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  • CWDM技术在城域网中的应用

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        摘要:用户业务多样化需求,使得发展宽带IP城域网成为主流趋势,针对城域网建设高扩展性、多业务节点、低构建成本以及实时自愈保护的特点,本文通过对几种现代城域网构建技术的比较,以及对上海市长宁区政务网建设的描述,较系统的介绍了CWDM(稀疏波分复用)技术用于宽带城域网建设的优势和特点。
        
        
         一、 引言
        
         简单地说,城域网覆盖大约2公里到150公里的范围,是城市中作为局域网互连的高速网络,通常又分为城域网接入部分及城域网核心部分。各个城市的城域网最终再透过更大范围的广域网络骨干相互衔接,最终形成一个全国或全世界规模的无所不在的网络。
        
         目前,光传送技术发展得如火如荼,SDH和DWDM体制在全世界的电信网上得到了规模应用。无疑,所有刺激光网络发展的原因可以归结到一点:那就是以Internet 为立足点的数据业务正在蓬勃发展。出于竞争的需要,中国的各大运营商纷纷建设各自的光网络。为了进一步刺激数据业务增长,解决长途骨干网和接入网之间的“断层现象”,国内各大运营商都提出了各自的城域网实施方案,采用的数据类产品包括路由器、ATM交换机、以太网交换机等。
        
         二、 城市通信网络建设的技术比较和选择
        
         在城域通信网骨干网络的建设中,目前基本上都采用光缆作为传输介质。采用光缆作为传输介质的主要光传输技术有SDH、ATM、WDM、DPT及千兆以太网技术。目前,这五种技术在国内的各个城市的城域通信网骨干网络的建设中都有应用。下面,我们将分析比较上述五种网络技术在城域通信网络建设中的应用特点。
        
         从OSI的角度来看,上述五种技术都属于物理层与数据链路层(不一定吻合,但可进行对应,如ATM有自己的分层模型)技术,从本质上讲,SDH与WDM都只是传输系统,应归入物理层。POS技术只是对在SDH帧结构中点到点的VC(虚容器)数据块进行了PPP封装以及扰码处理,属于点到点的传输技术。目前在SDH之上运行IP(IP over SDH)或称为POS(Packet over SDH)是运营商在骨干网的主要技术。但系统相对复杂(包括了PHYSICAL、SECTION、LINE、PATH四个层次),链路开销大(段开销、线开销、通道开销共占整个信道的近5%)等缺点,系统成本比较高,目前主要用于骨干链路。
        
         IP over ATM在97年左右非常热门,由经典的IPOA到MPOA再到IP Switch、Cisco的标记交换,最后形成了MPLS。但随着IP的普及以及千兆以太网的推出,ATM必将没落。因为其成本实在是太高昂了,根据ATM的设计,其可直接运行于裸纤之上,但具体实现时,都将其运行在SDH之上,以利用其成熟的硬件实现。而ATM为实现快速、无阻塞的Cell转发所采用的大规模交换网络(包括白切尔混合网络、陷阱网络、蓉树交换网络等)更为昂贵。同时因为“信元税”(9.4%的信元头开销),传输效率更低。
        
         DPT(Dynamic Packet Transcation)是Cisco所提出的一种基于光传输网络的子网传输技术,具有简洁而高效率的MAC层,稳定的物理层。兼有以太网的简单与高效和SDH的环网自愈能力,因而目前也有很多的应用。但DPT仍然是Cisco的专利技术,目前只有Cisco支持,所以在成本与大规模部署方面还有很大的障碍,一旦部署,就很难降低总拥有成本。
        
         千兆以太网(GE:Gigabit Ethernet)由以太网技术发展而来,具有简单,成熟,可靠,应用范围广,支持厂商多等优点;当然也有诸如QoS难以保障,用户控制能力弱等问题。IP技术、千兆交换和多层交换技术的不断发展,结合光纤传输技术的进步,给城域网络设计的观念上带来了一个全新的变革。采用具有多层交换能力的多功能千兆交换机为骨干,千兆交换机或百兆交换机为主体,以IP协议为信息承载协议,构造一个城域宽带IP光纤网已经成为一种高性能、低成本、极具发展前景的网络建设方案。
        
