) 技术 W D M 技术不仅提高光纤利用率，而且在业务信号复杂多变的城域网中，对信 号具有透明性，它可以直接对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整， 直接进行透明传输。这可给用户，特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时， 不同波长问的信号互不牵涉，每个波长都可以进行自己的灵活上下。D W D M ( 密集 波分复用) 技术在广域网应用获得了巨大成功，但是不能简单地将广域网D W D M 方案用于城域网。因为城域网由于距离短，不需要使用放大器，而且增加一根光 纤成本也不高，简单采用和广域网一样的D W D M 设备会产生使城域网环境无法接 受的高成本，另外针对城域网客户层业务的多样性及复杂性，城域波分复用技术 必须向高效承载多业务方向演进。解决以上问题的有效方法是采用C W D M 和O A D M 环网技术。 I ) 稀疏波分( C W D M ) 针对带宽需求不是特别大，要求设备简单灵活的情况，出现了一种波长数量 较少( 一般在4 1 2 波) ，波长间隔较大的C W D M ( 粗波分复用) 。C W D M 在波长复用 间隔( 放宽到l O n m 左右) 方面区别于D W D M ( I T U - T 标准为0 8 n m ) 。C W D M 可以使 用从1 2 0 0 - - 1 6 0 0 h m 甚至更宽的窗口，这样，大大降低了光器件成本。它的最大 特点就是多功能集成可用一套设备，组网简单、灵活和便宜。但是由于要采用光 纤全波段，有可能对光纤的损耗谱线提出附加要求，要求全波段的复用解复用 器件。 C W D M 对波分复用设备系统要求不高，由于它波长间隔较宽，可以使用非制 冷的D F B 激光器和带宽滤波器，这样既延续了D W D M 技术的优势，又具备了低成 本、低功耗、小尺寸等特点，它的出现解决了长久因扰城域网建设的性价比问题， 而且它最大限度地利用了现有城域光纤基础设施，进而满足了未来小型城域网及 大型城域网汇接、接入层业务所需要的带宽。虽然价格成本比D W D M 低得多，C W D M 系统也能和D W D M 一样支持多业务接口，例如可以提供S D H 接口，实现I P E t h e r n e to v e rS D H 、A T Mo v e rS D H ，可以为路由器和A T M 交换机提供光纤直连 接口，实现I P E t h e r n e to v e rO p t i c a l 和A T Mo v e rO p t i c a l 等。 当然，从纯技术角度讲C W D M 与D W D M 相比有明显的弱势，其传输距离以及通 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和心用分析 道数远低于D W D M 。但是通信网络从来就不是单由技术推动的，成本也是一个很 重要的因素。在城域网中，一方面用户需求并没有达到长途骨干网的通信容量， 由于城域网对带宽的需求是有限的，另一方面城域网络服务提供商支付不起昂贵 的D W D M 设备费用。C W D M 作为一种可选择的扩容方案，有着良好的发展前景。 2 ) 城域O A D M ( 光分插复用) 传输技术 O A D M 系统主要由合波器、分波器、上路波长转换器( O U T A ) 、下路波长转 换器( O U T D ) 、光功率放大器、光前置放大器、子速率复用解复用器( 可选) 等单元组成，为开放式W D M 系统。其中光功放和前放是可选件，子速率复用解 复用器的应用主要是为了解决小颗粒客户信号的承载而设计的。 城域o A D M 环网可承载大量客户的多种协议和多种速率的业务，每个波长承 载一种业务的方式将很快耗尽波长，为提高每个波长的带宽利用率，应尽量避免 低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效方法是将多个低速率 客户信号复用到一个波长信道中，该技术被称为子速率( 或子波长) 复用，从而 实现了“每个波长多种业务”。这种“子速率复用器”降低了城域W D M 系统的应 用门槛，可以直接容纳低速率的信号，给组网带来了灵活性。 W D M 环网解决了两个重要问题：光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制 其应用的重要因素。目前它主要用来保护那些S D H 还无法保护的业务，如E S C O N 、 F I B E RC H A N N E L 等。