城域网承载业务及建设的思考

韩国舞族

   

摘要　本文主要对城域网承载业务及建设中的特点做了简要的先容，对目前宽带业务及其发展在今后的建设中的特点作了一定的分析，同时通过对城域网的接入方式的分析，展望了新技术应用的客户分群的趋势。

第一部分　城域网承载业务及特点

　　城域网属于计算机网范畴的一个概念，指覆盖范围介于局域网和广域网之间（典型的覆盖范围可包括一个城市及其近郊）、支撑城市范围内信息传输的网络。一个城域网可以由一个或几个组织拥有和使用，也可以作为公共设施由专门的运营企业负责运作。目前城域网已经不仅应用于计算机网络，而且广泛应用于电信网络的信息基础设施，组建城域网可以采用POS、千兆比以太网（GigabitEthernet）、光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）等技术。目前IEEE委员会将IEEE802.6作为城域网规范，局域网相比，城域网覆盖范围更大，容量更大，建立在较高数据速率的信道上，可以为局域网提供互联途径。

　　城域网的定位是国家和省宽带多媒体网络在城市范围内的延伸，目的是为大量政府部门、企业、居民等用户提供从低到高各种带宽的基于IP的数据业务，如互联网访问、虚拟专用网等。

　　城域网在组网结构上和在水平方向可分为核心部分，汇聚部分和接入部分。

　　城域网的业务

　　●上网业务　高速率的因特网访问和本地网络站点访问是宽带IP城域网重点提供的业务，也是城域网中用户数量最大的一项业务。该业务的使用对象主要由居民用户和企业用户两大类，可使用的接入方式有以太网接入、XDSL、无线接入等。

　　●租用业务　该项业务向用户提供2M～100M甚至更高速率的带宽租用，通过宽带IP城域网将其接入国际互联网络。业务的使用对象主要是大客户，如ISP、ICP等。用户一般使用路由器或具有路由功能的三层交换机与IP城域网设备相连，接入链路采用基于光纤的10M/100M/1G以太网方式。

　　●虚拟专用网业务（VPN）　网络互联和宽带虚拟专用网业务是向集团用户（政府、大中小学校、医院、企业、商业及各分支机构等）推广的重要业务，可以为用户提供两个或多个节点之间的宽带IP数据传送通道，构建用户虚拟专网服务。

　　●视频业务　城域网能提供视频业务所需要的高带宽的传输通道，宽带IP城域网可以承载基于IP的视频流，开展视频点播、远程监控、远程教学等交互视频服务。在现阶段，视频业务可以暂时使用点到点的形式提供，但从长远来看，应积极试验组播技术，以组播方式提供视频流，有效利用网络带宽。

　　●窄带拨号接入　拨号接入服务器一端使用电话中继与交换机连接，而另一端需要使用支撑高速IP包传送的链路与城市中的互联网出口相连。在接入服务器采用分布式放置时，城域网可以提供各个接入服务器到互联网出口节点的高速链路，实现窄带接入服务器的分散接入。

　　●语音业务　在IP上承载语音、视频、数据等各种业务是互联网发展的趋势，特别是电信运营商希翼通过数据网络的建设切入语音业务市场。对于中国电信，由于当前的语音网络已相当完善，语音业务近期不应作为城域网向公众开放的业务。为了保证今后与新运营商的竞争优势，可以在城域网上进行小规模语音业务的试验，跟踪技术发展。

　　与骨干网不同，城域网的业务有其鲜明的特点和复杂性。

　　首先，城域网上的业务流量可能远比骨干网业务流量要大。从业务流量的增长点来看，主导传输网络的业务随时间发展分别是语音、数据和图像。在过去以语音业务为主的网络中，城域网的业务流量明显大于长途骨干网，这是因为70%以上的语音业务都是本地业务。目前中国的传输网络中，数据业务占总业务量的比重正在逐步增加，在某些长途线路和省骨干网中已经超过了50%。因此许多人认为在数据业务占主体的传输网络中，长途业务将占据较大的份额。但是，如果大家将目光再放远一点，当图像业务进入传输网络后，其对带宽的占用量将超过前两者。图像业务的大规模应用（如视频点播等），将更多地呈现本地化业务特征。目前国内图像业务试点已经在北京、上海等大城市开始了。

