城域网优化需求分析.doc

IP城域网优化技术探讨2008年3月5日 15:08中国联通网站 摘要本文结合IP城域网优化中多业务、分组化的需求，对于现有的各种多业务承载解决方案的特点和应用进行了比较和分析，通过实际案例探讨了分组化多业务承载的应用方案。 1、引言 城域网是一种可最大化地覆盖城市及其郊区，可提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网，实际上也是一种带有某些广域网特点的本地应用型公用网络。它不仅是传统广域网与局域网的桥接区或传统长途网与接入网的桥接区，也是底层传送网、接入网与上层各种业务网的融合区，还是传统电信网与数据网的交叉融合地带和未来的三网融合区，因而各种不同背景的技术在此交融，往往会在复杂的融合过程中产生新的衍生体。 当前，城域网的技术解决方案及分类方法很多。随着电信技术的不断发展，各种业务异彩纷呈，同时业务融合也成为大势所趋。分组和宽带作为业务融合的技术基础和基本特征，使得分组化的网络融合成为必由之路。本文结合IP城域网优化中多业务、分组化的需求，对现有的各种多业务承载解决方案的特点和应用进行了比较和分析，通过实际案例探讨了分组化多业务承载的应用策略。 2、城域网优化的需求分析 运营商传统的IP城域网以互联网接入为主，提供尽力而为的服务，对于在网络上承载的其他业务，如IPTV、VoIP、NGN等不能提供业务所需的可靠性、安全性以及QoS等。为了保证各种业务的正常运行，国内运营商正在从骨干和城域两方面入手来建设电信级的IP多业务承载网络。首先在骨干层，运营商建设了一张新的IP承载网，用来专门承载NGN、3G、IPTV、VPN互联及视频监控等一些高收益业务，而原有的公众互联网主要用于承载传统公众上网业务及其他没有严格质量保证的业务。例如，中国电信构建了CN2电信级承载网，中国网通也在已经拥有China169和CNC net两张IP网的基础上，新建一张IP承载网来承载NGN等电信级业务。骨干层IP承载网和公众互联网双平面的共存，从根本上分离了普通业务和高价值业务的承载，可以确保高价值业务对承载网络的质量需求。相对于骨干网的建设，城域网的建设相对更加复杂，城域网是一个城域范围内的网络，它同时包括互联网在城域范围内的延伸和IP承载网在城域范围内的延伸，既要考虑普通宽带业务接入，又要考虑一些高价值业务的接入，而且城域网特别是业务接入层面，设备种类多，分布范围广，投资及维护成本都较大，如何保证网络的合理部署，保证网络的安全可靠，保证不同业务的QoS水平及业务的分流都是运营商急需解决的问题。 由此，IP城域网优化的需求包括： 具备端到端的服务保障。具备QoS能力，提供业务的QoS保障满足IPTV等视频业务对带宽、时延、抖动等参数的要求。 完善的冗余备份保护机制。网络可靠性高，能够实现快速收敛，在50ms内实现对关键业务的保护倒换。 有效承载语音、视频等业务。具有低时延、高效率的特征，同时针对视频业务需要提供组播支持，具备组播管理、组播安全控制、静态组播配置等可控组播的能力，支持单播/组播分离的能力，支持频道的快速切换。 高效的管理和维护机制。在传统的网络管理功能基础上，还需要增强对于业务的管理能力。在边缘层，实现对业务的识别，从而进行流分类、调度、整形，实现不同的处理，能够有效地对P2P等业务进行流量控制。 充分保证用户和网络的安全。对于用户可以安全隔离和区分，网络设备可以有效防止DOS/DDOS或网络病毒等的恶意攻击。 保护已有投资、节省资源。与现存网络无缝兼容，支持平滑升级，从而可以保护已有投资。同时，在网络升级和演进过程中，能够有效节省光纤、接口等网络资源。 3、国内主流多业务承载技术的比较 3.1基于SDH的多业务传送平台方案 以SDH为基础的多业务平台的出发点是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技术，特别是其保护恢复能力和确保的时延性能，加以改造以适应多业务应用，支持2层和/或3层的数据功能。