對IP城域數(shù)據(jù)網(wǎng)建設的思考

摘要　隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的增長，DWDM+SDH為基礎的骨干光網(wǎng)絡帶寬的提高，特別是高速以太網(wǎng)接入技術的發(fā)展，城域網(wǎng)的發(fā)展就顯得相對滯后，成為提高整個網(wǎng)絡帶寬的“瓶頸”，因此必須對城域網(wǎng)重新進行規(guī)劃建設。文章介紹了城域網(wǎng)的概念、特征、結構，對城域網(wǎng)的骨干層、匯聚層、接入層的規(guī)劃建設提出了自己的看法，就中國電信運營商的城域網(wǎng)改建作出分析。

1、城域網(wǎng)的概念、特征、結構

城域網(wǎng)是具有統(tǒng)一協(xié)議的、連接政府機關、廠礦、教育科研等企事業(yè)單位、公司以及家庭用戶的寬帶網(wǎng)絡，它可提供數(shù)據(jù)業(yè)務和分組化的話音、圖像、視頻等多媒體應用的綜合業(yè)務，覆蓋城市及其郊區(qū)范圍的本地公用網(wǎng)絡。

城域網(wǎng)以統(tǒng)計和分組技術為基礎，網(wǎng)絡層次清晰，其主要特征是：a）面向多用戶的公用網(wǎng)。b）支持各種客戶層信號，能提供客戶所需的帶寬。c）全業(yè)務網(wǎng)。d）覆蓋范圍為50km～150km。城域網(wǎng)與骨干傳輸網(wǎng)有很大不同，在城域網(wǎng)中，各種協(xié)議和各種速率的業(yè)務都集中在城域，在業(yè)務進入骨干層之前，必須對業(yè)務完成匯聚和疏導，才能有效管理各種業(yè)務，提高對網(wǎng)絡資源的利用率。同步數(shù)字體系（SDH）及密集型光波復用（DWDM）都不能很好地滿足城域網(wǎng)的建設需求，SDH是針對話音業(yè)務的，它具有固定的速率等級、復雜的網(wǎng)絡層次，使得網(wǎng)絡資源的利用率不高。而DWDM不能有效靈活地將各種低速率信號匯聚進昂貴的波長通路；不能動態(tài)配置波長以實現(xiàn)光層的靈活連接，城域網(wǎng)的建設有其特有的特點。

城域網(wǎng)可分為接入層、匯聚層、骨干層。接入層主要完成各種類型用戶的接入；匯聚層負責匯聚分散的接入點，完成數(shù)據(jù)復用、數(shù)據(jù)傳送及數(shù)據(jù)交換功能，提供流量控制和用戶管理功能；骨干層完成整個網(wǎng)絡的高速信息交互，實現(xiàn)與骨干網(wǎng)絡的互連。

城域網(wǎng)的現(xiàn)狀是市到地區(qū)、地區(qū)到縣為裸纖直連，接口為千兆以太網(wǎng)（GE）口，速率為千兆、百兆，數(shù)字用戶線路接入復用器（DSLAM）產(chǎn)品為用戶提供快速以太網(wǎng)（FE）接口。

2、對城域網(wǎng)規(guī)劃建設的思考

傳統(tǒng)城域網(wǎng)存在的問題是：a）成為全網(wǎng)帶寬的瓶頸。b）多個重疊的業(yè)務網(wǎng)導致設備成本和運行管理成本高，提供新業(yè)務費時耗力。c）目前底層多采用SDH技術，但用固定帶寬傳送突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務時，不僅效率低，而且改變帶寬往往意味著改變物理端口甚至業(yè)務類型，導致企事業(yè)用戶在改變業(yè)務時，常常不得不重新設計和改建網(wǎng)絡。

