袁飞 严峻
摘要 描述了域光网络的定位以及发展历程，分别介绍了现行城域光网络的两种核心技术，并简要阐述了针对未来城域智能光网络的一些观点。
关键词 城域网 同步数字系列 多业务传送平台 单性分组环 光分插复用器 光交叉连接器 光传送网
1.城域光网络的定位及发展状况
今年来，国内各大运营商纷纷提出了各自的城域网建设计划，其目的是为了实现网络优化，即在长途骨干网与用户接入网之间消除"断层"现象。因为城域网将分布在不同地点(企业、机关、智能小区、商住楼、宾馆、学校等)的用户业务进行最大程度的整合、梳理、汇聚后，再送往骨干层，从而使网络层次变得非常清晰，效率也得到极大提升。
从城域光网络鹤城域业务网络的关系来看，如果光网络只是完成对业务信号的透明传送功能，既不具备动态带宽分配能力鹤一定的智能性，那么，业务层自身的压力就非常巨大。以往数据设备主要依靠光纤直连方式组网，传送设备爱莫能助。现在，老运营商正在修正建网思路，新运营商则开始在城域接入和汇聚层直接采用多业务传送设备来分担业务层的压力，而且在某种程度上，可以减少设备投资和提高网络的性价比。
城域业务网可以分为骨干层、汇聚层和接入层3个层次。与之相对应，根据容量大小，城域光网络的接入层和汇聚层可以采用SDH2.5Gbit/s速率及以下的多业务传送平台(MSTP);骨干层可以灵活选用SDH 10Gbit/s速率左右的MSTP，经济发达地区可以采用城域WDM或OADM系统。如图1所示。
综观国内城域光网络的发展，可以分为以下4个阶段：
1.1 雏形阶段
在此阶段，SDH设备采用数量较少的通道对以太网业务实现透明传送，可以为运营商提供远程局域网互联，通常并不对外开展运营，同时，城域WDM仅仅采用背靠背的OTM设备组建环网，整体性能较弱。
1.2灵活阶段
此阶段SDH已经演化成为符合国际要求的MSTP，除以太网透传功能外，还能提供L2交换以及ATM业务的接入和汇聚功能，同时，城域WDM已经采用OADM组建环网，自适应的多业务接入、子速率汇聚、多跨距组合、光层保护等功能。
1.3动态阶段
此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用。公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及愈发安全的用户隔离功能。同时，城域OADM/OXC可以综合光交叉和电交叉的处理方式，并可基于G.709 OTN制式对所有客户层信号进行迅捷而动态的处理。
1.4智能阶段
即在城域光网络的层面上，增加智能化的控制层面，从而快速相应业务层的带宽申请，并更多地采用交换式连接来建立SDH电路或波长通道，还能根据实际运营的需要随时拆除、更新或重建电路或通道，为带宽租用和光虚拟专网等运营场合提供智能化的策略。
2 基于SDH的MST
目前，各运营商的城域光网络，应从采用单纯的SDH设备转向采用基于SDH的多业务传送平台(MSTP)。MSTP可以实现包括155/622Mbit/s、2.5Gbit/s和10Gbit/s等多种速率，一方面，MSTP保留了固有的SDH交叉能力和传统的SDH/PDH业务接口，继续满足话音业务的需求；另一方面，MSTP提供ATM处理、Ethernet透传以及Ethernet或RPR的L2交换功能来满足数据业务的汇聚、梳理、整合的需要。如图2所示。
2.1 MSTP可以提供ATM处理模块
可以针对ATM业务接入，如多点DSLAM接入到BAS(或ATM骨干交换机)的应用场合，通过VP/VC信元交换和统计复用功能，将在若干节点分别接入的多个155Mbit/s时隙收敛到SDH环的一个155Mbit/s时隙，实现1：N业务收敛功能，节省了带宽资源，同时所有业务可以共享ATM的VP-Ring保护。此外，ATM处理模块还可以提供PVC专线和ATM组播业务。
2.2 MSTP可以提供以太网的透明传送功能
