城域传输网接入IP化演进策略研究.doc

目录1、概述32、中国移动城域传输网IP化趋势73、城域传输网IP化承载技术简介93.1 IP over Fiber103.2 IP over SDH（MSTP）103.3 IP over WDM113.4 EPON/GPON133.5分组化业务传送技术153.5.1电信级以太网（CE）技术153.5.2 分组传送网（PTN）技术173.6几种承载技术的比较与小结184、分组化传送技术204.1 IP承载网技术发展概况204.1.1 IP技术的起源及发展204.1.2电信级IP承载网保证措施214.2电信级以太网（CE）244.2.1电信级以太网的应用244.2.2烽火CE设备254.3 PTN的技术特征及关键技术264.3.1 PTN的技术特征264.3.2 PTN的关键技术284.4阿尔卡特朗讯PTN系列产品简介344.4.11850TSS系列的总体特征344.4.21850TSS系列设备354.5华为PTN系列产品简介364.6小结365、城域传输网接入IP化的演进策略385.1城域传输网发展指导思想385.2 城域传输网现状和发展趋势385.2.1网络现状及面临的挑战385.2.2发展趋势和技术引进395.3城域传输网接入IP化的演进策略415.3.1 PTN技术的适用场景和组网方案425.3.2 PON技术的适用场景和组网方案455.3.3城域传输网技术发展的思考475.4几种承载技术在城域传输网中的应用分析475.5城域传输网IP化演进过程中的几个关注点526、软课题研究的成果541、概述由于自身在网络拓扑结构上特殊的承上启下地位，城域网已成为各运营商进行各类技术大比拼、实施战略转型的一颗重要棋子，也是运营商近年来网络建设的重中之重，将会在整个网络转型的战略调整中起到“谋篇布局”的作用，其中城域传输网技术的发展和应用尤为突出。城域传输网是指覆盖城市及其郊区范围，以多业务光传送网络为基础、以多种接入技术为辅，为多种业务和通信协议提供多业务传送的综合网络平台。城域传送网还承担着集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和专线任务，具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样化和接入方式灵活的特点。经过多年的规划建设，以MSTP、WDM为代表的城域网传送技术较好的满足了移动运营商的战略发展需求，良好地解决了大量TDM业务和少量的ATM和数据以太网业务。但是，随着业务模式的变化、新技术的大量涌现以及3G时代的日趋临近，现有传送网面临着新的机遇和挑战（如图1）。图1 移动运营商面临的挑战由于传统通信网络往往需要为各种业务建设专用的承载平台，使得业务资源难以融合、共享，运营商必须同时维护多个承载平台，造成建网成本和维护力量的双重浪费，而IP化承载网络的出现首先适应了网络融合的需要。目前，移动网络ALL IP化已经成为业界的共识。首先，从业务层面来看，业务需求和市场需求共同决定了现代通讯网络的发展方向，而新业务则是推动网络发展的源动力。伴随移动语音业务市场的持续增长，VoIP和终端IP化对IPv6带来强烈速求，2007年底全球移动用户已超过30亿；以IP技术为基础的数据业务正在快速发展，移动应用层业务层出不穷，企业移动商务、移动邮件、移动IM、远程教育、可视电话等业务正围绕IP技术进行融合，NGN和3G业务网络以及逐渐兴起的IPTV业务需要充分依赖IP网络技术，因此多业务承载平台是IP网络发展的趋势。另外，以MPLS技术为基础的VPN企业互联业务市场需求强劲，高质量要求的IDC（互联网数据中心）业务也是未来新的业务增长点。技术的推动宽带移动化，移动宽带化：WiMAX的提出和推进，E3G的标准化的启动和加速，使得无线移动通信领域呈现明显的宽带化和移动化发展趋势，即宽带无线接入向着增加移动性方向发展，而移动通信则向着宽带化方向发展。核心网>接入网>终端：目前，为解决大颗粒业务的传输需求，诸多运营商已开始了城域核心层IP over WDM承载网的建设，城域波分承载网的IP化不仅为IP网/以太网提供强大的带宽支撑，给予网络融合各种业务应用和用户体验的能力，而且在灵活性、安全性和资源利用率方面都有很大的优势；与此同时，接入层基站IP化进程的深入，使得接入层的IP化势在必行，接入网的IP化意在承接多样化的用户和质量需求，为多种业务提供更高的带宽，全面降低成本；而作为IP融合的重要一环终端设备的IP化尽管进展略显缓慢，但随着3G格局的逐渐明朗，IP化的终端设备终将成为终端设备的主流。