广州市电信分公司 欧振猛
一．前言
2001年是国际网络界的宽带年，宽带网建设充斥全球，与此同时，国内各大电信运营商也进行了大规模的宽带城域网建设。在轰轰烈烈的建设热潮后面，却隐藏着城域网建设后继乏力的危机。
目前，国内的城域网发展普遍存在重建设、重数量而轻预测、轻维护、轻效益的现象，这些问题导致了已建网络的可控性、可网管、可运营等能力的严重不足。另一个问题是，各电信运营商各自为战，导致城域网建设缺乏规模化、规范化，协同和协作性较差。这不仅对城域网自身的发展不利，对加入世贸以后的全国城域网的长远发展也是不利的。同时，目前的城域网基本属于颗粒度较大的“粗犷型”网络，可以提供普遍和基本的服务，却不能满足某些用户的细致和个性化需求。于是，一方面是各大电信城域网的大规模建设，另一方面却是不少急需使用城域网的用户因缺乏端口，或者某些运营商提供的城域网无法满足其需求而无法使用。因此，一些运营商失去了相当数量的潜在用户，并面临大量的城域网设备端口闲置的难题。为了摆脱困境，部分运营商被迫采用低价、甚至是免费赠送的方式来吸引用户，以图聚集人气，伺机待发。
从城域网在建设者和使用者之间的运转来看，建设城域网本身就是一项巨大的工程，投资浩大，建成投入运行后如果长期零收益甚至负收益，对建设者更是雪上加霜。大型的网络系统运行依赖于维护质量。缺乏资金就无法保证城域网的运行维护质量。于是出现了恶性循环：低价是为了吸引用户，但是低质量的城域网却伤害了用户，用户最终的选择就是退出，引发了城域网的“热建冷装”问题。目前，城域网的建设投入很大，业务发展却滞后，二者严重脱节，导致投入产出不成比例，并带来已建网络难以维持的问题。
权威数据显示，拨号上网在所有的接入方式中仍然占了绝对比例，用户仍然抱怨上网速度慢，这表明城域网具有广阔的发展空间。因此，城域网的建设应该继续进行下去。
那么，2001年的城域网究竟给我们带来什么样的启示，面对日益严峻的形势，2002年我们应该如何对待城域网建设这个问题？从目前各大运营商建设项目中可以看出，城域网的建设存在着市场预测和技术选择两大方面的问题，市场预测需要从城市规划方面进行综合考虑，本文主要进行技术方面的探讨。
二、城域网的网络结构
标准的城域网网络结构可分为三个层面，分别为核心层、分布层、接入层。核心层的功能是实现线速、大容量、冗余、可靠的信息流高速转发。该层无需实现复杂的路由策略。在这个层面，目前核心层设备的交换容量一般需要达到50Gbit/s以上，设备间互联链路为POS / GE，冗余方面则可以视使用场合和投资考虑选择“设备冗余＋链路冗余”和“端口冗余＋链路冗余”。前者可靠性比较高，但设备方面增加一倍投资；后者只是占用了一倍的物理端口，总体投资比前者低，可靠性也比前者稍低。
分布层作为“核心层”和“接入层”的纽带，其功能是进行策略控制管理，按照一定的比例将“接入层”进行带宽收敛和数据缓冲，以适当的成本接入核心层进行信息转发。
分布层对策略控制和网络管理最为关心，比如实现网管功能中比较重要的计费管理和安全管理、实现网络的核心路由协议、用户参数控制等，该层的端口速率不会低于100Mbit/s。
接入层就是将用户驻地网络或者单个分立的用户接入网络，该层最能体现用户需要，其特点是端口数量多、速率比较低、端口速率类型多、接入方式多样化，比如DDN、FR、E1、ADSL、VDSL、EDSL、HomePNA、ATM、CableModem、WLAN、LMDS、LAN等。
其中，接入层的投资在整个网络中所占的比例是最大的，而且接入层的建设最复杂、决策最困难、风险最大。三层的网络结构模型基本能够适用于城域网。
三、当前城域网建设存在的问题
当前城域网建设的一种误区是将城域网等同于IP＋LAN，不管是老牌的运营商，还是新兴的运营商，有80％以上的城域网是采用了IP＋LAN技术，包括核心层、分布层和接入层，这种情况在新兴的运营商中达到100％。这种情况在城域网建设初期是非常普遍，采用IP无可厚非，但是采用LAN是否就是最好的选择，值得探讨。事实表明，当LAN大规模地被部署后，大量的问题会直接或者间接地出现。IP＋LAN技术带来的问题主要集中在网管功能不足、网络功能单一、工程预算难以预测等方面。目前，一些老牌的电信运营商已经意识到这些问题，将城域网建设的重点转移到加强网络的可管理性、可维护性方面，比如集中发展ADSL/VDSL接入技术、实现城域网的MPLS、安装支持CAR技术的宽带接入服务器、开发高层的业务控制管理系统等。
1．网管功能
在IP＋LAN结构中，主要是由IP路由器＋宽带接入服务器＋LAN交换机构成，IP路由器和宽带接入服务器基本上能够满足网管功能，网管的“黑洞”主要在于LAN交换机。