隨著城域網(wǎng)業(yè)務的多樣化、業(yè)務接口的日趨復雜、用戶對帶寬的需求飛速增長，城域網(wǎng)必須重新規(guī)劃，這主要表現(xiàn)在：a）業(yè)務類型日趨多樣化。目前的業(yè)務形式主要有話音、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)專線和IP三大類，話音業(yè)務包括話音接入和話音中繼兩種形式。傳統(tǒng)的專線數(shù)據(jù)業(yè)務包括專線電路接入和互聯(lián)、帶寬出租等業(yè)務。IP業(yè)務發(fā)展迅速，業(yè)務形式也多種多樣，包括因特網(wǎng)接入、互聯(lián)和基于網(wǎng)絡的高附加值業(yè)務（如網(wǎng)絡防火墻、VPN/WEB內(nèi)容過濾等，又稱為IP增值業(yè)務）。b）業(yè)務流量大增。在過去以話音業(yè)務為主的網(wǎng)絡中，城域網(wǎng)的業(yè)務流量大于長途骨干網(wǎng)。當圖像業(yè)務進入傳輸網(wǎng)后，占用了大量帶寬資源，使本地業(yè)務流量大大增加。c）業(yè)務接口越來越復雜。目前網(wǎng)絡上有準同步數(shù)字系列（PDH）、SDH、數(shù)據(jù)、視頻、以太網(wǎng)、IP路由器等多種業(yè)務類型，接口越來越多。城域網(wǎng)的規(guī)劃建設應按照整體規(guī)劃、分步實施、適度超前的原則，根據(jù)目前城市的規(guī)模及業(yè)務發(fā)展的具體情況，采取適當?shù)木W(wǎng)絡結構和傳輸技術，在滿足3年～5年發(fā)展需求的基礎上，適當超前發(fā)展城域多業(yè)務光傳輸網(wǎng)。這不僅要考慮城域網(wǎng)必須具有的多種業(yè)務的傳送能力（如小區(qū)用戶上網(wǎng)及企業(yè)專線用戶對帶寬和付費的不同要求），同時還應考慮技術的成熟性和網(wǎng)絡的開放性。首先，網(wǎng)絡結構要整體規(guī)劃，分步實施。網(wǎng)絡拓撲采用分層體系，結構清晰，要求全網(wǎng)業(yè)務調(diào)度靈活。與現(xiàn)有運營商網(wǎng)絡要易于互連互通。骨干層傳輸網(wǎng)具有業(yè)務需求密集、業(yè)務量大的特點，它是發(fā)展城域傳輸網(wǎng)的基礎，設備容量設置應充分考慮向市區(qū)用戶提供IP、數(shù)據(jù)和多媒體等寬帶業(yè)務的需求，在業(yè)務量密集、信息量大的城市，可選用DWDM。其次是注重網(wǎng)絡的安全性，根據(jù)業(yè)務的類型選擇通道保護或復用段保護。最后要注意接入網(wǎng)部分網(wǎng)絡拓撲結構能靈活選擇環(huán)行網(wǎng)和鏈路系統(tǒng)的方式。接入部分采用的設備要求有多種接口類型，以滿足以太網(wǎng)和IP等業(yè)務接入的需求。要考慮網(wǎng)絡的管理性能、擴展性能和擴展能力。

業(yè)務發(fā)展的不確定性和運營環(huán)境的不斷變化，導致網(wǎng)絡規(guī)劃將不斷調(diào)整。目前，在城域網(wǎng)建設達到一定規(guī)模后，有必要重新進行網(wǎng)絡評估和優(yōu)化，從而提高網(wǎng)絡資源利用率及服務效率，降低運營成本。

3、對城域網(wǎng)網(wǎng)絡建設和優(yōu)化方案初探

對于中國電信的城域網(wǎng)，在建設網(wǎng)絡及優(yōu)化時，應考慮以下方面：

1）資源利用率

a）在線路資源耗盡，支路資源還有很多的情況下，可采用拆環(huán)、加點等手段，增加少量投資，使原有的大量支路資源得到利用。

b）在核心節(jié)點交叉資源耗盡，其他資源還有很多的情況下，可將核心節(jié)點單獨成層，在增加少量投資的情況下，使原先調(diào)度不開的電路資源能在網(wǎng)內(nèi)無阻塞調(diào)度。

c）在部分鏈路線路資源耗盡，其他鏈路線路資源還有很多的情況下，需對網(wǎng)絡結構進行局部調(diào)整。

2）網(wǎng)絡安全穩(wěn)定性

a）提高網(wǎng)絡中重要業(yè)務的保護比例，如設備級、網(wǎng)絡級。

b）提高網(wǎng)絡中部分單元的保護比例，如交叉單元、時鐘單元、支路單元。

c）對網(wǎng)絡的重要節(jié)點（如環(huán)與環(huán)的單連接節(jié)點）采取預防性保護措施，包括電源、光纜等單元。

3）網(wǎng)絡的運營效率

a）在特大城市的PSTN/GSM配套傳送網(wǎng)中，核心層的網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)達到8個甚至更多，各節(jié)點之間的業(yè)務量都很大，網(wǎng)絡結構較為復雜，運營效率低，可考慮采用大容量智能光交換平臺組網(wǎng)，提高網(wǎng)絡運營效率。

b）部分運營網(wǎng)絡缺乏有效的網(wǎng)管支持系統(tǒng)，導致運營效率相對低下，對于由多家成熟設備構建的網(wǎng)絡來說，先實現(xiàn)單一廠家設備的集中管理，再實現(xiàn)多廠設備的集中管理。