IPv4 ->IPv4/IPv6共存->IPv6：在网络协议方面，无线数据业务的迅速发展和快速增长，对IP地址、网络可靠性、安全性等方面提出了更高的要求，针对IPv4存在的问题，IPv6在标准中采用了一系列措施，为IP网的可持续发展奠定了良好的基础，IPv6在地址资源、移动IP、IP网的服务质量(QoS)问题、IP网中的安全问题等方面有较大突破，为移动IP业务提供了强有力的支持和保证。标准牵引ITU-T、IEEE、TISPAN和ETSI等各大标注组织，包括两大主流移动标准组织3GPP 和3GPP2积极推动并牵引网络的各个层面向IP化演进，最终实现从核心网，无线接入网到终端的全网IP 化。目前3GPP 和3GPP2已经分别制定了各自向IP 演进的步骤，为ALL IP奠定了坚实的基础。例如3GPP推动WCDMA从GSM到WCDMA R99，再到R4和R5，最终过渡到全IP承载IMS网络；3GPP2推动CDMA网络从IS-95体制向CDMA2000系列演进，历经Phase0/1/2/3四个阶段，最终实现基于IMS的CDMA2000 ALL-IP网络。移动网络IP化的显著优势移动网络IP化的优势主要体现在以下几个方面：1) 基于IP的丰富多彩的业务、开放性架构带来更多的全新的商业机会；2) 基于IP的控制和O&M简化控制和管理，减少了网络层次，降低运维成本；3) 基于IP的高带宽无线接入能力、基于IP的承载，有利于更灵活、更方便的扩容，节省CAPEX&OPEX；4) 基于IP的融合智能终端，支持更丰富的多媒体应用，带来更好的用户体验。全球TOP运营商网络IP化动态目前，世界各大电信运营商都在积极转型，绝大多数的电信运营商都已经制订并实施了网络升级换代计划，欧洲的VODAFONE、T-Mobile、Orange，日本NTT DoCoMo、美国Verizon、韩国SK 电讯等数家全球主流移动运营商部署了HSDPA 服务，在向LTE 过渡时完成移动网络IP 化也成为他们的必然选择。VODAFONEVODAFONE是英国领先的移动运营商，拥有1亿8千万的用户，仅3G用户就有1千万。VODAFONE于2006年10月开始建设基于IP/MPLS的骨干网络，用以承载语音及多媒体、宽带数据（GPRS 及UMTS）、计费等业务。目前，所有的3G流量都在这张IP网络上承载，这使得VODEFONE在向全IP网络转型过程中达到了一个新的里程碑。NTT为了实现网络升级计划，NTT也提出了全IP化的战略构想，计划在2010年为3000万家庭提供下一代网络服务：基于IP网络，实现无缝的固定移动融合业务；开放业务接口，让各种类型的业务提供商在统一的网络上提供多种业务；兼容实现业务融合所需的各种技术，开放的业务连通功能，如业务捆绑等；实现IP多播功能，提供大范围的视频分发业务，为语音和视频业务提供端到端的质量控制功能；保障网络安全，能够阻止无授权的非法接入。法国Orange计划在2008年实现全部语音业务的IP承载，将传统交换替换为软交换；另外，截至2006 年底， 德国T-Mobile已完成基于IP 承载语音的软交换替换现有的2G 和3G 核心网，采用统一的以太网传送平台，提供VoIP 和IPTV 业务。图2 移动网络IP化历程统观国外领先运营商的下一代网络发展策略，其共同之处就是建设IP化的下一代网络，以统一的网络提供多种类型的业务，兼容各种终端，实现有线和无线之间以及语音、数据和视频业务之间的真正融合。图2所示为移动IP化的发展历程。本课题就是在移动通信网络向着ALL IP化演进的新形势下，从城域传输网接入IP化的角度，分析城域传输网建设的策略，明确近期城域传输网的建设思路；重点研究不同阶段、不同场景下城域传输网接入IP化的组网策略及演进模式，探讨新技术条件下的组网方案，实现网络的平滑升级，为移动城域网的建设提供有价值的参考模型。2、中国移动城域传输网IP化趋势互联网络开放性导致运营商对产业价值链的控制力降低，Skype等新语音技术对传统语音业务冲击逐渐增强，以及互联网络模式导致单位带宽的价值愈来愈低。