可将来自用户以太网的信号不经过L2交换，直接映射到SDH的虚容器(VC)中，然后通过SDH网络进行点到点传送。目前，10Mbit/s、FE甚至GE业务可以通过多种途径在网络中传送，如10Mbit/s和FE业务可以采用VC-12或VC-3的虚级联方式承载，而GE业务则可采用VC-4或VC-3/STS-1连续级联的方式来承载。Ethernet over SDH的映射协议除采用PPP/HDLC或LAPS外，也可支持通用成帧规程GFP。
2.3 MSP可以提供L2交换功能
在一个或多个用户的以太网接口与一个或多个独立的基于SDH VC -N 的链路之间，提供基于Ethernet MAC的交换，实现基于端口的VLAN、基于ID Tag的VLAN和虚拟网桥功能。全双工流量控制、带宽共享、端口汇聚及相应的STP处理和保护等。
2.4 MSTP中新型的链路容量自动调整策略
如果承载数据的VCG(由多个VC成员组成)中的一些VC通道发生故障或出现警告指示信号AIS，则可以根据相互的握手协议将这些VC成员暂时删除，从而自动降低承载带宽，同时保证所承载的数据业务的丢包率和时延可以降到最低程度；如果警告消失或故障恢复，则所承载的数据业务将恢复到最初的配置带宽。
从本质上来讲，弹性分组环RPR(基于IEEE802.17制式)是跟SDH和现行MSTP全面竞争的一种技术，但MSTP可以一定程度融合RPR技术，如将RPR设计成为MSTP的一种嵌入式功能模块，从而实现带宽的统计复用、公平的带宽分配、严格的业务分级CoS、服务质量保障QoS以及真正意义上的用户隔离等功能。此功能模块提供的接口主要是802.3 MAC，即传统的以太网接口，可以进行802.3 MAC到802.17 MAC的转换，实现"MAC in MAC"，L2交换或桥接中继功能可以在模块中灵活选用，可以基于802.3，亦可基于802.17。RPR MAC可以通过GFP封装规程映射到SDH的VC-N中去，在VC故障情况下，LCAS功能同样实用这种场合。
此外，RPR具备自己专用的保护策略，如环回和主导方式(主导的方式由于需要故障节点向全网其他节点公告故障信息，其他节点因此调整自己的业务流向，在网络规模较大的情况下，可能导致超过50ms的保护倒换时间)，如果要与SDH保护协同起来，同理需要拖延时间机制来保证。
3 城域 OADM
城域OADM系统可以最大程度地满足大容量和节省光纤资源的需求，但是，要得到规模商用，必须保证较低的成本和提供波长可配置能力、自适应/多业务OTU、子速率汇聚和完整的保护倒换功能。
3.1城域OADM的基本结构
城域OADM的基本结构主要包括串联、并联和串并联混合方式。并联结构在节点上对上下路波长和直通波长同等地进行光复用和光解复用处理；串联结构在节点上只对需要上下路的波长进行处理，而对直通波长则不进行光复用和光解复用处理，因此对于上下路的波长而言具有一定的次序问题；串并联混合方式就是前面两种方式的综合处理。总体来说，并联方式相对串联方式更有利于实现波长在线升级。此外，城域OADM的波长上下方式可以是固定的，也可以是可配置的，根据具体需求灵活选用。
3.2 城域OADM系统
城域OADM系统应该提供自适应的OTU单元，包括100Mbit/s、ESCON、FICON、Fiber、channel、GE、2.5Gbit/s以及10Gbit/s等。如ESCON可以用于企业网的大型主机互联；Fiber Channel主要针对大型存储系统互联，为今后存储网(SAN)的兴起做好铺垫。不论何种接口，2.5Gbit/s速率以下的Transponder应通过软件的方式设置接口属性，而不必更换硬件电路。这样，在接口升级或修改配置时，就显得十分方便和灵活，并且最大程度地节省了运营商的投资。
3.3城域OADM的子速率汇聚功能