4）大客戶專線或電路出租

目前在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域，電子政務、企業(yè)/行業(yè)集團IT建設、電子商務、Internet等符合經(jīng)濟發(fā)展需求的大客戶專線業(yè)務逐漸成為主要業(yè)務，其發(fā)展速度遠遠高于電話業(yè)務，而現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)是基于PSTN、GSM發(fā)展起來的（如對應于PSTN的匯接局、長途局、關口局、端局、用戶接入網(wǎng)），網(wǎng)絡又分為骨干層、匯聚層、接入層，但是大客戶專線業(yè)務是客戶到客戶，在現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)上實現(xiàn)必須經(jīng)過多次轉接，使業(yè)務在提供時間、質(zhì)量、管理維護等方面很不適應，必須對網(wǎng)絡進行優(yōu)化：a）對網(wǎng)絡中過多的人工轉接點進行優(yōu)化，使網(wǎng)管系統(tǒng)對大客戶專線業(yè)務進行端到端的監(jiān)控。b）完善接入層，提升網(wǎng)絡的多業(yè)務處理能力。c）提升網(wǎng)管能力，對大客戶專線實現(xiàn)業(yè)務級告警、性能監(jiān)測，提供可量化的高質(zhì)量服務。d）建立完善的大客戶專線業(yè)務運營支撐系統(tǒng)，以滿足業(yè)務發(fā)展的需求。

目前，國內(nèi)的幾家設備供應商華為、中興、烽火公司均對電信的城域網(wǎng)建設提供了相應的新設備。

4、城域網(wǎng)建設方案

4.1　新建SDH傳輸設備，提供各種接口

1）骨干層

骨干層與省網(wǎng)相連，提供大容量的多業(yè)務傳送和調(diào)度能力，安全性、可靠性要求高，是城域傳輸?shù)暮诵模篴）需以VC4、GE甚至2.5G、10G波長顆粒來完成TDM、Ethernet、ATM等多業(yè)務的綜合傳送和調(diào)度。b）具有多業(yè)務的透明傳送能力，對承載業(yè)務以原模式傳送，避免了傳統(tǒng)SDH和城域DWDM解決方案中由于轉換協(xié)議或幀格式匹配所引起的格外開銷，使系統(tǒng)能充分利用帶寬資源。c）具有高可靠性和超強的網(wǎng)絡保護能力，不但要求在設備級提供多種硬件的冗余保護措施，在網(wǎng)絡級也要能實現(xiàn)電層和光層的通道級與復用段級的保護。d）具有良好的性價比和平滑的升級能力。

在骨干層的建設中，華為公司提供Merto5000等設備，中興公司提供的設備有ZXMP-S390，烽火公司提供的設備有80G OADM-Metro FONST 080和10G/2.5G OADM-Metro FONST 10000/2500。

2）匯聚層

匯聚層負責將本地交換局或具有AAA功能、完成接入、流量控制的數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚節(jié)點連接到骨干節(jié)點，匯聚層以多業(yè)務匯聚、傳送、調(diào)度和處理為核心。對帶寬需求的多樣化，要求匯聚層可擴展性高、成本低。匯聚層設備對組網(wǎng)能力、業(yè)務匯聚，特別是分組業(yè)務的匯聚能力要求高：a）能動態(tài)分配帶寬，對不同的業(yè)務服務等級提供不同的帶寬。b）具有對ATM、IP等數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬收斂功能。因為數(shù)據(jù)業(yè)務流量具有突發(fā)性，帶寬收斂起到與帶寬動態(tài)分配相輔相成的作用。c）具有虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)的功能，為用戶提供數(shù)據(jù)接口。匯聚層的傳輸設備不斷演變?yōu)樘摂M網(wǎng)橋和路由器，可實現(xiàn)VP-Ring、VLAN、L2、L3層交換等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層的功能。d）應具有分等級的業(yè)務保護功能，匯聚層需針對不同業(yè)務等級提供不同的保護方案，提高網(wǎng)絡的運營效率。

