关于城域网的现状与未来的发展趋势

论文关键词：城域网　接入网　现状　发展趋势
　　论文摘要：自2000年“城域网”的概念在中国首次亮相以后，国内就不断掀起城域网建设高潮。城域网如此受业界关注，引得各种城域网技术趋之若鹜。本文从城域网的内容、作用、特点出发，提出了构建城域网的方案和技术，并探讨了城域网的产生原因与核心组网技术，从现状与市场前景等几方面研究分析了中国城域网市场的现状与发展前景。 

　　
　　随着我国骨干网带宽扩展的完成，各电信运营商已经将工作重心转移到宽带城域网的建设和运营上，不论是中国电信，还是中国移动、中国联通等运营商，都在向大客户，商业楼字进军，直接推动着光纤城域网快速发展。目前我国通信骨干网主要是中国电信和中国网通的骨干网，经过“八横八纵”光纤网络建设和中国各大通信运营商的努力，已经在骨干核心层上解决了长途传输的带宽问题。因此，在电信运营企业宽带核心骨干网和省际省内干线网建设初具规模后，近两年的通信网络的建设重点已从骨干网向城域网的区域性网络发展，实现宽带网络从线到面的辐射，使整个宽带运营网逐级解决带宽瓶颈问题。但在应用时，也面临着实用性和多样性选择等实际问题。如何在激烈的市场竞争中树立自己的品牌，如何用最简单的技术手段、最低廉的价格、最快的速度来吸引用户，形成一个简单、快速、便宜的宽带城域网，并通过建设城域网来开发新业务，创造业务收入新的增长点，成为急待解决的课题。
　　
　　1　城域网的内容与作用
　　
　　1.1　城域网的内容
　　目前城域网范围电信网由上至下可纵向划分为三种网络：业务网、传送网、光缆网。其中业务网主要包括话音网和数据网；传送网主要基于SDH技术构建；光缆网由广泛分布的光缆线路互连组成，是所有上层网络的物理媒体承载平台。城域数据网的结构一般分为核心层、汇聚层和接八层。核心层负责进行数据的快速转发，同时实现同骨干网的互连，提供城市的高速IP数据出口。汇聚层负责汇聚分散的接人点，进行数据交换，提供流量控制和用户管理功能。接入层负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。
　　
　　1.2　城域网的定位和作用
　　随着几年多来对城域网理念的反复探讨与不断完善，对城域网定位和作用基本上有了比较一致的认识。但是不同的电信运营者站在不同的角度去理解城域网，其网络结构有所不同。尽管各个电信运营者部署的城域网各不相同。但是城域网具有业务需求密集、业务量大、覆盖面广等特点的公用多业务网的特性这一点是大家所共识。它的业务范围包括数据、语音和图像等全业务。它要支持各种客户层信号，快速地提供客户层信号所需的带宽；它有一定的业务质量QoS保障要求；它是发展宽带IP网络的基础；城域网覆盖范围一般为50～150km；城域网的建设成本应比较低(影响成本的关键是节点而非线路)。当前，电信运营者们对于城域网所关心的重点问题就是多业务，因为业务是一个最不确定的因素，城域网只有具备极强的多业务能力，才能源源不断地将网络覆盖变为盈利，才能谈得上网络的可演进性与可塑性。因此，不断完善城域网络就成为当前传送网络建设的重点领域，各大电信运营者都将建设城域光网络作为自己的重要目标。
　　
　　1.3　城域网的特点
　　(1)城域网基本上是在确定标准之后才大力发展并推向应用的，这就避免了令人十分头痛的设备不兼容，标准不一致等问题。(2)城域网的早期概念虽然由计算机科学家提出，但在后来它主要由电信公司和企业推向应用。城域网技术的发展是电信界和计算机界通力合作的成功范例。城域网技术在保护现已大量存在于用户计算机中的软硬件资源方面很可能优于其它公用数据网技术。(3)城域网在制定标准时充分考虑了B-ISDN的要求，它可以和ATM等技术在一起，成为公用宽带高速网的基础。
　　
　　1.4　城域网的技术方案
