（通信与信息系统专业论文）全业务运营模式下城域传送网建设方案设计.pdf

摘要 移动通信行业重组后，三大运营商形成全业务竞争的格局，作为运营商的基础网 络一传送网，能含应对全业务运营并从现有的网络体系半滑演进，适应未来网络的发展 需要，同时又兼具良好的性价比，是目前城域传送网急待解决的问题。 本文从现有城域传送网存在问题入手，从承载业务、带宽需求、网络组织及末端 接入的变化上，提出了应对全业务运营构建新型城域传送网的建设思路。通过对城域 传送网技术发展的探讨和研究，提出针对城域传送网不同层面的建设方案。采用类比 的方法对几种光网络技术进行理论分析，优选出最佳的组网方案，最后以实例验证方 案的先进性和实用性。 关键词：移动网络，全业务运营，城域传送网，光网络，o t n ，p t n ， a s o n ，p o n d e s i g no fm e t r o p o l i t a nt r a n s m i s s i o nn e t w o r k sc o n s t r u c t i o n s c h e m ei nt h ef u l ls e r v i c eo p e r a t i o nm o d e w a n gy a h u i ( c h i n am o b i l eg r o u pd e s i g ni n s t i t u t ec o ，l t d ，s h a n n x ib r a n c h ，s h a n n x ix i 、a n7 1 0 0 7 7 ) a b s t r a c t af u l ls e r v i c eo p e r a t i o nc o m p e t i t i o np a t t e r nh a st a k e ns h a p ef o rt h r e em a i nc o m p a n i e s a f t e rt h er e s t r u c t i o no ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o ni n d u s t r y t h et r a n s p o r tn e t w o r ki st h e f u n d a m e n t a ln e t w o r ko ft h eo p e r a t o r s h o wt o r e a c tf u l ls e r v i c e so p e r a t i o ns m o o t h e v o l u t i o nf r o mt h ee x i s t i n gn e t w o r ks y s t e mt om e e tt h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r ka n d h a v eh i g h e rc o s tp e r f o r m a n c ea tt h es a m et i m ei sa nu r g e n tp r o b l e m t h i sd i s s e r t a t i o ns t a r t sw i t ht h ee x i s t i n gp r o b l e m so ft h em e t r o p o l i t a nt r a n s m i s s i o n n e t w o r k sa n dp u tf o r w a r d st h ei d e ao fc o n s t r u c t i n gan e wm e t r o p o l i t a nt r a n s m i s s i o nn e t w o r k i nt h ef u l ls e r v i c eo p e r a t i o nm o d ea c c o r d i n gt ot h ec h a n g e so fb e a r e rs e r v i c e 、b a n d w i d t h n e e d s 、n e t w o r ko r g a n i z a t i o na n dt e r m i n a la c c e s s t h ev a r i o u so p t i c a ln e t w o r kt e c h n o l o g i e s a r ea n a l y s i s e dt h e o r e t i c a l l yt h r o u g hr e l a t i v em e t h o da n da n a l o g i s ma n dt h eb e s ts c h e m ea r e c h o o s e n t h er e l i a b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yo ft h es c h e m ea r ev e r i f i e db ya c t u a le x a m p l e s k e yw o r d s ：m o b i l en e t w o r