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關于城域網(wǎng)的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢
論文關鍵詞：城域網(wǎng) 接入網(wǎng) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢論文摘要：自2000年“城域網(wǎng)”的概念在中國首次亮相以后，國內(nèi)就不斷掀起城域網(wǎng)建設高潮。城域網(wǎng)如此受業(yè)界關注，引得各種城域網(wǎng)技術趨之若鶩。本文從城域網(wǎng)的內(nèi)容、作用、特點出發(fā)，提出了構建城域網(wǎng)的方案和技術，并探討了城域網(wǎng)的產(chǎn)生原因與核心組網(wǎng)技術，從現(xiàn)狀與前景等幾方面研究分析了中國城域網(wǎng)市場的現(xiàn)狀與發(fā)展前景。
隨著我國骨干網(wǎng)帶寬擴展的完成，各電信運營商已經(jīng)將工作重心轉(zhuǎn)移到寬帶城域網(wǎng)的建設和運營上，不論是中國電信，還是中國移動、中國聯(lián)通等運營商，都在向大客戶，商業(yè)樓字進軍，直接推動著光纖城域網(wǎng)快速發(fā)展。目前我國骨干網(wǎng)主要是中國電信和中國網(wǎng)通的骨干網(wǎng)，經(jīng)過“八橫八縱”光纖網(wǎng)絡建設和中國各大通信運營商的努力，已經(jīng)在骨干核心層上解決了長途傳輸?shù)膸拞栴}。因此，在電信運營企業(yè)寬帶核心骨干網(wǎng)和省際省內(nèi)干線網(wǎng)建設初具規(guī)模后，近兩年的通信網(wǎng)絡的建設重點已從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)的區(qū)域性網(wǎng)絡發(fā)展，實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡從線到面的輻射，使整個寬帶運營網(wǎng)逐級解決帶寬瓶頸問題。但在應用時，也面臨著實用性和多樣性選擇等實際問題。如何在激烈的市場競爭中樹立自己的品牌，如何用最簡單的技術手段、最低廉的價格、最快的速度來吸引用戶，形成一個簡單、快速、便宜的寬帶城域網(wǎng)，并通過建設城域網(wǎng)來開發(fā)新業(yè)務，創(chuàng)造業(yè)務收入新的增長點，成為急待解決的課題。
1 城域網(wǎng)的內(nèi)容與作用
1.1 城域網(wǎng)的內(nèi)容
目前城域網(wǎng)范圍電信網(wǎng)由上至下可縱向劃分為三種網(wǎng)絡：業(yè)務網(wǎng)、傳送網(wǎng)、光纜網(wǎng)。其中業(yè)務網(wǎng)主要包括話音網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)；傳送網(wǎng)主要基于SDH技術構建；光纜網(wǎng)由廣泛分布的光纜線路互連組成，是所有上層網(wǎng)絡的媒體承載平臺。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的結構一般分為核心層、匯聚層和接八層。核心層負責進行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)，同時實現(xiàn)同骨干網(wǎng)的互連，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口。匯聚層負責匯聚分散的接人點，進行數(shù)據(jù)交換，提供流量控制和用戶功能。接入層負責提供各種類型用戶的接入，在有需要時提供用戶流量控制功能。
1.2 城域網(wǎng)的定位和作用
