浅谈城域网光传输技术

    近年来，光传输网络有了长足的进步，无论是光传输技术还是光传输网络的部署和应用都有了新的发展。而光城域传输网的建设也正面临新的挑战。

    城域传送网不是一个新的概念，非凡是对于已经拥有庞大城市传输网的运营商（例如中国电信）同时也包括众多企业网络（例如政府、电力、金融），今天我们谈论的建设城域网的建设，绝对不是重新敷设一张新的传输网（专门承载数据业务），而是在城域地区对以前建设的传输网进行优化和改造。目前城域网由上至下可纵向划分为三种网络：业务网、传送网、光缆网。城域网技术的发展有三个主流方向，即ip城域网技术、城域以太网技术、光城域网技术。

    其中IP城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴。光城域网属于传送网，目前城域网光传送技术主要可分为SDH多业务平台即MSTP/MSPP技术、RPR技术和DWDM/CWDM技术等。

    一、SDH多业务平台

    过去的SDH传输网支持的主要是固定速率的业务(如传统话音业务)，SDH很轻易将其适配到固定容量通道中，但对于可变速率的数据业务和任意速率业务，SDH则显得不够灵活，非凡是传送效率不高。但由于SDH设备应用普遍、标准统一、治理能力健全且具有完善的保护机制，所以在原来SDH技术基础上增加“多业务”能力，建立统一的多业务传输平台（MSTP/MSPP），可充分发挥SDH技术的优点。

    新一代的MSTP/MSPP技术的主要优点可归纳如下：

    （1）提供多种物理接口，满足新业务快速接入。在保证兼容传统TDM业务的同时，能够提供多业务灵活接入。典型的接口有：SDH光/电接口、ATM接口、以太网接口（10/100Base－T）、GE、E1等。

    （2）简化网络结构。MSTP/MSPP系统通过增加可扩展的更细粒度业务交换控制模块，支持VC级别的连续级联和虚级联，保证多种协议高效地复用传输，有效地利用光纤带宽。同时MSTP/MSPP系统接口与协议相分离，通过可编程ASIC芯片技术，可以实现对新业务的灵活支持。典型的业务主要有：IP、ATM、SDH、Ethernet/FE/GE、TDM。随着新一代宽带接入设备的应用还将会出现许多新业务。

    （3）光传输的容量保证低成本的容量提升。接入技术的发展刺激了用户更高的带宽需求，MSTP/MSPP系统提供带宽容量从155M到622M到2.5G到10G、波长复用窗口从1310nm到1550nm的DWDM的平滑扩容，实现运营商的低成本扩容。

    （4）传输的高可靠性和自动保护恢复功能。MSTP/MSPP继续了SDH的保护特性，实现99.999％的工作时间、硬件冗余、小于50ms的自动保护恢复，保证网络用户对服务的满足程度。

    （5）高度多网元功能性集成，有效带宽治理。MSTP/MSPP可集传统SDH网ADM/DXC功能于一体，具有更细粒度的交换和交叉连接模块，网络拓扑结构（线、网、环）的逻辑结构与物理结构相分离，实现了线路连接的快速提供，在任意节点提供业务内部处理，这样避免了大量的手工线路连接和复杂的网络间协调，从而大大降低了运营商的治理运营成本。

    MSTP/MSPP的出现不仅减少了大量独立的业务节点和传送节点设备，简化了节点结构，降低了设备成本，减少了机架数、机房占地、功耗和架间互连，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络扩展性，节省了运营维护和培训成本，还可以支持各种数据业务。非凡是集成了以太网、帧中继、ATM乃至IP选路功能后，可以通过统计复用和超额订购业务来提高TDM通路的带宽利用率和减少局端设备的端口数使现有SDH基础设施最佳化。随着网络中数据业务份量的加大，MSTP/MSPP正从简单的支持数据业务的透传方式向更加灵活有效支持数据业务的新一代系统演进和发展。最新的发展是支持通用组帧程序(GFP)、链路容量调节方案(LCAS)、弹性分组环(RPR)和自动交换光网络(ASON)标准。非凡是实现了在协议层面上的多厂家设备互连互通后，可以避免支路口互连带来的网管复杂性和成本开销，有利于MSTP/MSPP的广泛应用。

