ＩＰ城域網(wǎng)的優(yōu)化與建設(shè)方案

李祺鋒

摘要：隨著寬帶接入的逐漸普及,寬帶市場的爭奪已經(jīng)成為各大電信運營商的競爭焦點,如何為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、低廉的寬帶接入,以及在此基礎(chǔ)上的多元化增值服務(wù),已經(jīng)成為各大電信運營商尋求新增點的重要途徑。在這樣的背景下, IP城域網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為了國內(nèi)外各級電信運營商的關(guān)注的焦點。本文提出了IP城域網(wǎng)的優(yōu)化思路，并著重介紹IP城域網(wǎng)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：IP城域網(wǎng)；優(yōu)化；接入層

1 前言

未來的競爭是全業(yè)務(wù)的競爭, 基于IP技術(shù)承載多業(yè)務(wù)已經(jīng)成為不爭的事實，隨著NGN、3G等業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，多樣化的業(yè)務(wù)對IP網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。電信技術(shù)的不斷發(fā)展，各種業(yè)務(wù)異彩紛呈，同時業(yè)務(wù)融合也成為大勢所趨。分組和寬帶作為業(yè)務(wù)融合的技術(shù)基礎(chǔ)和基本特征，使得分組化的網(wǎng)絡(luò)融合成為必由之路。目前，為了適應(yīng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，中國電信、中國網(wǎng)通等運營商均已經(jīng)確立了IP骨干網(wǎng)采用雙平面的策略，即在骨干層面建設(shè)兩張物理隔離的網(wǎng)絡(luò)，一張主要用于承載高質(zhì)量要求的IP承載網(wǎng)，包括NGN、3G、大客戶互聯(lián)等；一張用于承載普通業(yè)務(wù)需求的互聯(lián)網(wǎng)，包括數(shù)據(jù)上網(wǎng)，同城互聯(lián)等。那么有何讓IP技術(shù)承載多業(yè)務(wù)是今后的重要研究方向，所以，優(yōu)化IP城域網(wǎng)勢在必行。

2 IP城域網(wǎng)優(yōu)化思路及目標(biāo)

2.1 IP城域網(wǎng)優(yōu)化思路

IP城域網(wǎng)作為骨干網(wǎng)在本地的延續(xù),負責(zé)骨干網(wǎng)在城域范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)接入。所以IP城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要從以下幾個方面考慮：具備端到端的服務(wù)保障。具備QoS能力，提供業(yè)務(wù)的QoS保障滿足IPTV等視頻業(yè)務(wù)對帶寬、時延、抖動等參數(shù)的要求；完善的冗余備份保護機制。網(wǎng)絡(luò)可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速收斂，在50ms內(nèi)實現(xiàn)對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的保護倒換；有效承載語音、視頻等業(yè)務(wù)。具有低時延、高效率的特征，同時針對視頻業(yè)務(wù)需要提供組播支持，具備組播管理、組播安全控制、靜態(tài)組播配置等可控組播的能力，支持單播/組播分離的能力，支持頻道的快速切換；高效的管理和維護機制。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能基礎(chǔ)上，還需要增強對于業(yè)務(wù)的管理能力。在邊緣層，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的識別，從而進行流分類、調(diào)度、整形，實現(xiàn)不同的處理，能夠有效地對P2P等業(yè)務(wù)進行流量控制；充分保證用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全。對于用戶可以安全隔離和區(qū)分，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以有效防止DOS/DDOS或網(wǎng)絡(luò)病毒等的惡意攻擊；保護已有投資、節(jié)省資源。與現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)無縫兼容，支持平滑升級，從而可以保護已有投資。

2.2 IP城域網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)

IP城域網(wǎng)優(yōu)化后應(yīng)能實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)接入能力，具備有不同服務(wù)等級提供能力，支持MPLS VPN和組播的部署能力，具備對業(yè)務(wù)可管理能力，最終實現(xiàn)“多業(yè)務(wù)、強管理、低成本”的可控、可管，可持續(xù)發(fā)展、可盈利的IP城域網(wǎng)。

