接入網(wǎng)技術(shù)在城域網(wǎng)的建設(shè)中的作用
我國的城域網(wǎng)的建設(shè)還是非常迅速的,同時接入網(wǎng)技術(shù)在其中也起到了很重要的作用,不管是從技術(shù)方法的選擇,還是從材料的選取上,都是“因地制宜”,才能***限度的發(fā)揮接入網(wǎng)技術(shù)的作用。
1. 城域傳輸網(wǎng)絡(luò)中的接入網(wǎng)技術(shù)
核心層由核心節(jié)點(diǎn)組成,一般有交換局、長途局、數(shù)據(jù)中心及關(guān)口局等,負(fù)責(zé)核心節(jié)點(diǎn)間大容量中繼電路,與省/本地長途網(wǎng)的互聯(lián)互通,與其它網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,業(yè)務(wù)可靠性、安全性要求高。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量少、業(yè)務(wù)容量大、電路調(diào)度頻繁。核心層可采用的組網(wǎng)技術(shù)主要有城域波分、MSTP和OXC等。
若業(yè)務(wù)量不是特別大,新建的城域傳輸網(wǎng)核心層可選用MSTP接入網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)。城域核心層業(yè)務(wù)收斂程度高,核心設(shè)備節(jié)點(diǎn)相對較少,可通過10G設(shè)備或40G設(shè)備實現(xiàn)大顆粒業(yè)務(wù)傳送。由于SDH設(shè)備經(jīng)歷了較長的發(fā)展和應(yīng)用過程,基于SDH的MSTP系統(tǒng)成本相對較低,同時可提供成熟的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬,承載高速IP、POS端口和傳統(tǒng)SDH端口,并可同時提供SDH鏈路業(yè)務(wù),實現(xiàn)交換局、關(guān)口局與匯接局的互連互通。網(wǎng)絡(luò)初期建設(shè)采用MSTP技術(shù),可為城域傳輸網(wǎng)核心層提供低成本綜合業(yè)務(wù)解決方案。
城域網(wǎng)核心層無需傳送網(wǎng)具備L2的交換和處理功能,而只要提供點(diǎn)到點(diǎn)的高速連接(POS或GE/10GE接口),因此核心層的MSTP只需要提供數(shù)據(jù)透傳功能。在城域傳輸網(wǎng)與IP網(wǎng)的關(guān)系上,由于當(dāng)前城域傳輸網(wǎng)在承載IP數(shù)據(jù)時存在效率、靈活性和成本等問題仍未得到解決,對于業(yè)務(wù)量不是特別大的城域核心層,IP網(wǎng)和城域傳輸網(wǎng)可采用分別組網(wǎng)的方式,IP網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立于傳輸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。分別組網(wǎng)有利于發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢,便于實現(xiàn)兩網(wǎng)核心層的強(qiáng)大業(yè)務(wù)處理能力。
對于業(yè)務(wù)量特別大的區(qū)域,尤其是未來業(yè)務(wù)流量將保持較高增長速度的地方,核心層應(yīng)采用城域波分技術(shù)。采用城域波分技術(shù)可以把當(dāng)前單獨(dú)組網(wǎng)的IP寬帶風(fēng)和城域傳輸網(wǎng)的核心層統(tǒng)一到城域波分物理平臺上,由此平臺提供的波長資源分別承載SDH、MSTP和IP寬帶業(yè)務(wù)。這樣不僅有利于網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理,而且可通過靈活調(diào)撥波長資源,快速滿足IP網(wǎng)迅速增長的帶寬要求,解決光纖直連方式中光纖資源快速消耗的問題,提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。