信息服務正步入新的融合時代。電信網絡、IT、數字媒體、消費電子等產業和技術將走向更全面、深入的融合與互通。這意味著，用戶將能夠隨時隨地獲取多媒體信息服務，人們的工作和生活方式將隨之發生深刻的變化。業務的不斷融合將推進和要求網絡的融合，為適應這種融合，未來運營商發展的關鍵在于將現有通信網絡逐步發展成為適應性更強、更有效節約成本的全IP網絡，并在此基礎上實現固定、移動網絡的融合。
網絡融合的難點和關鍵在于城域網的改造和融合。本文結合城域網特點、現有城域網狀況及業務分組化的趨勢，對城域網應滿足的網絡特征進行了分析和比較，并給出城域網絡發展的建議。
1城域網絡承載業務的要求與特征
城域網絡分為3個層次：核心層、匯聚層和接入層。
核心層主要提供高帶寬的業務承載和傳輸，完成和已有網絡(如ATM、FR、DDN、IP網絡)的互聯互通，其特征為寬帶傳輸和高速調度。
匯聚層的主要功能是給業務接入節點提供用戶業務數據的匯聚和分發處理，同時要實現業務的服務等級分類。
接入層利用多種接入技術，進行帶寬和業務分配，實現用戶的接入，接入節點設備完成多業務的復用和傳輸。
隨著技術的發展和需求的不斷增加，業務的種類也不斷發展和變化著，從傳統的語音業務到圖像和視頻業務，從基礎的視聽服務到各種各樣的增值業務，從64 kb/s的基礎服務到2.5 Gb/s/10 Gb/s的租線業務，各種業務層出不窮。不同的業務都有不同的帶寬需求，不同的服務需求。從業務服務質量(QoS)角度上講，業務大致可以分為以下幾種類型：
高服務質量的語音業務和視頻業務
大客戶專線
數據通信網(DCN)的數據業務
各種數據增值業務
互聯網業務
每種類型的業務要求的服務等級不同，安全保護級別也不同。隨著互聯網業務及各種增值業務的不斷發展，城域網要求的帶寬也越來越寬，當前的城域網已經成為了業務發展的“瓶頸”。此外，多種類型的業務對城域網的綜合接入和處理，也提出了較高的要求。總的來說，分組化和寬帶化是業務的發展趨勢。
2現網使用的城域網絡技術
2.1多業務傳送平臺
多業務傳送平臺(MSTP)是基于SDH平臺技術開發的具備二層透傳功能的傳送平臺。MSTP實現了虛級聯(VC)、鏈路容量調整機制(LCACS)等技術，同時可以內嵌彈性分組環(RPR)等二層處理技術，在集成了IP選路、以太網、幀中繼或ATM后，可以通過統計復用來提高時分復用(TDM)通路的帶寬利用率和減少局端設備的端口數；MSTP很好地繼承了SDH的高可靠性、高QoS的特點，同時能夠直接支持IP業務，提供快速以太網(FE)、千兆比以太網(GE)接口；此外，MSTP還可以通過內嵌RPR或者多協議標記交換(MPLS)等處理技術，實現IP的增強功能及提供端到端的差異化服務；最后，MSTP還可以方便地完成協議終結和轉換功能，使運營商可以在網絡邊緣提供多種不同業務，而且可以同時將這些業務的協議轉換成其特有的骨干網協議[1]。
目前這類解決方案涉及多層幀的映射而導致帶寬效率低下，開銷處理復雜。這種方案基于同步工作，抖動要求嚴，設備成本較高，此外，這種結構帶寬配置時間仍較長。MSTP畢竟是基于SDH的平臺，其TDM的交叉矩陣必然會限制IP化業務的使用效率。隨著TDM業務逐步消退和IP業務快速增長，基于SDH的多業務傳送平臺(MSTP)的作用會越來越弱化。
2.2基于波分復用技術的多業務平臺方案
密集波分復用(DWDM)技術在廣域網的應用中獲得巨大成功，已成為主流，但是不能簡單地將廣域網DWDM方案用于城域網。城域WDM與長途WDM有著不同的發展動因和特點。WDM應用于長途傳輸的最大價值就是節省昂貴的長途光纖資源，但在城域網中，由于傳輸距離短，敷設光纖的造價比長途干線要低廉得多，這樣節點設備就成為城域傳送網成本中占主導地位的因素，雖然節省光纖對于某些城域網或某些區段來說也很有意義，但業務的靈活性、可管理性和降低設備成本對于城域應用更為重要。