　　其次，城域网业务接口复杂，业务颗粒在相当时期内参差不齐。城域网中既有标准的SDH业务，又有PDH业务、视频业和数据业务。单单数据业务这一项就包括IP业务、DDN以及其他各种数据业务类型。因此，在城域网的设计中，必须考虑到各种业务的兼容。此外，由于国内各城市之间情况不同，即使是同一城市内的不同业务区之间也不可能规定整齐划一的最小接入业务颗粒。因此，在设计中还需要考虑对不同业务颗粒的就近汇集、梳理，以提高网络的利用率。

　　对于城域网而言，制约其发展的关键在于等效节点带宽管理能力的大小。在城域网中，业务的调度和转接远比骨干网复杂。因此，如何提高等效节点带宽管理能力成了一个大的问题。就国内某一大型城市为例，其网络调度能力用尽之时，网络的传输容量利用率才不到30%!当然从另一方面来讲，提高单位传输业务颗粒的速率也相应地提高了带宽管理效率。例如：10Gbit/s速率颗粒的业务调度能力和效率都比4个2.5Gbit/s颗粒要高，尽管它们的传输容量相同。

　　城域网网络拓扑分析

　　由于城域网的业务种类、流量和流向均呈随机分配（尤其时以数据和图像业务为主时），因此大型城域网的网络拓扑应以网状或半网状结构为好。这样对于网络的传输容量较为节省，设计起来考虑因素也较少一些。但是，什么样的网状网会是将来城域网发展的主要形式呢?过去的传输网状网或目前的数据网状网均为众多点对点链路组成。大家姑且在这里将其称为“链状网状网”。各相交点之间的业务调度由数字交叉连接设备或数据交换机完成，其转接效率较低，而网间业务的转接将更加复杂。即使是SDH设备构架而成的链状网本身也是不具备SDH的保护机制（protection）的，而只具有网状网的恢复机制（restroration）。这样，整个网络对电路的恢复能力就受限于网管App的计算能力。用DXC构架的SDH网状恢复网来分析可以看出：DXC本身调度一个STM1的时间为秒级，而DXC如果在网管App的控制下，在一个具有200个网元左右的网络中恢复一个STM1的电路，其所需时间将甚至以小时计。如果采用数据交换机的方式来恢复电路，时间将更无法容忍。因此就目前而言，解决业务保护时间最佳的办法就是采用SDH自愈环。

第二部分　关于城域网建设的思考

　　●接入方式

　　对于宽带城域网用户来讲，中间采用的多种接入方式对其是透明的，用户无须知道自己是采用哪种方式接入因特网的，同样对因特网来说，从局端设备出来的接口都是IP接口，它并不识别局端设备到底是路由器还是CMTS，因此决定了宽带城域网建设的一个特点：接入方式无关性。大家所要选择的自然就是最大的利用已有投资的中间部分。

　　针对城域网以上特点在建设中要根据接入到最终用户的方式不同而进行不同的设计。目前可能的接入方式有：光纤、双绞线、同轴电缆（有线电视电缆线）、LMDS无线终端以及卫星。就前四种接入方式来说，最好的解决方法是光纤入户，成熟的用户端光纤转换接口能支撑10G的带宽传输。

　　第二种方式是目前最流行的一种宽带入户方式：FTTB（光纤到大楼）后双绞线入户。用户购买一块不足百元的以太网卡就可以获得1-10M的接入带宽，这个带宽对大多数用户以及大多数应用都已经足够了。

　　第三种方式是采用ADSL技术。中国电信可以利用目前的电话线提供高达5M左右的带宽。利用目前已经接入到用户端的铜线，需要局端设备投资大，且传输距离短。但中国电信已经将光纤铺设到路边和小区。