隨著幾年多來對城域網(wǎng)理念的反復探討與不斷完善，對城域網(wǎng)定位和作用基本上有了比較一致的認識。但是不同的電信運營者站在不同的角度去理解城域網(wǎng)，其網(wǎng)絡結構有所不同。盡管各個電信運營者部署的城域網(wǎng)各不相同。但是城域網(wǎng)具有業(yè)務需求密集、業(yè)務量大、覆蓋面廣等特點的公用多業(yè)務網(wǎng)的特性這一點是大家所共識。它的業(yè)務范圍包括數(shù)據(jù)、語音和圖像等全業(yè)務。它要支持各種客戶層信號，快速地提供客戶層信號所需的帶寬；它有一定的業(yè)務質(zhì)量QoS保障要求；它是發(fā)展寬帶IP網(wǎng)絡的基礎；城域網(wǎng)覆蓋范圍一般為50～150km；城域網(wǎng)的建設應比較低(影響成本的關鍵是節(jié)點而非線路)。當前，電信運營者們對于城域網(wǎng)所關心的重點問題就是多業(yè)務，因為業(yè)務是一個最不確定的因素，城域網(wǎng)只有具備極強的多業(yè)務能力，才能源源不斷地將網(wǎng)絡覆蓋變?yōu)橛�，才能談得上網(wǎng)絡的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網(wǎng)絡就成為當前傳送網(wǎng)絡建設的重點領域，各大電信運營者都將建設城域光網(wǎng)絡作為自己的重要目標。
1.3 城域網(wǎng)的特點
(1)城域網(wǎng)基本上是在確定標準之后才大力發(fā)展并推向應用的，這就避免了令人十分頭痛的設備不兼容，標準不一致等問題。(2)城域網(wǎng)的早期概念雖然由科學家提出，但在后來它主要由電信公司和企業(yè)推向應用。城域網(wǎng)技術的發(fā)展是電信界和計算機界通力合作的成功范例。城域網(wǎng)技術在保護現(xiàn)已大量存在于用戶計算機中的軟硬件資源方面很可能優(yōu)于其它公用數(shù)據(jù)網(wǎng)技術。(3)城域網(wǎng)在制定標準時充分考慮了B-ISDN的要求，它可以和ATM等技術在一起，成為公用寬帶高速網(wǎng)的基礎。
1.4 城域網(wǎng)的技術方案
當前，城域網(wǎng)的技術解決方案很多，分類方式也很多。按照所用底層業(yè)務融合的承載技術的不同，主要有5類，第1類是SDH多業(yè)務平臺；第2類是電信級以太網(wǎng)多業(yè)務平臺；第3類是彈性分組環(huán)多業(yè)務平臺；第4類是ATM多業(yè)務平臺；第5類是WDM多業(yè)務平臺。按照目前市場結構看，除了ATM多業(yè)務平臺外，其它4類處于同一細分市場，都可以稱為多業(yè)務傳送平臺(MSTP)，工作于第一層和第二層乃至第三層。按照內(nèi)部結構，特別是一層是否采用SDH技術，MSTP又可以分為基于傳送的MSTP和基于數(shù)據(jù)的MSTP兩大類。實際上由于基于傳送的MSTP是當前市場的主流，因而MSTP往往暗指基于傳送的MSTP。
2 城域網(wǎng)的產(chǎn)生原因
2.1 局域網(wǎng)互聯(lián)的需要
城域網(wǎng)是隨著網(wǎng)絡技術和其它計算機技術、通信技術進一步發(fā)展而出現(xiàn)的新型網(wǎng)絡，它是為了解決局域網(wǎng)互聯(lián)的問題首先提出來的，隨著網(wǎng)絡覆蓋范圍的增大，傳輸速度的增加，引進了新的概念和新的結構，又使城域網(wǎng)有著廣域網(wǎng)的某些特征。由此可見，數(shù)據(jù)通信的分組交換方式保證了遠距離安全可靠的傳輸，但復雜的協(xié)議和節(jié)點結構影響了廣域網(wǎng)的速度。局域網(wǎng)的成功開發(fā)使計算機的研究和設計工作者逐漸形成了這樣一種想法，即怎樣采用盡可能簡單的網(wǎng)絡拓撲和協(xié)議來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。在這樣一種概念的支配下，顯然希望能綜合廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)兩者的長處，克服它們的缺點，設計出一種新型的，能在比較遠的距離范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，又因為發(fā)達，信息交換要求比較迫切的區(qū)域往往是大城市及其郊區(qū)，城市群或者某些三角洲地區(qū)，同時新技術的發(fā)展又為實現(xiàn)這一設想提供了可能性，于是城域網(wǎng)(MAN)就作為獨立的計算機網(wǎng)絡分支而提出來了。
2.2 充分利用新技術提供的條件和機會
