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宽带IP城域网技术进展

发布时间:2020-01-14 13:40:49阅读:来源:万测试验设备

侯自强

发展宽带IP城域网是当务之急

近年来,广域宽带IP网技术有了重大突破, IP over DWDM 开始被商业运营系统采用。广域宽带IP骨干网带宽从几十Gb/s向几百Gb/s发展,不久将达到Tb/s的水平。在宽带IP接入网方面,ADSL和HFC电缆调制解调器技术已经成熟进入商业应用推广阶段。近年来,光缆到小区、楼宇,10/100 Mb / s 以太网入户的接入系统异军突起,成为宽带接入的新一波。这就对发展宽带IP城域网产生强烈需求,以免出现制约发展的瓶颈。

传统电信城域网采用SDH系统以TDM方式提供专线来构成城域网。这种系统成本高,带宽有限,布设周期长,远不能满足新一代宽带城域网的要求。对新一代宽带城域网的要求可以概括成以下几点:

1)扩展性。带宽可以扩展至几十Gb/s、几百Gb/s、乃至Tb/s以上。

2)可以有多达几百个结点。

3)低成本:低建设成本和运营成本。

4)支持新一代基于IP的业务。支持各种物理接口、QoS、SLA、监视和计费系统。

5)支持传统的话音和数据业务。

6)强大和便于使用的网络管理系统。

7)健壮性。99.9 99%工作时间,硬件冗余,光缆环故障保护自愈能力。

在光网上直接架构吉位以太网正在成为城域网主流

目前的发展趋势是将以太网与DWDM技术结合在光缆网上。

架构成宽带IP城域网。现在采用吉位以太网,很快将采用万兆以太网10 Gb E 。在本人倡导下自1998年以来我国很多城市有线电视台在其HFC网的光缆网上直接架设宽带IP城域网,提供高速上网和宽带交互业务,发展迅速。目前城域网发展的主流正是将这种技术与WDM结合以提高更高的带宽。

DWDM技术在广域网应用中获得巨大成功并成为主流,但是不能简单地将广域网DWDM方案用于城域网。DWDM系统中相邻波长间隔仅0.8 nm (100 GHz ) 或更低,对激光器的频率精确性、单色性和滤波器要求很高,价格昂贵。由于广域网传输距离很长,中间要用很多个放大器,DWDM系统中多个波长通道共用光纤和放大器,在广域网上仍然可以大幅度降低成本。而在城域网由于距离短(一般100公里以内),不需要使用放大器,增加一根光纤成本也不高,简单采用和广域网一样的DWDM设备不一定合算。解决的方法是采用稀疏波分复用CWDM技术。使用1200-1700 nm 的宽窗口,对激光器和滤波器的要求可以大大降低,可以大幅度降低成本。另外一个趋势是将WDM光传输设备和路由交换机结合在一起,路由交换机端口直接驱动光传输设备。最简单情况,一根光纤只传输一路数据时,在裸光纤上直接运行吉位以太网。如果需要传输多路数据可采用波分复用系统,根据需要逐步增加波长通道。

在结点的路由交换机连接各个波长通道即负责选路交换又起分出/插入的作用。这种类分/插入作用不仅可以对波长也可以对任务,对数据流甚至对数据包。

用吉位以太网在光网上直接架构宽带IP城域网满足新一代城域网的要求必须解决以下问题:

1.根据服务水平协议SLA保证服务质量QoS,分配带宽。

2.提供基于TDM的传统电信业务如租用专线等。

3.用做接入网集中器时要解决,同一楼内局域网不同用户之间互相隔离问题和每个用户多业务流的分别管理(提高不同的QoS)和计费问题。以及以组播方式提供视频广播,不对称的服务方式。

4.光缆环路被切断时的保护和自愈恢复。

目前 L2/L3 一体化的吉位以太网路由交换机的背板容量已经达到几百Gb/s,数据包通过量达每秒1亿个以上。可以以线速进行第三层 IP / IP X 路由和第二层无阻塞交换。支持冗余端口,生成树,多选择路由和冗余路由器协议增加系统可靠性。可以提供上百个1000 BASE - X 端口。提供带宽管理、优先权和基于策略的QoS。可以方便地通过HTTP、SNMP、RMON、本地和远程CLI的进行灵活管理。有的设备可以支持数千个 IE EE 802.1 QVLANs ,并且兼容 IE EE 802.1 ad 的链路聚合技术。可以将多个吉位以太网端口结合成一条干线,在各端口之间进行负载平衡。最新的产品还可以支持MPLS,其能力已经和骨干高性能路由器相当。目前已经被用于城域网骨干网,其价格较高性能路由器要便宜得多。在“城域网2000”实验中做过一次价格比较,采用以太网路由交换机构成宽带IP城域网方案与采用POS端口的路由器的方案价格差可以达10倍。随着万兆以太网10 Gb E 标准的完成,10 Gb E 将用于广域网,将会出现从局域、接入、城域到广域网全部采用以太网的局面,即实现端到端的以太网。