城域网W D M 系统的主要不足，在于不能有效灵活地将低速率 信号汇聚进较昂贵的波长通路，不能动态地配置波长，实现光层灵活连接，再有 是目前其成本仍然较高。由于目前的大带宽接入业务需求并不突出，这种技术在 接入层的应用前景并不明确，而将主要应用在城域网骨干层。 2 1 4 智能光网络A s 0 N 技术 智能光网络A S o N 技术代表光网络发展方向，其提供了一种有效解决网络可 扩展性和服务快速展开问题的解决方案。A S O N 最突出的特征是在传输网中引入 了独立的智能控制平面，是一种利用独立的控制平面来完成路由自动发现、呼叫 连接管理、保护恢复功能，从而对网络实施动态呼叫连接管理的网络。 由于A S O N 技术具有上述优点，使传输网络真J 下从承载各种业务网络的基础传 送平台逐渐成为向用户直接提供各种业务的可运营的综合业务网络。目前A S O N 1 2 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和麻用分析 技术尚处于不断发展阶段，某些标准尚在制定和完善中，大规模采用智能光网络 设备的运营商还不多，大规模应用智能光网络设备的时机尚不成熟，可结合业务 发展需求和网络演进，适时引入A S O N 技术。 2 2 比较分析各种技术的应用 技术可以革命，但网络只能演进。从严格意义上来说，M S T P 并非技术革新 而是对已有成熟技术的组合应用和优化。这正是M S T P 的生命力根源。从技术层 面上来看，S D H 技术、以太网的二层交换技术、A T M 技术都已经十分成熟了，有 着广泛的市场基础。从业务层面上来看，话音业务、T D M 专线业务是当前阶段运 营商的主体收入来源，而数据业务将是未来网络的主导。这样看来，抛开现实去 豪赌未来的技术选择倾向是不现实的。 M S T P 提供丰富的接口和协议，具有一定的带宽管理和汇聚能力，可以实现 点到点、点到多点的数据传送功能，在语音和数据都有需求的组网环境中具有一 定的优势，在这方面强于R P R 或其它数据技术。正好满足了“立足现状、放眼未 来”的战略，在当前语音业务为主的环境中是比较好的选择。对于沈阳网通这种 传统运营商，基于S D H 多业务传送节点应是其应用重点。 通过上述的技术分析，R P R 同S D H 、以太网交换机并不是一种简单的竞争关 系，其实R P R 是对现有两种技术的良好补充。S D H 是优秀的物理层技术，以太网 则可以根据实际情况的要求，从原来的基于C S M A C D 共享媒质的网络结构演变为 全双工的、点到点的网络结构。R P R 是一个O S IL 2M A C 层的协议，对于物理层 具有物理煤质独立性，可以运行在S D H 或以太网帧格式上。这样，R P R 就可以使 运营商快速建设一个扩展性更好、交换效率更高的城域网。R P R 技术在数据处理 方面具有得天独厚的优势，不仅能够保障Q o S ，而且具有独特的公平算法、拥塞 控制和流量工程，在纯数据的组网环境中具有相当的优势。 由于M S T P 处理数据能力的不足，Q o S 、拥塞控制和公平接入不能完全保障， 而以上方面正是R P R 的特长，因此，目前M S T P 与R P R 出现了融合的趋势，国际 上比较认可的解决方案是将R P R 功能模块集成在M S T P 中，有效地解决了诸如Q o S 的难题。 R P R 技术适合于以数据为主、T D M 业务为附的网络环境，可以作为中小城市 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输脚技术介绍和应用分析 组网的手段，特别适合于新运营商在竞争区域开展业务。但是它仅支持环网结构 和相对简单的网管系统限制了它在更大范围的应用。 城域W D M 技术的最大的挑战来自成本，随着电信市场竞争的加剧和业务类型 的增加，在城域内光纤短缺将越来越普遍，而W D M 应用的概率也大大提高，但 维护的复杂性、成本依然是它规模使用的限制因素 2 3 光传送网络的发展趋势 光纤通信的诞生与发展特别是S D H 传输体制的发展为传输网络的发展带来 了巨大的发展空间。然而随着数据业务量逐渐超过传统的电话业务量，传统的电 话网将不可避免要过渡到以数据业务特别是I P 业务为中心的下一代电信网，这 将对传输网提出了更高的容量需求。按照时分复用( T D M ) 方式来增加网络的容 量是有限的，因此采用W D M 技术已是传输网发展的必然之路。普通点到点波分复 用系统技术尽管有巨大的传输容量，但其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光 路上也类似S D H 在电路上分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的联 网威力。