城域網(wǎng)的分析與發(fā)展

1、<p><b>　　城域網(wǎng)的分析與發(fā)展</b></p><p>　　摘要 ：隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷進步城域網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和要求的分析，開闊了城域網(wǎng)新發(fā)展的機遇。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：挑戰(zhàn) 城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號： TP393.1 文獻標識碼： A </p><p><b&g

2、t;　　1 引言 </b></p><p>　　隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷進步特別是Internet的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)已經(jīng)和十年前有了很大的不同。傳統(tǒng)的電信運營商開始在城域范圍內(nèi)將原來的局間中繼網(wǎng)升級為多業(yè)務傳輸平臺，對以傳送話音業(yè)務為主的SDH/SONET的TDM傳送網(wǎng)做了較大的改進以適應指數(shù)增長的數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務的需求，而許多不同背景的新興運營公司則沒有先期投資的顧慮，利用各種新的先進技術(shù)直接組建新

3、型的寬帶城域通信網(wǎng)絡。 城域網(wǎng)絡跨接于接入網(wǎng)絡與骨干網(wǎng)絡之間，從目前的發(fā)展趨勢看，城域網(wǎng)上的業(yè)務流量有可能遠比骨干網(wǎng)業(yè)務流量要大，城域網(wǎng)絡有著復雜的業(yè)務接口，需要強大的節(jié)點帶寬管理。 </p><p>　　2 城域網(wǎng)絡的分層結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀 </p><p>　　根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模的不同，城域網(wǎng)絡從邏輯上可以分為骨干層、匯接層和接入層[3]。一般情況下，骨干層和匯接層可合為一層稱為核心層。這樣有利于擴

4、大接入層的服務范圍，降低城域網(wǎng)的建設(shè)成本。典型的3層城域網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。骨干層主要功能是給業(yè)務匯接點提供高容量的業(yè)務承載和交換通道，實現(xiàn)各疊加網(wǎng)的互聯(lián)互通；匯接層主要是給業(yè)務接入點提供業(yè)務的匯聚、管理和分發(fā)處理。接入層是利用光纖、雙絞線、同軸電纜等傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)與用戶連接，并且進行業(yè)務和帶寬的分配。 </p><p>　　圖1 典型的城域網(wǎng)絡3層體系結(jié)構(gòu) </p><p>　　現(xiàn)有城域

5、網(wǎng)絡使用IP over ATM over SDH/SONET overWDM多層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)[4，5] 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議業(yè)務承載于ATM(Asynchronous Transfer Mode, 異步轉(zhuǎn)移模式)之上，能夠充分利用ATM的流量工程能力和(Quality of Service)能力。ATM承載IP業(yè)務的同時還能夠承載幀中繼(Frame Relay, FR)、以太網(wǎng)以及其它的數(shù)據(jù)業(yè)務。點到點的WDM (Wavelength Divi

6、sion Multiplexing)鏈路構(gòu)成了SDH/SONET的環(huán)結(jié)構(gòu)，提供大容量的帶寬，充分利用光纖資源。 </p><p>　　網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)是邊緣網(wǎng)絡的邊緣節(jié)點與核心網(wǎng)絡的核心節(jié)點相互連接構(gòu)成。核心節(jié)點之間高效互聯(lián)并承載所有邊緣網(wǎng)絡之間的通信業(yè)務。在這類網(wǎng)絡中，即使是同一個域中的相鄰邊緣節(jié)點之間的通信也必須通過該域中的核心節(jié)點和交換路由器實現(xiàn)。顯然這種網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中，邊緣業(yè)務通過核心節(jié)點交換時所有的協(xié)議都

7、被重復了一遍，而每層的協(xié)議是相互獨立、分開管理、開銷巨大，給網(wǎng)絡運營商帶來了很大的復雜性，網(wǎng)絡功能重疊降低了網(wǎng)絡的利用效率，增加了網(wǎng)絡的成本。 </p><p><b>　　3 城域網(wǎng)的挑戰(zhàn) </b></p><p>　　由于用戶是直接與城域網(wǎng)絡而不是與長途網(wǎng)打交道，因此城域接入層就應把重點放在提供靈活的連接和連接速度、業(yè)務、保護和管理能力上。城域核心層對于企業(yè)網(wǎng)和城

8、域接入層來說起到一個集中器的作用，它直接與區(qū)域網(wǎng)和長途網(wǎng)對接。從目前的發(fā)展趨勢看，城域網(wǎng)絡主要面臨如下的挑戰(zhàn)： </p><p>　　首先，城域網(wǎng)上的業(yè)務流量可能遠比長途骨干網(wǎng)業(yè)務流量要大。從業(yè)務流量的增長趨勢看來，主導傳輸網(wǎng)絡的業(yè)務隨時間發(fā)展分別是語音、數(shù)據(jù)和圖像。在過去的語音業(yè)務為主的網(wǎng)絡中，城域網(wǎng)的業(yè)務流量就明顯大于長途骨干網(wǎng)，這是因為70％以上的語音業(yè)務都是本地業(yè)務。當圖像業(yè)務進入傳輸網(wǎng)絡后，其對于帶寬的

9、占用量將大大超過前兩者。而圖像業(yè)務的大規(guī)模應用，如視頻點播等，將更多地呈現(xiàn)本地化業(yè)務特征，使本地業(yè)務流量大大增加。 </p><p>　　其次，城域網(wǎng)的業(yè)務接口復雜。大家都知道，城域網(wǎng)中既有標準的SDH/SONET業(yè)務，也有PDH業(yè)務、視頻業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務。單單數(shù)據(jù)業(yè)務一項，又包括以太網(wǎng)、IP路由器以及其它各種數(shù)據(jù)業(yè)務類型。因此，在城域網(wǎng)的設(shè)計中，必須考慮到各種業(yè)務的兼容。此外，由于國內(nèi)各城市之間情況不同，即使是同