基本思路是将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH设备与2层和3层乃至4层分组设备在物理上集成为一个实体。结果是减少了机架数、机房占地、功耗、架间互连，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络扩展性，节省了运营维护和培训成本，还可以提供诸如虚拟专网（VPN）或视频广播等新的增值业务。特别是集成了IP选路、以太网、帧中继或ATM后，可以通过统计复用和超额订购业务（over-subscribe service）来提高TDM通路的带宽利用率和减少局端设备的端口数使现有SDH基础设施最佳化。最后，SDH多业务节点还可以方便地完成协议终结和转换功能，使运营商可以在网络边缘提供多种不同业务，而同时将这些业务的协议转换成其特有的骨干网协议。 目前这类解决方案涉及多层帧的映射而导致带宽效率低下，开销处理复杂。此外，这种方案基于同步工作，抖动要求严，设备成本较高。再有，这种结构带宽配置时间仍较长。随着TDM（时分复用）业务逐步消退和IP业务快速增长，基于SDH的MSTP（多业务传送平台）的作用会越来越弱化。 未来MSTP技术可能会向两个方向发展：一是从城域传送网络的核心下放到边缘；二是演进为分组化的城域传送技术，即走向PTN（分组化传送网）。 3.2基于波分复用技术的多业务平台方案 WDM（波分复用）光城域网是从简单的WDM点对点传输应用演化过来的，演化期间其结构变化经历了从灵活性受限到可以提供动态可重新配置应用的过程，进化后的WDM光城域网系统提供的应用与SONET/SDH提供的控制和业务选项相似。 DWDM（密集波分复用）技术在广域网应用获得巨大成功，已成为主流，但是不能简单地将广域网DWDM方案用于城域网。城域WDM与长途WDM有着不同的发展动因和特点，WDM应用于长途传输的最大价值就是节省昂贵的长途光纤资源，但在城域网中，由于传输距离短，敷设光纤的造价比长途干线要低廉得多，这样节点设备就成为城域传送网成本中占主导地位的因素，虽然节省光纤对于某些城域网或某些区段来说也很有意义，但业务的灵活性、可管理性和降低设备成本对于城域应用更为重要。 城域WDM网络的特点是必须能在同一平台上支持多业务，对速率与协议要透明，设备价格要低廉，要有良好的扩展性以适应城域业务需求的多变性，要有强大的波长管理能力以便能快速灵活地开放波长业务，要有能与SDH媲美的网络自愈能力，且能根据不同的业务需要提供不同级别的保护手段。在城域网中由于传送距离短，容量要求不是很大，因此可以使用较为低廉的器件来降低DWDM设备成本，或采用信道间距很大的稀疏波分复用（CWDM）技术。点到点WDM技术显然难以满足城域网应用的要求，随着ROADM（可重构光分插复用器）的逐步成熟，利用ROADM实现光层组网并逐步引入控制平面将能使WDM在城域网中发挥更大的作用。 发展城域WDM光网络不但能为城域IP网/以太网的发展提供强大的带宽支撑，而且在灵活性、安全性和提高资源利用率等方面与单纯的光纤直连相比都有很大的优势，此外利用WDM网还可以开展按需带宽（BoD）、波长批发、波长出租、OVPN、光组播等新业务。随着电层的SDH逐步被IP/以太网所取代，城域传送网的未来将是光层的城域WDM网。 3.3基于电信级以太网的多业务平台方案 基于电信级以太网（carrie rethernet）的方案，是指将传统以太网应用到电信网的技术，具备网络和业务可扩展性、运营级网管能力和QoS保障能力，从而解决IP/以太网/TDM等多业务的传送问题，并向城域乃至广域延伸，推动传统电信运营商向分组化网络转型。 从技术上看，以太网是一种很简单的解决方案，只需要少量的规划、设计和测试工作，应用多年，为用户熟悉，业务指配时间可以减少到几个小时或几天。其次，以太网是标准技术，互换互操作性好，具有广泛的软硬件支持，成本低。最后，以太网是与媒体无关的承载技术。