    某些厂家的多业务平台可以实现将GFP、LCAS和RPR几种标准功能集成在一起，再配合核心智能光网络的自动选路和指配功能，不仅能大大增强自身灵活有效支持数据业务的能力，而且可以将核心智能光网络的智能扩展到网络边缘，增强整个网络的智能范围。总的来看，SDH多业务平台最适合作为网络边缘的融合节点来支持混合型业务量非凡是以TDM业务量为主的混合型业务量。不仅适合缺乏网络基础设施的新运营者应用于局间乃至大企事业用户驻地，对于已敷设了大量SDH网的运营公司，SDH多业务平台也可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力，降低成本，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。

    MSTP/MSPP技术可以很好地融合原有网络及新的业务需求，但它仍然无法从根本上解决带宽利用率低的问题。

    二、RPR（弹性分组环）多业务平台

    面对数据业务快速增长的带宽需求，RPR技术显现了它绝对的优势。RPR技术吸收了SDH系统50ms环保护特性和吉比特以太网的经济性，同时具有很好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR采用类似以太网的帧格式，结合MPLS标记的思想，基于MAC高速交换，简化IP传送。RPR帧封装比POS更简化、更灵活，RPR同时具有空间复用机制。RPR技术可以支持更细致的带宽颗粒，网络成本较低，可以承载具有突发性的IP业务，同时支持传统语音传送，有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环(不是单独链路)上实行公平机制，因而轻易实行全局的公平机制。服务供给商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略答应在无拥塞的情况下把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点，没有SDH那种固定电路系统的不灵活性，同时又比点到点的以太网更加有效。

    RPR简化了数据包处理过程，不必像以太网那样让业务流在网络中的每一个节点进行IP包的拆分重组，实施排队、整形和处理，而可以将非落地IP包直接前转，明显提高了交换处理能力，较适合分组业务；RPR又能确保电路交换业务和专线业务的服务质量(能做到50ms的保护倒换时间)；RPR具有自动拓扑发现能力，可以自动识别任何2层拓扑变化，增强了自愈能力，支持即插即用，避免了人工配置带来的耗时费力易出错的毛病；RPR可以有效支持两纤双向环拓扑结构，可以在环的两个方向上动态地统计复用各种业务，同时还能按每个用户每种业务为基础保留带宽和服务质量，从而最大限度地利用光纤的带宽，简化网络配置和运行，加快业务部署；RPR还具有较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。

    RPR一般采用双环结构，由两根反向光纤组成环形拓扑结构。其中一根顺时针，一根逆时针，节点在环上可从两个方向到达另一节点。每根光纤可以同时用来传输数据和同向控制信号，RPR环双向可用。利用空间重用技术实现的空间重用，使环上的带宽得到更为有效的利用。RPR技术具有空间复用、环自愈保护、自动拓扑识别、多等级QoS服务、带宽公平机制和拥塞控制机制、物理层介质独立等技术特点。

    三、WDM多业务平台

    WDM（波分复用）这种技术是使用多个激光器并同时在一条光纤上发送几种波长的光（lamdas）。每个信号都在其独有的色带上传输，数据（文本、语音）调制在这个色带上。WDM极大地增加用户已有的光纤基础设施。

    随着技术的进展和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展。城域WDM分为CWDM(粗波分复用)和DWDM（密集波分复用），CWDM和DWDM原理上是一致的，都是采用波分复用方式进行数据的同步传输。它们的不同之处在于城域CWDM支持8个标准波长，DWDM支持32个波长。CWDM在波分复用（WDM）中采用更广跨度的信道。也称为“宽WDM”，信道间距通常是几个nm到20nm，而密集WDM（DWDM）则经常是小于1nm。CWDM系统无论是对激光器输出功率要求，还是对温度的敏感度要求，对色散容忍度的要求以及对封装的要求都远低于DWDM激光器。

    目前业界的城域DWDM系统，均可实现在一对光纤上可支持32个保护波长或64个非保护的波长，即达到系统容量带保护的320G。城域波分系统具备“透明”传输的特性，每个波长可以传输比特率和协议独立的业务。

    四、总结

    综上所述，目前光城域网技术发展较快（MSTP/MSPP、RPR、WDM），而且它们都具有各自的特点，例如RPR技术更适合以太网业务为主的环型网络、WDM技术主要适用于光纤资源紧张情况或者容灾网络中、MSTP/MSPP技术则更适于融合传统业务及数据业务于同一平台且适合多样的网络结构。因此建设城域网时应根据业务种类的不同、网络规模的大小选用不同的城域网技术。

    作者：付俊峰江西电力通讯信息有限责任公司