k s ；f u l ls e r v i c eo p e r a t i o n ；m e t r o p o l i t a nt r a n s m i s s i o nn e t w o r k s ； o p t i c a ln e t w o r k s ；o t n ；p t n ；a s o n ；p o n l l 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人 允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构 将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 2 咝墅 指导教师签名：学位论文作者签名： 生型芏 指导教师签名：毳荔衫 卅d 年名月店日莎1 9 年6 月如日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 西北入学硕上学位论文 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1引言 随着社会的进步，科学技术的发展以及人民生活水平的提高，特别是数字技术的 发展，使得移动通信技术及其相关产业得以迅猛发展，截止2 0 0 9 年底全球移动用户达 到4 6 亿，到2 0 1 0 年底这个数字将为5 0 亿。2 0 0 9 年底全球移动宽带用户超过6 亿，国 际电信联盟预计，2 0 1 0 年将超过1 0 亿。在现有客户数量增长率下，未来5 年内，通过 笔记本电脑或手机接入互联网的用户数将超过通过台式电脑接入互联网的用户数。“移 动改变生活”、“一卡通”的生活方式相信在不久的将来就会普及。面对移动用户数量的 飞速增长以及光网络新技术的不断涌现，移动通信网络正在面临着巨大的挑战。 通信行业重组后，电信、移动、联通成为全业务运营商，移动通信网络怎样从传 统单一经营向全业务运营转变是运营商亟待解决的问题。什么是全业务运营，从横向 角度看，全业务运营( f u l ls e r v i c e sc a r r i e r s ) 是指同时经营固定业务、无线业务、宽带业 务；从纵向角度看，是指同时进入网络接入、基础业务、增值业务、内容提供等价值 链的各个环节。固定业务是指长途、市话、i p 电话等传统业务；宽带业务主要指互联 网接入、v o i p 等业务；无线业务如移动通信、卫星通信等i l l 。例如中国电信以前只能 经营宽带业务、固定业务，成为全业务运营运营商后就可以经营无线业务了。全业务 运营模式会给我们的工作和学习带来极大的方便，使我们在获得知识的同时享受网络 带来的轻松和快乐。那么，怎样才可以成为全业务运营商，需要我们研究全业务运营 会对移动通信网络带来什么样的影响，全业务运营的需求是什么；移动通信网络组成 中哪部分是转变成全业务经营的关健因素，这部分现状是什么样的，怎么改变或构建 才能满足全业务的需求。 光传送网是整个通信网络的基础，为整个移动通信网络承载的业务提供传输通道 和传输平台，因此研究光传送网和光网络技术对移动通信网络满足全业务运营具有非 常重要的现实意义。本课题针对传送网进行研究，分析现有传送网在各方面是否满足 全业务运营模式的需求。如果f i 能满足，针对现有传送网存在的问题，构建一个什么 样的新型传送网才既能有效解决现网存在问题并能满足全业务发展的需要，同时能合 理利用现有网络资源，这是本课题想要解决的问题。在全业务模式下传送网面临着什 么问题? 与本课题研究的城域传送网又是什么关系，课题研究的背景、意义、方法思 路、文章的章节安排以及业界对几种光网络新技术研究程度等问题，本章节将一一为 第4 章引言 大家解答。 近日，国际电联( i t u ) 刚刚颁布了下一代网络的相关国际标准，它分成了三个 层次：最底层是传输层次，第二个层次是一个服务的平台，再上一层就是应用。下一 代网络的目标是基于i p 的网络代替传统电话网并融合电信、电视、因特网4 种网络业务， 业务的范围包括语音、视频、数字、手机，既能解决因特网面临的问题又能保持传统 电信业务的安全性和可靠性1 1 ，全业务网络融合是未来通信发展的趋势。移动网络的 战略转型、业务转型和网络转型起决定性作用的是i p 技术的全面引入和无线技术的进 步。i p 技术已经逐渐统一了通信网络的前二层，正对底层的传送网造成直接冲击，传统 面向t d m 的传送网是否能够顺应这场变革? 面对机遇与挑战，传送网应如何演进，才 能适应新形势下的移动通信企业的业务转型和网络转型。 全业务对网络的基本要求就是超大带宽需求、多场景接入、高质量高品质业务保 障，全业务运营必然要求从业务、终端、网络到运维等进行全方位的融合，网络的融 合是实现所有融合的基础。i p 技术以其高效、开放、灵活、低成本的优势成为实施融 合的最佳手段。为了迎接全业务运营时代的到来，网络向a l li p 演进将成为一项战略 举措。未来运营商的网络必然是e v e r y t h i n go v e ri p ，为i p 业务服务、实现传送网络i p 化将是未来光传送网的核心任务。随着i p 类业务不断推广，特别是客户终端的i p 化以 及多种基于以太网的业务的出现，业务模式的变化、新技术的大量涌现，使传统传送 网面临着新的机遇和挑战。 