宽带IP城域网建设与业务开拓

zjol

安徽省马鞍山市移动通信分企业 孙应

　　今年以来，城域网成为电信运营商的投资热点，而且这一势头还将持续相当长一段时间，宽带城域网建设成已成为中国网络基础设施建设的重头戏。各大电信运营商和网络企业利用自己的城域网对接入用户的宽带化发起了激烈的争夺战，试图抢占这一新的战略制高点。由于加入WTO，数据
运营市场的已日渐开放，城域网竞争将更加激烈。本文从工作实际中，总结了对宽带IP城域网建设与业务开拓的一些认识。

　　一、城域网基本结构

　　城域网一般分为骨干层、汇接层和接入层。骨干层的主要功能是给业务汇接点提供高容量的业务承载与交换通道，实现各叠加网的互联互通；汇接层主要是给业务接入点提供业务的汇聚、管理和分发处理；接入层则是利用光纤、双绞线、同轴电缆、无线接入技术等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。

　　二、宽带城域网的组建通常方案

　　1.光纤直连方案

　　光纤直连是指以太网交换机、路由器、ATM交换机直接出光口。

　　光口以点对点方式直连，业务接入设备直接互连，此方案简单，却有明显的缺点。首先，由于没有传输层，光纤质量、性能监测、保护等无法实现。其次，光纤浪费严重，每个业务接入点需要一对光纤，一个业务接点若与其它业务接点有业务互通，光纤呈阶乘增长。此外，业务端口压力大，每一个节点相连，交换机或路由器就需增加一个端口，这种方式适用于节点数小、节点距离近的局域网络。

　　2.Packet over SDH 组网方案

　　Packet over SDH(POS)，更准确他说，是IP／PPP／HDLC over SDH／SONET。PPP(Point-to-Point Protocol)按RFC 1661的要求实现多协议封装、错误控制和链路初始化控制，PPP把IP分组封装以后，再按RFC 1662的要求形成HDLC（High-Level Data link Control）的帧以便定界，然后把该帧交给SDH／SONET处理后进行传输。POS技术的优点是传输速度和效率都很高。它支撑OC-3（STM-1）155Mbit／s、OC12（STM-4）622Mbit／s、OC-48（STM-16）2.5Gbit／s，结合传输设备可达到OC-192（STM-64）10Gbit／s。

　　Packet over SDH（POS）由于省去了ATM层而简化了网络体系结构，使得SDH系统有能力直接支撑基于IP的话音、视频传输。并在网络环境易于兼容不同技术体系和实现网间互联。吞吐量达60Gbit／s，端口密度和端口费用也可与ATM相比，转发分组延时则已降至几十毫秒量级，不再是大问题。

　　在IP over SDH中，SDH是以链路方式来支撑IP网的，没有从本质上提高IP网的性能。这种技术的核心是吉比特线速交换路由器，可实现第二层交换与第3层选路的一体化，但是与以太网口相比，如，一个622Mbit／s（ST-一4）口的价格是吉比特以太网口的几倍。总地看，IP over SDH适用于经营IP业务的ISP，以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网上疏导高速率数据流。

　　3．IP over DWDM方案在城域网中发展现状

　　DWDM（密集波分复用）技术就是在光域内的时分复用技术，通过在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得借增。它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源。在人口众多的城市，铺设新光纤的费用是很昂贵的，将DWDM设备引入城域网，可以节省大量的铺纤成本。

　　新一代城域网ＤＷＤＭ系统采用模块化设计，具备灵活的分插复用能力，可以组成各种网络拓扑，如环形、星形、网状等。由于具备光通信自愈保护功能，系统的升级不会影响已有网络的性能，无需光放大器就可以实现城域网范围的ＤＷＤＭ应用，降低了系统的造价。所以以IP over DWDM 组网方案在未来的城域网建设中是个发展方向。

　　三、宽带IP城域网的特点

　　1. IP城域网是可以用来承载各种不同的业务，比如数据业务、语音业务、视频业务等，但是除了用途更广泛、带宽更高以外，宽带IP城域网还有许多特色。

　　1）宽带(Bandwidth)

　　宽带IP城域网拥有比过去传统网络更高的带宽，比如过去在宽带接入速率上大多使用56K/64K/128Kbps，而现在宽带接入则多使用1M/10M/100Mbps; 过去在骨干网上大多使用百兆或数个百兆网，而现在则多使用千兆或数个千兆网，甚至10千兆网。带宽增加会激发新型业务的出现，而新型业务的推动也会带动带宽的需求，带宽与业务因此会有良性的互动与增长。因此，城域网的建设必须兼顾现有的带宽处理能力(Performance)与未来的扩充能力(Scalability)，才能在不断成长的需求中体现业务平滑升级与设备投资保障的好处。此外在城域网中提供无阻碍(non-blocking)的传输及处理能力也是服务提供商的竞争优势之一。