在网络多业务融合和高带宽、低成本需求等因素的驱动下，移动通信网络向全IP 网络演进已经成为业界共识。从“移动通信专家”到“移动信息专家”，反映出了中国移动的转型目标，移动网络IP化成为整体战略转型的必由之路。在建设了一张全球最大规模的基于IP 承载网的软交换汇接网络之后，中国移动于近期提出了移动网络全IP 化的战略，准备将世界上最大的移动网络转换成全IP 网络，为“移动信息专家”的构想奠定坚实的基础。中国移动实施IP网络转型的动力来源于一系列因素的驱动：其一，中国移动作为目前全球上用户和网络规模第一大的移动运营商，其业务仍在持续增长之中，网络建设压力不断增大；其二，产业融合成为发展趋势，技术和管理融合也在兴起；其三，技术演进带来投资方向、投资结构的变化；最后，在资本市场上，中国移动投资收入比与业界先进水平尚有差距，把握住下一代网络发展的先机，进一步降低投资收入比，将有利于中国移动在移动市场保持领先的主导地位。作为全球最大的移动网络运营商，中国移动在这方面走在了业界最前列。2004年底，中国移动携手华为建设了全球最大规模的基于IP承载网的软交换汇接网络，近期又提出了GSM无线接入网IP化的战略。据统计，目前中国移动已经有超过一半的话务量采用IP网络承载，基于IP的移动软交换已经发展成熟。为了保证整个移动网络IP化的顺利进程，从而提升网络的服务能力，优化整网架构，奠定未来向3G、IMS 平滑演进的基础。在始于核心网IP 化、走向ALL IP 的道路上，中国移动计划采取“三步走”战略。第一步，引入控制和承载分离的软交换架构，长途网实现IP 承载。第二步，实现承载IP 化。具体来说，就是通过在端局和关口局实施软交换改造，实现语音承载IP 化，实现IP 承载向下延伸，进行大本地网的网络架构演进。第三步，迈向ALL IP，实现业务、控制IP 化，IP over WDM 以及无线网络IP 化在此过程中，应该注意以下三个问题：1) 这个网络一定是可运营、可管理、可控制的网络，考虑这一点就必须考虑灵活性和稳定性；2) 要保证IP化网络的QoS。互联网发展最大的问题之一就是安全性，所以也要考虑安全性和系统资源的问题；3) 最后，要平衡考虑可靠性和技术成本。图3 移动网络ALL IP化演进步骤城域网是高度竞争和开放的网络环境，受到用户需求和业务应用的直接驱动，其基本特征是业务类型多样化，业务流向流量的不确定性。各种不同背景的技术在此碰撞交融，所以城域网在移动网络中所处的位置决定了其在ALL IP化的过程中将受到最直接的冲击。秉承“业务发展，传输先行”的原则，本地传输网的规划成为各大运营商传输网络建设项目中非常重要的内容之一。目前中国移动正处在网络转型的关键时期，面对IP 业务、宽带业务发展的新形势以及日益成熟的新技术，城域传输网如何合理地实现平滑过渡是运营商制定发展规划必须应对的问题，因此有必要对相关技术以及城域网IP化的演进策略进行详细的研究和论证。本项软可课题侧重于讨论在接入IP化的趋势下，针对浙江移动城域网现状，结合新技术，如电信级以太网（CE）、分组传送网（PTN）、无源光网络（PON）等，研究浙江移动城域传输网的演进策略，为传输网的建设提供切实可行的、具有指导意义的组网方案。 3、城域传输网IP化承载技术简介近年来，传统话音业务的年增长率只有5%-10%，而以Internet为代表的数据业务的年增长率达到20%-30%。数据通信业务量持续高速增长最直接的动力来自Internet业务量的持续指数级增长。网络通信业务量的井喷式增长，掀起网络和业务融合的浪潮，在其融合过程中，IP将扮演十分重要的角色，随着IP业务量的日益膨胀，IP需要更高的带宽、更有效的新传输技术来支持其发展。因此，世界各大运营商都把建设具有多业务承载能力的IP承载网作为下一代网络建设的重点，加速发展，以争取在未来激烈的竞争中占据优势。中国移动在率先完成全国骨干IP承载网的基础上，将建设重点逐步转向城域IP承载网。IP化业务的特征及其对承载网的要求主要有以下几个方面：1) 语音业务：主要包括NGN 和3G 语音，业务对时延、抖动非常敏感，对网络带宽要求不高，但需要可预计的时延和丢包率。2) 交互式视频：主要有可视电话、视频会议、IPTV、3D网游等应用，业务对时延、抖动非常敏感，对网络带宽要求高，也需要可预计的时延和丢包率。