10、一城市內(nèi)，不同業(yè)務區(qū)之間也不可能規(guī)定整齊劃一的最小接入業(yè)務單元。因此，在設(shè)計中還需要考慮對不同業(yè)務單元的就近匯集、疏導，以提高 </p><p><b>　　網(wǎng)絡的利用率。 </b></p><p>　　再有，就是對于城域網(wǎng)而言，制約其發(fā)展的關(guān)鍵在于等效節(jié)點帶寬管理能力的大小。在城域網(wǎng)中，業(yè)務的調(diào)度和轉(zhuǎn)接遠比骨干網(wǎng)為多。因此，如何提高等效節(jié)點帶寬管理能力成了一個大的問

11、題。 </p><p>　　4 下一代城域網(wǎng)絡的條件 </p><p><b>　　(1)互操作性 </b></p><p>　　在部署城域網(wǎng)絡時，運營商最關(guān)注的問題是新設(shè)備與原有設(shè)備之間的互操作性和兼容性問題，關(guān)注的是從舊設(shè)備到新設(shè)備之間的升級是否能夠平滑升級，在不影響現(xiàn)有業(yè)務的前提下提供新的業(yè)務。這意味把中心機房的設(shè)備、業(yè)務接入點(POP)

12、設(shè)備和客戶建筑物里的設(shè)備連接到一起的能力。速率可擴展至數(shù)十Gbit/s，節(jié)點數(shù)目可遠遠超過傳統(tǒng)SDH/SONET的16節(jié)點的限制。 </p><p><b>　　(2)多協(xié)議支持 </b></p><p>　　城域網(wǎng)必須能夠處理很多種協(xié)議，并且是有能力從單一的平臺上處理多種協(xié)議。因為部署多種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)顯然是不可行的，特別是對于服務提供商來說更是這樣，因為它們必須向客戶提

13、供快速的服務。使用多協(xié)議的系統(tǒng)有很多好處，首先它使得服務提供商能夠?qū)F(xiàn)存的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和技術(shù)與新的結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，繼而可以節(jié)省費用，因為傳統(tǒng)的設(shè)備可以繼續(xù)使用。 </p><p><b>　　(3)可靠性 </b></p><p>　　城域網(wǎng)中提供SDH/SONET雙環(huán)路快速保護的結(jié)構(gòu)是必要的，第3層設(shè)備的智能也是必要的。冗余和智能保證了城域網(wǎng)能夠在出現(xiàn)故障的情況下繼續(xù)工作

14、。這種結(jié)構(gòu)可以通過被配置成網(wǎng)格形進一步得到支持。 </p><p><b>　　(4)管理 </b></p><p>　　在諸如城域網(wǎng)這樣的多協(xié)議網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡的管理是極為重要的。盡管所有的協(xié)議都得到支持，但網(wǎng)絡管理人員仍然堅持要求基于標準的、獨立于波特率的管理方案，該方案用于集成化的配置、故障定位和性能監(jiān)視。 </p><p><b>

15、;　　(5)成本和費用 </b></p><p>　　自然，在設(shè)計和部署一個城域網(wǎng)絡時，成本是一個重要的因素。對于成本的關(guān)注不僅是設(shè)備的價格和維護的費用，而且成本的概念已經(jīng)被擴展到網(wǎng)絡部署的總成本，包括投資費用和運營費用。 </p><p><b>　　(6)業(yè)務的提供 </b></p><p>　　城域網(wǎng)的關(guān)鍵性的功能是當更多的客

16、戶聯(lián)機時能夠快速順利地提供帶寬的能力。在傳統(tǒng)的SDH/SONET拓撲結(jié)構(gòu)中，業(yè)務的提供時間是按月計的。這包含了規(guī)劃新的環(huán)路和鋪設(shè)并連通光纜的時間。下一代城域網(wǎng)必須保證提供新業(yè)務僅僅通過類似點擊鼠標，網(wǎng)絡就能夠自動地快速建立的能力。 </p><p><b>　　(7) 智能化 </b></p><p>　　城域網(wǎng)中除了對客戶提供帶寬的能力以外，對于網(wǎng)絡的狀況做出實時的

17、反應也是很重要的。為了更有效率地部署城域網(wǎng)，智能化地提供波長通道是必要的。只有在網(wǎng)格式拓撲上才有智能，因為這種拓撲有能力為數(shù)據(jù)流提供新的路徑。 由于城域網(wǎng)比長距離網(wǎng)絡更是動態(tài)的環(huán)境，因此IP數(shù)據(jù)流管理協(xié)議，比如多協(xié)議標記交換(MPLS)等，是延伸進入城域網(wǎng)中，提供城域網(wǎng)絡智能的好工具。 </p><p>　　(8) 服務的質(zhì)量 </p><p>　　服務質(zhì)量是在服務內(nèi)容提供的基礎(chǔ)上進行的。

18、既保證了客戶能夠得到服務提供商所承諾的帶寬量，也保證了關(guān)鍵的帶寬不會被任何客戶或應用占用。因特網(wǎng)業(yè)務提供商(Inernet Service Provider, ISP)的靈活性能力對于連接兩個分開的ISP是很重要的。 </p><p><b>　　5 總結(jié) </b></p><p>　　下一代網(wǎng)絡的顯著特征之一就是網(wǎng)絡的業(yè)務性，下一代光傳輸設(shè)備必須充分考慮到對未來網(wǎng)絡