3.I P城域網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)方案

3.1 基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺方案

以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺的出發(fā)點是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技術(shù)，特別是其保護恢復(fù)能力和確保的時延性能，加以改造以適應(yīng)多業(yè)務(wù)應(yīng)用，支持2層和/或3層的數(shù)據(jù)功能?；舅悸肥菍⒍喾N不同業(yè)務(wù)通過VC級聯(lián)等方式映射進不同的SDH時隙，而SDH設(shè)備與2層和3層乃至4層分組設(shè)備在物理上集成為一個實體。結(jié)果是減少了機架數(shù)、機房占地、功耗、架間互連，簡化了電路指配，加快了業(yè)務(wù)提供速度，改進了網(wǎng)絡(luò)擴展性，節(jié)省了運營維護和培訓(xùn)成本，還可以提供諸如虛擬專網(wǎng)（VPN）或視頻廣播等新的增值業(yè)務(wù)。特別是集成了IP選路、以太網(wǎng)、幀中繼或ATM后，可以通過統(tǒng)計復(fù)用和超額訂購業(yè)務(wù)（over-subscribe service）來提高TDM通路的帶寬利用率和減少局端設(shè)備的端口數(shù)使現(xiàn)有SDH基礎(chǔ)設(shè)施最佳化。最后，SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點還可以方便地完成協(xié)議終結(jié)和轉(zhuǎn)換功能，使運營商可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供多種不同業(yè)務(wù)，而同時將這些業(yè)務(wù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換成其特有的骨干網(wǎng)協(xié)議。

目前這類解決方案涉及多層幀的映射而導(dǎo)致帶寬效率低下，開銷處理復(fù)雜。此外，這種方案基于同步工作，抖動要求嚴，設(shè)備成本較高。再有，這種結(jié)構(gòu)帶寬配置時間仍較長。隨著TDM（時分復(fù)用）業(yè)務(wù)逐步消退和IP業(yè)務(wù)快速增長，基于SDH的MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺）的作用會越來越弱化。

未來MSTP技術(shù)可能會向兩個方向發(fā)展：一是從城域傳送網(wǎng)絡(luò)的核心下放到邊緣；二是演進為分組化的城域傳送技術(shù)，即走向PTN（分組化傳送網(wǎng)）。

3.2 基于波分復(fù)用技術(shù)的多業(yè)務(wù)平臺方案

WDM（波分復(fù)用）光城域網(wǎng)是從簡單的WDM點對點傳輸應(yīng)用演化過來的，演化期間其結(jié)構(gòu)變化經(jīng)歷了從靈活性受限到可以提供動態(tài)可重新配置應(yīng)用的過程，進化后的WDM光城域網(wǎng)系統(tǒng)提供的應(yīng)用與SONET/SDH提供的控制和業(yè)務(wù)選項相似。

DWDM（密集波分復(fù)用）技術(shù)在廣域網(wǎng)應(yīng)用獲得巨大成功，已成為主流，但是不能簡單地將廣域網(wǎng)DWDM方案用于城域網(wǎng)。城域WDM與長途W(wǎng)DM有著不同的發(fā)展動因和特點，WDM應(yīng)用于長途傳輸?shù)淖畲髢r值就是節(jié)省昂貴的長途光纖資源，但在城域網(wǎng)中，由于傳輸距離短，敷設(shè)光纖的造價比長途干線要低廉得多，這樣節(jié)點設(shè)備就成為城域傳送網(wǎng)成本中占主導(dǎo)地位的因素，雖然節(jié)省光纖對于某些城域網(wǎng)或某些區(qū)段來說也很有意義，但業(yè)務(wù)的靈活性、可管理性和降低設(shè)備成本對于城域應(yīng)用更為重要。