o t n 、p t n 、a s o n 、p o n 等光网络技术的出现，打破了s d h 技术一统天下的局面， 使得传送网向着全光网络迈进了一大步。本课题就是研究在全业务模式下城域传送网 怎么构建，网络采用什么光网络技术，为什么要这么组网，以及这样组网的优点是什 么? 本文力求寻找一种新的传送网架构以解决全业务的需求，并能符合未来网络演进 的方向，通过研究这几种光网络技术的原理以及技术特点，并扬长补短将这几种技术 合理应用到构建新型城域传送网上，期待解决目前传送网的不足，并能顺应传送网发 展趋势，满足运营商全业务运营模式的需求。确立面向a l l i p 的城域网发展目标和架 构，研究目前城域传送网的i p 化演进方法和策略以及光网络技术如何发展以适应网络i p 化发展。在构建新型城域传送网时能使现有网络资源得到合理利用，又能满足未来更 加丰富的全业务需求，同时降低网络的建设和运维成本，实现平滑演进，是本课题要 达到的目的。 2 西北入学硕上学1 证论文 1 2 移动通信简介 1 2 1 移动通信的组成 移动通信是指通信双方或至少有一方在运动中所进行的信息交换，如移动体( 车 辆、船舶、飞行物或行人) 与固定体之间，移动体与移动体之间的通信，均属于移动 通信范畴。通信的内容包括声音、文字、图像、视频。移动通信系统是指用于完成上 述移动用户之间信息传递和交换的全部设备的总体。移动通信与固定通信的区别是用 户移动、信道开放、信号时变i 引。从1 8 9 7 年第一代蜂窝模式系统诞生到目前的第三代 移动通信即3 g ，移动通信经过了3 0 多年的发展，人们的生活也因移动通信发生着翻 天覆地的变化。移动通信的主要目的是实现任何时间、任何地点和任何通信对象之间 的通信。从通信嘲的角度看，移动网可以看成是有线通信网的延伸，它由无线和有线 两部分组成。无线部分提供用户终端的接入，利用有限的频率资源在空中可靠地传送 话音和数据；有线部分完成网络功能，包括交换、用户管理、漫游、鉴权等，构成公 众陆地移动通信网p l m n 。从陆地移动通信的具体实现形式来分主要有模拟移动通信 和数字移动通信这两种，目前以数字移动通信为主。 我国数字公用陆地蜂窝移动通信网采用三级组网结构。在各省或大区设有两个一 级移动汇接中心，通常为单独设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；每 个省内至少设有两个以上的二级移动汇接中心，并把它们置于省内主要城市，以网状 网方式相连，同时它与相应的两个一级移动汇接中心连接。如图l 我国数字公用陆地 蜂窝移动通信网图所示。 图1 我国数字公用陆地蜂窝移动通信网 国际局 c 1 c 2 c 3 c c 5 移动通信纠络主要由3 个层面的网络组成，上层为核心嘲r c n ) 主要是由交换局点 组成，如上图所示的汇接中心。核心网( c n ) 又分为电路域( c s ) 和分组域( p s ) ，c s 主要 是话音业务，核心嗍c s 由m s c ( 移动交换中心) 组成，p s 域主要是移动数据业务， 主要网元是s g s n ( s e r v i n gg p r ss u p p o r tn o d e ) 和g g s n ( g a t e w a yg p r ss u p p o r tn o d e ) u m t s ( 意即通川移动通信系统u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) ，其核心嗍 引入软变换机制，由m s c s e r v e r 和m g w 组成。f 层为无线接入网2 g 称为b s s ，3 g 称为r a n ，统称为r a n ，主要由各类基站组成。如果没有传输刚络，核心m 与接入叫 只能是独妁点，传输网作用就是将核心阿的阚= ) 乏网元等组成核心网络，将基站组成 无线接入州络，并根据核心层与无线接入m 络的接口以及带宽需要进行电路传输。 随着3 g 、j k 务的深入开展，核心刚引入软交换技术，软交换是电路交换止向i p 化分 组交换的第一步实现丁话音业务在业务层面的i p 化。核心删基于i m s ( 多媒体子系统) 的固定、移动融合町为各种接入网提供统一的业务引擎，提供开放的业务环境，满足 小同的时络环境下各类终端业务的穿越和无缝漫游要求，真正实现一点接入、全恻服 务。通过i m s 能够快速高效地部署备种多媒体业务，小依赖r 州络的接入方式和终端设 备类型。2 g 接入刚由幕站控制器b s c 和摹站b t s 组成，3 g 接入网由基站控制器r n c 和 基站n o d e b 组成。目前r a n 接e l 的承载主要基- 于s d h ，为r 更好满足_ f j 广的规模发展， 结合i p 技术的发展，r a n 到c n 接口的i p 化以及r a n 内部i p 化将成为大势所趋。如图2 移动通信删络结构图所尔。 币= 洋 n n “d b 图2 移动通信嘲络结构 l22 传送网简介 各级舡接巾心是南传输嘲络( 传送网) 进行连接并进行信息忙递的。传送网是由通信 系统或链路按定的层次连接各级枢纽节点和分支节点以发终端节点所构成的m 络。 