我国城域网的发展现状及未来发展走向分析【图】

    城域网是一种大型的tAN，是在一个城市范围内建立起来的计算机通信网．通常使用与LAN相似的技术。传输媒体以光纤为主，数据传输速率一般在100Mb／s以上。

城域网结构图

    城域网(Metropol i tanArea Network，MAN) 最初产生于局域网互联和数据新业务发展的需要。从基本特征看，城域网是一种主要面向企事业用户的、最大可覆盖城市及其郊区范围的、可提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网，是一种带有某些广域网特点的本地应用型公用网络。

    近几年来，随着骨干网容量和接入网容量的大幅度提升，网络的容量瓶颈已经逐渐转移到城域网，特别是电子商务、关键企事业业务( 诸如外联网、主机托管、存储域网、灾难恢复等)的外包、局域网互联、POP间或POP内的互联、高速数据传送、上网浏览、点播电视、会议电视等新日业务和应用的发展进• 步促进了城域网的发展。

    一、城域网足高度竞争和开放的网络环境，受用户和应用驱动，基本特征是业务类型多样化以及业务流向流量的不确定性。它不仅是传统广域网与局域网的桥接区或传统长途网与接入网的桥接区，也是底层传送网、接入网与上层各种业务网的融合区，还是传统电信网与数据网的交义融合地带乃至未来的三网融合医，因而各种不同背景的技术在此碰撞交融，往往会在复杂的融合过程中产生新的衍生体。

    二、当前存在的问题和解决方案目前城域网的主要问题首先足带宽瓶颈。在其用广侧，由于低成本吉比特以太网的出现和发展，局域网的速率上了一个大台阶。在其长途网侧，由于高密度WDM技术的发展，容量已经扩展了几个量级。目前商用化系统的容量已达1．6Tb／s，中间的城域网／接入网成为全网的带宽瓶颈。其次是城域网存在多个重叠的网络。一方面，目前多数运营公司通过SDH和电路交换机提供话音和专线业务，而通过SDH和分离的帧中继、ATM和IP网提供数据业务，分离的网络和网络技术往往需要分离的网管系统和人员，以及不同的配置和计费系统，导致设备成本高、运行成本高以及提供的业务费时耗力。另一方面，用户必须通过不同的接人技术和线路获取不同的业务，不仅麻烦，而且费用高。再有，目前城域网底层多数采用SDH作传送平台，利用这种为电话业务设计的SDH固定带宽来传送突发数据业务时不仅效率低下，而且改变带宽往往意味着改变物理接口甚至改变了业务类型，进而常常不得不重新设计和重新建设嘲络。

    三、四种典型解决方案目前，城域网解决方案主要有四大类，第一类是以SDH为基础的多业务平台；第二类是基于第二层交换和第三层选路的方案，丰要指以太网解决方案；第三类是城域网用WDM方案，即以WDM为基础的多业务平台；第四类是以ATM为基础的多业务平台方案。

    （1）、以SDH为基础的多业务平台 万方数据 以SDH为基础的多业务平台的出发点是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技术，特别是其保护恢复能力和确保的延时性能，加以改造以适应多业务应用，支持层2和／或层3的数据智能。其基本思路是将多种不同业务通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而SDH没备与层2和层3乃至层4分组设备在物理上集成为一个实体。结果是减少了机架数、机房占地、功耗、架间互连，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络扩展性，节省了运营维护和培训成本，还可以提供诸如虚拟专网( VPN) 或视频广播等新的增值业务。SDH多业务平台最适合作为网络边缘的融合节点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。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营者，应用于局问或POP间，乃至大企事业用户驻地。即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。目前多数这类解决方案涉及多层帧的映射而导致带宽效率低下，开销处理复杂。此外，这种方案基丁同步工作，抖动要求严，设备成本较高。再有，这种结构带宽配置时间仍较长。最后，同时管理多个面向连接和无连接网不仅困难，而且管理成本较高。从长远看，特别是数据业务成为网络的主导业务类_ff! ! 后，这种解决方案不是一种有效的方法。