城域WDM網(wǎng)絡(luò)的特點是必須能在同一平臺上支持多業(yè)務(wù)，對速率與協(xié)議要透明，設(shè)備價格要低廉，要有良好的擴展性以適應(yīng)城域業(yè)務(wù)需求的多變性，要有強大的波長管理能力以便能快速靈活地開放波長業(yè)務(wù)，要有能與SDH媲美的網(wǎng)絡(luò)自愈能力，且能根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需要提供不同級別的保護手段。在城域網(wǎng)中由于傳送距離短，容量要求不是很大，因此可以使用較為低廉的器件來降低DWDM設(shè)備成本，或采用信道間距很大的稀疏波分復(fù)用（CWDM）技術(shù)。點到點WDM技術(shù)顯然難以滿足城域網(wǎng)應(yīng)用的要求，隨著ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用器）的逐步成熟，利用ROADM實現(xiàn)光層組網(wǎng)并逐步引入控制平面將能使WDM在城域網(wǎng)中發(fā)揮更大的作用。

發(fā)展城域WDM光網(wǎng)絡(luò)不但能為城域IP網(wǎng)/以太網(wǎng)的發(fā)展提供強大的帶寬支撐，而且在靈活性、安全性和提高資源利用率等方面與單純的光纖直連相比都有很大的優(yōu)勢，此外利用WDM網(wǎng)還可以開展按需帶寬（BoD）、波長批發(fā)、波長出租、OVPN、光組播等新業(yè)務(wù)。隨著電層的SDH逐步被IP/以太網(wǎng)所取代，城域傳送網(wǎng)的未來將是光層的城域WDM網(wǎng)。

3.3 基于電信級以太網(wǎng)的多業(yè)務(wù)平臺方案

基于電信級以太網(wǎng)（carrie rethernet）的方案，是指將傳統(tǒng)以太網(wǎng)應(yīng)用到電信網(wǎng)的技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)可擴展性、運營級網(wǎng)管能力和QoS保障能力，從而解決IP/以太網(wǎng)/TDM等多業(yè)務(wù)的傳送問題，并向城域乃至廣域延伸，推動傳統(tǒng)電信運營商向分組化網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。

從技術(shù)上看，以太網(wǎng)是一種很簡單的解決方案，只需要少量的規(guī)劃、設(shè)計和測試工作，應(yīng)用多年，為用戶熟悉，業(yè)務(wù)指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網(wǎng)是標(biāo)準技術(shù)，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。最后，以太網(wǎng)是與媒體無關(guān)的承載技術(shù)。可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口。從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)正以前所未有的端到端解決方案面目出現(xiàn)，消去了其他解決方案所必不可少的網(wǎng)絡(luò)邊界處的格式變換，減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。其次。以太網(wǎng)是具有很好擴展性的解決方案，其速率可以從10Mbit/s、100Mbit/s、1Gbit/s一直擴展到10 Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個層面上，因此網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡化。此外，由于很多用戶已經(jīng)熟悉了以太網(wǎng)，因此培訓(xùn)工作簡化，新業(yè)務(wù)可以拓展得更快。

以太網(wǎng)接口已經(jīng)成為事實上的通用業(yè)務(wù)插座，各類高速以太網(wǎng)接口因經(jīng)濟規(guī)模帶來的成本優(yōu)勢會加速使用。隨著電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺在擴展性、業(yè)務(wù)保護、QoS保障、TDM支持和業(yè)務(wù)管理等電信級業(yè)務(wù)特征的持續(xù)改進和互操作性的完善，以太網(wǎng)將成為電信網(wǎng)的基礎(chǔ)元素。當(dāng)前正逐步在寬帶接入網(wǎng)匯聚層面引入廣義的運營級以太網(wǎng)技術(shù)。提供高可用、高速率的業(yè)務(wù)匯聚能力和以太網(wǎng)互連業(yè)務(wù)?？梢灶A(yù)計，隨著網(wǎng)絡(luò)中IP/以太網(wǎng)業(yè)務(wù)量的日益增加以及基于以太網(wǎng)技術(shù)的新型解決方案的不斷出現(xiàn)，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺在城域網(wǎng)中的應(yīng)用將會越來越多，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)技術(shù)將成為面向未來的主流解決方案。

目前在電信級以太網(wǎng)范疇內(nèi)的相關(guān)技術(shù)較多，其中包括：多種環(huán)網(wǎng)技術(shù)（如基于MSR擴展的以太環(huán)網(wǎng)、ERP和RRPP等以太環(huán)網(wǎng)）、VLANVPN、PBB-TE（PBT）以及VPLS等二層VPN技術(shù)。