3) 数据业务：主要包括大客户互联网业务、IDC、3G 数据，时延、丢包、抖动与企业应用有关，带宽需求随业务量变化较大，一般都要求可靠传送。4) 企业互连：即VPN 业务，通常企业有语音、视频、企业关键业务系统等多业务同时运行的要求，因此通常有兼具以上业务的需求。从总体上来看，这些业务突发性强，业务调度灵活，对可靠性、安全性要求高，在通过IP 网络进行融合承载时，客观上需要部署与之相适应的承载技术，才能保证业务的正常运营。IP业务的承载技术大致经历了如图4所示的演进历程，下文将逐一进行介绍。图4 IP承载技术的发展历程3.1 IP over FiberIP over Fiber即采用光纤资源直连将IP网络业务节点路由器/交换机连接组网。通常利用路由器/交换机提供的各种IP业务接口：FE/GE/10GE/POS等直接映射在光纤上，实现IP业务的传输连接。采用光纤直连的方式，虽然实现方式较为简单，但随着IP业务数量的不断增加，其本身存在的问题限制了其进一步的广泛应用：1) 需耗费大量的光纤资源，光纤利用率低；2) 网络拓扑连接复杂化导致的光纤网铺设杂乱；存在“黑光纤”隐患，即无法监控、定位、管理光纤出现的问题故障；3) 路由收敛时间完全依赖核心路由器恢复，甚至达到了几百ms，难以满足50ms以内的要求，IP网无法提供电信级保护；4) 缺少有效的资源与QoS的映射关系，无法规划网络QoS，端到端的QoS使业务（VoIP、VOD、VPN等）难以开展；IP over Fiber的承载技术中，由于传统的数据业务网络是通过路由器之间光纤直连的方式进行组网建设的，这样，随着IP业务数量的不断增加，需要的光纤数量就与路由器端口数量成正比例增长，这就造成了网络光纤资源大量消耗，并且导致网络拓扑连接复杂化，给建设和维护带来很大麻烦。除此之外，随着数据业务网络应用规模的不断扩大，大量的数据设备端口长距传输需求也会导致建设成本的大幅上升。正是由于光纤直连方式存在上述缺陷，故IP over Fiber被认为是解决IP业务承载的初级方案，但不是最合适、有效的IP业务承载的终极技术。3.2 IP over SDH（MSTP）在SDH系统中增加IP功能模块，通过类HDLC的PPP、LAPS、GFP等协议将IP业务包封装进SDH的VC12、VC3、VC4等容器中，利用SDH网络做为IP业务的承载平台，实现在SDH平台上传输IP业务，此方式即为城域传送网中解决多业务传输最有生命力的MSTP（多业务承载平台）技术。运营商大力建设的SDH传输网络，是在主干网上实施MSTP技术必要的物理基础。SDH标准本身具有很好的兼容性、较低的协议开销和较高的带宽利用率，不同体系、不同速率的信号都可以在SDH信道上复用和解复用，并且在SDH传输平台上方便地实现全球性网络互连，缓解城域网资源紧张的压力，同时SDH技术利用其完善的OAM（操作、管理、维护）功能，克服了“黑光纤”的问题。SDH技术固有的50ms电信级网络保护能力，则为IP网络的安全行、可靠性提供了有力保障，充分展示了MSTP技术的优越性。MSTP技术可以对现有的多种成熟的网络协议(如IP、IPX等)进行封装，支持多业务传送，可以同时兼顾TDM业务与IP业务的承载需求。在实现SDH网络透明传输IP业务的基础上，通过在IP功能模块上开发二层交换功能，引入数据网络层的MPLS、STP等协议，便可在SDH网络上实现IP业务的二层网络交换功能，从而提高了SDH网络中IP业务调度的灵活性。此外，在目前多媒体网络尚不能够有效支持大量用户同时使用交互式多媒体业务的时候，MSTP技术充分利用IP广播的优点，合理利用网络带宽，因而具有相当大的竞争优势。MSTP技术的优势主要体现在一下几个方面：1) 可以有效保护现有投资，业务开展迅速；新建网络可以兼顾语音接入，成本较低；2) 支持多业务传送，且多种业务统一网管，便于运营管理，实现端到端的业务模式；3) 安全可靠，实时传送，专线业务模式下性能好；4) 技术和设备成熟，应用非常广泛。虽然MSTP作为IP业务的承载平台相对采用光纤直连方式有许多明显的优势，但其也存在一定的缺陷：1) SDH环网过长，和上层IP网的网状需求差异大；2) 网络带宽资源利用率低，难以满足业务需求动态化和差异化的传送需求。