传送网为符种电信业务网和符类应j | j 信息系统提供高速、町韶的传输甲台，是l 一分重 器b 毛； n 竹输 篓】9 = 堕苎墨兰堡! ：堂丝堡兰 要的基础刚“。传送嘲的主要作用就是传输简单的说就是把信息通过某种媒介从个 地方传递到另一个地方的过程。而用于支撑传输的系统就是传输系统，也就是提供传 输信号通道的系统，通常由置于系统两端的传输终端设备、通信线路和问插在线路中， 补偿线路衰耗，延长传输距离的中继器组成。从图3 可以看出传送网在移动网络中所 处的位置和作用。 图3 传送网位置示意图 根据移动通信嘲分层、分割的原则传送例分为省际骨干传送叫、省内骨干传送 嘲和本地，城域传送叫层。结构如图4 传送嗍络结构图所示： 图4 传送网络结构圈 省际骨干传送叫覆盖全国的大部分省份，主要负责为各省会城仃及汇接节点城市 提供犬容量省际电路，连接各个省内骨干传送网。省内骨干传送h 覆盖省内的主要城 市，主要负责为省内各主要城市之间提供传输电路，连接各省内本地传送网。本地传 送州覆盖省内一个地区的主要市县，主要负责为本地区内各市县之间提供传输电路。 本地传送网的接入部分负责为基站、写字楼和住宅小区等提供接八能力。其中本地城 域传送网自上而下叉分为核心层、汇聚层、接入层三层。 城域传送网的核心屡节点向上与一级干线、二级干线相连；向下面向节点范围为 蚕 丁、 各交换局所和业务中心节点，是整个城域传送网的核心部分；汇聚层传输系统介于核 心层与接入层之间，起着承上启下的作用，对接入层上传的业务进行收容、整合，并 向核心层节点进行转接传送；城域传送网接入层处于城域传送网网络结构的边缘，是 整个城域传送网业务发起的层面，由基站及各种业务网的接入节点组成，主要面向各 类业务的接入和相关处理。 1 3 城域传送网现状分析 城域传送网是覆盖城市及其郊区范围、为城域多业务提供综合传送平台的网络， 主要应用于大中型城市地区，城域传送网以多业务光传送网络为基础，以多种接入技 术为辅，实现话音、数据、图像、多媒体、i p 等接入。城域传送网向上与一级和二级 干线相连，向下与基站及用户的综合业务引入相连，为移动交换局和基站提供电路、 为城域数据网提供传输带宽和多种业务接口，同时为集团客户提供光纤、电路和以太 网接口。城域传送网承载的对象包括： ( 1 ) 移动话音及增值数据业务 移动话音及增值数据业务是移动运营商的基础业务，城域传送网应满足各级移动 交换机( m s c 、g m s c 、t m s c 等) 之间局间中继电路的承载需求，基站控制器( b s c ) 与移动交换机( m s c ) 、基站( b t s ) 与基站控制器( b s c ) 之间的电路承载需求。 ( 2 ) 数据专线业务 城域传送网可为企事业单位等集团客户提供数据专线( 如p d h 、s d h 、e t h e m e t 、 a t m 等电路通道) 等带宽业务。集团客户等企事业单位的各分支机构之间数据传送业 务需求正在快速增长。企业数据专线需求呈现出多样化，带宽从n * 6 4 k b s 、2 m b s 、 s t m 一1 4 至1 0 m 1 0 0 m 1 0 0 0 m b s 等都有需求。 ( 3 ) 移动i p 城域数据网相关业务 城域传送网是i p 城域数据网的基础承载网络。提供企事业单位及大客户用户驻地 网( c p n ) 接入c m n e t 的电路需求，满足为企业集团用户提供i p 电话业务的中继电 路、满足为集团用户各分支机构提供v p n 业务的承载、为企事业商业用户的综合业务 提供接入带宽。随着市场竞争，在c m n e t 网络扩容、w l a n 用户接入、i p 话吧、i p 超市等数据业务发展的基础上逐步展开了i p 城域数据网的建设，这些业务包括i n t e m e t 高速接入、w e b 、视频点播( v o d ) 、网络游戏、i p 电话和远程教育等应用业务的宽带多 媒体数据业务承载网。 ( 4 ) 移动企业内部信息系统承载专网( m d c n ) 相关业务 6 塑! ! 查兰堡生堂! ! 堡茎 目前企业内部信息系统承载专网( m d c n ) 的建设也在逐步开展之中。城域传送网 为运营商内部各单位之间的各类业务支撑系统如网络办公系统( o a ) 、管理信息系统 ( m i s ) 、业务运营支撑系统( b o s s ) 和网管系统( n m s ) 等的网络组织提供可靠的 传送通道。 ( 5 ) 3 g 移动通信业务 城域传送网结合网络建设和发展策略，在网络容量及承载技术上适应今后无线基 站发展的需求，以及全业务运营模式的需求，为新型移动通信业务的市场经营提供支 撑。 从前面对城域传送网承载的业务分析可以看出，面对多场景接入的要求，对城域 传送网在接口和带宽需求上都提出了很高的要求，现有的s d h m s t p w d m 网络无论 是在接口还是带宽上都难以满足全业务承载业务的需求。 1 3 1 设备技术 目前城域传送网在大中型城市分为三层结构即核心传送层、汇聚传送层、接入传 送层，其中接入传送层还包含用户的综合业务引入。在小型城市，因为交换局点较少， 只有汇聚层和接入层两层结构。 ( i ) 核心传送层 核心传送层由移动交换局、移动关口局，移动长途汇接局和移动数据中心节点等 核心节点组成。