         IP OVER WDM是光层复用技术,每波通道均是透明的光通道。GE OVER WDM的解决方案可以在一对光纤上提供几十个千兆位的通信带宽和快速的网络自愈能力,而且具有以太网的简易性,与其它类似速率的通信技术相比,具有价格低廉的特点。与SDH技术相比,作为城域骨干网技术,IP OVER WDM技术具有更大的价格优势和性能优势,不需要特殊的格式转换,因此网络效率是最高的。
        
         主要城域网络技术运行IP 时---主要指标比较
        
        
        
         三、 CWDM技术的优势和特点
        
         由于城域网传输距离短,一般局间中继距离大约为5~7km(依城市的大小而不同),如果应用长途传输的DWDM,可能会带来成本上的提高。为了节约成本,人们提出了CWDM(粗波分复用)的概念。CWDM技术充分利用了城域传输网传输距离短的特点,以比DWDM 系统宽得多的波长间隔进行波分复用。从而无须选择价格昂贵的高波长稳定度和高色散容限的激光器、无须选择成本昂贵的密集波分解复用器和复用器以及无须采用比较复杂的控制技术以维护较高的系统要求、无须在系统中采用EDFA做中继放大。由于器件成本和系统要求的降低,使得CWDM系统的造价比DWDM系统大幅下降。而在整体成本造价大幅度降低的同时,CWDM系统也能和DWDM一样支持多业务接口,例如可以提供SDH 接口,实现IP/Ethernet over SDH,ATM over SDH;可以为路由器和ATM交换机提供光纤直连接口,实现IP/Ethernet over OPTICA和ATM over OPTICA等等。并且,CWDM系统具有OADM功能,可以和使用标准波长的DWDM系统互连、成环,或接入DWDM骨干层。此外,CWDM可以兼容在城域网中已得到广泛应用的1310nm的老的SDH系统,而目前的DWDM还做不到这点。
        
         CWDM系统会在城域级的网络建设中具有以下优势。
        
         (1)与传统的TDM方式相比CWDM更适应高速数据业务的发展。比如说,可以通过将分组和信元直接映射进一个波长的方式,将路由器和交换机直接与CWDM传送网相连,而不需要经过SONET/SDH TDM复用器。并且CWDM系统提供的灵活性是TDM系统所无法比拟的。
        
         (2)节省光纤资源。在许多的情况下,城域通信网络的建设都面临着光纤资源的紧张或光纤租赁价格的昂贵。采用CWDM的波分复用功能和环网自愈功能比点对点的升级有着更多的好处。比如可以为未来准备一些“虚”环和“虚”光纤。它可以根据新业务和新应用的引进而不断地扩展。
        
         (3)速率和协议透明。CWDM的协议透明性可以使业务提供者支持本地的企业数据,比如:以太网数据、ATM、IP over SDH等,用不同的波长来支持不同类型的数据。光层提供了独立于业务类型的传送结构。同时,CWDM提供了在一根光纤上提供不同速率的数据通道。这一点在城域环境中非常重要。因为城域网中有许多不同的业务和不同的速率。CWDM的透明性和分插复用功能可以允许使用者直接上下某一个波长,而不用转换原始信号的格式。当然,相应接入设备的光接口还是需要的。
        
         (4)提高业务质量。在城域网中应用CWDM系统可以使光层恢复成为可能。光层恢复比电层恢复要经济得多。考虑到光层恢复是独立于业务和速率的,那么原来一些自身体制无保护功能的体系(例如:千兆网络技术),则可以利用CWDM来进行保护。
        
         四、 应用实例 - 长宁区政务网
        
         1、背景和现状
         当前,城市信息化建设风起云涌,上海市已规划投资300亿建设城市光层网络。在长宁区政府办公网的基础建设上,采用CWDM技术,使长宁区政府办公网的信息化建设建立在高起点、高标准和高可靠性的基础上,避免重复投资的浪费,使长宁区政府办公网的建设达到上海市乃至全国的先进水平。应用了CWDM技术构筑的光网络为集数据、语音、图像和视频的传输提供了宽阔的基础平台,使建设真正的城市信息化高速公路成为现实。
        
         2、CWDM网络建设原则
        
         (1)安全性
         长宁区公务网是政府等相关部门的专网,是实现电子公务的基础工程,所以对网络的安全性和可靠性要求比较高,在物理上要求与外网完全隔离,同时在网络的管理与维护上要采取一些专门的策略。采用基于WDM的光网络技术,在网络的安全性方面可以增加电层网络技术无法达到的功能。
        
         首先在城域网中仅依靠路由器、

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