近年來通信技術，特別是光纖通信技術得到了突飛猛進的發(fā)展，廣泛鋪設的光纖線路給計算機網(wǎng)絡的研究和設計者提供了新的物質(zhì)條件，也使構思網(wǎng)絡的手段和方法需要一些革命性的變化光纖作為通信介質(zhì)，除了有中繼距離長、保密性好、傳送質(zhì)量高、抗電磁干擾強等優(yōu)點外，最大的吸引力是它具有極寬的頻帶，在低噪聲光譜范圍內(nèi)(1－２.5um之間)，理論上它可以提供高達10 Hz的頻帶，與之相比較，常用的雙絞銅線只能支持10 6Hz，寬帶同軸電纜是109Hz。這樣光纖介質(zhì)為通信系統(tǒng)提供了“頻帶的海洋”，而主要支持話音通信的電話交換網(wǎng)和主要支持數(shù)據(jù)通信的分組交換網(wǎng)只使用了頻帶的極少部分。當然要是能做到全部采用光元件，包括光計算機、光電話、光交換機等就可以充分利用光纖這一潛在的資源，但目前的技術水平離這一理想境界還有相當?shù)木嚯x，現(xiàn)在所能提供的通信接口還不能與光纖的高速度相配合。由于頻帶這時是豐富和廉價的資源，如何充分開發(fā)這一資源，在現(xiàn)有技術條件下，設計出更有效率的網(wǎng)絡拓撲結構和協(xié)議，這對網(wǎng)絡的設計和研究者既是一種挑戰(zhàn)，也是一次機會。
2.3 網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展的需要
目前，作為中國移動主業(yè)的GSM網(wǎng)絡正在持續(xù)快速發(fā)展，GPRS、3G是現(xiàn)階段和下一階段提供移動數(shù)據(jù)業(yè)務的主導技術，其在本地范圍內(nèi)的傳輸對城域網(wǎng)的建設提出了新的要求：隨著業(yè)務的迅速發(fā)展，移動商務等新的應用不斷涌現(xiàn)。在不遠的將來，城域網(wǎng)承載的數(shù)據(jù)業(yè)務將不斷增長，對承載這些業(yè)務的平臺的要求也越來越高1中國移動已于2000年取得ISP牌照，進人數(shù)據(jù)業(yè)務領域，而且中國移動自身也有大量的數(shù)據(jù)業(yè)務：WAP業(yè)務、GPRS業(yè)務、將來的3G數(shù)據(jù)業(yè)務以及辦公自動化等數(shù)據(jù)業(yè)務，已于“2000年開始建設CM-Net，現(xiàn)已完成覆蓋全國的0P數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)：全國大多數(shù)省正在建設或計劃建設省內(nèi)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)：但是由于沒有寬帶傳送網(wǎng)絡，很難針對企業(yè)用戶或者個人用戶開展業(yè)務，所以有必要建設寬帶城域網(wǎng)。
3 城域網(wǎng)的技術與核心組網(wǎng)模式
3.1 城域網(wǎng)的技術
目前城域網(wǎng)技術的發(fā)展有三個主流方向，即IP城域網(wǎng)技術、城域以太網(wǎng)技術、光城域網(wǎng)技術。對應每種技術有相應的組網(wǎng)方案。IP城域網(wǎng)技術和城域以太網(wǎng)技術均屬于城域數(shù)據(jù)網(wǎng)范疇，IP城域網(wǎng)指利用路由器組網(wǎng)，核隊匯聚節(jié)點之間利用POS端口互連。城域以太網(wǎng)指利用L2/L3交換機組網(wǎng)，節(jié)點之間利用裸光纖互連。光城域網(wǎng)屬于傳送網(wǎng)范疇，它的核心是利用光傳輸網(wǎng)絡直接承載IP/Ethemet，為上層的業(yè)務提供更有效的承載。可以使用各種光纖電路承載IP/Ethemet：SDH/SONE廠連接、DWDM/CWDM連接或者RPR連接。
3.2 城域網(wǎng)核心組網(wǎng)模式
目前在寬帶城域網(wǎng)建設中存在兩種基本技術即采用純ATM體制和純IP體制，由于它們各有優(yōu)缺點，所以又衍生出ATM+IP體制。純ATM體制全部采用ATM交換機和復用設備，純IP體制采用路由器和以太網(wǎng)交換機，而ATM+IP體制僅在城域網(wǎng)的接入部分采用以太網(wǎng)交換機，其它部分采用ATM設備。技術和需求是通信發(fā)展的重要推動力，但當前技術發(fā)展滯后于需求，單純地依靠一種技術仍然很難滿足不同用戶的業(yè)務需求。寬帶城域網(wǎng)可以采用在建設一個ATM多業(yè)務網(wǎng)的同時再疊加一個純IP網(wǎng)的方案，同時滿足高質(zhì)量的企業(yè)互聯(lián)業(yè)務和低質(zhì)量的Internet業(yè)務的需求。誠然，重疊建網(wǎng)存在著諸多缺點，但其優(yōu)勢也較為明顯，而且目前也只有在雙業(yè)務網(wǎng)并存的前提下，寬帶城域網(wǎng)才有可能針對細的客戶提供差別服務。
4 城域網(wǎng)的發(fā)展方向
4.1 建設可運營的寬帶城域網(wǎng)