　　第四种方式是通过有线电视网接入。其缺点是传输双向改造难度大，共享每个光节点的用户数量要减少到目前的五分之一以上。优势是利用机顶盒及电视实现数据应用。

　　●用户管理

　　1.业务管理。通过业务注册等功能的使用，对用户应用各种业务实现统计分析，从而针对用户的使用特征调整系统，推出更贴近用户的服务类型。

　　2.用户自服务。主要给用户提供全方位的查询服务。进一步可以为用户提供银行划帐接口、应用服务自动开通等功能。另一方面减少运营商的管理工作量。

　　3.系统管理。实现参数设置、人员管理、权限管理、角色管理等方面的功能。所有这些都能为用户得到满意服务提供后台保障。

　　4.审计、日志和备份。这三个外围功能保证系统在遭受意外情况下仍能正常运转。

　　5.用户分析。部署丰富的统计采集点，然后在统计数据库上构筑决策支撑用户分析系统。对用户行为，业务发展、收入情况等方面进行广泛而深入的分析，这是运营商经营好宽带城域网的必要条件。

　　6.用户级的管理。这是管理系统的终极目标，为每一个用户提供单独的服务并单独管理。由于用户数量大，在电信数据网上一般都以用户组的形式在进行管理，相同的组赋予相同的管理属性。但是随着服务精细化，客户级别的服务将会成为趋势。在增大管理成本的同时，提高了竞争力，从每个客户那里得到最大的收益。用户级的管理最有可能从企业用户开始。

　　●利用PPPOE功能实现局域网计费

　　PPPOE技术通过在局端设备与PC的两头分别增加PPPOE客户端，使得在PPPOE服务器能对每个PC用户的流量进行识别。当在PPPOE服务器的后面增添REDIUS服务器后，就可以实现对每个PC用户的认证。这样通过使用PPPOE技术，大家就可以在局端实现对用户端局域网每个宽带用户的认证、计费、统计功能。

　　因特网接入从局端设备转移到了宽带接入服务器上。利用宽带接入服务器连接进入因特网。这种连接方式有如下特点：

　　能够在局端实现用户端局域网内所有用户的认证、计费、统计功能（根据用户连接的时长和流量）。PPPOE服务器甚至能识别用户访问的内容，从而实现应用层计费。

　　需要比较昂贵的宽带接入服务器，使系统造价上升。

　　由于PPPOE是第二层协议，因此路由器只能在PPPOE宽带接入服务器外侧。因此对于每一个路由器子网都需要一个PPPOE宽带接入服务器。这在某种程度上限制了PPPOE技术的使用，使局域网计费功能只能用于部分用户。

　　PPPOE技术主要针对因特网接入应用设计的，对于其他宽带应用来说，PPPOE宽带接入服务器将成为应用瓶颈。

　　由于城域网计费需求的弱化，也有人认为PPPOE技术是一种过渡技术。

　　●宽带接入服务器接入方式建设经营的特点分析

　　1、宽带城域网只能服务相对少量的用户

　　城域网最大的特点就是带宽，而电信数据网主要提供窄带拨号接入服务。前者为每个用户提供从用户端到因特网的1M左右的带宽通道，而后者要为成千上万个用户提供55.6K以下的拨号接入。比如1G带宽的接入设备，电信数据网能服务至少18000个用户，而城域网只能服务1000个用户。

　　2、宽带城域网是一个相对高造价的建设项目

　　3、宽带城域网不是为大众服务的，它的建设应当面对城市高收入聚居区与高级商业区。

　　因特网用户很大的一部分是学生和低收入人群。因此宽带城域网的用户定位：是城市高收入阶层及高级商业区。这与电信数据网致力于发展超大容量的接入用户的思路是不同的。

　　4、宽带城域网建设必须有大量配套的宽带应用，仅有因特网连接是不够的。

　　当用户拥有高达1M的带宽时，因特网浏览将会有所减少，仅靠用户流量引向因特网来获得接入服务的收益是不够的。因此宽带应用必将成为宽带城域网流量的主要组成部分。目前比较成熟的宽带应用有视频会议、远程教育、远程维护、视频点播等。在网上的社区服务也将成为网络收益的很大的一部分。

　　结论

　　宽带城域网建设可以带来可观的效益，是一个综合系统的发展，除了硬件建设外，一个好的管理系统、丰富的宽带应用支撑、一个愿意花钱的客户群以及运营商所提供的优质管理服务都是必不可少的。

　　宽带城域网面向的是数量较少的高收入个人用户和企业，为其提供带宽接入服务以及大量能够利用带宽的应用服务。因此其管理将呈现弱化计费，强化用户管理和用户关怀（Custom Care）的趋势。（审核：何智炎）