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關于城域網的現狀與未來的發展趨勢
論文關鍵詞：城域網 接入網 現狀 發展趨勢論文摘要：自2000年“城域網”的概念在中國首次亮相以后，國內就不斷掀起城域網建設高潮。城域網如此受業界關注，引得各種城域網技術趨之若鶩。本文從城域網的內容、作用、特點出發，提出了構建城域網的方案和技術，并探討了城域網的產生原因與核心組網技術，從現狀與前景等幾方面研究分析了中國城域網市場的現狀與發展前景。
隨著我國骨干網帶寬擴展的完成，各電信運營商已經將工作重心轉移到寬帶城域網的建設和運營上，不論是中國電信，還是中國移動、中國聯通等運營商，都在向大客戶，商業樓字進軍，直接推動著光纖城域網快速發展。目前我國骨干網主要是中國電信和中國網通的骨干網，經過“八橫八縱”光纖網絡建設和中國各大通信運營商的努力，已經在骨干核心層上解決了長途傳輸的帶寬問題。因此，在電信運營企業寬帶核心骨干網和省際省內干線網建設初具規模后，近兩年的通信網絡的建設重點已從骨干網向城域網的區域性網絡發展，實現寬帶網絡從線到面的輻射，使整個寬帶運營網逐級解決帶寬瓶頸問題。但在應用時，也面臨著實用性和多樣性選擇等實際問題。如何在激烈的市場競爭中樹立自己的品牌，如何用最簡單的技術手段、最低廉的價格、最快的速度來吸引用戶，形成一個簡單、快速、便宜的寬帶城域網，并通過建設城域網來開發新業務，創造業務收入新的增長點，成為急待解決的課題。
1 城域網的內容與作用
1.1 城域網的內容
目前城域網范圍電信網由上至下可縱向劃分為三種網絡：業務網、傳送網、光纜網。其中業務網主要包括話音網和數據網；傳送網主要基于SDH技術構建；光纜網由廣泛分布的光纜線路互連組成，是所有上層網絡的媒體承載平臺。城域數據網的結構一般分為核心層、匯聚層和接八層。核心層負責進行數據的快速轉發，同時實現同骨干網的互連，提供城市的高速IP數據出口。匯聚層負責匯聚分散的接人點，進行數據交換，提供流量控制和用戶功能。接入層負責提供各種類型用戶的接入，在有需要時提供用戶流量控制功能。
1.2 城域網的定位和作用
隨著幾年多來對城域網理念的反復探討與不斷完善，對城域網定位和作用基本上有了比較一致的認識。但是不同的電信運營者站在不同的角度去理解城域網，其網絡結構有所不同。盡管各個電信運營者部署的城域網各不相同。但是城域網具有業務需求密集、業務量大、覆蓋面廣等特點的公用多業務網的特性這一點是大家所共識。它的業務范圍包括數據、語音和圖像等全業務。它要支持各種客戶層信號，快速地提供客戶層信號所需的帶寬；它有一定的業務質量QoS保障要求；它是發展寬帶IP網絡的基礎；城域網覆蓋范圍一般為50～150km；城域網的建設應比較低(影響成本的關鍵是節點而非線路)。當前，電信運營者們對于城域網所關心的重點問題就是多業務，因為業務是一個最不確定的因素，城域網只有具備極強的多業務能力，才能源源不斷地將網絡覆蓋變為盈利，才能談得上網絡的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網絡就成為當前傳送網絡建設的重點領域，各大電信運營者都將建設城域光網絡作為自己的重要目標。
1.3 城域網的特點
(1)城域網基本上是在確定標準之后才大力發展并推向應用的，這就避免了令人十分頭痛的設備不兼容，標準不一致等問題。(2)城域網的早期概念雖然由科學家提出，但在后來它主要由電信公司和企業推向應用。城域網技術的發展是電信界和計算機界通力合作的成功范例。城域網技術在保護現已大量存在于用戶計算機中的軟硬件資源方面很可能優于其它公用數據網技術。(3)城域網在制定標準時充分考慮了B-ISDN的要求，它可以和ATM等技術在一起，成為公用寬帶高速網的基礎。
1.4 城域網的技術方案