    （2）、基于以太网的方案以太网足一种很简单的解决方案，只需要最少量的规划、设计和测试工作，并且应用多年，为用户熟悉，业务指配时间可以减少到几个小时或几天。其次，以太网是标准技术，互换互操作忭好，具有广泛的软硬件支持，成本低。再者，以太网是与媒体无关的承载技术，可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口，避免了重新布线的成奉。从结构上看，以太网正必前所未有的端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所必小可少的网络边界处的格式变换，减少了网络的复杂性。此外，以太网足具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mb／s、100Mb／s、IGb／s一直扩展到10Gb／s。从管理上看，由于同样的系统町以应川在网络的各个层而L，因此网络管理可以大大简化。尤其值得一提的是，由于很多用户已经熟悉了以太网，因此培训工作简化，新、眦务可眦拓展得更快。尽管从长远看，一个端到端的以太网是不可避免的，但演进的路线却不止一条。对于没有基础设施的新兴运营者可以租用暗光纤从头建设自己的网络，完全旁路现有的SDH和ATM基础设施。对于已经拥有SDH和ATM基础设施的运营者来说，问题就没有那么简单，须仔细研究、分步骤逐渐演进。尽管以太网作为局域网应用是一项久经考验的技术，但是用于公用电信网特别是广域网环境仍然是一项未经测试的新技术，其设备是否能提供大型电信级公用网所必需的硬件和软件可靠性也需要实践和时间的验证。总的看，只有妥善地解决了上述主要问题后，传统以太网才能顺利地应用于大型公用电信网环境。

    （3）、城域网WDM方案随着技术的进展和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展，当然，这种扩展不是直截了当的，需要针对城域网的特定环境进行改造，其主要特点和要求可以归纳为以下几个方面。

    1、 采用WDM后，容量有了大幅度的增加，至少几十倍。

    2、应用WDM后容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。而对于应用在城域网核心的系统，则将来有可能还会要求支持10Gb／s的SDH信号和10Gb／s的以太网信号。

    3、 城域网WDM系统还应具备波长可扩展性，新的波艮应能随时加卜而不会影响原有工作波长。城域刚WDM系统的主要不足之处在于不能有效灵活地将低速率信号汇聚进较昂贵的波长通路；此外，不能动态地酣置波长，实现光层灵活连接；最后，目前其成本仍然较高。城域网WDM的演进可以分为以下几个步骤：初始在城域网敷设WDM的主要目的是解决城域网枢纽点光纤耗尽的问题。第．步是逐步敷设OADM形成光自愈环，将大量现有的SDH自愈环汇聚到光自愈环。第三步是引入OXC互连大量的光自愈环形成光网状网结构，从而带来网状网结构的大肇好处，还能提供端到端波长业务。当然在合适的阶段需要在OXC的基础上引入自动交换光网络( ASON) 进一步实现动态分配部署波长通路以适应IP业务量的需要。

    （4）、以ATM为基础的多业务平台ATM为基础的多业务平台最适用于多业务电信环境以及服务质嚣要求较高的IP业务，主要应用于网络边缘多业务的汇集和一般IP骨下网。由于其扩 万方数据 丝堕銮鎏堕垡皇垫垫主展性受限，高业务量下的性能表现不理想，ATMVP环也不支持网状网结构，因而以ATM为基础的多业务平台不太适合超大型IP骨干网应用。一般说，对于那些已经敷设了核心ATM网而计划扩展到网络边缘的大型电信运营公司，ATM VP环不失为一种可选的解决方案。但是对于预计近期IP业务量会持续大幅度攀升，网络规模需要大幅度扩展的情况，则以ATM为基础的多业务平台不是一种长远解决方案。