改功能可以将4个622Mbit/s速率合并到一个2.5Gbit/s波长通道，或将2个GE合并到一个2.5Gbit/s波长通道，也可将16个155Mbit/s速率合并到一个2.5Gbit/s；同样可将8个GE合并到一个10Gbit/s波长通道，这样，最大程度地节省带宽，保护了运营商的投资。
3.4 城域网OADM可以实现共享保护
城域网OADM可以实现二纤双向通道共享保护、二纤单向和二纤双向光复用段共享保护等，而且相对光通道共享保护成本还要低，但是，利用城域OADM环网保护功能其难点在于，如果光纤中断或工作出现故障，保护信号的路由可能与原正常工作时的路由大相庭径，这就对光功率和光信噪比的预算提出了较高的要求，网络规划工作的难度较大，如果出现多点故障的情况，难度就无法想象。
很长一段时间以来，对于城域CWDM褒贬不一，首先，20nm左右的波长间隔使得无制冷激光器、层数甚少的滤波器得到应用，成本有所下调；其次，有人认真没必要进行光功率均衡使得主波长通道的概念大大弱化，而实现多业务接入，子速率(或子波长)复用仅仅成为一种补充手段，然而，没有宽带EDFA做后盾，如果设计成OADM组建传输距离较长的环网，环网保护能力大打折扣。此外，如果城域网中没有新型的高性能光纤铺设，水峰区域难以逾越，波长数的扩展也是一大瓶颈。但是，不管怎样，城域CWDM作为城域光网络的一个分支或现行城域传送设备的补充手段，应该得到重视。
4 对未来城域智能光网络的思考
目前，客户层网络和传送网络之间只是物理上的连接，或称为"硬连接"，传送网络只是将客户层信号从一端传送到另一端，而这样的通道一旦建立，很长时间内都不会轻易改变。而智能化就要做到客户层网络需要多大的带宽，在向传送网络提起申请后即可实现，而且连接通道可以根据需要改变路由，也可以随时被拆除和重建。
此外，目前在城域光网络中，新运营商希望向老运营商租用一些带宽，如适量的SDH电路或波长通道，这样，老运营商就是一个光网络的管理者，他们与新运营商之间同样需要一个智能化的带宽分配过程，如管理有序就可以提高网络运行效益。
城域光网络的远期目标是：采用自动交换光网络ASON的体制，在现有的SDH/MSTP以及未来城域OADM/OXC/OTN的传送平面上，引入一个智能化的、通过软交换信令实现的控制平面，以实现动态的SDH电路配置、光路波长路由配置和灵活的各级带宽分配。如图3所示。
以SDH为例，传统的SDH电路配置实际上是在网管系统的强行干预下而实现的永久性连接，耗时、耗力，效率不高，即使配置成功后也不会轻易更改。智能光网络的本质就是将传统的永久性连接改造成为永久性软连接甚至交换式连接。业务层设备根据自身的需要，通过UNI信令发起带宽申请，控制层面的各智能网元内部设置呼叫控制器、连接控制器、路由控制器、协议控制器、策略控制器及链路资源管理器等构件，分工协作，共同完成智能控制功能。智能网元间通过I-NNI或E-NNI信令协议处理，采取网络拓扑结构自动识别以及自动邻居发现等机制迅捷建立连接通道，快速为业务层网络建立承载通路，而且根据网络需要，已建立的通路可以随时被释放和拆除或倒换到新的连接通路。这样，整个传送网就从原来傻瓜式的、静态的网络升华为交换式的、可以直接进行带宽租赁和直接进行盈利的智能网光网络。
对于网管系统来讲，两个层面都需要管理，如光网络层面的网元硬件故障需要上报给网管系统，而控制层面的故障也需要上报给网管系统。由于增设了智能控制层面，所以网管系统的"配置管理'可以大大弱化。
GMPLS即通用的MPLS，在原MPLS的体系结构基础上进行了扩展，除了包交换外，还将TDM交换盒光空分交换囊括进来，并针对光网络进行了改进。GMPLS的初衷是自成一套"对等模型"体制，但现在看来，作为ASON控制层面的信令处理比较合适。毋庸置疑，GMPLS的CR-LDP和RSVP-TE会成为两种主流的信令协议。
智能光网络的具体商用就是带宽租赁、批发及光虚拟专网等，应该说，在业务多样化和高度竞争的城域网环境中将会发挥重要作用。
摘自《邮电设计技术》
|