在匯聚層的建設中，華為公司提供了Merto3000等，中興公司提供的設備有ZXMP-S380，烽火公司提供的設備有Metro FONST 2500/622/155。

3）接入層

接入層完成不同客戶群體的多業(yè)務接入，它以環(huán)網(wǎng)結構為主，可根據(jù)業(yè)務類型選擇基于SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）技術，此設備要求結構緊湊、配置靈活、接口豐富、成本低，具有完善的L2交換和匯聚功能，MSTP可以代替部分數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備，降低建網(wǎng)成本。

城域網(wǎng)接入層應具有豐富接口，能提供SDH、PDH、ATM、FE、GE及低速率的數(shù)據(jù)音頻接口，以滿足不同用戶的要求。它具有成本低、良好的擴展能力和環(huán)境適應能力，具有靈活的組網(wǎng)能力和保護功能。

在接入層的建設中，華為公司提供了Merto1000等，中興公司提供的設備有ZXMP-S320，烽火公司提供的設備有Metro FONST 2500/622/155。

4.2　對已建好的城域網(wǎng)進行改造

1）骨干層

目前城域網(wǎng)主要業(yè)務是IP業(yè)務，上行及下行的速率是不對稱的，帶寬需求不同，采用裸纖直連是較好的解決方法。在改造城域網(wǎng)時，這一部分應保持原有網(wǎng)絡結構基本不變，當業(yè)務量增大時，可考慮采用粗波分（CWDM）技術來擴展業(yè)務。

2）匯聚層

匯聚層目前采用的也是裸纖直連，達到百兆速率，接口大部分均為2個GE口上連，光纖上形成保護，對匯聚層的改造也應基本保持原有網(wǎng)絡不變。

3）接入層

接入層是城域網(wǎng)改造的重點考慮對象，對城市及農(nóng)村的接入層應有不同的考慮。在城市，尤其是對大客戶業(yè)務來說，數(shù)據(jù)業(yè)務更為重要，可考慮采用彈性分組環(huán)（RPR），RPR的特點是：a）可實現(xiàn)以太網(wǎng)的統(tǒng)計復用，實現(xiàn)更加精細化的帶寬管理。b）可實現(xiàn)50ms內(nèi)的保護，并且對高優(yōu)先級業(yè)務特別保護，能最大程度降低成本，適應城域數(shù)據(jù)網(wǎng)和傳送網(wǎng)合并的場合。c）在農(nóng)村，數(shù)據(jù)業(yè)務的特點是點多面廣，而每個點的業(yè)務量并不大，因此資源是農(nóng)村建設的首要考慮目標。

目前，設備供應商提供的MSTP產(chǎn)品能做到在原有的SDH設備基礎上插入帶有數(shù)據(jù)業(yè)務的接口板，提供相關的數(shù)據(jù)業(yè)務。MSTP兼?zhèn)銲P網(wǎng)絡的靈活性和SDH網(wǎng)絡的安全性，可充分利用SDH網(wǎng)絡資源，只需擴展部分功能即可提供各種專線業(yè)務。

在城域網(wǎng)建設中，MSTP技術可完成以下功能：a）使數(shù)據(jù)網(wǎng)能提供更高等級的以太網(wǎng)業(yè)務，滿足高級別大客戶專線的需求。b）使數(shù)據(jù)網(wǎng)能提供端到端的全業(yè)務覆蓋。c）使數(shù)據(jù)網(wǎng)能提供末梢遠距離組網(wǎng)和安全保證。

筆者認為第二種方案是中國電信公司目前城域網(wǎng)建設的可行性方案。

5、對城域網(wǎng)網(wǎng)絡運營與管理初探

為了保證城域網(wǎng)高效、可靠、經(jīng)濟和安全運行，網(wǎng)管系統(tǒng)應與網(wǎng)絡同步建設，以提高網(wǎng)絡運營效率，降低運維成本。另一方面通過運營管理支撐系統(tǒng)，為用戶提供更多更好的管理服務，并提供一些增值服務，這將成為增加運營商競爭實力的有效手段之一。

