宽带城域网的特点技术与发展策略

    现今所谓的“宽带城域网”（BMAN），是在Internet广泛发展和应用之后，信息化浪潮高涨的背景下提出的新概念。

    中科院计算技术研究所首席科学家王行刚老师对宽带城域网的特点、技术与发展策略进行了解答。宽带城域网特点是怎样的?

    1.多业务的综合信息网

    BMAN不仅提供“市话网”的话音业务，或者仅提供“有线电视网”的视频业务，也不仅停留在第一代互联网的数据业务，而应当提供话音、视频、数据和多媒体业务，成为一种新型的多业务网。它作为一种公用网，应当具有电信网的可靠性和可治理性，采用公众和网络运营商都能接受的运营模式，而区别于现今Internet的运行、治理方式。BMAN具有对多种表示媒体(声音、图像、数据)的信息进行传输、交换、处理、存储和利用的综合功能。将这些功能进行适当组合便能够提供许多新的网络业务；而这些网络业务与各种应用结合，便能推动非常广泛的信息应用。

    2.以ip技术为基础

    目前BMAN的可选技术不仅有IP技术，还有ATM技术，但作为发展趋势是比较明显的，宜选择IP技术、非凡是正在不断改进的IP技术作为BMAN的基础技术。IP技术的新改进体现在IP协议从IPv4到IPv6的演进；从“尽力服务”模式向提供一定QoS保证的“集成服务”（IntServ）和“区分服务”(DiffServ)模式的发展；以及流媒体技术的进展等。

    3.以接入网为重点

    与广域网相比，城域网的地理覆盖密度大。

    接入网建设成为城域网建设中最具特色的部分：一是因为接入网施工的难度和施工量都比较大：二是接入技术多、其应用的机会也比较多；三是影响接入网建设与运营治理的政策性因素多：四是接入网建设费用占城域网总经费的比重大。这些因素综合起来，使接入网处于突显地位。

    4.宽带化、高速化

    以Internet、Intranet为代表的计算机网，在“用户住地网”范围的网络形态一般是LAN，其速率典型地是1OMb/s到桌面、1OOMb/s到楼层、1Gb/s实现楼宇互连。双向有线电视网能为住户提供1OMb/s的多家共享的数据带宽。电话网用户利用数字用户线技术也能将用户数据速率提升到Mb/s量级。可见，城域网面临的用户住地网正在迅速高速化，要求城域网的接入网和核心网相应地宽带化、高速化，实现合理地速率匹配。宽带城域网的主要技术有哪些?

    通常将BMAN划分为两类网进行建设：一是具有传送层功能的传送网，二是业务网，典型地是数据网，非凡是IP网。传送网的结构通常分为核心层、汇聚层、接入层。

    1.传送网技术

    宽带城域传送网采用的主要技术是光传输技术，包括SDH、WDM、光纤直连技术等。SDH技术成熟，具有标准的光接口和统一的复用映射结构，具有横向兼容性；以SDH为基础的MSTP(多业务传送节点)技术成为新的关注热点。

    WDM技术的容量大，正逐步引入BMAN。考虑到城域范围比较/的特点，以及DWDM和光纤的成本因素，并不一定追求波分复用的高密度，宜以传送网的性能/价格比高作为择优的原则。

    千兆位以太网(GE)不仅进入用户住地网领域，对于中小城市它还可以作为BMAN汇聚、接入层的候选技术。由于GE技术简单、成熟，与用户以太网易于联接，基于GE技术的小型BMAN方案是值得研究的。

    接入网技术涉及光纤、金属线和无线三类接入技术，它们在高速化方面的主要进展和特点如下。

    （1）无源光纤网(PassiveOpticalNetwork，PON)。PON可分两类：采用功率分束的PON(PS-PON)和基于波分复用的PON(WDM-PON)。PS-PON由于上/下行采用TDMA/TDM方式实现带宽共享和动态分配，使ONU和光线路终端（OLT）的光电器件部以线路速率工作，限制了线路速率。同时无源功率分束限制了ONU数。

    WDM技术引入接入网，在于采用波长路由来代替功率分束，可望降低功率代价，降低电信号处理的频率，简化接入协议。目前WDM器件和激光器价格较昂贵，且业务对接入速率的要求暂时还不是很高，对WDM-PON的发展速度有一定的制约。不过，伴随IPoverDWDM技术的成熟，WDM-PON将是与之配合、构造新型信息基础设施的理想技术。

    （2）用户数字线(DigitalSubscriberLine,DSL)。金属双绞线因其距离缩短而显示出带宽潜力。挖掘这种潜力的用户数字线技术可分为两类：非对称式DSL(ADSL)和对称式DSL。适合住宅用户用的无分支器的轻型ADSL，以频分双工方式工作。这种符合G.992.2建议规范的ADSL也称G.lite ADSL。全速ADSL(也称G.dmt, ADSL)在3-3.6Km范围内，下行可高达7Mb/s、上行最高1.5Mb/s。类似于这种技术的速率可调的ADSL(RADSL)，下行也高达7Mb/s、上行最高1.5Mb/s，在数据传输阶段还可根据线路质量来调整带宽。而G.lite ADSL和G.dmt ADSL是在建立连接时确定传输带宽的。

    在对称式DSL技术中，使用最多的技术是高速DSL(HDSL)，在3.6-4.6Km范围内两对双绞线均可达2Mb/s。通过中继器还可延长距离。下一代HDSL(HDSLⅡ)则可以一对双绞线提供E1业务，距离达3.6Km。

    超高速DSL(VDSL)目前还是一种非对称式产品，在300-360m范围内，下行最高可达13-52Mb/s、上行1.5-2.3Mb/s，可配合光纤到路边(FTTC)接入。不久，VDSL的上、下行可实现对称。