这主要是因为SDH网络为固定带宽分配网络，而IP业务具有突然性强、流量变化大的特点，所以在网络设计规划中需按照IP业务的峰值带宽需求在SDH网络预留的固定带宽，由此造成网络带宽利用率较低；3) 主要基于SDH VC的调度和交换，大带宽的提供能力较小，难以满足业务IP化、高带宽、大颗粒化的发展需求，比较适合小颗粒IP业务（FE）的承载。MSTP技术统计复用能力较弱的特点决定了其提供大带宽的成本较高，尤其是随着GE业务的大量出现，若采用MSTP作为IP业务的承载平台，其所能提供的传输带宽资源已经显现出力不从心的局面，但在基站IP化初期，考虑到业务IP化程度不高，仍然以语音业务为主，对统计复用要求实际并不高，MSTP 的弱点并不明显。因此在新一代分组传送设备商用之前，城域传输网汇聚、接入层可以继续采用MSTP技术实现对TDM业务和少量IP 业务的承载。3.3 IP over WDMIP over Fiber，IP over SDH等技术的陆续应用，在一定时期阶段内缓解了IP业务承载需求，但由于其自身存在的问题，限制了二者在承载IP数据业务方面的能力。例如：采用路由器之间光纤直连的方式进行IP承载网的建设会随着IP业务数量的不断增加，引起组网所需的光纤数量就与路由器端口数量成正比增长，这就造成了网络光纤资源大量消耗，并且导致网络拓扑连接复杂化，给建设和维护带来很大麻烦。除此之外，随着数据业务网络应用规模的不断扩大，大量的数据设备端口长距传输需求也会导致建设成本的大幅上升。因此，作为电信级IP业务的承载网在以下几个方面需要重新进行定位：1) 在网络容量方面，网络业务宽带化，对容量的需求较高；2) 在接口需求方面，网络的业务颗粒逐渐增大，向GE、2.5G 、10GPOS发展；3) 由于网络与数据网配合，对业务调度能力的要求趋弱；同时，网络结构扁平化，对组网能力的要求降低。与此需求相对应， WDM传输技术与其他传输技术相比，在带宽容量、承载效率、传输距离方面更具优势，因此IP over WDM技术应运而生。采用IP over WDM技术，采用SDH帧或者GE/10GE帧结构，将IP业务直接映射进WDM网络进行传输和交换，减少了网络各层间的中间冗余部分，也减少了SDH、ATM和IP等各层间的功能重叠以及设备操作、维护和管理费用。同时，由于省去了ATM层和SDH层，所以传输效率高，额外开销低，简化了网管，并可与IP的不对称业务量特性相匹配，充分利用带宽，大大节省网络运营商的成本，从而间接地降低了用户获得多媒体通信业务的费用。显然，这是一种直接、简单、经济的IP网络体系结构，非常适用于城域网的核心层和骨干层。IP over WDM优势主要有：1) 超大的系统传输容量：通过波道复用技术，现网中常用的WDM系统已能提供1.6T的系统容量，支持40/80/160波的波道复用，超大的系统传输容量非常适合现日益增长的IP业务传输的带宽需求，更大大节省了光纤资源；2) 灵活的组网方式：WDM系统可灵活的组建成链形、环形等网络结构，便于网络的规划和后期的工程维护操作；3) 灵活的业务调度能力：WDM系统中OTM、OADM站型的应用，可依据IP业务网络的需求，实现波长级的IP业务调度。同时，随着ROADM节点设备逐步运用，在大大增强WDM系统中的业务调度的灵活性的同时，也会提高WDM系统对新业务需求反应速度；4) 超长的传输距离：WDM系统自身具备超长距离传输能力，能够有效减少长距离数据设备的成本建设要求。现在成功商用的超长传输WDM系统（ULH），已实现1000KM以上无电中继的传输。5) 丰富的业务接口：WDM系统能支持的2.5G POS、10G POS、10G WAN、10G LAN的接口，丰富的接口类型，能满足各种IP业务接口类型的传输需求。6) 完善的保护恢复能力：WDM系统已能提供的完善的保护功能：光线路复用段保护、光通道的11和1：N保护、光线路保护，1：N的OTU保护等。通过WDM系统完善的保护功能，大大增强了IP业务网络的安全可靠性。IP over WDM存在的问题从以上的分析来看，IP技术与WDM技术的结合，使IP数据流直接进入了粒度的光通道，在外围网络以千兆以太网成为主流的情况下，有利于充分综合WDM技术大容量与IP技术统计复用的优势，真正达到IP优化的目的。但对于长期应用，需要规范一种新的最佳的IP对光路的适配功能，即开发一种全新的光线路接口。这方面尚无统一意见，需要重点考虑的问题包括恒定比特率和突发传输、适配协议和帧结构、物理接口特性、最佳网络结构、生存性策略和网管等。