另外,城域波分提供帶保護(hù)的波長通道,可用于傳送比光纖直連具有更好QoS保障的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),以增強(qiáng)IP網(wǎng)的生存性和健壯性。更重要的是,城域波分技術(shù)的應(yīng)用為今后向智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供平滑演進(jìn)的物理平臺,可避免分離組網(wǎng)所造成的網(wǎng)絡(luò)融合困難和難以擴(kuò)展等問題,為引入智能OXC、適應(yīng)未來智能提供多樣化業(yè)務(wù)和靈活分配帶寬奠定基礎(chǔ)。
核心層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的今后目標(biāo)是向網(wǎng)狀網(wǎng)或格狀網(wǎng)的方向發(fā)展,采用分布式的控制機(jī)制,應(yīng)用OXC組網(wǎng)技術(shù),并基于ASON和GMPLS等新標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。基于OXC的智能光網(wǎng)絡(luò)是今后傳送網(wǎng)發(fā)展的重要方向,但當(dāng)前技術(shù)尚未成熟,業(yè)務(wù)需求也有待開拓。
匯聚層由匯聚節(jié)點(diǎn)組成,負(fù)責(zé)一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)匯聚和疏導(dǎo),要求具有強(qiáng)大的業(yè)務(wù)調(diào)度能力。匯聚層的存在避免了接入點(diǎn)直接入核心層,導(dǎo)致的接入網(wǎng)跨度大、主干光纖消耗嚴(yán)重等問題。匯聚層可采用的組網(wǎng)技術(shù)主要有MSTP、RPR和城域波分技術(shù)。在匯聚層采用MSTP,可保證對傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)的支持,同時優(yōu)化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送,提高帶寬利用率。利用MSTP的L2交換和匯聚功能,可節(jié)省匯聚層節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)端口,降低網(wǎng)絡(luò)成本。當(dāng)前和今后一段時期,TDM業(yè)務(wù)仍將是電信運(yùn)營商最主要的收入來源,而且還有一定的增長空間,在業(yè)務(wù)需求以TDM業(yè)務(wù)為主時,新建城域傳輸網(wǎng)的匯聚層以采用MSTP為適。
若已建的SDH網(wǎng)絡(luò)還有較多的剩余容量,能滿足今后TDM業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,而新增的業(yè)務(wù)主要以IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主時,則可以考慮采用RPR技術(shù)組網(wǎng)。RPR具有優(yōu)化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送能力,它能提供多種級別的業(yè)務(wù)種類,可滿足用戶多樣化業(yè)務(wù)需求。
當(dāng)城域全范圍或局部區(qū)域業(yè)務(wù)量很大且光纖短缺時,可在匯聚層局部區(qū)域采用城域波分技術(shù),基于經(jīng)濟(jì)性考慮,應(yīng)以采用CWDM技術(shù)為主。由于匯聚業(yè)務(wù)顆粒較小,可通過T-MUX接口,把低速業(yè)務(wù)匯聚到一個波長,以提高波長利用率。在當(dāng)前情況下,匯聚層業(yè)務(wù)量相對較小,通常無需彩城域波分技術(shù)即可滿足帶寬需求。對于城域傳輸網(wǎng)與IP網(wǎng)的組網(wǎng),傾向于采用匯聚層IP城域網(wǎng)和城域傳輸網(wǎng)分別組網(wǎng)的方式,IP網(wǎng)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立于傳輸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。