多业务承载城域传输网的建网方案

1、多业务承载城域传输网的建网方案张新浩（河北省电信公司石家庄市分公司）摘要：随着IP类新业务的快速发展，如何构建一个能承载多种业务、易于扩展、可靠、低成本的城域网是电信运营商要认真思考的问题。本文对一些主流的城域传输网技术进行了分析。关键词：城域传输网、光纤直连技术、MSTP技术、城域波分技术、ASON技术一、概述当前全球电信市场正处于一个关键的转型时期，传统PSTN话音业务收入的下滑已经不可避免，而宽带和新兴的互联网及数据多媒体等新业务的份额越来越大，已成为运营商们新的重要增长点。而对于传统的城域传输网来说，承载的业务主要是PSTN话音业务和电路出租业务，传输平台的接口局限于固定的E1/E3/

2、STM-1/STM-4等TDM接口，容量一般来说也比较有限。随着IP类新业务的快速发展，如何构建一个能承载多种业务、易于扩展、可靠、低成本的城域网是电信运营商要认真考虑的问题。对新型城域网的需求推动了许多新技术的出现，这为运营商提供了更多的建网方案选择。下面就对几种主流的城域传输网技术进行分析。二、城域传输网技术分析1、光纤直连技术光纤直连技术是指以太网交换机、路由器、ATM交换机等IP城域网网络设备直接通过光纤相连。严格来说这并不是一种城域传输方案，但由于目前在IP城域网中已经采用了很多光纤直连的方案，所以我们在这里把光纤直连作为一种传输技术来介绍。IP城域网设备的光接口以点对点方式直连，业

3、务接入设备也通过光纤与骨干设备直接连接。光纤直连技术舍弃了传输设备，方案简单，成本低廉，适合IP城域网，但有比较明显的缺点:(1)首先，无法兼顾传统的TDM业务，光纤利用率比较低，不适合综合组网和复杂组网。(2)其次，由于没有传输层，光纤质量、性能监测和保护等无法实现。(3)最后，业务端口压力大。每加入一个新节点，交换机或路由器等IP城域网设备就需增加一个接入端口。因此，这种方式只适用于以IP类新业务为主的新型运营商和中小型的城域网1。2、基于SDH的多业务传送平台技术(MSTP) SDH环路在网络性能监视、故障恢复及可靠性方面有着得天独厚的优势，非常适合时间敏感型语音业务的需求，同时满足电信

4、级别的高性能要求。然而，SDH又是一个以复杂的集中式供应和有限的扩展性为特征的体系结构，难以处理以突发性和不平衡性为特点的IP业务。基于技术成熟性、可靠性和总体成本等方面的综合考虑， 以SDH为基础的多业务解决方案仍将在可预见的未来扮演重要的角色，这一点在城域网应用领域显得尤为突出。SDH技术本身也在不断发展，SDH技术的特有优势将在近期内继续得以保持，它将继续在高低端领域以及在支持IP、异步传输模式(ATM)和以太网透明传输等方面发挥潜力。改造后的SDH又称作多业务传送平台(MSTP)，先由各个业务接口模块将多种业务适配映射至不同的VC，然后通过高低阶的交叉矩阵进行调配，实现支路到支路，支路

5、到线路，线路到线路的全交叉连接。实际上，改造后的SDH设备早已突破了以往ADM的模式，支路和线路已无速率上的分别，而只是根据业务的流向来定义了。在新一代SDH的平台上还可以加装合波器、分波器、波长变换器等以支持DWDM的应用。在这个平台上，TDM业务、ATM业务、IP业务都可以接入，并且能高效传输；更进一步，3种业务还可以进行交叉和交换。因此多业务传送平台(MSTP)的优势是非常明显的，既能够兼容目前大量应用的TDM业务，又可以满足日益增长的数据业务(IP、ATM)的要求，同时采用了目前最为成熟的SDH组网和保护技术。第一代MSTP技术是将以太网信号直接映射到SDH的虚容器(VC)中，进行点到

6、点传送；提供以太网透传租线业务，业务粒度受限于VC，一般最小为2Mbps，不能提供不同以太网业务的QoS区分，不提供流量控制，同时也不提供多个以太网业务流的统计复用和带宽共享；保护完全基于SDH，不提供以太网业务层的保护。第二代MSTP技术是在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH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MSTP可提供基于802.3x的流量控制、多用户隔离和VLAN划分、基于STP的以太网业务层保护、基于802.1p的优先级转发。第三代MSTP技术的主要特征是引入了中间的智能适配层，采用GFP高速封装协议，支持VC虚级联和链路容量自动调整(