其次，IP over WDM结构中存在传输层面非常静态的问题，只提供了大量原始的传输带宽，不能迅速提供端到端的新电路。由于流量很难预测，业务模式又频繁地发生大的改变，因此迫使网络设计者采取保守态度按照峰值流量来提供承载，这就造成核心网络资源的非充分利用。IP over WDM技术的优势，在骨干IP承载网中解决了电信运营商的带宽需求压力，但就城域网的汇聚层和接入层而言，由于网络边缘用户对波长通道的应用和需求目前毕竟有限，如果在城域网的汇聚、接入层全面展开WDM系统的建设投资成本非常高，因此IP over WDM的建设目前主要集中在城域网核心层，但可以预见的是，随着WDM技术的成熟，CWDM技术有望成为中短距离传输市场极具竞争力的解决方案。3.4 EPON/GPON无源光接入技术（PON）作为光接入技术的另一重要分支，随着技术的不断成熟、各类成本的不断下降得到了各运营商的重视。采用无源光网络（PON）的接入协议有以ATM为传输平台的APON/BPON和以以太网技术为传输平台的EPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。以ATM作为承载协议的无源光网络APON/BPON可以利用ATM的集中和统计复用，再结合无源光分路器对光纤和线路终端的共享使用，使得性价比有重要改进，但是APON/BPON的业务适配提供很复杂，业务提供能力有限，数据传送速率和效率不高，可用带宽难以满足网络和业务的发展需求，同时伴随着ATM的衰落，APON/BPON并不是一种主流技术。EPON/GPON是将以太网与无源光网络结合在一起形成的能很好承载IP数据业务的接入方式。在城域网接入层面，EPON/GPON技术凭借其高带宽、能够与IP业务紧密结合的特点，在保护运营商投资，便于向未来网络升级方面具有很大的优势，成为光接入技术中的一枝独秀，不但被认为是下一代网络体系结构中全光接入网领域的最佳解决方案，还赢得了来自全球的设备制造商、基础网络运营商、标准组织及科研院校的广泛关注。EPON技术 EPON由2000年11月成立的EFM工作组提出，并在IEEE 802.3ah标准中进行规范。它以以太网作为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，上行工作于TDMA方式，以突发的以太网包方式发送数据流，可提供上下行对称的1.25Gbit/s线路传输速率。图5 EPON原理上行数据下行方向工作于TDM方式，数据流以变长以太帧方式广播到ONU，每个ONU根据以太帧的MAC地址决定取舍，其速率为1 Gbit/s（最高可达到10 Gbit/s）； 图6 EPON原理下行数据由于EPON采用以太网封装方式，所以非常适于承载IP业务，符合网络IP化的发展趋势。另外，相比较其他PON技术，EPON也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能，成熟度和设备价格方面也具有一定优势，被认为是实现FTTH的主要技术。由于IEEE制定802.3ah的初衷是为了接入IP数据业务，并没有考虑TDM业务接入对时钟同步、时延和抖动等性能的要求，因此，EPON所采用的标准以太网封装方式存在一个先天缺陷难以承载包括话音或电路型数据专线等TDM业务，目前，虽然对以太网承载TDM业务正在研究并取得了一定成果，但要完全达到TDM业务所要求的QoS尚有困难，考虑到下一代网络转型期内，必然涉及到原有的大量TDM电路业务与IP业务共存的情况，所以EPON在城域网向IP化演进的初期，优势难以充分体现出来，但在全网ALL IP之后，EPON技术有望获得大规模的应用。GPON技术 ITU-T在APON技术未能获得成功的情况下，重新设计了新的物理层传输速率和传输汇聚层，发布了G.984.x系列的GPON标准。GPON的下行最大传输速率高达2.488Gbit/s，上行最大传输速率可达1.244Gbit/s，传输距离至少为20km，具有高速、高效传输的特点。GPON的封装除了传统的ATM外，还可以支持全新的GEM（GPON封装模式）格式，GEM类似于GFP，可以适应各种用户信号格式和任何传输网络制式，按固有格式传送语音、数据和视频信号，这样，运营商提供业务的灵活性就大大提高了。