核心传送层是城域传送网的核心部分，负责提供核心节点间的局间中 继电路，同时负责与干线传送网的互联互通。核心传送层能够提供大容量的业务调度 能力和多业务传送能力，具有较高的网络安全性和可靠性；网络节点数量少，业务容 量大，电路调度频繁。城域传送网核心层传输设备的作用是将汇聚层的以人网业务汇 聚到核心传送层节点，再连接到城域网的中心数据交换机上以适应今后开展各类业务 的需求，支持各类电路的传送。 全业务运营给城域核心传输网带来的直接冲击就是业务带宽的迅速增加。随着 g e 、1 0 g e 、2 5 1 0 gp o s 等大颗粒度业务的出现并快速增长，原有的i po v e rs d ho v e r w d m 的骨干核心层承载网络架构已经小再合理。原有的w d m 缺乏灵活的光层和电 层调度能力，难以满足骨干核心层大颗粒业务调度要求。核心层设备老化，扩展能力 弱，无法支撑后期多业务开展，要求核心路由器支持集群，为全业务发展提供足够的 支撑，以s d h 技术为主的现网难以满足。 ( 2 ) 汇聚传送层 7 第。苹引言 由于城域传送网的核心节点较少，而业务接入点( 如基站) 分布面广、数目众多，所 有业务接入点直接接入核心节点( 如m s c b s c ) ，会导致接入层的跨度大、核心层光纤 消耗严重等问题，汇聚传送层的存在避免了这种现象，同时使得网络结构更清晰，易 于管理。汇聚传送层由部分具有重要意义的基站、b s c 等节点组成，负责一定区域内 业务的汇聚和疏导，能提供较大的业务交叉和汇聚，使网络具有良好的可扩展性。城 域传送网汇聚层节点设备具备以太网业务透传功能和汇聚功能和二层交换能力。汇聚 传送层的网络结构多为环网结构，设备类型为s d h ，每个汇聚环的业务分布模式是多 个汇聚节点分别向两个核心节点的双归汇聚方式，以提高网络的安全性；汇聚节点将 多个接、节点的n 2 m 基站t d m 电路汇聚后，由汇聚节点连接到b s c 和核心节点的 m s c ；从数据交换设备向核心层传送的业务也将经过汇聚节点传送到核心层的核心路 由器，汇聚节点的f e 接口数量将根据接入节点数据业务量和汇聚节点到骨干数据节点 业务量分别配置。 ( 3 ) 接入传送层 接入传送层由基站、数据及其他业务接入点组成，接入传送层节点设备必须具有 以太网透传、以人网二层交换和端口汇聚功能，接入传送层节点主要考虑基站、以太 网业务的接入；接入层环网结构为主，以线性链路为辅，设备类型为s d h ；接入层的 节点数目多，扩容频繁，单个节点的业务量相对较小，对网络的可扩展性和设备性能 价格比要求较高，主要完成基站和以太网业务的接入，保证基站所在地及附近大客户 的快速接入，支持大用户对语音、数据、视讯等各类业务的需求。 目前汇聚接入层主要为s d h m s t p 传送网，难以支撑全业务运营。宽带家庭用户 的带宽需求量很大，难以预测，不适合在s d h m s t p 上承载。以太网技术承载i p 业务， 对3 gi pr a n 业务的汇聚能力小足，缺乏统计复用的效率，对i p 业务的感知能力不足， 难以实现区分服务。难以满足宽带数据业务的低c a p e x ( c a p i t a le x p e n d i t u r e ，即资本性 支出) 和o p e x ( o p e r a t i n ge x p e n s e ，即运营成本) 需求。在话音业务向数据业务演进中， 降低每b i t 的传送成本非常重要。 1 3 2 承载能力 用户速率不断提高，基站总带宽成倍上升，相对于2 g 基站3 g 基站的带宽需求更 大。3 g 无线接入网需要满足大量数据增长的带宽需求，承载网4 i 能成为3 g 业务发展 的瓶颈。表l 基站对传输带宽的需求。 西北人学硕士学f f ：j = 论文 表1 基站对传输带宽需求表 基站类型 o l0 20 3s 1 1$ 2 2s 1 11$ 2 2 2$ 3 3 3$ 6 6 6 扇区数 1ll223333 无h s d p a ll2l22346 e l 数量 有h s d p a 23435471 01 9 1 4 国内外研究状况 目前在国内外新的光网络技术如o t n 、p t n 、a s o n 、p o n 等层出不穷，标准 也亦逐步成熟，新技术以其各自的优势得到业界人士和运营商的强烈关注，大有取代 传统s d h w d m 网络的趋势，然而s d h 网络技术已相当成熟，并且在网应用已经多年， 如何应用到现有网络，并发扬s d h 的优势，解决s d h 的不足，并满足全业务发展的 需要，是研究这些新技术的目标。 1 4 1o t n 技术 o t n ( 光传送网，o p t i c a l t r a n s p o r t n e t w o r k ) ，是以波分复用技术为基础、在光层组 织网络的传送网，遵循g 8 7 2 、g 7 0 9 、g 7 9 8 等新一代“数字传送体系”和“光传送体 系”，能解决传统w d m 网络无波长和子波长业务调度、组网、保护能力弱等问题。它 解决了s d h 基于v c 1 2 v c 4 的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需 求的问题，克服了w d m 系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式。