武汉电信本地传输网演进策略

打盹的憨包子

摘要：根据技术发展趋势和市场需求，构建一个大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性城域传输统一平台，将成为城域传送网发展的方向和演进的最终目标，其实现将有利于开辟新的业务领域、建立新的运营和盈利模式。本文在分析城域传送网的特点、主要技术的基础上，结合武汉电信分公司本地传输网的现状，阐述了武电本地传输网向城域传送网演进的一些基本策略。
关键词：城域传送网  SDH  IP  ASON  MSTP

一．前言
电信运营商的城域网络泛指该运营商在某城市范围内提供电信业务的所有网络，可以从纵向和横向两个角度来进行层次划分。纵向划分是按照所对应的不同网络分层加以区别，通常是分成城域传送网和城域业务网，城域传送网是城域业务网的物理承载平台，应该适应不同业务网的相关需求。横向划分时，常把城域网分为3层结构：核心层、汇聚层和接入层。网络规模较小的城市，可根据实际情况简化网络层次(采用核心层和汇聚层合并或者汇聚层和接入层合并的方式)。
另外，随着城域网网络规模的扩大，其接入层面与客户网络有了越来越多的重叠，接入网络有被边缘化的趋势。特别是在竞争激烈的区域，后来的运营者对于商业大厦、写字楼等大用户，将光纤延伸至大楼，直接与企业的LAN相连，从而使城域网接入部分等同于客户网络。
二．城域传送网特点及主流技术
2.1城域传送网主要特点
城域传送网与长途传送网络的区别有些类似于长途交通和城市交通，长途网要求的是高速安全地传送，而城域网则是有效的接入、疏导和会聚各种业务，其主要特点如下：
（1）业务类型繁多，需要提供各种类型接口。
（2）业务流量有一定的不确定性，受用户和应用驱动大，灵活性十分重要。
（3）要求网络有较强的可扩展性，以适合于网络的新业务类型和升级扩容。
（4）技术多样性，没有一个主流的技术，每种技术都有其应用空间。
（5）组网更多的与业务节点的配置相关，设备节点距离相对较近，设备数目众多，需要强大的网管系统。
（6）城域网的多样性。每个运营商、每个城市都有自己的特点，并更多地考虑商业用户和大用户，方便地提供VPN 业务和宽带接入。
2.2 城域传送网主流技术
未来城域传送网的主流技术主要有两种：以SDH为基础的多业务传送平台（MSTP：Multi-Service Transport Platform）和自动交换光网络（ASON：Automatic Switched Optical Network）。
2.2.1城域网多业务传输平台MSTP
MSTP基于SDH技术核心，综合数据业务的处理能力，使得数据业务和话音业务直接承载于一个传送网上，极大简化了网络结构，提高了光纤利用率，降低了网络建设复杂度和投资成本，成为当前城域传送网建设的主流技术。国内各大运营商在城域网、本地网的建设中逐步推广了MSTP的应用。特别是在城域光网络的组网中，MSTP覆盖从接入层到核心层的整个城域范围，直接接入并处理以太网业务。
MSTP设备具有以下特点：具有良好的网络保护倒换性能、对TDM业务较好的支持能力等；支持PDH接口（T1/E1、T3/E3）、SDH接口（OC－N/STM-M）、以太网接口（10M/100M、GE）、POS多种物理接口；支持GFP、LACS、虚级联等多种协议，通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对不同业务的聚合、交换或路由来提供对不同类型传输流的分离；支持包括155/622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s等多种光纤传输速率可以用于网络的不同层次，以后还可以升级到WDM平台；支持级联和虚级联，可实现动态带宽分配，能够提供高效的链路配置、维护和管理能力；提供综合网络管理功能，便于网络的维护和管理。