　　当前，城域网的技术解决方案很多，分类方式也很多。按照所用底层业务融合的承载技术的不同，主要有5类，第1类是SDH多业务平台；第2类是电信级以太网多业务平台；第3类是弹性分组环多业务平台；第4类是ATM多业务平台；第5类是WDM多业务平台。按照目前市场结构看，除了ATM多业务平台外，其它4类处于同一细分市场，都可以称为多业务传送平台(MSTP)，工作于第一层和第二层乃至第三层。按照内部结构，特别是一层是否采用SDH技术，MSTP又可以分为基于传送的MSTP和基于数据的MSTP两大类。实际上由于基于传送的MSTP是当前市场的主流，因而MSTP往往暗指基于传送的MSTP。
　　
　　2　城域网的产生原因
　　
　　2.1　局域网互联的需要
　　城域网是随着网络技术和其它计算机技术、通信技术进一步发展而出现的新型网络，它是为了解决局域网互联的问题首先提出来的，随着网络覆盖范围的增大，传输速度的增加，引进了新的概念和新的结构，又使城域网有着广域网的某些特征。由此可见，数据通信的分组交换方式保证了远距离安全可靠的传输，但复杂的协议和节点结构影响了广域网的速度。局域网的成功开发使计算机的研究和设计工作者逐渐形成了这样一种想法，即怎样采用尽可能简单的网络拓扑和协议来实现高速数据通信。在这样一种概念的支配下，显然希望能综合广域网和局域网两者的长处，克服它们的缺点，设计出一种新型的计算机网络，能在比较远的距离范围内实现数据的高速传输，又因为经济发达，信息交换要求比较迫切的地理区域往往是大城市及其郊区，城市群或者某些三角洲地区，同时新技术的发展又为实现这一设想提供了可能性，于是城域网(MAN)就作为独立的计算机网络分支而提出来了。

　　
　　2.2　充分利用新技术提供的条件和机会
　　近年来通信技术，特别是光纤通信技术得到了突飞猛进的发展，广泛铺设的光纤线路给计算机网络的研究和设计者提供了新的物质条件，也使构思网络的手段和方法需要一些革命性的变化光纤作为通信介质，除了有中继距离长、保密性好、传送质量高、抗电磁干扰强等优点外，最大的吸引力是它具有极宽的频带，在低噪声光谱范围内(1－２.5um之间)，理论上它可以提供高达10 Hz的频带，与之相比较，常用的双绞铜线只能支持10 6Hz，宽带同轴电缆是109Hz。这样光纤介质为通信系统提供了“频带的海洋”，而主要支持话音通信的电话交换网和主要支持数据通信的分组交换网只使用了频带的极少部分。当然要是能做到全部采用光元件，包括光计算机、光电话、光交换机等就可以充分利用光纤这一潜在的资源，但目前的技术水平离这一理想境界还有相当的距离，现在所能提供的通信接口还不能与光纤的高速度相配合。由于频带这时是丰富和廉价的资源，如何充分开发这一资源，在现有技术条件下，设计出更有效率的网络拓扑结构和协议，这对网络的设计和研究者既是一种挑战，也是一次机会。　2.3　网络技术的快速发展的需要
　　目前，作为中国移动通信主业的GSM网络正在持续快速发展，GPRS、3G是现阶段和下一阶段提供移动数据业务的主导技术，其在本地范围内的传输对城域网的建设提出了新的要求：随着业务的迅速发展，移动商务等新的应用不断涌现。在不远的将来，城域网承载的数据业务将不断增长，对承载这些业务的平台的要求也越来越高1中国移动已于2000年取得ISP牌照，进人数据业务领域，而且中国移动自身也有大量的数据业务：WAP业务、GPRS业务、将来的3G数据业务以及办公自动化等数据业务，已于“2000年开始建设CM-Net，现已完成覆盖全国的0P数据骨干网：全国大多数省正在建设或计划建设省内数据骨干网：但是由于没有宽带传送网络，很难针对企业用户或者个人用户开展业务，所以有必要建设宽带城域网。
　　
　　3　城域网的技术与核心组网模式
　　
　　3.1　城域网的技术
　　目前城域网技术的发展有三个主流方向，即IP城域网技术、城域以太网技术、光城域网技术。对应每种技术有相应的组网方案。IP城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴，IP城域网指利用路由器组网，核队汇聚节点之间利用POS端口互连。城域以太网指利用L2/L3交换机组网，节点之间利用裸光纤互连。光城域网属于传送网范畴，它的核心是利用光传输网络直接承载IP/Ethemet，为上层的业务提供更有效的承载。可以使用各种光纤电路承载IP/Ethemet：SDH/SONE厂连接、DWDM/CWDM连接或者RPR连接。