    (3)无线接入。移动互联网接入业务，包括实现移动Email、访问Internet、电子购物、车辆调度等。在中、低速范围内发展了：(a)基于GSM的电路交换数据业务(CSD)。（b）高速CSD(HSCSD)，采用新的信道编码技术。(c)通用分组无线业务(GPRS)。(d)增强型GPRS。

    在高速范围内发展了第三代分组数据业务，达到了宽带范围。这类本地多点分布系统（LMDS）的工作频率为24-3OGHz(美国FCC选用28GHz)。LMDS的优点是可实现快速部署，带宽可动态分配，维护费用低，适合人口稠密区；缺点是目前缺乏国际标准，只能工作在直视路径，用户少时成本高。在高速范围内最引人注目的发展是无线局域网(WLAN)正在兴起。遵循IEEE802.11b标准的WLAN，工作频率为2.4GHz，数据速率为11Mb/s。遵循802.11a的WLAN，工作频率为5GHz，数据速率可达54Mb/s。

    此外，在金属线接入技术方面还有利用有线电视网同轴电缆的双向传输技术等。

    2.IP网组网方案

    城域网的组网方案，主要取决于技术体制的选择。

    在经济比较发达，信息通信业务也比较发达的地区，城域范围已经存在或潜在以下三类业务需求：（1）IP业务，不仅主要服务于数据业务，IP电话和IPVideo业务的QoS问题的解决也正在取得进展。（2）TDM业务。团体用户组织自己的专用网时，通常习惯使用这种专用的点到点电路，作为专用网的中继线或接入线使用。TDM业务可由X.25网(N×64kb/s)、FR网（2Mb/s以上）、或ATM网(通常提供155M、622Mb/s)提供服务。（3）移动业务，当前主要是移动电话，正在兴起的是移动互联网业务。

    针对特定BMAN设计时，需要对上述三类业务需求进行定量的分析。估算业务量时，可考虑城市人均信息通信费用的消费水平及变化情况等经济制约因素，避免盲目地将网铺开、“热装冷用”。假如假定新建BMAN业务定位为全方位业务，考虑到业务需求的多样性和可变性，以及当前尚没有一种理想、完善的实用技术(无论IP技术、ATM技术、MPLS技术还是AON技术)，则技术体制的选择自然会倾向于多种技术的混合体制，例如选择IP/ATM/SDH/DWDM或ATM/SDH/DWDM+IP/DWDM或其他组合。考虑到一个BMAN的建设，是一个不断采用新技术、不断完善的过程，因此宜将这个长期的发展过程分为一个个可操作的阶段，力求在每个阶段都达到较高的产出/投入比，为城市信息化做出实质性贡献。宽带城域网的发展策略会是怎样？

    BMAN发展策略涉及到城市信息化的方针政策、部门协调、技术发展趋势、各城市特点(如经济发展状况、人民生活水平)等诸多因素。可供讨论的一些大思路如下。

    l.广域网的自然延伸

    目前，国内已有7家经营基本电信业务的集团公司，它们从广域网入手建设和运营各自的网络，并且都有自己的发展规划，包括在各个省区、城市的网络发展计划。对于一个特定的城市，可以向这些集团反映自己的需求，促进它们在本城市的发展：将它们的广域网自然延伸到本城市形成能满足需求的城域网。为了形成适度的竞争局面，可以鼓励和推动至少二个集团在本城市发展有适度规模的城域网。

    2.统筹规划信息线缆管道网

    地方政府从城市规划的角度，将信息线缆管道网视为宝贵的公共资源，加强地下管网的规划和治理，进行集约化的经营，为各基本电信业务运营商提供公开、平等的使用机会。这样可以避免各基本电信业务运营商在城市内各自破土、破坏环境，避免巳拥有管道资源的运营商垄断管线资源、形成不公平竞争局面。

    城市信息线缆管道网以及信息线缆(包括光缆和电缆)网可考虑在地方政府指导下建立股份制公司来经营。新建道路(如高速公路、地铁)和小区建设时都应统筹规划相应的信息线缆管道网，重视信息线缆管道资源的开发。

    3.促进网间互连互通

    在公共信息线缆管道网平台上，在城市范围内通常会发展不只一个信息网，例如电信网在发展基本电信业务基础上大力发展增值电信业务，形成信息通信网；有线电视网在发展广播电视业务基础上进行数字化双向改造，形成多媒体信息网，成为多功能的新媒体。这些在原有网络基础上生长起来的新城域网，由于体制顺、基础好，成长将会比较快速。

    从全局综合的角度，适宜采取促进多个城域网间的互连互通，非凡是在业务网层次上的互连互通，如IP电话互通、因特网数据互通等，即各网有各自的特色，又在共同都拥有的业务之间实现业务互通，使用户使用方便。

    为了促进网间互连互通，可设立双方之间的网关，或者多方之间的交换中心，从而为各类信息应用系统提供统一的业务平台。

    4.建立新的城域网互连平台

    面向未来，纵览全局，规划设计一种新的城域网互连平台，不失为一种可供选择的发展策略。这种新建的BMAN可将目标定位在以下几个方面：统筹规划、开发信息线缆管道资源；提供信息线缆铺设、租用服务，提供光纤的纤芯、波长以及各种带宽的电路租用服务，为在本地缺乏信道的基本电信业务运营商提供传送网资源，包括主干信道和接入网。此外，新建BMAN也可以为用户提供端到端的信息服务，非凡是各种新的、高速网络信息服务。

    新建BMAN宜采取多家有共同利益的集团联合共建、共享资源，有效地推动各个网络在多个层面(应用、业务、传送)上实现互连互通，更好地为城市信息化服务。