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關(guān)于城域網(wǎng)的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢
論文關(guān)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(shè)高潮。城域網(wǎng)如此受業(yè)界關(guān)注，引得各種城域網(wǎng)技術(shù)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(gòu)建城域網(wǎng)的方案和技術(shù)，并探討了城域網(wǎng)的產(chǎn)生原因與核心組網(wǎng)技術(shù)，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(shè)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(luò)建設(shè)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(shè)初具規(guī)模后，近兩年的通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)重點已從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)的區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(shù)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(shè)城域網(wǎng)來開發(fā)新業(yè)務(wù)，創(chuàng)造業(yè)務(wù)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(luò)：業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、光纜網(wǎng)。其中業(yè)務(wù)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(shù)構(gòu)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(luò)的媒體承載平臺。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般分為核心層、匯聚層和接八層。核心層負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)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(fù)責(zé)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(fù)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(rèn)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(luò)結(jié)構(gòu)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(wù)需求密集、業(yè)務(wù)量大、覆蓋面廣等特點的公用多業(yè)務(wù)網(wǎng)的特性這一點是大家所共識。它的業(yè)務(wù)范圍包括數(shù)據(jù)、語音和圖像等全業(yè)務(wù)。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(wù)質(zhì)量QoS保障要求；它是發(fā)展寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)；城域網(wǎng)覆蓋范圍一般為50～150km；城域網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)比較低(影響成本的關(guān)鍵是節(jié)點而非線路)。當(dāng)前，電信運營者們對于城域網(wǎng)所關(guān)心的重點問題就是多業(yè)務(wù)，因為業(yè)務(wù)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(wù)能力，才能源源不斷地將網(wǎng)絡(luò)覆蓋變?yōu)橛拍苷劦蒙暇W(wǎng)絡(luò)的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網(wǎng)絡(luò)就成為當(dāng)前傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點領(lǐng)域，各大電信運營者都將建設(shè)城域光網(wǎng)絡(luò)作為自己的重要目標(biāo)。
1.3 城域網(wǎng)的特點
(1)城域網(wǎng)基本上是在確定標(biāo)準(zhǔn)之后才大力發(fā)展并推向應(yīng)用的，這就避免了令人十分頭痛的設(shè)備不兼容，標(biāo)準(zhǔn)不一致等問題。(2)城域網(wǎng)的早期概念雖然由科學(xué)家提出，但在后來它主要由電信公司和企業(yè)推向應(yīng)用。城域網(wǎng)技術(shù)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(shù)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(shù)。(3)城域網(wǎng)在制定標(biāo)準(zhǔn)時充分考慮了B-ISDN的要求，它可以和ATM等技術(shù)在一起，成為公用寬帶高速網(wǎng)的基礎(chǔ)。
1.4 城域網(wǎng)的技術(shù)方案
當(dāng)前，城域網(wǎng)的技術(shù)解決方案很多，分類方式也很多。按照所用底層業(yè)務(wù)融合的承載技術(shù)的不同，主要有5類，第1類是SDH多業(yè)務(wù)平臺；第2類是電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺；第3類是彈性分組環(huán)多業(yè)務(wù)平臺；第4類是ATM多業(yè)務(wù)平臺；第5類是WDM多業(yè)務(wù)平臺。按照目前市場結(jié)構(gòu)看，除了ATM多業(yè)務(wù)平臺外，其它4類處于同一細(xì)分市場，都可以稱為多業(yè)務(wù)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(jié)構(gòu)，特別是一層是否采用SDH技術(shù)，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(dāng)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(luò)技術(shù)和其它計算機技術(shù)、通信技術(shù)進一步發(fā)展而出現(xiàn)的新型網(wǎng)絡(luò)，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(luò)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(jié)構(gòu)，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(yuǎn)距離安全可靠的傳輸，但復(fù)雜的協(xié)議和節(jié)點結(jié)構(gòu)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(shè)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(luò)拓?fù)浜蛥f(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(shè)計出一種新型的，能在比較遠(yuǎn)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(shù)的發(fā)展又為實現(xiàn)這一設(shè)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(luò)分支而提出來了。
2.2 充分利用新技術(shù)提供的條件和機會
近年來通信技術(shù)，特別是光纖通信技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，廣泛鋪設(shè)的光纖線路給計算機網(wǎng)絡(luò)的研究和設(shè)計者提供了新的物質(zhì)條件，也使構(gòu)思網(wǎng)絡(luò)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?jǐn)?shù)據(jù)通信的分組交換網(wǎng)只使用了頻帶的極少部分。當(dāng)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(shù)水平離這一理想境界還有相當(dāng)?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(shù)條件下，設(shè)計出更有效率的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議，這對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和研究者既是一種挑戰(zhàn)，也是一次機會。