可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口。从结构上看，以太网正以前所未有的端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所必不可少的网络边界处的格式变换，减少了网络的复杂性。其次。以太网是具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mbit/s、100Mbit/s、1Gbit/s一直扩展到10 Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，因此网络管理可以大大简化。此外，由于很多用户已经熟悉了以太网，因此培训工作简化，新业务可以拓展得更快。 以太网接口已经成为事实上的通用业务插座，各类高速以太网接口因经济规模带来的成本优势会加速使用。随着电信级以太网多业务平台在扩展性、业务保护、QoS保障、TDM支持和业务管理等电信级业务特征的持续改进和互操作性的完善，以太网将成为电信网的基础元素。当前正逐步在宽带接入网汇聚层面引入广义的运营级以太网技术。提供高可用、高速率的业务汇聚能力和以太网互连业务。可以预计，随着网络中IP/以太网业务量的日益增加以及基于以太网技术的新型解决方案的不断出现，电信级以太网多业务平台在城域网中的应用将会越来越多，电信级以太网多业务技术将成为面向未来的主流解决方案。 目前在电信级以太网范畴内的相关技术较多，其中包括：多种环网技术（如基于MSR扩展的以太环网、ERP和RRPP等以太环网）、VLANVPN、PBB-TE（PBT）以及VPLS等二层VPN技术。 4、典型案例分析 以网通在某市采用电信级以太网技术进行IP城域网优化的案例来分析分组化多业务承载的应用方案。 原有IP城域网所面临的问题如下。 不完全具备电信级的可靠性和可扩展性。多数使用单链路上行，没有冗余和弹性保护机制，不适合可靠性要求较高的实时业务（如语音、视频业务）的部署；采用了很多中低端交换机作为汇聚设备，对VLAN的支持能力有限；没有保护的级联。 不能完全支持多业务部署。QoS机制不完善，难以进行用户和业务的区分，组播支持能力差。 网络结构不清晰。网上存在小型、性能较差的BRAS，扩展困难，成为网络瓶颈；二层VPN业务部署困难，大客户接入有可能还要依靠单独的大客户网络，建设成本较高，部署不灵活。 新业务需要更多的带宽。随着高带宽视频业务的引入，要求承载网提供更大的带宽接入能力；对高带宽的需求，进一步转化为对单位带宽成本有效降低的需求。 优化的方案主要如下。 将各模块局和中心局之间的拓扑由星形改为环形，将各模块局通过烽火网络的M8000系列CESP电信级以太网多业务平台汇聚到各中心局之后，再通过中心局上联到省骨干。 在汇聚层面引入环形拓扑及相关保护机制，提供小于50ms的网络故障恢复能力，确保网络稳定、可靠。 CESP环路可以根据需要提供GE与10GE分段混合组网，并可进行链路捆绑，从而具备较强的带宽扩展能力。 灵活提供多种QoS保障机制，并基于环网提高了组播效率。 在汇聚层实现精确的业务区分及部署，如普通上网业务、语音业务、视频业务、VPN业务等。 未来可通过升级硬件和软件来支持PBB-TE，从而创建一个面向连接、支持多业务承载、以分组为核心的、具有电信级OAM能力以及更低TCO（总体拥有成本）的分组化承载网络和传送平台。 5、结束语 未来的网络将以软交换为核心，以分组网为承载，通过与网络分离的业务平台灵活提供丰富业务的网络，同样的架构、类似的技术给网络融合带来了前所未有的契机。分组化网络已日益成为传送数据、视频和语音的基础承载网络。而包括语音、视频、数据的triple-play业务的出现要求IP城域网具备业务感知、受控组播转发和高可靠性等特性。 当今的城域网络发展模式正在由粗放型向细分市场、可运营、可管理、多业务的方向发展。由于IP技术是未来网络融合的核心技术，因此，IP城域