可以说 o t n 技术集中了s d h 技术以及w d m 技术的优点，具备s d h 的灵活管理能力和保护 能力，又具有w d m 的海量带宽能力，因此是城域传送嘲核心层的首选技术。o t n 技 术的标准制定从很早就已经开始，到目前已经成熟，下面就是o t n 技术的发展历程。 i t u t 从1 9 9 8 年左右就启动了o t n 系列标准的制定，到2 0 0 3 年o t n 主要系列 标准已基本完善，如o t n 逻辑接口g 7 0 9 、o t n 物理接口g 9 5 9 1 、设备标准g 7 9 8 、 抖动标准g 8 2 5 1 、保护倒换标准g 8 7 3 1 等。另外，对基于o t n 的控制平面和管理平 面，i t u t 也和基于s d h 的控制平面和管理平面一起完成了相应的主要规范。国内对 o t n 技术的发展也颇为关注，中国通信标准化协会目前已完成了2 个o t n 行标( 等同 g 7 0 9 和g 9 5 9 1 ) 和1 个国标( 等同g 7 9 8 ) ，目前正在进行r o a d m 技术要求和o t n 网 络总体要求等o t n 行标的编写。o t n 技术除了在标准上口臻完善之外，近几年在设备 和测试仪表等方面也是进展迅速。目前的主流传送设备商一般都支持一种或多种类型 的o t n 设备，除了最基本的第一类o t n 、o t m 设备一般都支持之外，支持纯光交叉 第二类o t n 设备( r o a d m ，从两维到多维) 的厂商所占比例较高，部分厂家也支持基 9 第章引言 于o d u k 电交叉的第三类o t n 设备或者同时支持光电交叉的第四类o t n 设备，而且 目前部分厂家也提供基于o t n 的智能功能。另外，目前主流的传送仪表商一般都可提 供支持o t n 功能的仪表。国外运营商对传送网络的o t n 接口的支持能力已提出明显 需求，而实际的网络应用当中则以r o a d m 设备类型为主。从2 0 0 7 年开始，中国电信 集团、中国嘲通集团和中国移动集团等已经或者正在开展o t n 技术的应用研究与测试 验证，而且部分省内或城域网络也局部部署了基于o t n 技术的( 试验) 商用网络，组网 节点有基于电层交叉的o t n 设备，也有基于r o a d m 的o t n 设备。 1 4 2p t n 技术 p t n ( 分组传送网，p a c k e t t r a n s p o r t n e t w o r k ) ，是以分组为主要承载对象，将i p 技术与传输网技术相融合，实现对传统业务和可能出现的各种新兴业务的统一承载， 完成t d m 到i p 的平滑演进。分组传送网是建立端到端面向连接的分组传送管道，该 管道可以通过网络管理系统或智能的控制面建立，具有良好的操作维护性和保护恢复。 p t n 分为两层，首先是传送网络，即要和传统的传送网一样能够支持t d m 业务，同时 能够保证业务的安全性、可靠性及q o s ；其次是分组化，即要能适应i p 化的发展方向， 逐步支持a l l i p 架构。m s t p 技术可以承载一定的i p 业务，刚性管道的特性不会改 变，p t n 具有柔性管道的特点非常适合突发性i p 业务的传送，因此p t n 技术非常适 合现有网络的甲滑演进，可以最大化的保护现有网络。p t n 应用于汇聚层代替m s t p 将是一个不错的选择。 虽然p t n 技术的标准化工作还未完成，但由于国内外移动运营商的无线回传市场需 求迫切，目前国内外主要的传输设备厂商均已推出或即将推出基于t - m p l s m p l s t p 的p t n 商用产品。其中，t - m p l s 产品主要有上海贝尔的1 8 5 0 t s s 3 2 0 4 0 5 、华为的 o s n 3 9 0 0 1 9 0 0 、u t 斯达康的t n 7 2 5 7 0 5 、爱立信的o m s 2 4 3 0 2 4 5 0 、烽火的 c i t r a n s 6 6 0 6 2 0 、中兴的8 9 0 5 6 1 0 0 等；p b b t e 产品主要有北电的m e r s 8 6 1 0 8 6 0 6 、 诺西的h i d 6 6 7 0 6 6 5 0 、华为的q u i d w a y c x 6 0 0 3 8 0 、烽火的m 8 4 1 6 e 、中兴的8 9 0 5 6 1 0 0 等。 在运营商方面，国内外运营商都已经开始了对p t n 的积极探索。在国外，到目前为 止，全球启动移动i p 基站接入传送的运营商约6 0 多个，其中v o d a f o n e 集团、t e l e f o n i c a 集团、d t 、法国电信、意大利电信、美洲移动a m 、俄罗斯v i m p l e c o m 、乌克兰电信部、 泰国a i s 、泰国t r u e 、澳大利亚o p t u s 、澳大利亚沃达丰、香港数码通、香港和记电 信都在积极探索p t n 的试点和商用活动。 1 0 西北大学硕上! _ ：；乏化论文 在国内，中国移动从2 0 0 8 年7 月开始对p t n 进行测试，参与的厂商有华为、中兴、 上海贝尔、烽火、北电五家。