    相关报告：智研咨询发布的《2016-2022年中国城域网市场深度调查及投资前景预测报告》

    四、影响城域网走向的主要因素及发展方向

    （1）、、业务的多样化和综合化趋势影响城域网发展方向业务的多样化是运营商商业运作的需要，也是社会信息化带来的用户需求；业务的综合化是技术发展的必然产物，多媒体业务是下一代的主流业务已是业界的共识。目前的IP刚是完全建立在Internet设计理念的基础上，在服务质量、安全等问题上存在严重的不足，无法用于建设运营商信任的商用网，过去3-4年投有得到具有实质意义的进展，严重影响了电信运营商使用IP网的信心，也影响确定城域网技术的走向。

    （2）、TDM的大量存在将影响城域网技术的走向下一代城域网应该能够综合宽带、窄带、实时、非实时业务，而TDM资源调度困难，很难实现对宽带和窄带业务的综合。此外，TDM对于具有突发特征的非实时业务并非最佳方案，因而TDM不是下一代城域网技术的发展方向。然而，由于基于TDM技术的传统电话是电信运营商业务收入的主体，因此TDM的大量存在将影响到城域网技术的走向。

    五、城域网的技术基础及走向

    （1）、基于M$TP的城域网技术传统电信运营商拥有大量TDM资源，传统电话在国内大部地区还是业务收入的主要来源，基于SDH的MSTP将是今后几年城域传送网建设的重点。它对传统SDH设备进行了改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种、眦务、多种西议的接人、汇聚和传输能力，是目前城域传送网最主要的实现方式之一。

    第一代MSTP技术是将以太网信号直接映射到SDH的虚容器( VC) 中，进行点到点传送；提供以太网透传租线业务，业务粒度受限于VC，一般最小为2Mb／s；不能提供不同以太网业务的QoS区分：不提供流量控制；不提供多个以太网业务流的统计复用和带宽共享；保护完全基于SDH，不提供以太网业务层的保护。

    第二代MSTP技术是在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之问，实现基于以太网链路层的数据帧交换。第二代MSTP可提供基于802．3x的流鼍控制、多用户隔离和VLAN划分、基于STP的以太网业务层保护、基于802．1p的优先级转发。第二代MSTP也有一些缺点：不能提供良好的QoS支持；无法很好地取代利润丰厚的租线业务；基于STP的业务层保护时间太慢；业务带宽粒度也受限于VC，一般最小为2Mb／s；VLAN的4096地址空间使其在主干节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用；节点处在环上不同位置时，其业务的接人是不公平的；MAC地址学习／维护以及MAC地址表影响系统性能；基于802．3x的流量控制只是针对点到点链路；多用户／业务的带宽共享是对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享。

    第三代MSTP技术的主要特征是引入了中间的智能适配层( 1．5层) 、采用通用成帧规程( GFP) 高速封装协议、支持VC虚级联和链路容量自动调整( LCAS) 机制，因此可支持多点到多点的连接、具有可扩展性；支持用户隔离和带宽共享；支持QoS、SLA增强、阻塞控制以及公平接入。近期，我国电信运营商的盈利业务大部分是TDM业务，因此基于SDH的MSTP设备的应用和发展潜力巨大，使用范围广泛，在未来二、三年内仍将在城域光传送的建设中占据主导地位，并且市场应用需求更多地集中在城域光传送网的汇聚层和接入层。

    （2）、通用传输帧( GET) 技术GFT技术是建立在对三种基本的数据传输技术进行深入分析的基础之上，目前最常用的三种基本的数据传输技术有以下几种。

    1、桥接( Bri dgi ng)桥接技术由IEEE802．1工作组进行标准化。是一种即插即用技术，因此管理比较简单。该技术的不足之处是由于网络中无用链路的存在而导致效率低下，且缺乏快速保护机制。

    2、路由( Routi ng) 技术路由技术主要是由IETF进行标准化。该技术的特点是有效使用网络资源，且相对简单，但缺乏快速 万方数据 有线电视技术经验交流保护机制和有效、简单的QoS支持，不具备即插即用的特性。在当前的传送网中，没有采用路由技术。

