城域网面临的首要问题是带宽“瓶颈”。在其用户侧，因为低本钱千兆比以太网的呈现和开展，局域网的速率上了一个大台阶;在其远程网侧，因为WDM技能的开展，传输容量扩展了几个数量级。因而使得中心的城域网/接入网成为全网的带宽“瓶颈”。
1 城域网面临的问题及下一代城域网的基本要求
城域网面临的首要问题是带宽“瓶颈”。在其用户侧，因为低本钱千兆比以太网的呈现和开展，局域网的速率上了一个大台阶;在其远程网侧，因为WDM技能的开展，传输容量扩展了几个数量级。因而使得中心的城域网/接入网成为全网的带宽“瓶颈”。
城域网面临的另一个问题是其依然存在多个堆叠的网络。首要，现在大都电信运营公司经过SDH和电路交流机供给语声和专线事务，经过SDH和别离的帧中继、ATM和IP网供给各种数据事务，形成别离的网络和网络技能需求别离的网管体系和人员、不同的网络装备和计费体系甚至不同的终端。而出于惯性思想、组织架构的约束，以及每次晋级的初始本钱考虑，这种别离的网络开展方法仍在持续。但从全体和长远看，跟着网络规划越来越大，不论初始本钱仍是运转本钱都将快速添加，事务供给也将愈加费时耗力。其次，经过不同的接入技能和线路获取不同的事务，用户不只费事，并且运用费高。第三，企业用户正从简略的原始带宽衔接要求转向愈加个性化的事务取舍要求以习惯特定的运用，使得网络需求支撑杂乱的2层和3层功用，因而单一事务方法将会削减收入且无法确定用户。最终，现在城域网底层大都选用传统SDH作传送渠道，在传送突发数据事务时，运用为电话事务规划的固定带宽的SDH进行数据传送不只功率低下，并且改动带宽往往意味着改动物理接口甚至改动了事务类型。使企事业用户改动事务时常常不得不从头规划和从头建造网络。
现在，城域网不只成为电信网的容量“瓶颈”，并且也成为电信网进一步全面开展的“瓶颈”。
要处理城域网面临的问题，下一代城域网有必要能有用地处理混合的第1层、第2层和第3层事务。在混合事务中，每种事务的份额是不确定的，并且随时刻而异，因而根底传送网不只要能在现在有用地支撑第1层事务并具有满意的容量扩展性以满意事务添加的需求，还要能供给第2层和第3层事务，并保证向支撑第3层事务的网络滑润过渡。
2 城域网处理计划之一：SDH多事务渠道
SDH多事务渠道(MSTP)能够在SDH设备上支撑数据事务的传送，完结多种数据协议，施行数据透传或2层交流和本地会聚。其间点到点透传办法直接将数据封装到虚容器中传送，简略，本钱低，具有较好的用户带宽保证和安全阻隔功用，合适有较高QoS要求的数据租线事务，但带宽运用率较低，网络硬件资源耗费较大，不支撑端口会聚等运用，缺少灵敏性，并且需求手艺装备每一个物理通道，耗时吃力。而2层交流和会聚办法用户以多点到单点会聚办法进入网络，用户数据依据媒体访问操控(MAC)地址完结用户侧不同以太网端口与网络侧不同虚容器间的包交流，具有带宽同享、端口会聚才干;经过虚拟局域网(VLAN)办法能够完成用户阻隔和速率约束;运用SDH环或快速生成树维护(RSTP)完成2层维护和环上的带宽同享，节约网络资源和端口。但因为2层交流有竞赛带宽的特性，难以保证用户实践带宽，安全性稍差。带有2层交流和会聚功用的SDH多事务渠道能够显着削减节点的事务端口，下降网络本钱，减轻3层交流机/路由器担负，组网灵敏，合适于会聚层和接入层运用，合适安全性要求较低的网络阅读和视频点播(VoD)类事务。当然还能够进一步运用集成的路由器功用将数据事务在3层上处理，以享用更丰厚灵敏的数据联网功用。