7、LCAS)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QoS、SLA增强、阻塞控制以及公平接入。以太网新业务的QoS要求推动着MSTP向第三代发展。从第一和第二代MSTP的以太网业务支持上看，不能支持良好QoS的一个主要原因是现有以太网技术是无连接的，尚没有足够的QoS处理能力。为了能将真正的QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求。目前该中间层主要有两种，分别是多协议标签交换(MPLS)和弹性分组环(RPR)。具有二层交换的MSTP技术在城域传输网的汇聚和接入层用途较广，主要完成大量的TDM和以太网业务的

8、收集和汇聚功能；内嵌RPR功能的MSTP技术主要应用于城域传输网的汇聚层，通过RPR来实现带宽分配和拥塞控制，该技术为多种业务提供不同层次的环网保护能力2。MSTP技术是一种折衷的方案，它较好地解决了运营商既需要传输TDM业务，又需要处理数据业务时的矛盾，它也是运营商在已有大量SDH设备安装运行的情况下，对自身网络进行演进，为用户提供新兴业务的较好选择。但是，如果在处理大量或纯粹的IP业务时，MSTP也存在着不能动态、公平分配带宽等缺陷。MSTP技术在宽带IP城域网中的应用也相当广泛，主要在如下几个方面:(1)透明传送以太网业务利用MSTP提供的TLS(Transparent LAN Serv

9、ices)功能，可以由MSTP直接提供新型的数据租线业务:“Ethernet DDN”。传统的DDN网络利用TDM机制，由SDH网络和DDN节点机为用户提供带宽独享、有安全隔离保障的租线业务，通常提供的接入速率为64k、128k、256k、2Mbit/s等；MSTP同样利用TDM的机制，将SDH中的VC指配给以太网端口，通过VLAN的技术把不同的以太网接口指配映射到指定的VC中，独享SDH环路中的传输带宽，同时保障用户的端口带宽和网络中的安全性。利用现有的SDH网络甚至可提供跨区域的宽带以太网租线业务。较之与传统的DDN业务，MSTP提供的以太网租线业务具有这样一些特点:A.更大带宽的端口形式

10、:10/100Mbit/s及GE；B.同一种端口(如GE)，可以分配不同的带宽(如155M、300M、622Mbit/s等)；C.以太网端口更方便用户接入其私有数据网中的路由器、以太网交换机、主机等，省去了一些转换器，同时简化了整个网络的结构；D.MSTP提供完善的保护机制保障以太网端口的可靠性。(2)IP城域网核心层、汇聚层和接入层的设备互连在IP城域网的规划实施中，IP核心层和汇聚层之间以及汇聚层和接入层之间通常是采用“树形”结构，由GE、FE和POS完成网络设备之间的中继互连。在这样的网络设计中，通常采用生成树协议在第二层完成IP业务的保护或通过路由表的收敛在第三层来实现IP业务的保护。

11、采用这种工作方式，网络设备之间需要“双连接”，而且IP业务的自愈恢复时间在十几秒或几十秒，对今后在IP宽带网中开展实时业务会有影响。如果采用MSTP技术来提供IP城域网设备间的中继互连(GE、FE和POS等)， MSTP可以在网络的物理链路层提供以太网接口、POS接口的完善保护机制，实现50ms以内的快速自愈恢复，真正做到在IP宽带设计中，无论是IP核心层，还是汇聚、接入层，均达到电信级别的要求。3、城域波分技术以DWDM密集波分技术为标志的光传输时代的到来，为业务的传输在物理层面上打破了带宽的瓶颈。随着DWDM在长途传输上的不断应用、以及城域业务量的不断扩大，DWDM 技术逐渐向城域范围延伸

12、。SDH强调的是多业务在TDM层面的灵活处理能力，具有颗粒度较低的汇聚能力；而DWDM强调的是光层面传输的经济性和灵活性。DWDM技术从长途向城域转移，主要基于以下的原因:(1)网络扩容需要额外带宽。网络的扩容经常会伴随带宽容量的大幅增加，利用城域波分技术可以轻易解决带宽瓶颈的问题。(2)光层面的保护功能。利用城域波分技术在光层面提供的快速切换保护功能，可以达到提升网络可靠性能的目的，尤其是对数据业务，如FE、GE等，可以提供底层的保护功能。(3)业务传输具有透明性。与其他传输方案相比，透明传输各种业务是城域波分技术的优势。与IP over ATM等形式相比，IP over DWDM节省了中间