2.2.2 自动交换光网络ASON
ASON的出现是传送网发展的历史性突破。所谓ASON就是指在选路和信令控制之下完成自动交换功能的新一代的智能光网络，也可以看作是一种具备标准化智能的光传送网。ASON的体系结构包括控制平面、传送平面和管理平面，分别负责网络控制、数据传送和网络管理，此外还包括用于传送控制和管理信息的数据通信网（DCN）。控制平面是ASON的核心，主要包括信令协议、路由协议和链路资源管理等。其中信令协议用于分布式连接的建立、维护和拆除等管理；路由协议为连接的建立提供选路服务；链路资源管理用于链路管理，包括控制信道和传送链路的验证和维护。
ASON技术主要特点如下:
MESH组网，避免多处断纤带来业务的中断，提高网络的生存性；通过恢复机制实现业务的安全性，无需预留带宽，提高带宽的利用率；直达路由，避免某些节点的瓶颈效应，提高整个网络资源利用率。
节点可以自动搜索、拓扑自动发现，扩容更自由；对设备速率无限制、根据业务量的情况选择设备级别，不需中断原有线路连接。
可进行SLA业务分级，给末端客户更多的选择、给运营商带来更好的运营空间；全网端到端业务秒级业务开通。
可以引入新的业务类型，如按需带宽业务、波长批发、动态波长分配租用、光拨号、动态路由分配、光层虚拟专用网等面向客户端的需求，从而由承载网向业务网的方向演进。
三．武电城域网的现状及存在的问题
目前，武汉城域网中，话音和专线业务由SDH和电路交换机提供，数据业务由分离的FR、ATM、IP网提供，这种独立组网的重叠网络结构是多年来为不断支持新业务而逐步形成的。该结构有利于各业务网单独规划和运营管理，但随着不同种业务的数量和流量增加，出现网络资源利用率低、统一规划和管理困难、各业务网间互通复杂、网络发展不适应业务多样化需求等问题，使重叠网络结构越来越难以满足市场发展变化的需要，建设和运营成本越来越高，投入和产出不能保持同步增长。下面就武汉IP城域网和本地传输网现状和存在问题具体分析如下：
3.1 武汉IP网现状及存在问题
武汉电信IP城域网从建设至今，经过几年的发展，已形成了核心层、汇接层和接入层的分层体系结构。
2个核心节点分别位于：洪山、营房村。
8个汇接节点分别位于：洪山、营房村、徐东路、合作路、台北路、鲁巷、关山、十里铺。在洪山和营房村的核心节点同时作为汇接节点。其他汇接节点均双归到洪山和营房村二个核心节点。
14个接入点分别由各点的三层汇聚路由交换机和BAS组成。
目前IP城域网依旧以承载互联网接入业务为主，网络整体负荷较重，其VPN功能正在测试，QOS功能尚未形成使用。IP城域网独立组网，绝大部分业务直接承载在物理光纤网络上。这种组网方式的好处是节省传输设备投资，使组网成本大大降低，但采用量裸纤互连IP设备，加快了光缆线路资源的消耗，而且裸纤直连无法实现链路保护，不便于业务管理和提供电信级业务。
3.2 武汉本地传输网现状
武汉电信本地SDH传输网经过多年的发展，已形成A、B两平面独立和互补的结构。
SDH A网始建于1996年，采用的是爱立信公司的SDH和DXC设备，以6个2.5G骨干环下带43个622MB/S速率子环组成了规模庞大、调度灵活的自愈混合环型网，网上任意两点间均可通过交叉机方便地实现电路的开通，网络覆盖市区44局点及郊区5个局点。A网优点是具有强大、灵活的交叉连接能力，网络安全性较高，调度灵活。它主要提供2M通路业务，同时也可以提供少量的155M光口和电口。