將來技術(shù)成熟后,匯聚層也會向統(tǒng)一傳送平臺發(fā)展。接入層處在網(wǎng)絡(luò)末端,進(jìn)行業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)技術(shù)。接入層是技術(shù)最豐富、對成本最敏感的區(qū)域,當(dāng)前接入層可供選擇的技術(shù)主要有MSTP、RPR和EPON等。接入層采用MSTP可以替代部分?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,降低網(wǎng)絡(luò)成本。對于IP業(yè)務(wù)流量占主導(dǎo)的區(qū)域,可采用RPR組網(wǎng),以實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)技術(shù)能力優(yōu)化。由于接入層中的主要業(yè)務(wù)包括10M/100M以太網(wǎng)、2M、34M/45M等小顆粒業(yè)務(wù),城域波分技術(shù)不適用于這一層面。
對于城域傳輸網(wǎng)與IP網(wǎng)的組網(wǎng),應(yīng)綜合考慮技術(shù)成熟性和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)性,根據(jù)實際需求,可采用多種不同的技術(shù)方案實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和靈活的業(yè)務(wù)接入。在接入層,城域傳輸網(wǎng)應(yīng)能提供豐富的業(yè)務(wù)接口,以***限度滿足IP業(yè)務(wù)的接入網(wǎng)技術(shù)和承載,有利于節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資和提高資源利用率。局部區(qū)域(如傳輸資源緊缺或用戶IP業(yè)務(wù)需求量大)仍可采用光纖直連方式。具體采用何種技術(shù),應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求和不同業(yè)務(wù)量比例情況,通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析來確定。
2.光纖的選型考慮
使用新一代低色散斜率的G.655光纖。在城域網(wǎng)接入層上,通路非常密集,主要針對基于2.5Gbit/s及其以下速率的系統(tǒng),G.652光纖承載的系統(tǒng)在技術(shù)上有較好的優(yōu)勢,所以G.652光纖是一種選擇;在匯聚層(大、中城市),對于基于10Gbit/s及更高速率的系統(tǒng),G.652和G.655光纖均能支持;對于城域網(wǎng)中的骨干層,可選用G.655光纖中的新型光纖,如無水峰光纖G652C、大有效面積光纖、低色散斜率光纖等,而新一代的無水峰光纖因擴(kuò)大了可用光譜,顯示出很獨(dú)特的優(yōu)勢,必然會得到廣泛的應(yīng)用。
在已有網(wǎng)絡(luò)中選擇光纖時,有很多因素需要考慮,其中關(guān)鍵的兩個是衰減和色散。這兩個因素決定了光纖的選擇,最終也影響了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的費(fèi)用。城域網(wǎng)的主流光纖是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SMF),其在1310nm區(qū)有最小的色散,在1550nm區(qū)具有最小的衰減。SMF在O、S、C、L波段具有可用性,但是在1383nm區(qū)的衰減峰即水峰使其在E波段運(yùn)用不理想。為了打開光傳輸?shù)腅波段,一種增強(qiáng)單模光纖(E-SMF)出現(xiàn)了,其在沒有影響光纖的色散特性的前提下顯著地降低了1383nm區(qū)水峰的衰減。因此E-SMF在1260nm到1625nm區(qū),所有的波段都具有可用性。更寬的波長區(qū)使E-SMF在DWDM應(yīng)用中更合適。