网管涉及到的五大部分：FAPCS是大型网络运营不可缺少的重要部分。即为F-Fault Management（故障管理）、A-Accounting Management（计费管理）、P-Performance Management（性能管理）、C-Configuration Management（配置管理）、S-Security Management（安全管理）。
LAN主要是以协议简洁、即插即用、高带宽、全双工10Mbit/s/100Mbit/s/1000Mbit/s为目的，适用于小范围的网络需求。LAN技术本身只是提供网元级别的RMON、SNMPV1/V2等简单网络管理，网管功能非常缺乏，比如目前LAN无法提供单个端口或者一组端口重启的功能，如果某些端口出现故障，只能对整台LAN交换设备进行重启，从而影响到设备的平均无故障运行。网管功能缺乏导致的问题就是城域网的运行维护成本过高、网络平均故障修复时间过长。
2．网络功能
IP＋LAN网络在网络功能方面的欠缺，导致了网络无法满足终端用户的需求，网络的实装率低下。
（1）IP技术和LAN均是基于无连接的技术，没有机制保证端到端的性能，无法提供实时业务所需要的QoS/CoS。
（2）除了部署MPLS VPN技术之外，同城互联的VPN基本上无法实现，二层的VPN和IPSEC的VPN只能适用于小范围、小规模的需求。
（3）LAN端口速率个性化处理基本无法得到满足，也就是LAN目前只能提供10M、100M，网络带宽的颗粒度太大，无法满足要求。颗粒度的细化需要借助支持CAR的宽带接入服务器来实现。
（4）用户驻地网络如果是自带合法IP地址，无法接入城域网。这主要是城域网的BGP协议规划问题，当然还有一些是由于非技术的政策导致。
（5）针对用户隔离实现困难。目前有两种解决方案：第一是采用二层VLAN实现；第二是开发部署高层的业务控制管理系统，前者受到LAN交换机VLAN的限制，虽然802.1Q实现了多厂家VLAN的互联，但是目前的中高档交换机，尽管宣称能够配置多达1024－2048个VLAN，但是这只是理论上可以配置的VLAN数，在一台交换机上能够正常实现的VLAN基本上无法超越100个，当VLAN数超过100个，整个交换机的性能呈现直线下降，无法正常工作。VLAN隔离只能在小范围内进行使用，无法大面积部署；那么后者是否就是最佳方案？业务控制管理系统并不遵循标准协议，而且和具体设备关系比较密切，没有具备通用性，不利于大规模部署。而且这种系统的造价按照用户数量进行计算，费用昂贵，所有用户在访问网络之前必须经过业务控制管理系统的授权、鉴权和控制，可以想象，随着城域网规模的扩大，业务控制管理系统可能成为城域网的瓶颈。
(6)用户端IP地址分配是一大难题。如果采用专线LAN来获得静态IP地址，那么每安装一个专线用户，就需要使用一个掩码为30的子网，从而消耗4个IP地址，这对于目前资源稀缺的IPv4地址来说，绝对不是一个好消息。如果用户采用PPPoE来获得动态IP地址，那么PPPoE协议在进行Discovery初始化操作时，大量的广播包会对网络带来一定的影响，对于PPPoE的终结服务器来说，大量的PPPoE-Offer初始化命令也造成性能影响，对于PPPoE协议来说，更大的问题在于从PPPoE客户端到PPPoE服务器的整条路径上，不能存在任何路由设备，否则PPPoE的广播包会被路由设备拦截而导致无法运行。
(7)无法约束用户行为。假如用户通过PPPoE拨号获得一个IP地址，然后该用户直接在自己的机器上设置静态IP地址，那么，他将无需PPPOE拨号就能直接上网访问网络。如果PPPoE终结服务器将该IP地址分配给其他拨号用户，那么有可能导致IP地址冲突。不过这种情况可以通过开发部署业务控制管理系统来控制，但业务控制管理系统本身也存在一定的问题。
3．工程预算
对于运营商来说，一种技术是否能够得到大规模部署是至关重要的。LAN技术简单易用，表面上看建设成本低，速率高，拥有众多的优点，其实并非如此。举一个简单的例子，以太网的铜线传输距离理论值为100米，当超过这一距离时，需要增加网络设备进行信号中继，新增的网络设备需要投资、供电，需要位置进行安装，出现了一些问题。因此，在进行网络设计时，需要充分考虑每个楼层的细节结构，从而耗费大量的人力。网络结构因楼层结构不同而体现无规则的状况，从而导致设计复杂和施工困难，无法大规模推行，而且造价难于估计，网络建设的不可预见性费用大。
4．应对策略
开展电信业务的最终目的就是为了获得利润，从而使企业获得成功发展的机会。因此，每一项电信业务的出现、每一种电信技术的出现和每一种电信网络的部署，都应该是以市场需求为导向，充分考虑用户需求，并以合适的技术作为后盾。当然作为企业的战略性考虑和技术储备，进行一系列超前的新技术和新业务的研究和试验也是必不可少的。