　　
　　3.2　城域网核心组网模式
　　目前在宽带城域网建设中存在两种基本技术即采用纯ATM体制和纯IP体制，由于它们各有优缺点，所以又衍生出ATM+IP体制。纯ATM体制全部采用ATM交换机和复用设备，纯IP体制采用路由器和以太网交换机，而ATM+IP体制仅在城域网的接入部分采用以太网交换机，其它部分采用ATM设备。技术和需求是通信市场发展的重要推动力，但当前技术发展滞后于需求，单纯地依靠一种技术仍然很难满足不同用户的业务需求。宽带城域网可以采用在建设一个ATM多业务网的同时再叠加一个纯IP网的方案，同时满足高质量的企业互联业务和低质量的Internet业务的需求。诚然，重叠建网存在着诸多缺点，但其优势也较为明显，而且目前也只有在双业务网并存的前提下，宽带城域网才有可能针对细的客户提供差别服务。
　　
　　4　城域网的发展方向
　　
　　4.1　建设可运营的宽带城域网
　　建设可运营的宽带城域网，有利于开展宽带城域网的各种业务，为用户创造价值，提供长期优质服务。首先，要解决的问题是技术选择。宽带城域网业务定位是高速互联网、数据专线、语音、视频和多媒体等，要根据自身优势确定重点发展的主业务，同时兼顾其他业务。不应该纯粹的进行技术比较，而要从业务开展的需求进行技术路线选择，例如，在城域网内开展互联网、数据和语音业务，必须考虑综合多业务城域网方案。
　　4.2　建设可扩展的城域网
　　城域网是一个包罗万象和不断发展的网络，一步到位的想法很不现实，还受到投资规模的限制。如果缩手缩脚，城域网难以形成规模，业务得不到充分发展，丧失竞争优势；如果全面铺开，又可能造成资源浪费。建设可扩展的城域网，打破了一步到位的建设模式，事先制定持续发展的统一规划，分阶段、分步骤逐步实施，这样既可减少一次性投资过大的问题，又可根据业务的开展动态调整建设节奏和规模，最大程度地降低投资风险。除了考虑组网，还要注重设备的升级和业务提供能力。城域网的设备点多面广，对网管和测试等辅助能力的要求较严格，要求设备必须具备很好的后续支持能力。同时，城域网的未来技术发展具有不确定性，难以准确预测哪种产品、形态和建网思路符合未来发展，选择设备时必须考察厂家的综合技术能力、服务能力和持续改进能力，因此选择主流技术和实力厂家是建设可扩展宽带城域网的重要环节。

　　
　　4.3　积极应用无线技术
　　从目前的情况来看，无线电波接入系统信号覆盖范围都很有限，需要解决的问题还很多，完全替代光纤或电缆网络是不太容易的事情，起码目前可以认为它们仅仅能成为光纤接入技术的一个重要的补充手段，特别是对光纤或电缆网络达不到的区域，无线系统可以快速地扩充和延伸信号。但也不可轻视这种技术的潜力，一旦自由光通信和无线接入方式解决了天气的影响，解决了对建筑物的穿透性能，提高了可靠性、解决了保密性、安全性等问题之后，显然是有可能替代光纤和电缆接入系统的。美国电气电子工程师学会IEEE的杂志((IEEE Spectrum))根据最近的一个专题讨论会认为，在2008年“市内无线宽带网络”将是最有可能获得重大突破的技术之一。但是也有一些专家认为，无线接入总是需要光纤网络的支撑。因此光纤光缆与无线接入及包括FSO的综合系统也许是未来城域网络的理想最佳组合。当然光纤系统特别是光纤和光缆只有力争改善自身的特性，优化结构，克服固有的缺陷，减小施工维护带来的麻烦，使综合成本降到最小，以优良的信号特性和最佳的服颓量，争取贏得更多的城域网及接入网中的合理应用份额。赢得电信运营商和电信用户的理解，才能稳定保持光纤光缆在城域网或接入网中的传统优势地位。
　　总之，城域网目前已是业界关注的焦点，如何结合通信城域网现状以及网络技术特点，建设有特色的城域网络一直是值得研究的问题。我们认为，跟踪国际发展趋势，立足国情，把握网络发展的衔接性和可持续发展性，积极开展现场试验，认真解决技术问题，搞清实际业务量分布，制定周全的业务和网络发展规划，开发大量新的应用是城域网得以持续发展的真正原动力。