2.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)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(wù)的主導(dǎo)技術(shù)，其在本地范圍內(nèi)的傳輸對城域網(wǎng)的建設(shè)提出了新的要求：隨著業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，移動商務(wù)等新的應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。在不遠(yuǎn)的將來，城域網(wǎng)承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將不斷增長，對承載這些業(yè)務(wù)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(wù)領(lǐng)域，而且中國移動自身也有大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：WAP業(yè)務(wù)、GPRS業(yè)務(wù)、將來的3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及辦公自動化等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，已于“2000年開始建設(shè)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(shè)或計劃建設(shè)省內(nèi)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)：但是由于沒有寬帶傳送網(wǎng)絡(luò)，很難針對企業(yè)用戶或者個人用戶開展業(yè)務(wù)，所以有必要建設(shè)寬帶城域網(wǎng)。
3 城域網(wǎng)的技術(shù)與核心組網(wǎng)模式
3.1 城域網(wǎng)的技術(shù)
目前城域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有三個主流方向，即IP城域網(wǎng)技術(shù)、城域以太網(wǎng)技術(shù)、光城域網(wǎng)技術(shù)。對應(yīng)每種技術(shù)有相應(yīng)的組網(wǎng)方案。IP城域網(wǎng)技術(shù)和城域以太網(wǎng)技術(shù)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(luò)直接承載IP/Ethemet，為上層的業(yè)務(wù)提供更有效的承載�？梢允褂酶鞣N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(shè)中存在兩種基本技術(shù)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(fù)用設(shè)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(shè)備。技術(shù)和需求是通信發(fā)展的重要推動力，但當(dāng)前技術(shù)發(fā)展滯后于需求，單純地依靠一種技術(shù)仍然很難滿足不同用戶的業(yè)務(wù)需求。寬帶城域網(wǎng)可以采用在建設(shè)一個ATM多業(yè)務(wù)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(wù)和低質(zhì)量的Internet業(yè)務(wù)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(wù)網(wǎng)并存的前提下，寬帶城域網(wǎng)才有可能針對細(xì)的客戶提供差別服務(wù)。
4 城域網(wǎng)的發(fā)展方向
4.1 建設(shè)可運營的寬帶城域網(wǎng)
建設(shè)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(wù)，為用戶創(chuàng)造價值，提供長期優(yōu)質(zhì)服務(wù)。首先，要解決的問題是技術(shù)選擇。寬帶城域網(wǎng)業(yè)務(wù)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(wù)，同時兼顧其他業(yè)務(wù)。不應(yīng)該純粹的進行技術(shù)比較，而要從業(yè)務(wù)開展的需求進行技術(shù)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(wù)，必須考慮綜合多業(yè)務(wù)城域網(wǎng)方案。
4.2 建設(shè)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(luò)，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(wù)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(shè)可擴展的城域網(wǎng)，打破了一步到位的建設(shè)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(wù)的開展動態(tài)調(diào)整建設(shè)節(jié)奏和規(guī)模，最大程度地降低投資風(fēng)險。除了考慮組網(wǎng)，還要注重設(shè)備的升級和業(yè)務(wù)提供能力。城域網(wǎng)的設(shè)備點多面廣，對網(wǎng)管和測試等輔助能力的要求較嚴(yán)格，要求設(shè)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(shù)發(fā)展具有不確定性，難以準(zhǔn)確預(yù)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(shè)備時必須考察廠家的綜合技術(shù)能力、服務(wù)能力和持續(xù)改進能力，因此選擇主流技術(shù)和實力廠家是建設(shè)可擴展寬帶城域網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。
4.3 積極應(yīng)用無線技術(shù)
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(luò)是不太容易的事情，起碼目前可以認(rèn)為它們僅僅能成為光纖接入技術(shù)的一個重要的補充手段，特別是對光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(xué)會IEEE的雜志((IEEE Spectrum))根據(jù)最近的一個專題討論會認(rèn)為，在2008年“市內(nèi)無線寬帶網(wǎng)絡(luò)”將是最有可能獲得重大突破的技術(shù)之一。但是也有一些專家認(rèn)為，無線接入總是需要光纖網(wǎng)絡(luò)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(luò)的理想最佳組合。當(dāng)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(jié)構(gòu)，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(yīng)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(guān)注的焦點，如何結(jié)合通信城域網(wǎng)現(xiàn)狀以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點，建設(shè)有特色的城域網(wǎng)絡(luò)一直是值得研究的問題。我們認(rèn)為，跟蹤國際發(fā)展趨勢，立足國情，把握網(wǎng)絡(luò)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(rèn)真解決技術(shù)問題，搞清實際業(yè)務(wù)量分布，制定周全的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃，開發(fā)大量新的應(yīng)用是城域網(wǎng)得以持續(xù)發(fā)展的真正原動力。
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