　　2）带宽管理(Bandwidth Management)

　　带宽的扩充并不是惟一的途径，有效地使用或管理带宽也是一个重要的课题，比如OSPF或BGP4协议中的负载分流、MPLS协议中的流量工程(TE)、接入网中的指定速率(Rate Limiting)。根据用户的不同等级分别给予不同的带宽，根据使用者的付费分配带宽，都是带宽管理的例子。

　　3）服务质量(QoS)

　　在有限的IP城域网资源下，按使用的原则付费，也可以对用户划分不同的服务等级，享有不同的资源；即使在同一用户中，也可以依据业务不同而有不同的服务等级，如多媒体业务(Voice、Video)优于数据(Data)业务，E-mail服务高于Web Browser服务等。

　　4）冗余备份(Redundancy)

　　IP城域网逐渐成为各种不同业务的传输平台，人们对它的可靠性也就要求更高，因此城域网必须有电信级的冗余配置，包括设备、部件（电源、风扇、模块、App）的冗余；线路的冗余，如PoS的自动保护转换(APS)、百兆/千兆以太网的捆绑技术(Tracking); 第二层的扩展树（STP）或快速扩展树(Rapid STP)、第二层的热备份协议(VRRP、VRRP-E)、或路由备份(OSPF及BGP4)。在城域网的各个地方配置相应的冗余备份可提高网络的可靠度。

　　5）安全与控制(Security & Control)

　　整个城域网是一个大型的开放平台，网络设备必须提供多种安全功能以保护自己及用户不受黑客攻击，多种等级的登录(Login)、Secure Shell(SSH)、Secure Copy(SCP)及HTTPS是设备自我保护诸多功能中较为人所熟悉的，而防止阻绝服务(DoS)攻击、防止Ping to Death攻击、防止地址欺骗(Smurf)攻击则是较常见的用户保护功能。除此之外，如果网络设备能够提供线速访问控制功能，也可以对网络的安全或控制起到相当大的作用，同时也可以在网络环境中制定不同的策略(Policy)，进行所谓策略路由的功能。

　　6）IP统计与计费功能(IP Statistics & IP Billing)

　　IP的统计及计费功能可以分为不同的层次，最简单的可以利用SNMP中的MIB来实现，其次可以利用基于取样技术的扩展RMON(Extended RMON:XRMON)来实现，或者更进一步用Netflow的技术基于数据流(traffic flow)的方式来采集统计资料与计费，IP城域网中有了统计与计费功能后，不但可以对用户进行细微的计费，同时也可以收集网络的流量资料，作为网络优化与升级的参考。

　　7）多种业务的传输平台(Multi-Services)

　　IP城域网的建设可以提供传统的DDN数据服务（低速专线、帧中继），窄带接入（RAS）、宽带接入(Brood band RAS)、住宅小区、局域网到局域网，企业虚拟专线服务（VPN）、IP电话、视讯组播(Multicast IP)、视频点播(Video on Demand)等各种不同的业务。

　　2.宽带IP城域网的建设技术发展方向

　　 1）城域网骨干方案有成熟的SDH、POS、ATM

　　 2）第三层交换机、Gigabit Ethernet的应用

　　 3）IP+WDM 或IP+DWDM由广域网正迈向城域网建设中

　　 4）一个全新的设备形态 ＭＳＴＰ（Ｍｕｌｔｉ－Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ，多业务传输平台）很可能成为未来城域传输网的主要设备。
多业务传输平台能在同一平台上提供时分复用和统计复用技术，运营商可以经济地在一个光传输设备上同时提供高速数据业务和传统的ＴＤＭ时分复用业务。

　　四、目前宽带IP城域网提供的业务

　　1.宽带上网

　　随着各种宽带技术的成熟和普及，可以向用户提供xDSL、LAN、HomePNA、Cable、HFC、Wireless等多种方式的接入选择，高带宽的接入使用户享受高质量的网络访问，促进数据业务的不断进步。用户快速便捷地通过网络获得更多更丰富的信息，WWW不再是"World Wide Waiting"。

　　2.企业VOIP（FOIP）业务提供

　　3.VOD、MP3音乐、交互游戏

　　网络带宽和服务质量的提高，使VOD、MP3音乐、交互游戏等对带宽、服务质量、延时要求较高的业务得以大量增长，这也是宽带网所能带给人们的最接近生活的享受之一。

　　4.远程教育、远程医疗

　　多媒体远程教育系统以Video/Audio工业的最复杂的压缩和传送技术为基础，采用标准RTP协议并且把高品质的视频/音频和HTML页面紧密结合，实现视频、音频、图像和文字教学材料在网上的实时同步传输。远程医疗是使用远程通信技术和计算机多媒体技术提供医学信息和服务。