GEM封装方式也使时钟同步变得容易，GPON因此可以支持端到端的定时和其他准同步业务，可以直接支持TDM业务，不需要像EPON那样进行TDM仿真，提高了TDM传输质量。GPON的OAM机制完善，这方便了运营商的管理维护。GPON既可以在现网中传送传统业务（POTS、T1/E1、模拟电视），又支持所有的以太网协议，而且还支持虚拟局域网（VLAN）交换、业务质量等级、互联网组管理协议（IMGP）和二层以上的新兴IP业务，实现向全IP业务的无缝迁移，为业务运营商们提供了向全IP业务过渡的合适路径。对今天的业务运营商来说，GPON是最佳选择传统业务和IP业务可以结合在一起，同时又是最高效的全IP网络。ITU-T制定的GPON系列标准完善，在性能方面，GPON具有更高的速率和传输效率、更强的OAM功能、更高的标准化程度。从技术上分析，GPON可以提供一种从传统网络到全IP网络的过渡路径，更加顺应了网络演进的趋势，是各类PON技术中的最佳选择。虽然现阶段与EPON相比，GPON成本仍然偏高，但GPON正在奋起直追，发展前景看好，而且随着技术的发展和互相借鉴，二者在产品形态和性能、功能方面可能会越来越靠近并最终走向统一。3.5分组化业务传送技术在电信网络IP化不断深入的大背景下，作为近年来发展较快的光传送网络，其中很大一个特点就是分组化。目前，实现分组传送的技术手段也比较丰富，但最被人们看好的便是电信级以太网（CE）技术和分组传送网络（PTN）技术。上述两种技术通过在统一的分组转发平面上承载不同的业务，简化了网络管理和维护，提高了业务汇聚的能力。事实上，CE与PTN并没有本质的区别，两者都是分组业务传送技术，其不同之处在于，CE产品主要由数据设备厂家提供，是由数据层面来发展的，而PTN产品主要由传输设备厂家提供，是从光传输层面发展而来的。下面将分别予以介绍。3.5.1电信级以太网（CE）技术以太网作为一种快速、简单和高带宽的局域网（LAN）技术，在企业中已经使用了30年之久，由于不具备电信运营商所要求的属性，多年来人们一直低估以太网的应用。随着电信级以太网的出现，以太网现已成为一种标准，运营商既用它来提供接入业务，也用它来提供端到端业务，最终将以太网渗透到运营商自己的网络里。所谓电信级以太网，即在保留传统以太网的帧结构的基础上，通过扩展帧头和引入二层信令，在以太网上实现与电信网类似的功能，它具备网络和业务扩展性、运营级网管能力和QoS保障能力，并最终定位于在城域网络中解决IP、以太网、TDM等业务的传送问题，可向城域乃至广域延伸，推动传统电信运营商向分组化网络转型。根据ITU-T和MEF（城域以太网论坛）的定义，电信级以太网应具备以下特征：1) 高可靠性。在环型、双星型和格型拓扑下能够提供50 ms以内的自愈能力；2) 端到端的QoS保障能力。具备业务区分和识别能力，能够提供基于CIR和EIR的QoS保障能力；3) 完善的OAM（操作、管理、维护）和可管理性。基于二层提供对故障和性能的管理功能，具备灵活的业务管理和提供能力；4) 多业务。能够满足TDM、语音和视频等业务的综合承载需求，通过伪线或仿真方式实现和现有网络的互通；5) 标准化。具备良好的互联互通性，实现不同厂商和运营商之间的业务互通。电信级以太网多业务传输平台的概念在2005年一经提出后，讲过2年多的发展，在业务保护、QoS保障、TDM支持和业务管理等电信级业务特征上取得了持续的改进和完善，引起了电信运营商的关注。近来以太网技术发展很快，许多以太网的基本问题已经得到较充分研究，取得了一些里程碑式的成果。电信级以太网技术发展前景电信运营商之所以青睐电信级以太网技术，很重要的一个原因是希望在数据业务大发展的背景下，可以利用以太网的优势来降低CAPEX和OPEX。我们知道，传统以太网具有众多优势，包括技术成熟、性价比高、操作维护简单、用户接入无限制、应用灵活等等，但这些显然不能涵盖电信以太网的所有特点。电信级以太网需要对以太网技术进行必要的改造，包括需要满足MEF所定义的5个方面的要求，以及控制平面、流量工程、网络安全等方面的需求。当在以太网技术上增加了这些电信网络的特征后，其原有低成本优势是否仍然存在还需要打上一个问号。所以业界在实现和应用电信级以太网技术时，应该慎重选择所需要增加的功能，避免将其做得过于复杂。目前，电信级以太网的网管和控制平面功能还是一个空白，根据简化的原则，网管功能可以确定在ITU-T定义的传送网络网管功能基础上进行扩展，而控制平面可以与ASON控制相兼容，将GMPLS作为控制平面信令的基础。