當前，城域網的技術解決方案很多，分類方式也很多。按照所用底層業務融合的承載技術的不同，主要有5類，第1類是SDH多業務平臺；第2類是電信級以太網多業務平臺；第3類是彈性分組環多業務平臺；第4類是ATM多業務平臺；第5類是WDM多業務平臺。按照目前市場結構看，除了ATM多業務平臺外，其它4類處于同一細分市場，都可以稱為多業務傳送平臺(MSTP)，工作于第一層和第二層乃至第三層。按照內部結構，特別是一層是否采用SDH技術，MSTP又可以分為基于傳送的MSTP和基于數據的MSTP兩大類。實際上由于基于傳送的MSTP是當前市場的主流，因而MSTP往往暗指基于傳送的MSTP。
2 城域網的產生原因
2.1 局域網互聯的需要
城域網是隨著網絡技術和其它計算機技術、通信技術進一步發展而出現的新型網絡，它是為了解決局域網互聯的問題首先提出來的，隨著網絡覆蓋范圍的增大，傳輸速度的增加，引進了新的概念和新的結構，又使城域網有著廣域網的某些特征。由此可見，數據通信的分組交換方式保證了遠距離安全可靠的傳輸，但復雜的協議和節點結構影響了廣域網的速度。局域網的成功開發使計算機的研究和設計工作者逐漸形成了這樣一種想法，即怎樣采用盡可能簡單的網絡拓撲和協議來實現高速數據通信。在這樣一種概念的支配下，顯然希望能綜合廣域網和局域網兩者的長處，克服它們的缺點，設計出一種新型的，能在比較遠的距離范圍內實現數據的高速傳輸，又因為發達，信息交換要求比較迫切的區域往往是大城市及其郊區，城市群或者某些三角洲地區，同時新技術的發展又為實現這一設想提供了可能性，于是城域網(MAN)就作為獨立的計算機網絡分支而提出來了。
2.2 充分利用新技術提供的條件和機會
近年來通信技術，特別是光纖通信技術得到了突飛猛進的發展，廣泛鋪設的光纖線路給計算機網絡的研究和設計者提供了新的物質條件，也使構思網絡的手段和方法需要一些革命性的變化光纖作為通信介質，除了有中繼距離長、保密性好、傳送質量高、抗電磁干擾強等優點外，最大的吸引力是它具有極寬的頻帶，在低噪聲光譜范圍內(1－２.5um之間)，理論上它可以提供高達10 Hz的頻帶，與之相比較，常用的雙絞銅線只能支持10 6Hz，寬帶同軸電纜是109Hz。這樣光纖介質為通信系統提供了“頻帶的海洋”，而主要支持話音通信的電話交換網和主要支持數據通信的分組交換網只使用了頻帶的極少部分。當然要是能做到全部采用光元件，包括光計算機、光電話、光交換機等就可以充分利用光纖這一潛在的資源，但目前的技術水平離這一理想境界還有相當的距離，現在所能提供的通信接口還不能與光纖的高速度相配合。由于頻帶這時是豐富和廉價的資源，如何充分開發這一資源，在現有技術條件下，設計出更有效率的網絡拓撲結構和協議，這對網絡的設計和研究者既是一種挑戰，也是一次機會。
2.3 網絡技術的快速發展的需要
目前，作為中國移動主業的GSM網絡正在持續快速發展，GPRS、3G是現階段和下一階段提供移動數據業務的主導技術，其在本地范圍內的傳輸對城域網的建設提出了新的要求：隨著業務的迅速發展，移動商務等新的應用不斷涌現。在不遠的將來，城域網承載的數據業務將不斷增長，對承載這些業務的平臺的要求也越來越高1中國移動已于2000年取得ISP牌照，進人數據業務領域，而且中國移動自身也有大量的數據業務：WAP業務、GPRS業務、將來的3G數據業務以及辦公自動化等數據業務，已于“2000年開始建設CM-Net，現已完成覆蓋全國的0P數據骨干網：全國大多數省正在建設或計劃建設省內數據骨干網：但是由于沒有寬帶傳送網絡，很難針對企業用戶或者個人用戶開展業務，所以有必要建設寬帶城域網。
3 城域網的技術與核心組網模式
3.1 城域網的技術
目前城域網技術的發展有三個主流方向，即IP城域網技術、城域以太網技術、光城域網技術。對應每種技術有相應的組網方案。IP城域網技術和城域以太網技術均屬于城域數據網范疇，IP城域網指利用路由器組網，核隊匯聚節點之間利用POS端口互連。城域以太網指利用L2/L3交換機組網，節點之間利用裸光纖互連。光城域網屬于傳送網范疇，它的核心是利用光傳輸網絡直接承載IP/Ethemet，為上層的業務提供更有效的承載�？梢允褂酶鞣N光纖電路承載IP/Ethemet：SDH/SONE廠連接、DWDM/CWDM連接或者RPR連接。