MSTP的呈现不只削减了许多独立的事务节点和传送节点设备，简化了节点结构，下降了设备本钱，削减了机架数、机房占地、功耗和架间互连，简化了电路指配，加速了事务供给速度，改善了网络扩展性，节约了运营维护和培训本钱，还能够支撑各种数据事务。特别是集成了以太网、帧中继、ATM甚至IP选路功用后，能够经过计算复用和超量订货事务来进步TDM通路的带宽运用率和削减局端设备的端口数使现有SDH根底设备最佳化。别的，MSTP能够为任何端口供给1层、2层甚至3层事务的恣意结合而不论物理接口类型是什么。跟着网络中数据事务份量的加大，MSTP正从简略的支撑数据事务的透传办法向愈加灵敏有用支撑数据事务的新一代体系演进和开展。最新的开展是支撑通用组帧程序(GFP)、链路容量调理计划(LCAS)、弹性分组环(RPR)和主动交流光网络(ASON)规范。特别是完成了在协议层面上的多厂家设备互连互通后，能够防止支路口互连带来的网管杂乱性和本钱开支，有利于MSTP的广泛运用。
若下一代的MSTP能将GFP、LCAS和RPR几种规范功用集成在一起，再合作中心智能光网络的主动选路和指配功用，则不只能大大增强本身灵敏有用支撑数据事务的才干，并且能够将中心智能光网络的智能扩展到网络边际，增强整个网络的智能规划。总的来看，SDH多事务渠道最合适作为网络边际的交融节点来支撑混合型事务量特别是以TDM事务量为主的混合型事务量。不只合适缺少网络根底设备的新运营者运用于局间甚至大企事业用户驻地，关于已敷设了许多SDH网的运营公司，SDH多事务渠道也能够更灵敏有用地支撑分组数据事务，增强事务拓宽才干，下降本钱，有助于完成从电路交流网向分组网的过渡。
这种计划的缺陷在于网络根据同步作业，颤动要求严，设备本钱较高;难以灵敏地生成事务;用固守时隙来支撑数据事务的带宽功率较低，现在数据事务功用也还不行灵敏丰厚;一起办理多个面向衔接和无衔接网比较困难，办理本钱偏高。从长远看，当数据事务成为网络的肯定主导事务类型后，这种处理计划不是一种最有用的办法，将会被更有用的计划所替代。
3 城域网处理计划之二：以太网多事务渠道
以太网技能源自局域网，非常简略，运用多年，为用户了解，事务指配时刻能够削减到几小时或几天;以太网是规范技能，交流互操作性好，具有广泛的软硬件支撑，本钱低;以太网是与媒体无关的承载技能，能够通明地与铜线对、电缆及各种光纤等不同传输媒体接口，防止了从头布线的本钱。从结构上看，以太网是一种端到端的处理计划，在网络各个部分一致处理2层交流、流量工程和事务装备，省去了其他计划所必不可少的网络鸿沟处的格局改换，削减了网络的杂乱性;以太网的扩展性很好，容量分为10 Mb/s、100 Mb/s、1 000 Mb/s 3级，在网络边际，经过改动流量战略参数即可敏捷地按需求以64 Kb/s至1 Mb/s的带宽颗粒逐渐供给所需的带宽，直至1 Gb/s。现在10 Gb/s以太网体系也现已面世。从办理上看，因为相同的体系能够运用在网络的各个层面上，网络办理能够大大简化。此外，因为许多用户现已了解了以太网，新事务能够拓宽得更快。因而，将以太网扩展至城域网能够使事务供给商敏捷经济地供给用户所需的高速数据传送和运用事务。
总的看，以太网多事务渠道最合适IP事务量占有肯定主导的网络运用场合，也能够在IP事务量满意大的中、小城市作为独立的IP城域网运用，还能够在IP事务量很大的大、中城市作为IP城域网的会聚和接入层运用。以太网多事务渠道的中心为高端路由器。跟着网络中IP事务量的日益添加，以太网多事务渠道在城域网中的运用将会越来越多。
但是也不是没有问题，首要，历史上以太网用于局域网时QoS不是个问题，但当企图扩展运用到共用电信网时则需求供给随用户而异的QoS和服务等级合同(SLA)机制。现在以太网还没有机制能保证端到端的颤动和延时功用，无法供给实时事务所需求的全网规划的规范QoS指配才干，无法供给多用户同享节点和网络一切必要的计费计算才干。其次，以太网本来是为局域网企事业用户内部运用规划的，缺少安全保证机制，当扩展到城域网(MAN)和广域网(WAN)今后，在许多的终端用户由同一个根底设备供给服务时，需求开发新的安全机制。第三，以太网本来首要用于小型局域网络环境，操作、办理、维护和装备(OAMP)才干很弱。