随着业务的发展，例如宽带、无线市话以及智能网等业务迅速增长，我公司于2001年新建了SDH传输B网，由北电的10G SDH构成的骨干环（2个10GSDH环）和以烽火SDH设备构成的1个10G骨干环和20个2.5G子环组成，骨干环的各节点还配置了622M设备，以解决骨干节点的2M业务。B网以提供2M业务为主，但也可提供大颗粒业务，现已为数据及出租业务提供155M通路62条。
接入层主要由低速率的SDH及PDH链组成，实现用户业务的接入。目前B网用户接入方式分为两种形式，一种是在汇聚层子环上下挂光分支接入至用户，另一种是采取点对点的SDH、PDH设备共存。
3.3 武汉本地传输网存在的主要问题
武汉本地传输网经过多年的建设，为交换、数据、无线等业务网起着重要的支撑作用。由于业务的剧增及业务的突发性和不平衡性，现有的网络虽具有较大的容量，但在全网调度方面出现瓶颈，网络资源利用率低、网络业务不够安全等的问题也日益突出。
武汉本地传输网SDH A网和SDH B网存在的主要问题是：
SDH A网采用早期SDH 设备，经多年运行，以下问题逐渐凸显：骨干环和子环速率低，容量已趋于饱和，网络智能化业务开通后，部分局点2M端口资源部分区域间互联的通路资源占用甚至已达100％，且无法扩容；主要提供2M通路业务，少量155M光/电接口，接口单一、带宽容量小、不具备多业务支撑能力；设备运行年限较长，故障率较高，特别是调度中枢DXC设备，满容量运行已近十年，安全性需要引起重视；设备已停产，备件返修和维护保障费用较高（2006年200万）。
SDH B网采用较先进的SDH设备，骨干环和子环速率均较高，接口较丰富。可以升级支持多业务接入。目前存在的主要问题是：网络设计缺乏大容量的调度疏导中心，造成B网网络结构不清晰，环间连接错综复杂，业务调度不方便；由于烽火公司2.5G设备低阶交叉处理能力较小，造成节点低阶处理瓶颈，目前大多数核心节点的低阶资源均比较紧张，且无有效解决手段，造成业务开放困难；网络的安全性低。汇聚层与骨干层之间、汇聚层子环与子环之间业务调度、骨干层与TM设备之间全部采用单电缆、单光纤连接，网络安全性降低；B网目前的业务开放，无法为一点对多点的大客户出租电路提供高质量的电路保障，无法提供端到端的业务保护；资源紧张与网络安全性不高，造成B网虽然已具备MSTP网络功能，但无法完成多业务的承载与接入，不利于演进成本地综合传送网。
四．武汉本地传输网的演进策略
4.1 城域传送网的发展方向
目前基于话音的TDM业务增长趋缓，而基于数据的IP业务增长迅速，虽然目前数据业务量还不大，但是数据业务会成为网络业务主导这一发展趋势是不可避免的。因此武汉电信现在投资光传输网络时，应重点考虑数据业务，未来的城域网除了承载传统的电信业务之外，还应能提供IP业务的传输，并能针对不同用户的实际需求，提供差别化服务。根据技术发展趋势和市场需求，构建一个大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性城域传输统一平台，将成为城域传输网发展的方向和演进的最终目标，其实现将有利于开辟新的业务领域、建立新的运营和盈利模式。当前涌现的各种城域传输技术（如ASON、MSTP、RPR和城域波分等）为解决本地传输网瓶颈问题提供了技术基础。如何经济合理地把这些技术用于本地传输网，使本地传输网能相对独立地平滑演进和发展，充分支持现有的和将来的多种业务，大幅提高网络资源利用率，已成为武汉电信城域传送网发展亟待思考解决的问题。
4.2 本地传输网的演进策略
为了便于网络的扩展和管理，武汉本地传输网采用分层网络结构，由上至下分为核心层、汇聚层和接入层三层结构。核心层主要提供大容量的业务调度能力和多种业务的传输能力，完成与PSTN、ATM/FR、DDN和Chinanet骨干网的互连互通。汇聚层负责城域网区域内业务的汇聚和疏导，提供本地业务调度能力和多业务汇聚分发能力。接入层通过各种接入技术和线路资源，把业务就近接入汇聚点，实现用户覆盖。下面将从这三个层面分别阐述演进思路：