　　5.会议电视、可视电话

　　会议电视就是通过传输信道在多个地点进行实时性视频交互通讯的一种联系手段。宽带城域网的建设为电视会议提供了可靠的网络平台，基于IP、基于ATM的电视会议在企业中的应用越来越多。可视电话使人们的远距沟通更加生动和亲切。

　　6.VPN

　　VPN的需求一直是各类企业，尤其是跨地区的企业所急需的，城域网的宽带化为大量开展VPN业务提供了网络保证。

　　7.端口出租、主机托管、虚拟ISP

　　对于网络运营商来说，对各类ISP和ICP提供多样化的服务和灵活的网络资源组合，是取得效益增长的一个有效途径。

五、宽带IP城域网的业务开拓探讨

　　1.xDSL技术 　　

　　DSL（Digital Subscriber Line数字用户环路）技术是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载；并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式，这意味着使用xDSL上网并不需要缴付另外的电话费。由于历史原因，传统的电话用户铜线接入网构成了整个通信的重要部分，它分布面广，所占比重大，其投资占传输线总投资的70％－80％，如何充分利用这部分宝贵资源开发新的宽带业务，是中近期接入网发展的重要任务。而xDSL就是一种充分利用铜线的有效宽带接入技术。这是已有电话用户铜线接入网的电信运营商的应积极发挥优势。

　　2.HomePNA技术 　　

　　HomePNA（Home Phoneline Networking Alliance），是多家世界知名的电信企业为了推广基于传统电话网络的数据传输技术的应用而成立的非盈利性组织，于1998年制订了《HomePNA技术白皮书》，利用传统电话网络提供宽带数据接入服务，从而适应市场对宽带接入的需求。
HomePNA技术为对称式数据传输，其双向传输带宽均为1Mbps（HomePNA V1.0标准）或10Mbps（HomePNA V2.0标准），其传输距离一般为100～300米。

　　3.Cable接入技术 　　

　　Cable接入技术可以使有线电视企业利用现有的HFC(光纤同轴混合网)网络提供宽带业务。HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视和每户至少2路电话、速率至少高达10Mbps的数据业务。将来利用其550MHz～750MHz频谱还可以提供至少200路MPEG-2的点播电视业务以及其它双向电信业务。 这是已有光纤同轴混合接入网的电信运营商可以利用优越条件。

　　4.光纤接入技术 　　

　　光纤用户网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边（FTTC）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到楼面（FTTF）、光纤到家庭（FTTH）等。 　

　　光纤用户网具有带宽大、传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等特点，适于多种综合数据业务的传输，是未来宽带网络的发展方向。它采用的主要技术是光波传输技术，目前常用的光纤传输的复用技术有时分复用（TDM）、波分复用（WDM）、频分复用（FDM）、码分复用（CDM）等。

　　5.无线接入技术 　　

　　无线接入技术就是利用无线技术作为传输媒介向用户提供宽带接入服务。

　　LMDS(本地多点分配业务)是Local Multipoint Distribution Services的缩写，是一种微波的宽带业务，属于无线固定接入手段（有无线光纤美誉），最大的特点在于宽带特性。LMDS在进行数据传输时可支撑的速率为1.2K-155Mbps，并支撑多种协议，包括帧中继、ATM、TCP／IP等。LMDS自身的特点，决定它更适合于大城市的城区或其它人口比较稠密的地区；由于工作频率高，通信质量受雨、雪等天气影响较大。
GSM接入技术，目前仅支撑CSM接入方式，接入速率只有9.6Kbit/s。

　　GPRS接入技术，GPRS（General Packet Radio Service）的中文含义为整合封包无线服务，它是利用而"包交换"（Packet－Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，可以将GPRS理解为GSM的一个更高层次，目前能提供最高达171.2ｋｂｉｔ／ｓ的接入速率。

　　WCDMA接入技术，WCDMA技术能为用户带来了最高2Mbit/s的数据传输速率，在这样的条件下，现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松的传递。WCDMA的优势在于，码片速率高，有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集，可以解决多径问题和衰落问题，采用Turbo信道编解码，提供较高的数据传输速率等。

　　移动运营商可以一方面引导GSM、GPRS及CDMA的用户使用移动终端实现无线数据接入业务，还应积极推行GPRS、CDMA的无线网卡接入业务，让更多的用户能随时随地无线高速接入网络。

　　6.有自己的本地电路交换电信网的运营商，可以利用这些优势积极与当地的企业、酒店、写字楼、展览馆及交易中心等企业内部电话交换机实行互联，在企业内部交换机上开通一些的增殖业务，如拨号上INTERNET网、企业VOIP（FOIP）、直至发展企业INTRANET网、企业VPN等。