经过第一阶段的实验室测试、第二阶段的模拟业务加载 测试，目前已经进入现网测试阶段。中国移动2 0 0 8 年已经完成了p t n 设备的实验室评 估测试，测试的主要结论是p t n 设备的数据甲面基本功能已具备，o a m 、网管和保护 功能还需完善。目前已开始在多个省份进行p t n 承载基站回传业务的应用试点，主要 的p t n 设备厂商均参加测试。 1 4 3a s o n 技术 a s o n ( 自动交换光网络，a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k ) ，概念来源于i o n ( 智能光网络) 。实质上是一种控制平面，而本身并小能构成光网络，是指在a s o n 信 令网控制之下完成光传送网内自动交换。其基本思想是在光传送网络中引入控制平面 以实现网络资源的实时按需分配，从而实现光网络的智能化，以满足市场向支持多信 道、高容量、可配置、智能型的网络演进。a s o n 以可兼容、可扩展的硬件系统为支 撑，将先进的软件系统融入硬件半台，形成以数据为中心的伸缩性平台，把光层从一 种静态的传输媒体变成一种动态的、智能的光蚓络结构，并直接从光域提供各种灵活 的高速增值业务，使运营商可以直接从光域快速提供业务。a s o n 是在选路和信令控 制下，以s d h 、o t n 、p t n 等技术为基础的自动交换传送网。全业务运营模式下，数 据业务将成为主流，数据业务的不确定性使传统s d h 网络人工配置的工作量再次增大， 并且可能无法满足，加载a s o n 平面后，网络具备了智能化的功能，减少了人工配置 工作量大易出错的i 、口j 题，使网络方便、快捷、易于维护，是未来光网络发展的方向。 在市场和网络建设的驱动下，1 9 9 8 年以美国s y c a m o r e 公司为代表的一批创业型小 公司率先提出了智能光网( 1 0 n ) 的概念，将a t m 和i p 路由功能引入到光网中，使得以 w d m 为基础的光层组网技术和以i p 为基础的网络智能化技术迅速发展并结合起来， 形成了自动交换光网络。 目前国际上许多标准化组织都在对自动交换光网络的相关技术和标准规范进行研 究，包括i t u t 、i e t f 和o i f 等。i t u t 是通信行业主要的标准化组织，在自动交换 光网络领域的主要工作是定义了一个标准的自动交换光网络体系结构g 8 0 8 0，并完 成了关于d c n g 7 7 1 2 、信令g 7 7 1 3 、自动发现g 7 7 1 4 和路由g 7 7 1 5 等标准规 范。目前，i t u t 正在进一步规范具体的实施协议和网络管理方面的标准。i e t f 则专 门成立了相应的工作组c c a m p，负责g m p l s 和相关技术的开发。c c a m p 的主要 工作是定义用于自动交换光网络的控制协议，包括路由协议、信令协议和链路管理协 第。章引言 议等。 美国a t & t 的a s o n 网络目前已经有1 4 0 多个骨干节点，网络采用网状网结构， 使用c i e n a 的c o r e d i r e c t o r 设备，业务汇聚采用与c i s c o 开发的多业务平台，业务类 型主要为出租业务，业务等级分为两类：优先级业务和基本型业务，业务保护采用对 基本型业务延时的方法。 英国电信的2 1 c n 网络目前已建设了有4 0 个节点的a s o n 网络，使用c i e n a 的 c o r e d i r e c t o r 设备。该网络仍将继续扩容，可能还会建设1 0 0 个节点。在英国电信的网 络中，c o r e d i r e c t o r 被作为了多业务的汇聚节点，特别是对各种数据业务( v o l p ，v o d ， 互联网等) 的汇聚，设备放置在城域汇聚层，骨干层采用w d m 网络疏通流量。在保 护恢复机制方面，英国电信主要选择了1 + 1 保护和动态恢复两种。 英国沃达丰删络己建设了1 3 1 个a s o n 节点的骨干网络，使用s y c a m o r e 的s n l 6 0 0 0 设备，交叉容量为6 4 0 g b i t s 。该网络主要承载无线语音业务。v o d a f o n e 网络中的所有 业务都采用动态恢复机制，恢复时间为几百毫秒。 日本n t t 的a s o n 网络规模为5 0 - - - 1 0 0 个节点，使用s y c a m o r e 的s n l 6 0 0 0 ，节点 交叉容量为1 6 0 g b i t s 。该网络主要承载a t m ，i p 和以太网业务，a s o n 设备完成这些 业务的汇聚和带宽的灵活管理。n t t 网络中的业务使用了1 + 1 保护和动态恢复两种机 制。 在国内a s o n 智能控制平面已经进入了从国干、省干和大型的本地城域网等各个层 面，进入了电信、移动、联通( 包括原网通) 等所有运营商的网络。绝大多数网络并没有 开通a s o n 智能控制功能，这些设备更多的是作为传统的s d hm a d m 和m s t p 设备来使 用。目前国内明确提供a s o n 智能控制功能的4 个代表性的运营商用网络为：海南电信 华为a s o n 网络、江苏电信朗讯a s o n 网络、吉林铁通c i e n a a s o n 网络、北京通信a l c a t e l a s o n 网络。