4.2.1接入层演进策略
随着客户需求的多样化和核心网技术的快速发展，边缘接入网络在武汉城域传送网建设中的重要性日渐增加，成为传送网建设的重点和难点。边缘接入网络作为电信企业的触角，是向客户提供服务的前沿阵地，同时也是技术最丰富、对成本最敏感的区域，当前接入层可供选择的技术主要有MSTP、RPR和EPON等。
MSTP技术的出现和发展，使城域网的建设有了更多的选择。MSTP技术通过自身的多业务承载能力可解决城域网多种业务的汇聚，实现传统SDH所无法实现的综合业务的传送，可以提供高等级的以太网业务，满足高级别大客户专线的需要，MSTP还使数据网能够提供端到端的全业务覆盖，并通过复用段保护、STP保护、RSTP保护和 LCAS功能使数据网得到一定的安全保证。可以看出， MSTP技术并不是简单地与数据业务网发生重叠，而是通过与数据业务网络的紧密结合，从全面意义上实现一个低成本而又充满竞争力的城域网。
由于接入层网络覆盖面广，要求设备适应各种复杂的环境；节点数多，设备与光缆的投资非常巨大，性价比较高的集成型155/622M设备应用越来越广泛；单点接入的业务量较少，业务突发性特征较明显，暂时不存在带宽瓶颈，可通过分环或提高光接口速率来解决；数据业务的接入不具备可预见性，不必将所有节点预先升级为MSTP设备。
从保护投资考虑，已经建设的接入层网络可以不进行大面积改造。针对数据热点地区和大客户应用，采用新一代MSTP设备进行补充覆盖。对于IP业务流量占主导的区域，可采用RPR组网，以实现数据业务接入能力优化。局部区域（如传输资源紧缺或用户IP业务需求量大）也可采用光纤直连方式。
4.2.2核心层和汇聚层演进策略
智能光网络（ASON）是未来光通信的发展方向，尽管目前对ASON的研究在很多方面取得了很大进展，但国内现有的ASON网络规模较小，许多功能还不完善，设备标准化还有待发展，特别对大规模ASON组网、ASON的生存性等问题还需要进一步进行研究。
因此，对武汉电信在引入ASON网络的定位有如下思考：新建设的本地传输网应定位成综合传送网，既能顺应传送网发展趋势的要求，又能兼顾不同业务对传输网的要求；能满足传统业务的平滑过渡，又能方便新业务的引入；最大限度的实现业务端到端保护，对大客户电路提供差异化服务；对当前传输网的服务质量起到提升作用，提高传输网的竞争实力。
本地传输网的网络拓扑构建非常重要，因为网络拓扑结构直接决定了网络的生存性。基于目前ASON技术的成熟度，以及目前ASON技术在国内城域网上的应用情况，建议本地ASON网建设依旧采用分层的网络拓扑结构，骨干层选取五个核心传输节点（依据3G、数据、PHS、NGN业务需求综合考虑），采用全MESH网络。
在汇聚层面，由于目前武汉本地SDH B网中存在的网络结构复杂、调度能力有限、部分设备端口资源、节点低阶交叉资源紧张等问题，网络开通能力十分有限，尽管B网已具备MSTP网络功能，但无法完成多业务的承载与接入。如果通过叠加环网的方式扩容，环间业务开通将更加复杂，新增环网的调度能力将更受限制，而新增环网与原环网的业务不平衡性也将使业务的开通能力受到很大影响。因此，在汇聚层面必须新建网络。
汇聚层分武昌、汉口、汉阳三个区域汇聚，每个区域子环都通过本区域两个核心节点与核心层相连，推荐网络拓朴结构如下：

4.3 引入MSTP及ASON技术的必要性分析
武汉本地传输网由于SDH技术条件的约束，存在资源利用率低、网络存在瓶颈、电路开通复杂、业务调度困难、多业务接入能力弱等先天不足，必须适时引入ASON和MSTP技术，改善网络现状并向着城域传送网的方向逐步演进，其必要性具体表现在以下方面：