而在共用电信网中，有必要有用地运转和维护大规划的地舆涣散的网络，需求有很强的OAMP才干、网络级的办理才干及商务获利方法。第四，以太网交流机的光口是以点到点办法直接相连的，省掉了传输设备，不具有内置的缺点定位和功用监督才干，使以太网中产生的缺点难以确诊和修正，花费很大，特别是对杂乱的大网很难确诊和修正。以太网没有内置维护功用，首要靠路由器来施行维护，需求至少大约1 s的时刻才干使数据流从头定向，使以太网无法传送电信级的语音数据流。第五，以太网中光纤线路本钱随网络规划的扩展和节点数的添加而敏捷添加，其网络本钱关于杂乱的大型电信级网络是否合算是个未知数。最终，虽然以太网作为局域网运用是一项久经考验的技能，但是否能供给大型电信级共用网一切必要的硬件和软件牢靠性需求实践和时刻的验证。只要妥善地处理了上述问题，以太网才干作为真实的多事务渠道运用于大型共用电信网环境，供给电信级的事务。
4 城域网处理计划之三：弹性分组环多事务渠道
为了将以太网扩展到电信级的中心网，需求处理以太网固有的一系列问题，RPR便是处理计划之一。这是一种根据以太网或SDH的分组交流机制，归于中心层增强技能，选用一种新的MAC层和同享接入办法，将IP包经过新的MAC层送入1层数据帧内或裸光纤上，无须进行包的拆分重组，进步了交流处理才干，改善了功用和灵敏性。RPR既能够作业在1层的SDH和千兆以太网上，也能够直接作业在裸光纤上作为路由器的线路接口板。前期的独立RPR设备架构在以太网上，现在的趋势是架构在SDH上，成为新一代MSTP的内嵌功用，然后能够充分运用两者的优势。
RPR简化了数据包处理进程，不用像以太网那样让事务流在网络中的每一个节点进行IP包的拆分重组，施行排队、整形和处理，而能够将非落地IP包直接前转，显着进步了交流处理才干，较合适分组事务;RPR又能保证电路交流事务和专线事务的服务质量(能做到50 ms的维护倒换时刻);RPR具有主动拓扑发现才干，能够主动识别任何2层拓扑改变，增强了自愈才干，支撑即插即用，防止了人工装备带来的耗时吃力易犯错的缺点;RPR能够有用支撑两纤双向环拓扑结构，能够在环的两个方向上动态地计算复用各种事务，一起还能按每个用户每种事务为根底保存带宽和服务质量，然后最大极限地运用光纤的带宽，简化网络装备和运转，加速事务布置;RPR还具有较好的带宽公正机制和拥塞操控机制。
弹性分组环的最大特色是选用了一个嵌入操控层，然后能够供给许多新的功用。从本钱上看，RPR本钱介于SDH和千兆以太网技能之间，数据接口越多，其本钱越挨近千兆以太网，反之则趋近SDH。总的看，该技能最合适数据事务量占主导，而TDM事务量也需求牢靠有用支撑的运用场合。
鉴于RPR具有很好的会聚特性和优化的数据接入才干，因而最合适于城域网的接入层运用，特别是以太网事务带宽需求占肯定优势的场合。
但是，RPR需求新增一个MAC层，体系本钱将添加。因为RPR没有跨环规范，单个环的RPR信息无法跨环传递，独立组大网的才干较弱，无法完成相切环、相交环、环带链等杂乱的网路拓扑，不能供给端到端事务，但运用与MPLS相结合的办法能够使跨环事务流装备成同一个MPLS符号交流通道，然后完成多个RPR环事务的互通。RPR运用同享接入办法，扩展性受限。
5 城域网处理计划之四：WDM多事务渠道
跟着技能的开展和事务的开展，WDM技能正从远程传输范畴向城域网范畴扩展。当然，这种扩展不是直接的，需求对城域网的特定环境进行改造，其首要特色和要求能够归纳如下：首要，选用WDM后，容量有了大幅度的添加，能够扩展数十至数百倍，并且能够供给某种方法的WDM环维护。其次，运用WDM后容许网络运营者供给通明的以波长为根底的事务。用户能够灵敏地传送任何协议和格局的信号而不受限于SDH格局。特别是关于运用在城域网边际的体系，直接与用户接口需求能灵敏快速地支撑各种速率和信号格局的事务，因而要求其光接口能够主动接纳和习惯从10 Mb/s到2.5 Gb/s规划的一切信号，包含SDH、ATM、IP、千兆比以太网和光纤通路等。而关于运用在城域网中心的体系，将来或许还会要求支撑10 Gb/s甚至40 Gb/s的SDH信号和以太网信号。最终，城域WDM体系还应具有波长可扩展性，新的波长应能随时加上而不会影响原有作业波长，这样，体系能够经过简略地添加波长的办法敏捷供给新的事务，极大地增强了网络扩展性和商场竞赛才干。