隨著將來波長透明光網(wǎng)絡(luò)在城域網(wǎng)環(huán)中的應(yīng)用,系統(tǒng)將工作在超過信號再生中繼距離的范圍。由于SMF和E-SMF的色散系數(shù)較高,10Gb/s系統(tǒng)的色散距離限制在70km左右,較長的環(huán)網(wǎng)將需要色散補(bǔ)償模塊(DCM),這種色散補(bǔ)償模塊實際上是由負(fù)色散系數(shù)的光纖組成,用來減輕光纖正色散值的積累,當(dāng)這種模塊用于超長距離時,他們會導(dǎo)致系統(tǒng)價格的上升和具有較大的衰減。一個DCM模塊的價格與其所補(bǔ)償?shù)墓饫w價格幾乎相同,而其導(dǎo)致的衰減將需要在環(huán)中增加額外的放大器。這樣色散的限制使SMF適用于70km以下。
非零色散位移光纖(NZ-DSF)對于超過70km的應(yīng)用是一個較好的選擇,NZ-DSF其零色散點(diǎn)位置相對于SMF來說在較長的波長點(diǎn)。NZ-DSF在1550nm區(qū)其衰減和色散是適合于高性能的傳輸?shù)?。NZ-DSF最初是為長距離優(yōu)化設(shè)計的,新一代的NZ-DSF將在城域網(wǎng)中具有理想的工作性能。
城域的NZ-DSF提供了從1440nm到1625nm,包括C、S、L波段的DWDM可用性,由于城域NZ-DSF的色散系數(shù)小于SMF的一半,所以其可能提供兩倍于SMF的色散受限距離。在未來的系統(tǒng)中NZ-DSF光纖的工作距離將可以達(dá)到200km而不需要額外的色散補(bǔ)償,當(dāng)然也不需要色散補(bǔ)償光纖(DCF)和光放大器。
盡管具有正負(fù)色散系數(shù)的NZ-DSF都可以讓10Gb/s系統(tǒng)在C波段的工作距離大于200km,但是推薦使用具有正色散系數(shù)的光纖,原因是多方面的。首先,正色散系數(shù)光纖能提供更遠(yuǎn)的工作距離,且具有兼容40Gb/s系統(tǒng)的潛力,并且兼容已有的系統(tǒng)和接入應(yīng)用。另外,10Gb/s和40Gb/s系統(tǒng)需要光纖能被標(biāo)準(zhǔn)的色散模塊補(bǔ)償,而當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的DCM是負(fù)色散系數(shù)的光纖,他們不能補(bǔ)償負(fù)色散系數(shù)的NZ-DSF。
雖然,具有較高正色散系數(shù)的SMF可用于補(bǔ)償負(fù)色散系數(shù)的NZ-DSF,但1km的SMF僅能補(bǔ)償2km的負(fù)色散系數(shù)的NZ-DSF因此需要大量的SMF,這必將顯著增加網(wǎng)絡(luò)的衰減使補(bǔ)償顯得不現(xiàn)實。同時由于色散斜率的不一致,這種補(bǔ)償將會導(dǎo)致系統(tǒng)不同波長區(qū)的色散積累差異較大。在將來的40Gb/s系統(tǒng)中色散限制要求更嚴(yán),所有的光纖色散積累必須得到補(bǔ)償,考慮到40Gb/s系統(tǒng)具有較高的色散補(bǔ)償要求,為了與其他系統(tǒng)的兼容,因此建議城域網(wǎng)環(huán)境使用具有正色散系數(shù)的光纖。負(fù)色散系數(shù)NZ-DSF的零色散點(diǎn)在1620nm以上。它在L波段具有較低的色散系數(shù),而在1310nm具有較高的色散系數(shù),其L波段的低色散將增加通道間的非線性串?dāng)_,這一特性限制了DWDM系統(tǒng)在這一區(qū)域的運(yùn)用。而1310nm的高色散系數(shù)也限制了它的可用性。
因為正色散系數(shù)城域NZ-DSF零色散點(diǎn)大致在1400nm。它在1310nm具有相對低的色散系數(shù),其色散系數(shù)只相當(dāng)于負(fù)色散NZ-DSF的1/4,典型值為-6ps/nm.km。相比較而言,E-SMF或者SMF在1310nm區(qū)具有零色散點(diǎn),將具有單信道最長的色散受限距離。
3.城域光纜線路的阻斷問題
由于市政建設(shè)的發(fā)展,通信線路工程維護(hù)部門配合市政建設(shè)對城域光纜線路進(jìn)行改造割接是十分頻繁的,再加上道路修整、改擴(kuò)建以及其他開挖路面工程的增多、各種有規(guī)劃、無規(guī)劃、有預(yù)或無預(yù)定突發(fā)的施工都在不分黑白天晝的進(jìn)行著,每時每刻都在威脅著通信管道及其管道內(nèi)光纜線路的安全。為此要求通信線路工程維護(hù)人員在施工和處理故障中,一定要盡量不中斷或少中斷通,確保通信的安全、穩(wěn)定和減少通信阻斷帶來的經(jīng)濟(jì)損失以及不良的社會影響。