    3、交换( Swi tchi ng)交换是以ATM技术与MPLS技术为代表的技术。其特点是可以有效使用网络资源，具备有效的QoS支持，可以实现快速保护，但是连接建立、拆除和维持通信的过程复杂，不具备即插即用特性。到目前为止，上述三种基本的数据传输技术是互斥的，在一个给定的网络中只能用一种技术，业务提供者必须选择二种基本数据传输技术的一种来满足现在和将来业务的需要。这三种基本的数据传输技术要实现相互转移就意味着整个网络要进行升级。GFY提供一种有效、简单的数据帧格式。该技术不仅具有即插即用能力，而且运营者或节点管理者无须执行连接的建立事宜。GFT技术采用上述二种技术的优点集合而成，因而这种方式是最为有效的，它将所有三种基本的数据传输技术统• 到-个帧结构中，可以方便地交叉使州，能充分发挥_三种技术的优点。、Ik务提供者只需川一种网络，而无须在三种网络中做出选择。GFF技术是在不同环境条件F使用最为有效的数据传输机制。

    五、总结面对复杂动态的城域网应用环境，对于多数运营公司而言，近期选择以SDH为基础的多业务平台方案为主，以ATM为基础的多业务平台方案为辅是稳妥的可持续发展的策略；而中长期则可过渡到以基于层2交换和层3选路的方案为主，而核心以城域网WDM方案为主并在适当时机引入ASON进一步实现动态分配部署波长通路以适应IP业务量的需要。（1）、城域网的技术选择以及发展的速度和规模最终取决于应用，而不是人为炒作和盲目跟进。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，制订周全的发展规划，开发大量新的应用是城域网得以持续发展的真正动力。

    目前，几乎所有的路由交换设备生产厂商都推出了全系列的产品。1H是，终端的匮乏和应用的缺乏仍然困扰着IPv6产业化的发展。新一代的互联网经济已经初露端倪，影响互联网经济真正到来的，是IPv6的产业化进程。

    ( 2)、 IPv6发展任重道远，挑战与机遇并存目前斟际上对于i Pv6的研发和应用都非常重视，日本、欧洲都已经出现了商用的IPv6网络。IP网络在中围发展已近十年，网络规模也已相当可观，但要将一个商用网由IPv4改造为IPv6足很困难的。虽然目前网络设备已经逐渐完善，但IPv6的实施还需要有大量的软件、中间件的开发和升级。同时，运营商还必须克服由于路由设备、接人设备升级和更换带来的诸多问题。IPv4与IPv6互通、协议互换等问题也有待解决。最为关键的是目前IPv6缺乏杀于级应用，使商业前景不明朗。电信和网通都参与了CNGI核心网络的建设，他们不愿放弃几乎确定成为下一代技术走向的技术。但在终端、应用业务、可持续的商业模式等还存在质疑。电信运营商的谨慎又导致并加剧了设备商的谨慎。为此，从IPv4向IPv6过渡是一个漫长、困难的过程，不可能很快见到经济效益。从另一方面说，中国的人口基数大，经济发展迅速，国力日益增强，IP业务需求的基础已经建立，实时IP业务已经开始进入商用，实时移动业务、宽带网的需求日益增长，在互联网应用领域，我国发展迅速。目前我国互联网用户总量居世界第二位，但普及率远远低于世界平均水平。我国的固定电话、移动电话用户数均居世界第一位，这些用户都是我国下一代互联网的潜在用户。现在在政府的推动下，IPv6的产业链及市场都被带动起来，IPv6的前途光明。世界卜一致认为，中国将成为IPv6的发展引擎。为此，IPv6挑战与机遇并存。中国工程院副院长、中国CNGI专家组组长邬贺铨院士指出：“ 在3G、IPv6这样的新技术上，中国与其他困家处在同一条起跑线上，国外没有成功的经验，需要我们去探索。我们应该从创新的角度发展，开发属于我国知识产权的IPv6技术。