因此光传送网成为继S D H 电传送网后又一次新的发展高潮。然而真正实 现光传送网还有一段距离，这一方面是由于光传送网的体制标准还在制定过程 中，另一方面目前一些光网络设备还没有商用化，因此就目I j 而言的传送网还仍 然是S D H 电层和W D M 光层并存，二者是客户层和服务层的关系，待时机成熟后才 能真正实现向光传送网的过渡。 普通的点到点波分复用系统只提供原始的传输带宽，需要灵活的节点才能实 现高效、灵活的组网能力。现有的电交叉连接器( D X C ) 系统十分复杂，节点容 量大约每两年翻番，无法跟上网络传输链路容量每9 个月翻番的增长速度。于是 业界的注意力开始转向光节点，即光分叉复用器( O A D M ) 和光交叉连接器( O X C ) ， 靠广层面上的波长连接来解决节点的容量扩展问题，其带宽容量从V C 4 增加到一 个波长，即增加了1 6 倍( 2 5 G b i t s ) 到6 4 倍( 1 0 G b i t s ) 乃至2 5 6 倍( 4 0 G b i t s ) 。 同样1 0 0 0 个端口的单个节点容量从1 6 0 G b i t s 增加到2 5 T b i t s 到l O T b i t s 乃至4 0 T b i t s 。 目I i i O A D M 已经商用，而O X C 尚处于试验阶段，主要问题是尚未有性能价格 1 4 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 比好、容量可扩展、稳定可靠的光交换矩阵，核心是光开关。除了关键的光节点 结构外，光层联网还需要解决稳定高效的恢复算法，超长全光传输以及与业务层 的交互和协调等一系列技术问题后才能真正实用化。特别是近来，将M P L S 应用 于光层( M P L m s ) 实现一体化控制的思路正受到广泛的关注，这种方法可以使传 输网为业务层上的路由器、A T M 交换机或A D M 动态地提供所需的波长，实现统一 的网络控制和快速业务供给，简化了I P 层与光层的集成以及网络管理，降低了 网络运行和业务拓展成本，消除了厂家专用的网络岛，有利于大规模网络的敷设。 I P 层与光层的融合正展现前所未有的前景。 2 4 城域传输网络的分层结构 传统的城域传输网络完全伴随业务网络的产生而产生，这在几年前电信业务 还只有语音业务、运营商只有一家时还是可行的。在新时期数据业务呈爆炸式增 长，电信市场竞争激烈的形势下，城域传输网络已经不再是纯粹作为业务网络的 载体而存在。由于近几年传输技术的发展，传输网络和业务网络的界限也趋于模 糊。因此运营商应该改变原有的传输网络的经营思路，光传输网络必须从单纯的 业务传输网向混合的服务提供网络的方向发展，客户化、服务差异化和网络智能 化日趋明显。 在实际组网中，城域传输网络的组织也应该根据城域网络的分层结构进行分 析，在这一点上，业务网和传输网是相同的。城域传输网可分为两大层面进行规 划和建设：城域传送层面( 核心传送层、汇聚传送层和接入传送层) 和用户接入 层面。城域传送层主要承担城域各业务网节点间的中继传输，并按照城市地理分 布，分区汇聚、收敛来自用户接入层面的传输电路；用户接入层则主要包括用户 端到第一个与之相连的城域传输节点问的传输设施。城域传输网分层结构示意图 见图 3 摹于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和心用分析 图3城域传输网分层结构示意图 2 4 1 核心传送层 核心传送层主要由各种业务核心处理节点( 交换局、数据中心、长途局及关 口局等) 互连构成，负责核心节点间大容量中继电路的传送，以及与长途传送节 点、与其它网络的互联互通，是城域传输网的核心部分。网络节点数量较少、网 络结构相对稳定，但网络业务容量大、电路调度频繁，因此对网络的结构、安全 可靠性要求较高。 2 4 2 汇聚传送层 汇聚传送层主要由汇聚节点和核心节点互连构成，负责一定区域内业务的汇 聚和疏导，要求具有强大的业务调度能力。通过汇聚层的建设，可避免由于接入 节点直接接入核心层而导致的接入传送层跨度大、组网复杂、不易管理且主干光 纤消耗严重等问题。 2 4 3 接入传送层 接入传送层主要由业务量较为集中的业务节点( 如P O P 点、基站、或一些大 企业用户) 和汇聚节点互连构成，负责各业务接入点的业务传送。接入层设备要 具有多业务传送能力和良好的网络扩展能力，以便快速灵活地接入用户。 2 4 4 用户接入层 接入节点除了负责自身业务的接入外，同时也负责附近一定范围内其他用户 的业务接入。接入节点至用户端的接入部分一般称作用户接入层。 