建設可運營的寬帶城域網(wǎng)，有利于開展寬帶城域網(wǎng)的各種業(yè)務，為用戶創(chuàng)造價值，提供長期優(yōu)質(zhì)服務。首先，要解決的問題是技術選擇。寬帶城域網(wǎng)業(yè)務定位是高速互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)專線、語音、視頻和多媒體等，要根據(jù)自身優(yōu)勢確定重點發(fā)展的主業(yè)務，同時兼顧其他業(yè)務。不應該純粹的進行技術比較，而要從業(yè)務開展的需求進行技術路線選擇，例如，在城域網(wǎng)內(nèi)開展互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)和語音業(yè)務，必須考慮綜合多業(yè)務城域網(wǎng)方案。
4.2 建設可擴展的城域網(wǎng)
城域網(wǎng)是一個包羅萬象和不斷發(fā)展的網(wǎng)絡，一步到位的想法很不現(xiàn)實，還受到規(guī)模的限制。如果縮手縮腳，城域網(wǎng)難以形成規(guī)模，業(yè)務得不到充分發(fā)展，喪失競爭優(yōu)勢；如果全面鋪開，又可能造成資源浪費。建設可擴展的城域網(wǎng)，打破了一步到位的建設模式，事先制定持續(xù)發(fā)展的統(tǒng)一規(guī)劃，分階段、分步驟逐步實施，這樣既可減少一次性投資過大的問題，又可根據(jù)業(yè)務的開展動態(tài)調(diào)整建設節(jié)奏和規(guī)模，最大程度地降低投資風險。除了考慮組網(wǎng)，還要注重設備的升級和業(yè)務提供能力。城域網(wǎng)的設備點多面廣，對網(wǎng)管和測試等輔助能力的要求較嚴格，要求設備必須具備很好的后續(xù)支持能力。同時，城域網(wǎng)的未來技術發(fā)展具有不確定性，難以準確預測哪種產(chǎn)品、形態(tài)和建網(wǎng)思路符合未來發(fā)展，選擇設備時必須考察廠家的綜合技術能力、服務能力和持續(xù)改進能力，因此選擇主流技術和實力廠家是建設可擴展寬帶城域網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。
4.3 積極應用無線技術
從目前的情況來看，無線電波接入系統(tǒng)信號覆蓋范圍都很有限，需要解決的問題還很多，完全替代光纖或電纜網(wǎng)絡是不太容易的事情，起碼目前可以認為它們僅僅能成為光纖接入技術的一個重要的補充手段，特別是對光纖或電纜網(wǎng)絡達不到的區(qū)域，無線系統(tǒng)可以快速地擴充和延伸信號。但也不可輕視這種技術的潛力，一旦自由光通信和無線接入方式解決了天氣的影響，解決了對物的穿透性能，提高了可靠性、解決了保密性、安全性等問題之后，顯然是有可能替代光纖和電纜接入系統(tǒng)的。美國電氣工程師學會IEEE的雜志((IEEE Spectrum))根據(jù)最近的一個專題討論會認為，在2008年“市內(nèi)無線寬帶網(wǎng)絡”將是最有可能獲得重大突破的技術之一。但是也有一些專家認為，無線接入總是需要光纖網(wǎng)絡的支撐。因此光纖光纜與無線接入及包括FSO的綜合系統(tǒng)也許是未來城域網(wǎng)絡的理想最佳組合。當然光纖系統(tǒng)特別是光纖和光纜只有力爭改善自身的特性，優(yōu)化結構，克服固有的缺陷，減小施工維護帶來的麻煩，使綜合降到最小，以優(yōu)良的信號特性和最佳的服頹量，爭取贏得更多的城域網(wǎng)及接入網(wǎng)中的合理應用份額。贏得電信運營商和電信用戶的理解，才能穩(wěn)定保持光纖光纜在城域網(wǎng)或接入網(wǎng)中的傳統(tǒng)優(yōu)勢地位。
總之，城域網(wǎng)目前已是業(yè)界關注的焦點，如何結合通信城域網(wǎng)現(xiàn)狀以及網(wǎng)絡技術特點，建設有特色的城域網(wǎng)絡一直是值得研究的問題。我們認為，跟蹤國際發(fā)展趨勢，立足國情，把握網(wǎng)絡發(fā)展的銜接性和可持續(xù)發(fā)展性，積極開展現(xiàn)場試驗，認真解決技術問題，搞清實際業(yè)務量分布，制定周全的業(yè)務和網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃，開發(fā)大量新的應用是城域網(wǎng)得以持續(xù)發(fā)展的真正原動力。
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