对于以太网城域网而言,最困难的是如何在无连接的IP网上提供端到端的连接,仿真TDM电路。一些公司的产品已经开始可以提供 IP TDM 业务。核心网的VMAN和接入网的VLAN配合。可以以固定延时传输语音和视频。为公共电话网提供等效E1的 IP TDM 通道。但是这还不是真正的TDM通道,目前有一种产品提供 TDM over IP ,在IP网上建立透明的 T1/E1 电路。其方法是:在数据包中插入同步比特流,加上IP包头送入IP网传输。数据包通过IP网转发到终点后,在终点重建同步中,除去包头,提供同步的比特流。当然IP网必须对传输的数据流给以QoS保证。用户接口基于标准租用专线(T1,E1),不分帧或分帧/通道化,对协议透明,可以是任何数据(BSC,FR,..)、任何话音PCM, ADPCM ,..)、任何信令(PRI,SS7,..)。网络接口是低成本10/100 Base T 以太网。可以配置QoS选件:VLAN用于第二层优先级(802.1 D ) 、ToS用于IP层优先级确定、UDP口用于第4层优先级

补偿包延时变化。这种系统具有外部的/自适应时钟再生,处理延时很低(小于1ms),可扩展,有冗余备份和管理及诊断功能。其系列产品,单机最多可以提供16个E1端口,TDM有效负荷48-384字节。采用这种设备可以在IP网上提供 TDM E1 专线,比SDH网提供的E1和ATM都要便宜。

以太网城域网不使用SDH设备,当光缆环路被切断时如何能够像SDH一样在50ms内完成自愈恢复是需要解决的问题。目前在网络的第一层到第三层均有解决方案。DWDM系统用光交换可以在光路上在50ms内完成自愈恢复。第二层的弹性分组环RPR可以像SDH一样快速进行自愈恢复,而又能利用环路备份部分传输数据。而最新的路由交换机则可以在第三层完成环网或网状网出现故障时的快速自愈恢复。一种方法是事先计算好各种可能出现故障时的恢复路径的路由表,一旦监视发现故障快速转换到备份路径。另外一种方法是利用MPLS来实现自愈恢复。这两种方法都可以在50ms内完成自愈恢复。

新一代吉位路由交换机支持热插拔模块和元件,有双系统软件和双系统配置,达到电信级的可靠性。具有灵活管理能力,可以方便地从本地或远程通过浏览器、用SNMP、RMON命令行进行灵活管理。

智能光网和边缘路由器构成Tb/s城域网

由于电路由器性能限制,上述用电路由器直接在光缆网上架构宽带城域网的方案带宽在100 Gb / s 量级。要架构Tb/s城域网将采用核心智能光网和边缘高性能路由器配合的方案。

智能光网为WDM光网,在结点上各个光波长通道之间设置光交换机,在 MPLm S 协议的控制下运行。人们称之为波长路由器或 Lam bda 路由器。具有同一标记的数据流由波长路由器进行波长之间的选路交换,快速形成新的光路径。这样客户可以为一段时间或一种业务租用一个波长端口。其交换速度在几十ms级,而建立新光路径时间在秒级。目前已经有一些产品面世。容量可以高达2.4 Tb / s 。目前正在制定智能光网的国际标准有两个系统。一是国际电联ITU的 G. ASON ( 自动交换光网)标准工作组。采用重叠模型。由运营商控制网络资源,按照用户请求提供链路;另外一个是IETF的 GMPLS ,它采用对等模型,用户利用 MPLm S 协议直接调动网络资源形成自己需要的链路。

智能光网和设在边缘的高性能配合工作,在根据数据包的 GMPLS 标记设置光路径连接路由器端口。今后几年内智能光网提供以太路径,与边缘高性能路由器配合将是太位IP骨干网的主要形式。

(未完待续)

摘自《通信产业报》

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