总之，对于城域网的建设应该进行综合考虑，从市场需求和技术论证两方面齐头并进。首先，城域网的建设必须和市场需要相结合，充分考虑并满足用户需求。其次，城域网必须是一个可运营、可网管、可持续发展的系统。对于电信运营商来说，建设一个网络只是整个计划中的一部分，更重要的是关于网络的规划、发展、策略、维护、网管、业务等。这些问题必须在网络建设的前期，进行充分的预测和考虑，否则建成的网络将是短生命周期、毫无竞争力的。建设者必须以市场和技术为导向进行综合考虑，将这2个因素融合在城域网的结构设计、技术选型、策略定义、甚至是工程实施方面等。目前的城域网建设中，存在的大量问题和城域网的技术密不可分，下面着重讨论城域网的技术问题。
三、技术选型
城域网的技术选型，始终还是IP/ATM、IP/SDH和IP/DWDM三者之争。DWDM技术的优越性能和昂贵造价并存，根据理论估算，当两点之间的距离大于或等于53公里时，采用DWDM技术比实现相同传输容量的SDH技术的成本要低，也就是性能价格比要高。DWDM主要的应用场合是在省内长途干线、省际干线、国家干线等，城域网的网络半径相比较小，如果使用DWDM，成本太高，因此，目前基本不使用DWDM技术，随着时间的推移，DWDM的造价下降，应用于城域网也是可能的。
从广义上看，ATM能够提供优异的QoS控制，但是技术复杂；SDH/DWDM则能够提供海量的带宽和优异的性能，技术简洁，但是缺乏足够的QoS控制。因此这两者之间没有可比性，无法确定谁优谁劣。但是我们可以通过分析城域网的网络结构，针对城域网不同层面的不同要求，选择不同的技术来建设一个合理的城域网。
核心层主要的要求是转发性能，因此，目前基本上采用的是IP/SDH，这是由于ATM技术过于复杂，导致ATM交换设备的背板容量和线卡速率无法太高，目前ATM交换设备背板容量一般在5－50Gbit/s，线卡速率一般在155－622Mbit/s，而IP路由器的背板容量却早已突破50Gbit/s，线卡速率为1－2.5Gbit/s，10Gbit/s的技术也将出现。从核心层的要求来看，ATM交换机的性能明显不如IP路由器，在核心层的技术选型，基本上就是IP/SDH。
在分布层，由于该层对用户业务控制、QoS/CoS等等方面要求比较苛刻，因此，ATM技术稍稍占了上风。IP/SDH技术本身简单，在一些复杂的业务控制方面无能为力，一般是部署高层的业务控制管理系统进行控制，但是高层的业务控制管理系统在性能方面明显不能满足要求，使得业务控制管理这方面成为城域网的瓶颈，而ATM技术最大的优点就是完善的业务控制功能、但是IP/ATM技术的建设成本比IP/SDH高，而且需要建设两种网络，该层的技术选型视运营商情况而定，一般来说如果对已经拥有或计划拥有ATM网络的运营商，应该充分考虑使用ATM技术来实现分布层的功能；反之，可以采用IP技术结合业务控制管理系统来实现分布层功能。
在接入层，该层涉及的技术非常多，有DDN、FR、E1、ADSL、VDSL、EDSL、HomePNA、ATM、CableModem、WirelessLAN、LMDS、LAN等，其中DDN、FR、E1、ADSL、ATM、CableModem、LMDS这些接入方式比较成熟，其设备具备比较齐全的网管功能，适合于运营商大规模使用。而如WLAN、VDSL、EDSL、HomePNA、LAN相对来说网管功能不足，大规模使用时将造成建设成本、运营成本过高。从目前的发展情况来看，老牌的运营商已经将接入的重点从LAN转移到ADSL上，ADSL基本上能够解决LAN出现的种种问题，比如速率控制、IP地址分配、用户隔离、端口网管等等，而且ADSL－AM局端设备在不断地从网络的分布层向接入层推移，ADSL的部署和LAN的部署越来越相似，从建设成本、运营成本等来看ADSL都优越于LAN，当然ADSL的速率没有LAN这么高，因此在接入层，可以采用这样的方式，对于大量的个人家庭用户和散户来说，ADSL是最好的选择，而对于大带宽要求的商业用户，则可以酌情采用LAN接入。
VPN将是以后发展的一大重点，因此城域网支持VPN势在必行，从现行的技术手段来看，MPLS是最好的解决手段。城域网的核心层和分布层的设备必须具有MPLS能力。端到端服务也可以通过在核心层和分布层部署MPLS，在接入层采用二层的CoS，然后翻译转换成MPLS的参数，从而提供近似的端到端服务。
四、小结
城域网是一个可以和程控电话网、国家多媒体数据通信网相提并论的大型网络。程控电话网是一个经过近百年才发展的成熟网络，多媒体数据通信网也是历经近十年才成熟发展起来。城域网的发展也同样不是一蹴而就的，应该摈弃浮躁心理，结合技术手段、维护经验等多方面因素进行综合考虑，特别是网络的规划设计，它对提升网络的可持续发展能力至关重要。毕竟，城域网的建设是一个比较复杂的问题。
----《通信世界》
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