但是，现在WDM多事务渠道的本钱依然较高，特别是传输距离较长时需求光纤放大器，因而需求开发低本钱光纤放大器。因为当时在网络边际需求整个波长带宽的用户和运用究竟很少，因而WDM多事务渠道首要适用于中心层，特别适用于扩容需求较大、距离较长的运用场合。为此进一步开发答应不同事务量和不同协议同享同一波长的子速率复用技能，改善容量运用功率是WDM向网络边际扩展的必要手法。
为了下降城域WDM多事务渠道的本钱，呈现了粗波分复用(CWDM)的概念。体系的典型波长组合有3种，即4、8和16个，别离掩盖1 510～1 570 nm、1 470～1 610 nm、1 310～1 610 nm规划，波长通路距离达20 nm之宽，滤波器通带宽度约13 nm，答应波长漂移±6.5 nm，大大下降了对激光器的要求。传统DWDM体系用激光器的波长精度要求至少有0.1 nm，而CWDM体系用激光器的波长精度要求能够放松到2～3 nm，甚至能够在制作DVD光驱用激光器的出产线上制作出来，因而本钱可大大下降。此外，因为CWDM体系对激光器的波长精度要求很低，无须制冷器和波长确定器，不只功耗低、尺度小，并且其封装能够用简略的同轴结构，比传统碟型封装本钱低(激光器模块的总本钱能够削减2/3)。从滤波器视点看，典型的100 GHz距离的介质薄膜滤波器需求150层镀膜，而20 nm距离的CWDM滤波器只需求50层镀膜即可，其成品率和本钱都能够取得有用改善，估计本钱至少能够下降1/2。
简言之，CWDM体系不论是对激光器输出功率要求，仍是对温度的敏感度要求，对色散容忍度的要求以及对封装的要求都远低于DWDM激光器，再加上滤波器要求的下降，本钱有望大幅度下降。特别因为8波长CWDM体系的光谱组织避开了1 385 nm邻近的吸收峰，能够适用于恣意一类光纤，将会首要取得运用。
从事务运用上看，CWDM收发器现已运用于吉比特接口转换器和小型可插拔器材，能够直接插入到吉比特以太网交流机和光纤通路交流机中，并答使用户挑选波长。其体积、功耗和本钱均远小于对应的DWDM器材。现在100 GHz距离的吉比特接口转换器现已面世，50 GHz距离的吉比特接口转换器也将很快面世。这样，用户能够首要运用CMDM体系敷衍事务需求，在事务量开展需求更多波长时，直接用DWDM替代CMDM收发器，其他部分不动，即可滑润晋级到数百个波长通路体系。
总的看，关于光纤资源缺少的城域网或许大型城域网的中心层甚至未来的会聚和接入层面，城域WDM多事务渠道都将是一种有长时刻技能寿数的通用处理计划。CWDM多事务渠道则最合适城域会聚和接入网部分。
6 总结
面临杂乱动态的城域网运用环境，上述4种计划都将在特定运用场合或时刻取得运用，一起构成完好的城域网处理计划。关于大都运营公司而言，近期挑选SDH多事务渠道是保险的可持续开展的战略，既统筹了现有的许多SDH根底设备，又考虑了适度支撑数据事务的需求;弹性分组环多事务渠道在网络边际有运用上的优势;以太网多事务渠道在未来IP事务肯定主导的局势下将或许成为首要处理计划;当事务量抵达相当规划后，WDM多事务渠道将在中心和会聚层扮演首要人物。
能够信任，跟着网路中IP事务的持续快速添加，我国宽带事务的敏捷兴起和第3代移动通讯事务的商用在即，构筑一个动态、灵敏、高带宽的城域网将成为网络开展的必定要求，也将是一次重要的商场机会。