国内运营商a s o n 技术的应用步伐也在加快，一些地市和省在需要新建传 送网时已开始选择应用a s o n 设备。随着3 g 、宽带带动了传送网的发展，各运营商已 经加速在城域核心规模部署基于a s o n g m p l s 的大容量大交叉设备，2 0 1 0 年，a s o n 有望迎来更大收获期。 1 4 4p o n 技术 p o n ( 无源光网络，p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) 的概念由来已久，具备一根光纤同时接 入多个用户的特征，p o n 是指o d n ( 光配线网) 中不含有任何电子器件及电子电源， o d n 全部由光分路器( s p l i t t e r ) 等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个 1 2 西北大学硕上学位论文 无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端( o l t ) ，以及一批配套的安装于 用户场所的光网络单元( o n u s ) 。在o l t 与o n u 之间的光配线网( o d n ) 包含了光 纤以及无源分光器或者耦合器。在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时，以太 网( e t h e r n e t ) 技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完 全统治了局域网，并在事实上被证明是承载i p 数据包的最佳载体。随着i p 业务在城域 和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改 进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与p o n 的结合，便产生了以太网 无源光网络( e p o n ) 。它同时具备了以人网和p o n 的优点，正成为光接入网领域中的 热门技术。p o n 技术的出现，使最后一公里的瓶颈问题迎刃而解，无源光器件的大量 应用，减少了建设成本，增加了网络的安全性，是用户接入侧技术应用的最佳选择。 带宽的需求快速增长让光纤接入技术突飞猛进，在原有的a d s l 、v d s l 等技术基 础上，出现了a d s l 2 2 + 、v d s l 2 、e p o n 、g p o n 等新技术，特别是p o n 技术，在 近2 年中获得快速的发展。最早的p o n 技术是f s a n i t u t 标准化的b p o n a p o n 技 术，支持上下对称的1 5 5 m b s 速率和非对称的1 5 5 m 6 2 2 m b s 速率，最大传输距离为 2 0 k m 。但由于技术复杂，速率有限，对i p 业务映射效率低，不适合网络i p 化的趋势 等原因，在国内基本没有应用。从2 0 0 0 年开始，i e e e 和f s a n 分别开始制定e p o n 和g p o n 的标准，到2 0 0 4 年，e p o n 标准i e e e 8 0 2 3 正式发布，g p o n 标准i t u tg 9 8 4 系统标准也基本定稿。 1 5 本文的主要工作 本文以通信行业重组后，三大运营商成为全业务运营商后要求移动通信网络具备 全业务运营的要求，通过对移动通信网络的分析得出要转变运营商单一经营到全业务 经营，城域传送网作为移动通信网络的基础网络的作用至关重要。经过对现有城域传 送网结构、承载对象、设备技术的分析，可以看出现有城域传送网无论是在带宽还是 设备技术上都难以满足全业务的需求。针对城域传送网存在不能满足运营商全业务运 营模式发展需求的问题，本文作了如下工作： ( 1 ) 主要研究城域传送网的现状以及存在问题，并根据全业务运模式对传送网的需 求，提出构建新型城域传送网的解决方案。经过对城域传送嘲的网络架构以及技术发 展趋势两个方面的研究分析以及对全业务、a l l i p 的探讨分析，得出现有传送网的 三层结构合理不可替代，构建新型城域传送网的必要性和重要性。 ( 2 ) 通过对o t n 、p t n 、a s o n 、p o n 几种光网络技术的研究分析，扬长避短利用 第一苹引言 这几种光网络技术的各自组网特点，构建出承载全业务的新型城域传送网。 ( 3 ) 本课题通过对某市城域传送网目前的建设情况分析，结合“以用户需求为导向， 依托现有资源和优势，优化配置，挖掘潜力，强化创新意识，打造具有企业特色的、 差异化的全业务竞争能力”的集团公司对全业务建设的指导意见，针对某市对传输带 宽的实际需求，使网络具有可伸展性和演进性，符合国内外传送网的发展方向。坚持 网络拓扑简单而具有层次化、网络的资源利用率最大化、网络的业务流向合理化、网 络的配置简单化、网络扩展灵活、维护方便等组网原则构建某市的城域传送网并从可 行性、经济性、技术优势等方面对方案进行验证。 本课题由五个章节组成。第一章介绍了课题的研究背景、目的意义以及主要工作； 第二章主