宽带IP城域骨干网主要技术及应用

摘　要：文章对宽带IP城域骨干网主要技术及应用进行了论述，以供同仁参考。

关键词：IP城域骨干网；MPLS；应用
一、前言
　　随着用户对带宽的需求不断提高，电信运营商纷纷启动了宽带IP城域网的建设。宽带IP城域网一般由高速骨干网、宽带接入网和业务应用平台组成。其中，宽带接入网主要是使用户通过各种方式(ADSL,LAN,LMDS,APON以及传统的DDN,FR等)接入到宽带IP城域骨干网，而业务应用平台则除了提供原有传统业
务外，更重要的是提供多媒体业务、各种托管业务和VPN业务。文章对宽带IP城域骨干网主要技术及应用进行了论述，以供同仁参考。
二、目前宽带IP城域骨干网主要技术分析
（1）基于SDH多业务传送节点（MSTP）
　　基于SDH多业务传送节点（MSTP）是目前广泛应用的产品。为了适应城域网多业务的需求，SDH从单纯支持2Mbit/s、155Mbit/s等话音业务接口向包括以太网和ATM等多业务接口演进，将多种不同业务通过VC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。MSTP的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来支持完成的，其对2层或ATM层处理都是与SDH处理相分离的，但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组成交叉到群路接口。从功能上看，MSTP除了具有SDH功能外，还具有2层MAC层功能和ATM功能。MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司，它可以方便有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过渡，适合支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量，同时可以保证网络管理的统一性。
（2）基于弹性分组环（RPR）技术
　　正在由IEEE 802.17工作组制定的RPR技术，吸收了吉比特以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式，结合MPLS标记，基于MAC高速交换，简化IP前传。RPR技术可以支持更细致的带宽颗粒，网络成本较低，可以承载具有突发件的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坏是在整个环上实现公平机制而不是在单独链路上，容易实行全局的公平机制。服务供应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。带宽策略允许在无拥塞的情况下，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技术适合于以数据业务为主、TDM业务为辅的网络，其应用范围将逐渐扩大，适合于新建网络。
（3）基于WDM的城域网
　　WDM技术不仅提高光纤利用率，而已在业务信号复杂多变的城域网中，对信号具有透明性，它可以对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整，直接进行透明传输。这可给用户、特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时，不同波长间的信号互不干涉，每个波长都可以进行自己的灵活上下，城域传输网采用WDM技术主要应用于城域骨干网。城域OADM环网可以承载大量客户的多种协议和多种速率的业务，每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长，为提高每个波长的带宽利用率，应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效的方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中，该技术被称为子速率（或子波长）复用，从而实现了每个波长多种业务。这种子速率复用器降低了城域网WDM系统的应用门槛，可以直接容纳低速率的信号，给组网带来了灵活性。
（4）三种传送网技术比较
　　MSTP比较适合于已经大量敷设了SDH网络的运营公司，可以方便有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过渡，而SDH与RPR的结合更是增强了它对数据业务的支持。在MSTP上实现RPR对以太网业务支持是一种很好的解决方案，将两者的优势结合起来。对于传统运营商，基于SDH多业务传送节点应是其应用重点。
　　RPR技术适合于以数据为主、TDM业务为辅的网络环境，可以作为中小城市组网的手段，特别适合下新运营商在竞争区域开展业务。但是它仅支持环网结构和相对简单的网管系统，限制了它在更大范围的应用。
　　城域WDM技术的最大挑战来自成本，随着电信市场竞争的加剧和业务类型的增加，在城域网内光纤短缺将越来越普遍，而WDM应用的概率也大大提高，但维护的复杂性、成本依然是它大规模使用的限制因素。城域网最大的特点是多样性，每种技术都有其应用空间，我们不能简单地以一种方式来决定各个地区城城网的发展，应根据城市规模、业务类型、用户分布等选取合理的技术，并充分考虑与业务层的配置关系，考虑两个层面的协调，同时发挥网管系统的强大能力，真正实现城域网内灵活的电路调度和端到端管理。
　　综合上述比较，本文认为在现阶段宽带IP城域网建设中，MSTP是一种较好地平衡了多业务承载需求和投资成本的承载方案。
三、MPLS技术在IP城域网中的应用
　　MPLS技术自从诞生以来，一直受到运营商的广泛关注，作为宽带IP网络的重要组成部分，如何在城域网范围内部署MPLS也是经常被讨论的议题。有人认为，在城域网中引入MPLS后，可以利用其提供的流量工程、服务质最保证，MPLS VPN等新功能，实现类似与帧中继、ATM的服务质量，是未来三网融合的关键技术之一，可以使IP网从“无连接”向“有连接”过渡，实现“电信级”的下一代IP城域网。但从目前国内各个运营商城域网建设情况看，运营商所面临的另一个主要问题是MPLS技术本身还需不断发展完善。传统的IP动态路由协议总是选择最短路径转发IP包，可能造成在两个节点之间沿着最短路径上的路由器和链路可能发生了拥塞，而沿较长路径的路由器和链路却是空闲的。MPLS的一个重要应用是做流量工程，把MPLS应用于一对入口和出口LSR之间配置的多条路径，允许入口LSR把流量分配到不同的LSP上。在理想情况下，可以使得入口交换机使用全部网络资源，在到同一出口的不同路径上公平地装载流量。
　　目前IP网上的绝大多数流量是基于TCP流的应用（超过90％），而基于TCP的应用是一种弹性业务，也就是说，TCP会根据网络的拥塞情况，动态调整发送数据包的速率，以适应网络的拥塞情况：如果判断网络发生拥塞，则快速降低发送速率；否则缓慢提高发送速率。如果高层应用是基于TCP拥塞控制机制的，而又运行在已经启用了MPLS流量工程的网络上的话，高层的TCP和低层的MPLS都会对拥塞做出反应，这时无论是TCP还是MPLS流量工程都已经很难对路径是否“过载”做出比较准确的判 断；如果流量工程选择了另一条LSP，则可能会同为路径的改变而导致TCP重排序的可能性的增加，相当程度上降低TCP的效率。
MPLS技术具有极大的优越性并在不断的完善之中，其中主要的优点就是采用了类似标记交换和IP交换的方式，相对简化转发处理，提高IP包的转发效率。对于当前不断产生的新技术、新业务，运营商不仅应该及早跟踪，还应结合自身网络实际情况和客户需求，力争选择最成熟的介入时机，既要尽早占领业务市场，又要使新技术很好地服务于业务需求，以获取最佳投资效益。
四、结束语
　　总之，在网络建设、资源建设和信息平台建设初步完成后，宽带IP网络的多媒体应用已成为应用的热点。远程视频应用(远程教育、远程医疗、远程会议)、多媒体呼叫服务中心等许多新一代宽带IP网络的应用将脱颖而出。与此同时，全球电信网、计算机网、有线电视网的业务市场开始逐步融合。可以说，三网融合将首先是高层应用及用户终端的融合，也是宽带城域网的一个发展方向，未来的城域网也终将是以MPLS为主的宽带多媒体通信网。