3.2 城域網核心組網模式
目前在寬帶城域網建設中存在兩種基本技術即采用純ATM體制和純IP體制，由于它們各有優缺點，所以又衍生出ATM+IP體制。純ATM體制全部采用ATM交換機和復用設備，純IP體制采用路由器和以太網交換機，而ATM+IP體制僅在城域網的接入部分采用以太網交換機，其它部分采用ATM設備。技術和需求是通信發展的重要推動力，但當前技術發展滯后于需求，單純地依靠一種技術仍然很難滿足不同用戶的業務需求。寬帶城域網可以采用在建設一個ATM多業務網的同時再疊加一個純IP網的方案，同時滿足高質量的企業互聯業務和低質量的Internet業務的需求。誠然，重疊建網存在著諸多缺點，但其優勢也較為明顯，而且目前也只有在雙業務網并存的前提下，寬帶城域網才有可能針對細的客戶提供差別服務。
4 城域網的發展方向
4.1 建設可運營的寬帶城域網
建設可運營的寬帶城域網，有利于開展寬帶城域網的各種業務，為用戶創造價值，提供長期優質服務。首先，要解決的問題是技術選擇。寬帶城域網業務定位是高速互聯網、數據專線、語音、視頻和多媒體等，要根據自身優勢確定重點發展的主業務，同時兼顧其他業務。不應該純粹的進行技術比較，而要從業務開展的需求進行技術路線選擇，例如，在城域網內開展互聯網、數據和語音業務，必須考慮綜合多業務城域網方案。
4.2 建設可擴展的城域網
城域網是一個包羅萬象和不斷發展的網絡，一步到位的想法很不現實，還受到規模的限制。如果縮手縮腳，城域網難以形成規模，業務得不到充分發展，喪失競爭優勢；如果全面鋪開，又可能造成資源浪費。建設可擴展的城域網，打破了一步到位的建設模式，事先制定持續發展的統一規劃，分階段、分步驟逐步實施，這樣既可減少一次性投資過大的問題，又可根據業務的開展動態調整建設節奏和規模，最大程度地降低投資風險。除了考慮組網，還要注重設備的升級和業務提供能力。城域網的設備點多面廣，對網管和測試等輔助能力的要求較嚴格，要求設備必須具備很好的后續支持能力。同時，城域網的未來技術發展具有不確定性，難以準確預測哪種產品、形態和建網思路符合未來發展，選擇設備時必須考察廠家的綜合技術能力、服務能力和持續改進能力，因此選擇主流技術和實力廠家是建設可擴展寬帶城域網的重要環節。
4.3 積極應用無線技術
從目前的情況來看，無線電波接入系統信號覆蓋范圍都很有限，需要解決的問題還很多，完全替代光纖或電纜網絡是不太容易的事情，起碼目前可以認為它們僅僅能成為光纖接入技術的一個重要的補充手段，特別是對光纖或電纜網絡達不到的區域，無線系統可以快速地擴充和延伸信號。但也不可輕視這種技術的潛力，一旦自由光通信和無線接入方式解決了天氣的影響，解決了對物的穿透性能，提高了可靠性、解決了保密性、安全性等問題之后，顯然是有可能替代光纖和電纜接入系統的。美國電氣工程師學會IEEE的雜志((IEEE Spectrum))根據最近的一個專題討論會認為，在2008年“市內無線寬帶網絡”將是最有可能獲得重大突破的技術之一。但是也有一些專家認為，無線接入總是需要光纖網絡的支撐。因此光纖光纜與無線接入及包括FSO的綜合系統也許是未來城域網絡的理想最佳組合。當然光纖系統特別是光纖和光纜只有力爭改善自身的特性，優化結構，克服固有的缺陷，減小施工維護帶來的麻煩，使綜合降到最小，以優良的信號特性和最佳的服頹量，爭取贏得更多的城域網及接入網中的合理應用份額。贏得電信運營商和電信用戶的理解，才能穩定保持光纖光纜在城域網或接入網中的傳統優勢地位。
總之，城域網目前已是業界關注的焦點，如何結合通信城域網現狀以及網絡技術特點，建設有特色的城域網絡一直是值得研究的問題。我們認為，跟蹤國際發展趨勢，立足國情，把握網絡發展的銜接性和可持續發展性，積極開展現場試驗，認真解決技術問題，搞清實際業務量分布，制定周全的業務和網絡發展規劃，開發大量新的應用是城域網得以持續發展的真正原動力。
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