然而,目前光纖傳輸系統(tǒng)的自保能力是有限的,在光纜線路發(fā)生全阻性的故障時,如只靠光纖傳輸設(shè)備自身的保護(hù)系統(tǒng),很難確保線路的安全和暢通。例如,具有環(huán)路自愈功能的SDH傳輸系統(tǒng),如果光纖傳輸環(huán)不是真實的物理光纜環(huán),在某處光纜線路發(fā)生的阻斷,就有可能造成整個SDH傳輸環(huán)的中斷。再如近年來興起并被采用的光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng),雖然能夠完成對光纜線路實時,自動的監(jiān)測,但也不能預(yù)防和預(yù)測因外力造成的光纜突發(fā)性的阻斷,不能在光纜線路發(fā)生故障時對其中的光纖傳輸系統(tǒng)起到保護(hù)作用。就是說,無論哪一條光纜發(fā)生全部阻斷或部分纖芯阻斷,都會對沒有通過另一條物理光纜傳輸路由保護(hù)的光通信系統(tǒng)造成一定時長的通信中斷。
目前,城域中繼光纜和用戶主干光纜大都在24芯以上,大多數(shù)光纜中的大多數(shù)纖芯在占用中,光纜阻斷時,在比較好的現(xiàn)場條件下,從阻斷到完全修復(fù)一般需要6~10h。即使是有計劃的割接,在目前的技術(shù)條件下,也得使通信中斷1h~6h。這對于高速、寬帶、大容量的光纖傳輸所造成的通信損失是嚴(yán)重的,尤其是對于傳輸系統(tǒng)多、中斷時間長的重大光纜阻斷障礙,不僅會給電信運(yùn)營部門造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,而且會造成嚴(yán)重不良的社會影響。
為了向用戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、安全、暢通的通信線路,必須具有更加切實有效的保護(hù)措施來。例如,雙路由的互保就是一種十分有效的保護(hù)措施。通過這種互保,不管是突發(fā)性的線路阻斷或鏈路阻斷,還是光纜線路的割接,都不會出現(xiàn)明顯的通信中斷或用戶能感覺得到的通信中斷的情況。
近年來興起的光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)雖然能完成對光纜的實時自動監(jiān)測,但不能預(yù)防預(yù)測外力作用造成的光纜突發(fā)阻斷障礙, 也不能在光纜線路發(fā)生故障時使其中的光傳輸系統(tǒng)得到保護(hù)。一條光纜發(fā)生全阻斷或其中部分纖芯阻斷,對于那些沒有通過另一條物理光纜傳輸路由保護(hù)的光系統(tǒng)會造成較長時間的業(yè)務(wù)傳輸中斷。
另外, 配合市政建設(shè)城域光纜線路的遷改割接亦是很頻繁的,為向用戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、安全、暢通的通信服務(wù),要求光纜線路的割接盡量不中斷通信電路,即使是非中斷不可,也要把中斷時間壓縮到最小,以確保通信網(wǎng)的安全、穩(wěn)固,減少因通信阻斷帶來的經(jīng)濟(jì)損失和社會不良影響?,F(xiàn)在,對于運(yùn)行中的光纜線路,割接強(qiáng)制在0~6點(diǎn)進(jìn)行。對于一般用戶,在事先做好通知讓用戶有所準(zhǔn)備的情況下,不會有什么影響。對于某些重要而又特殊的大用戶,例如外商和外資企業(yè),由于與其本國有時差或日差,即使是在0~6點(diǎn)進(jìn)行割接也有可能使其通信受到影響。 如果光傳輸系統(tǒng)都能有可靠的物理光纜雙路由互相保護(hù), 不管是突發(fā)的光纜線路阻斷或光纖鏈路阻斷還是光纜割接,都能保證通信不明顯地中斷(用戶感覺不到有通信中斷發(fā)生)或者能保證是瞬間中斷,最起碼也能保證是短時間中斷,而不致造成嚴(yán)重的不良影響。 以下就城域光纜線路建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)方面的情況討論幾種光纜傳輸物理雙路由保護(hù)方式。