5.1　從運營角度看城域光網(wǎng)絡的管理

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡主要適合TDM業(yè)務的傳送，在傳送帶寬可變的分組業(yè)務時顯得力不從心。而新一代城域光網(wǎng)絡設備不但能完成傳統(tǒng)TDM業(yè)務的傳遞，而且能接入ATM、IP業(yè)務，實現(xiàn)二層的橋接和交換功能，完成數(shù)據(jù)業(yè)務的接入和傳送，是實現(xiàn)綜合光網(wǎng)絡業(yè)務運營的技術保障。新一代城域光網(wǎng)絡設備組建的可運營、可管理的光網(wǎng)絡包括業(yè)務提供和業(yè)務管理兩個層面。如在城域，業(yè)務提供的網(wǎng)絡結構可分為骨干層、匯聚層、接入層。新一代城域光網(wǎng)絡設備除完成傳統(tǒng)的語音、視頻、數(shù)據(jù)交換設備的業(yè)務傳送外，作為運營網(wǎng)，還可提供各類帶寬出租業(yè)務，滿足本地運營商和集團用戶的帶寬需求。

城域光網(wǎng)絡提供的可運營數(shù)據(jù)業(yè)務包括：a）專線業(yè)務，其基本特點是業(yè)務完全透明傳送，帶寬和安全性可以完全保證。b）共享業(yè)務，其基本特點是帶寬利用率高。c）波長業(yè)務，其基本特點是傳送業(yè)務容量大、種類多、協(xié)議透明。

為實現(xiàn)城域光網(wǎng)絡業(yè)務的運營，必須建立行之有效的業(yè)務流程和管理模式。光網(wǎng)絡業(yè)務運營流程一般包括業(yè)務申請、業(yè)務受理、業(yè)務提供、業(yè)務優(yōu)化、計費和業(yè)務管理等幾部分。城域網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)應能

實現(xiàn)端到端的業(yè)務自動配置。在網(wǎng)管系統(tǒng)的支持下，光網(wǎng)絡還應具有拓撲自動發(fā)現(xiàn)、路由自動發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)狀網(wǎng)保護等功能，一方面使帶寬提供、業(yè)務配置更加靈活，網(wǎng)絡保護路由更加豐富，帶寬利用率更高，另一方面不同廠商光網(wǎng)絡系統(tǒng)之間的互操作性也將得到改善。網(wǎng)管系統(tǒng)除實現(xiàn)傳統(tǒng)DWDM和SDH網(wǎng)絡的性能、告警、配置、安全等方面的管理外，還應實現(xiàn)端到端的鏈路性能測試和監(jiān)控、網(wǎng)絡資源優(yōu)化、計費數(shù)據(jù)提供、客戶網(wǎng)絡管理、光虛擬專用網(wǎng)絡等功能。所有這些充分保證了城域光網(wǎng)絡運營的可管理性。

5.2　城域光網(wǎng)絡管理的解決方案

隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，需要網(wǎng)管提供分層、分級管理能力，需要管理包含多種級別、多種類型的業(yè)務，需要提供統(tǒng)一、跨多個物理子網(wǎng)的端到端業(yè)務管理，需要實現(xiàn)多廠家設備管理，同時要求網(wǎng)管支持標準接口，即網(wǎng)管系統(tǒng)具有開放性。目前的設備供應商已能提供相應完善的網(wǎng)管系統(tǒng)，如華為公司的城域網(wǎng)管設備（optix imanager T2000子網(wǎng)級網(wǎng)管系統(tǒng)、optix imanager T2100網(wǎng)絡級管理系統(tǒng)）及中興公司的城域網(wǎng)管設備（ZXONM E300/E500）等，它們具有強大的子網(wǎng)管理功能，能實現(xiàn)配置、性能、維護、故障、安全、系統(tǒng)管理等功能，它們具有組網(wǎng)靈活、主副網(wǎng)管、完善的安全機制、錯誤檢查和糾正（ECC）的自動路由、網(wǎng)管備份路由、遠程在線升級、多業(yè)務綜合管理平臺、強大的端到端管理功能、標準的接口、獨特的路徑管理功能、統(tǒng)一的設備管理、跨平臺的解決方案等。

城域網(wǎng)的改建是仁者見仁、智者見智，應根據(jù)運營商目前的網(wǎng)絡及業(yè)務承載情況，結合未來2～3年的交換、數(shù)據(jù)、突發(fā)性業(yè)務等發(fā)展狀況來綜合考慮。