CE可以以较小的成本实现多业务的承载，但在全网端到端的安全可靠性、单波长系统带来的光纤资源问题上还没有好的解决办法。在未来三到五年内，受到运营商部署先进的娱乐、通信服务（如IPTV和VoIP），以及无线回传（Wireless Backhaul）业务的推动，全球范围内的电信级城域以太网建设将形成一个高潮。电信级以太网可以用于广域网和城域网，但是考虑到二层网络规模太大可能会导致寻址和可扩展性等一系列问题，目前还是主要定位在城域范围内使用。相对国外而言，电信级以太网技术目前在国内的应用主要还处于试点验证阶段，通过现网试验，总结电信级以太网引入的策略，同时，对宽带接入网如何进一步优化改造提出具体建议。例如：国内某运营商已于2006年开始在全国进行了多厂家的新型以太网技术试点，期望结合宽带上网、软交换、IPTV、大客户专线等具体业务，对电信级以太网的综合承载能力进行验证，包括QoS、可靠性等的提供能力。CE类设备与传统SDH设备相比，从核心到接口区别均比较大，在接入IP化的趋势下，短期内组建分组传送网一般采取单独组网的模式，与现有MSTP网形成两个业务承载平面。当然，以太网技术最终要走向电信级城域网范围，除了可管理性、可运营性、可扩展性等最直接的因素外，建设成本、运营成本以及网络拓扑的复杂程度和网络管理的复杂程度也是重要的影响因素。3.5.2 分组传送网（PTN）技术面对电信业务的加速数据化和IP化以及多样化的业务环境，SDH 技术加强了支撑数据业务的能力并向多业务平台发展，形成了多业务传输平台。MSTP的基本思路是将不同的业务，通过VC 级联等方式映射进不同的SDH 时隙，而SDH 设备与二层设备乃至三层分组设备在物理上集成为一个实体，构成具有业务层和传送层一体化的网络节点。作为SDH 设备的改进，MSTP 所改善的是在用户接口一侧，但是内核一侧却仍然是电路结构，因此，可以说MSTP 技术向包处理或IP 化的程度不够彻底。随着TDM 业务的相对萎缩及“ALL IP环境”的逐渐成熟，传送设备要从“多业务的接口适应性”转变为“多业务的内核适应性”（图7），逐步将智能的IP层直接架构在智能的光层之上，通过统一的控制平面在所有层面上(分组，通道，波长，波带，光纤等)实现最高效率的光纤带宽资源调度，分组传送网的出现迎合了这种趋势。图7 MSTP和NGNT的网络架构对比城域分组传送网包括两种网络形态：一种是具备GE/10GE汇聚和调度能力的OTN/WDM网络，主要是在传送骨干网中首先引入光/电层控制平面，提高网络业务动态智能调度、业务保护恢复和新业务提供的能力，然后向着更大颗粒度和分组化智能的方向发展，以提供低成本、大带宽的业务，配合交换机和路由器完成对三重播放或视频业务的传送，或者提供大管道专线业务，逐步引入ODU以及ROADM技术，利用OTN的复用和监控功能提升光层的可管理性，在此过程中传送层面将逐步完成向着PTN方向的升级和改造。另外一种是采用分组内核的传送网络PTN，它具备面向连接的特质，通过采用支持完全分组能力的PTN传送节点，彻底打破传统传输网和二层数据网的界限，构建融合的统一网络，具备TDM/ATM over Packet业务以及将来可能出现的各种新业务的接入、汇聚和传送能力，支持同步时钟、支持类似SDH的保护、支持以太网端到端的性能监控和管理维护，主要用于多业务的环境，运营商可以根据自身业务类型和规模，灵活选择适合于城域分组传送的网络形态，确定最优化的演进方案。OTN/WDM和PTN是All-IP网络的核心部件，既能适应当前业务发展需要，又能面向未来业务和网络平滑演进。基于PTN提供细颗粒的多业务的接入和汇聚、OTN/WDM提供大颗粒业务端到端传送的网络，是下一代传送网中综合性价比最优的解决方案。目前，主要应用于城域网核心骨干层的OTN技术及其商用条件已经成熟，本课题不再赘述，而PTN的技术标准正在不断发展之中，ITU-T、IEEE、MEF分别在近几年研究并发布了大量的分组传送标准，并且新的技术还在不断立项和研究中。业界也有一些相应的PTN产品出现，它们正在向更有效地承载城域网中的各类业务这一目标努力迈进，本课题有关PTN技术的详细研究和讨论将在第四章进行。3.6几种承载技术的比较与小结上面对六种城域光传送网技术的特点、发展和应用范围分别进行了详细的阐述