综上所述，城域传输网采用4 层结构进行建设，具体项目实施时，对于业务 量较小的城域网而言，可采用核心层和汇聚层合一。 2 5 组网技术选择分析 针对上述传输技术特点，根据各本地网实际情况，可考虑采用混合技术组网 1 6 基于资源优化配置的城域传输阿架构研究第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 方式，即多种组网技术并存，在核心层、汇聚层和接入层应优先采用S D H 或M S T P 技术，在用户接入层可适量采用P D H 或无线传输技术。在光缆资源十分紧张，并 且有较多基于波长的业务需求城市，可以根据技术发展，适当时机引入城域波分 技术组网。 2 5 1 核心传送层组网技术选择分析 新建城域传输网的核心层，当业务量不是特别大时，可选用M S T P 技术进行 组网。核心层业务收敛程度高，核心设备节点相对较少，可通过1 0 ( 3 设备或4 0 G 设备实现大颗粒业务传送。由于S D H 设备经历了较长的发展和应用过程，基于 S D H 的M S T P 系统成本相对较低，同时又可提供成熟的网络保护和较大的网络带 宽，承载高速I P 、P O S 端口和传统S D H 端口，并可同时提供S D H 链路业务，实现 交换局、关口局与汇接局的互连互通。网络初期建设采用M S T P 技术，可为城域 传输网核心层提供低成本综合业务解决方案。 在与I P 网的关系上，由于当前传输网在承载I P 数据时存在效率、灵活性和 成本等问题仍未得到解决，对于业务量不是特别大的核心层，I P 网和城域传输 网仍可采用分别组网的方式，I P 网节点独立于传输网节点。分别组网有利于发 挥各自的技术优势，便于实现两网核心层的强大业务处理能力。 而对于业务量特别大的区域，尤其是未来业务流量将保持较高增长速度的地 方，核心层应根据技术发展情况，适时采用城域波分技术。城域波分不仅可以解 决带宽问题，还能提高光纤资源的利用率，并可通过光通道保护和光复用段环网 保护等光层保护能力，提供强大的网络生存性，实现低成本业务汇聚。 在与I P 网的关系上，可以把当前单独组网的I P 宽带和城域传输网的核心层 统一到城域波分物理平台上，由此平台提供的波长资源分别承载S D H 、M S T P 和 I P 带宽业务。这样不仅有利于网络统一管理，而且可通过灵活调拨波长资源， 快速满足I P 网迅速增长的带宽要求，解决光纤直连方式中光纤资源快速消耗的 问题，提高网络资源的利用率。 1 7 基于资源优化配置的城域传输网架构研究第2 章城域传输网技术介绍和应用分析 2 5 2 汇聚传送层组网技术选择分析 在汇聚层，采用M S T P 技术可保证对传统T D M 业务的支持，同时优化数据业 务的传送，提高带宽利用率。利用M S T P 的L 2 交换和汇聚功能，可节省汇聚层节 点的业务端口，降低网络成本。当前T D M 业务仍占主要地位，而且还有一定的增 长空间，在业务需求以T D M 业务为主时，新建城域传输网的汇聚层以采用M S T P 为适。若已建的S D H 网络还有较多的剩余容量，能满足今后T D M 业务发展的需求， 而新增的业务主要以I P 数据业务为主时，根据R P R 技术的发展和产品成熟度， 可以考虑采用R P R 技术组网。 而在与I P 网的组网关系上，倾向于采用汇聚层I P 城域网和城域传输网分别 组网的方式，I P 网节点独立于传输网节点。根据网络发展规模，逐步将业务量 大的I P 网和城域传输网的汇聚层节点统一到城域波分物理平台上。 2 5 3 接入传送层组网技术选择分析 接入层承担全业务的有效接入，具有业务接入灵活、适应复杂环境需求、易 于维护管理等特性，可实现业务的全覆盖。接入层宜以S D H 、M S T P 及光纤直连为 主。在一些业务发展不明朗的区域，有预见性地建设M S T P 传输网络。当该地区 有明确的业务需求时，只需简单增加接口板就能方便地实现业务快速接入，有利 于占领市场，传输节点与业务节点融为一体有利于节省建设成本。C W D M 、R P R 技 术由于还存在成本偏高、技术还需完善等缺点，暂时不建议大量采用。接入层应 向统一组网的方向发展，以传输和I P 数据节点设备融合为主，实现多业务的综 合接入与传输。 2 5 4A s 0 N 技术的引入策略 智能光网络A S O N 技术代表光网络发展方向，A S O N 在传输网中引入了独立的 智能控制平面，完成路由自动发现、呼叫连接管理、保护恢复功能，从而对网络 实施动态呼叫连接管理，使传输网络真正从承载各种业务网络的基础传送平台逐 渐成为向用户直接提供各种业务的可运营的综合业务网络。虽然目前A S O N 技术