13、层，设备趋于扁平化，管理更容易；另外，以城域波分设备为基础平台，在光纤线路上只需要一对光纤，各种TDM和数据网络设备能够以不同的接口形式汇聚到城域波分设备上。(4)改善网络设备光端口性能。大部分的网络设备光端口的设计可能是处于经济性的考虑，其最大传输距离经常不能满足城域较长传输距离的需要。解决这样的问题，一种方案是可以直接利用光放设备来提高光信号的功率，但这个方案只能简单解决信号的传输距离问题:另一种方案则是捆绑城域波分设备，一方面解决信号的传输距离问题，另一方面则可以提供光层面的网络保护。(5)优化城域网的光纤物理结构。由于城域波分设备大大地提高了光纤的传送能力，相当增加了十几对甚至是几十对

14、的光纤，在网络设计时，可以不受实际的光纤限制，设计出业务流向和网络结构更加优化的城域传输网络。利用城域波分技术可以有效地在城域范围内实现如下几个方面的功能:(1)SDH ADM设备可以通过STM-N(155M，622M或2.5Gbit/s)速率接入城域波分设备上；(2)ATM交换机的155M、622Mbit/s和2.5Gbit/sATM端口可以接入城域波分设备；(3)IP城域网中的P核心层设备，比如千兆比高端路由器等，可以采用POS或RPR(SDH帧结构)等接口形式接入城域波分设备，利用光波长构成IP骨干环；(4)IP城域网中IP汇聚层的设备，如LAN高速交换机等，可以用GE等接口方武接入城域

15、波分设备，由光波长提供GE的连接功能；(5)城域波分设备可以利用光纤的丰富波长资源，以STM-N、GE或Fiber Channel、ESCON等光口形式，提供波长出租业务。尽管城域波分在城域网种存在着很多方面的应用，并且发展前景非常广阔，但就目前在城域网中的使用情况来说，仍然只是占很小的份额。阻碍城域波分设备在中国市场获得大规模应用主要的原因是城域波分设备价格仍然相对偏高，中国电信等传统运营商已经在各城市建设了大量基于SDH技术的传输网络，在城域波分设备的价格与SDH设备相比没有很大优势的情况下，城域波分很难有大的吸引力；另一个非常重要的原因是城域网的业务量(特别是数据/IP的业务量)尽管增长

16、很快，但由于基数比较小，当数据/IP业务量不是特别大的时候，采用传输容量相对比较大、业务颗粒度比较粗的城域波分就显得不是很经济；另外，城域波分缺乏汇聚和交换功能，对许多应用而言容量过大3。随着时间的推移，一方面城域波分设备的价格还会持续下降，另一方面用户对带宽的需求仍会继续增长。随着中国电信业的改革，进入电信市场的新运营商将会发现购买或租用现有光纤再通过波分系统扩容是一种风险小、投资见效快的建设方式。4、ASON技术ASON是以光纤为物理传输媒质并由SDH和OTN等光传输系统构成的具有智能的光传送网。根据其功能可以分为传送平面、控制平面和管理平面。这三个平面相对独立，互相之间又协调工作。ASO

17、N的优势主要表现为业务等级多样化、业务调度灵活、更低的运营成本、实时的网络管理、快速的业务提供能力、满足数据业务突发性需求以及可提供更丰富的增值业务等。ASON的应用主要以环形拓扑为主，可以提供较好的业务保护能力。目前城域网升级已显示出对智能特性的需求，因此ASON的应用有望在城域网核心层面率先获得突破。应该说，ASON标准化的过程还在深入进行，要实现标准的成熟、稳定和厂家设备的互通还需要较长的一段时间。因此在现阶段大规模部署ASON设备还需要根据现网的智能化需求。对于新建ASON网络而言，节点数目少，网络层次高，不能实现网络的规模覆盖，因此需要考虑结合传统网络来发挥ASON网络效率，促使网络

18、向下一代智能光网络进行过渡。三、城域传输网技术的发展趋势综上所述，针对城域网的数据/IP业务，可采用四种方式构建城域网的基础传输设施，即光纤直连、多业务平台(MSTP)、城域波分设备和ASON。实际上，这些技术和产品也在不断地更新和发展，以适应在城域网中大规模应用和部署的需要。在宽带城域传输网的建设中，为了支持传统的话音业务，同时支持不断发展的数据/IP业务，运营商采用MSTP设备为主、城域DWDM设备为核心的方法是比较可行的，这种方案能够实现自有网络的平滑演变，同时投资效益高、风险小。但是对于运营商来说，处于成本和稳妥性的考虑，运营商在技术的选择上应以充分利用已有资产为主，根据业务导向，选择适合自己的组网技术和目标网络模型，并逐步演进。就目前的应用情况来说，SDH仍占电信投资的主要部分，因此基于SDH的MSTP将是未来几年城域传输网建设的重点。MSTP技术对传统的SDH