提升网络安全性和生存能力。ASON技术基于格形组网，具有极高的生存能力，尤其在对抗多点失效方面。由于本地网光缆资源充裕，为网络向格形网转型创造了有利条件。
提高响应速度，满足客户需求。在武汉电信市场上，各运营商之间的竞争异常激烈，引入ASON和MSTP技术可为客户提供分等级服务和多业务接入，解决跨地域组网等需求。
为企业转型奠定网络基础。随着武汉电信交换网络引入软交换技术来实现网络智能化，标志着交换网络从传统的PSTN网向软交换网络演变，为了保障软交换网络的稳定可靠性，对承载网的QoS提出了更高的要求。因此，在交换网络转型的同时，传输网也必须引入ASON和MSTP技术来组建一个高速率带宽平面来主要解决城域网内1Gb/s、2.5Gb/s、10Gb/s 等高速率的业务组织。
4.4 网络建设时必须考虑的几个问题：
作为传输核心网建设的ASON网络，应从自身专业发展上进行定位，在建设初期应尽可能规划好组网规模、拓扑结构、mesh通路，需满足不同业务对传输网的需求；
ASON信令网规划的安全性问题，ASON信令可以采用带内通信也可以采用带外通信网，但必须保证极强的健壮性，因为信令网发生故障，带来的后果是极端严重的。
网络规划软件的有效性是选择ASON设备的重要参考之一。网络优化规划工具是ASON相比传统传输网络所独有的一个部分，也是相对独立的一个部分。网络优化规划的功能很多，可以用作初期的网络规划，对提出的网络方案做技术经济的可行性分析，并对影响因素做灵敏度分析，得出对CAPEX和OPEX影响最大的因素，可以用作资源的优化，对使用不合理的资源进行重路由，以使得全网的资源利用趋于合理，还可以进行碎片整理，节约网络资源。
大客户端到端电路应尽量考虑在ASON网络上开放；充分发挥ASON的各种保护功能；
  核心节点的选择要兼顾到目前现网，对现网服务能起到提升作用；
ASON设备上应适当考虑FE等接口盘；
ASON设备需具备VC12整合功能。
4.5武汉城域网的最终目标网络
现阶段网络演进完成后，在核心层的边缘，可以建设和ASON核心层同一厂家的小型的ASON设备。以太网业务等数据业务既可以在SDH B网上传输，又可以在新建的ASON网上传输。开始，新建的ASON子域像孤岛一样存在于传统网络中,端对端的业务将穿越智能域和传统SDH域，不同厂家的网域将通过不同的网管来管理，随着ASON设备成为建设的主流,规模不断扩大,逐渐从骨干层向汇聚接入层延伸,传统SDH域不断缩小,最终全网将统一成为真正的ASON网络。
按照以上的演进思路，武汉电信城域传送网的目标网络将是一个全新的光智能的传送网络，重叠原有的SDH网络，避免对原有网络进行过多的调整。主要分为两层结构，核心层部分在武汉6－8个骨干节点新建大容量、高交叉的ASON设备，在20－30个城区内非骨干节点和郊县中心节点新建较大容量的ASON设备，分汉口、汉阳、武昌三个区域组建MESH网。接入层采用MSTP、RPR、EPON、FTTH等多种接入方式，最终在MSTP的基础上，真正实现一个全业务、全程全网、可管理、可调度、可运营的城域传送网。
五．结论
随着技术的发展，业务网与传送网的关系越来越紧密，传送网已经走出了仅考虑本层面的发展，单纯追求大容量和高速率的阶段，逐步开始充分考虑业务网对传送网的需求，武汉电信在本地传输中适时引进MSTP和ASON技术，既能适应未来网络的发展需求，满足大客户、数据以及未来的NGN、3G网络对传输网的业务需求，对网络的演进具有及其重要的意义。

参考文献
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