城域WDM網絡的特點是能在同一平臺上支持多業務，對速率與協議要透明，設備價格要低廉，有良好的擴展性以適應城域業務需求的多變性。在城域網中，由于傳送距離短，容量要求不是很大，因此可以使用較為低廉的稀疏波分復用(CWDM)技術來實現。發展城域WDM光網絡不但能為城域IP網/以太網的發展提供強大的帶寬支撐，而且在靈活性、安全性和提高資源利用率等方面與單純的光纖直連方式相比都有很大的優勢，此外利用WDM網還可以開展按需帶寬(BoD)、波長批發、波長出租、光虛擬專用網(OVPN)、光組播等新業務。
雖然大家都知道WDM技術有很多優點，但是由于其保護技術還不如SDH靈活，此外，波長管理能力及分等級服務能力還有待提高。所以目前WDM在城域網中的應用還有所欠缺，不過隨著業務增長的需求及光交叉連接器(OXC)、可重構光分插復用器(OADM)的逐步成熟，WDM在城域網絡中將會發揮越來越重要的作用。
2.3增強型以太網技術
增強型以太網技術[2]，是指將傳統以太網應用到電信網的技術。增強型以太網技術具備網絡和業務可擴展性、運營級網管能力和QoS保障能力，從而可以解決IP/以太網/TDM等多業務的傳送問題，并向城域乃至廣域延伸，推動傳統電信運營商向分組化網絡轉型。
從技術上看，以太網是一種很簡單的解決方案，只需要少量的規劃、設計和測試工作，應用多年，為用戶熟悉，業務指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網是標準技術，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。最后，以太網是與媒體無關的承載技術，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口。從結構上看，以太網正以前所未有的端到端解決方案面目出現，消去了其他解決方案所必不可少的網絡邊界處的格式變換，減少了網絡的復雜性，是具有很好擴展性的解決方案，以太網速率可以從10 Mb/s、100 Mb/s、1 Gb/s一直擴展到10 Gb/s。從管理上看，由于同樣的系統可以應用在網絡的各個層面上，因此網絡管理可以大大簡化。此外，由于很多用戶已經熟悉了以太網，因此培訓工作簡單，新業務可以拓展得更快。
但是以太網在擴展性和安全性方面存在難以解決的問題，很難適應規模大、業務等級多的城域網絡，為此，現在有很多城域網絡技術利用虛擬私有局域網絡服務(VPLS)技術來實現。
3分組傳送網技術
傳統的TDM業務的相對比例正逐步減少，但其目前仍是運營商重要的收入來源，而且業務量也在不斷增長。此外，受限于終端等多方面的影響，業務全IP化也是一個相對漫長的進程。所以，雖然新型城域網絡的發展方向是IP化的網絡，但是兼顧TDM業務是城域網絡向全IP變化發展的方向上的必由之路，也是目前必須解決的問題。分組化傳送網絡(PTN)就是在這種前提下應運而生的技術，是城域網發展新方向。PTN分為兩層，首先是傳送網絡，即要和傳統的傳送網一樣能夠支持TDM業務，同時能夠保證業務的安全性、可靠性及QoS；其次是分組化，即要能適應IP化的發展方向，逐步支持全IP架構。
支持PTN的技術有很多，目前比較流行的有傳送/多協議標簽交換(TMPLS)、運營商骨干橋接/運營商骨干傳輸(PBB/PBT)兩種技術。PBT和TMPLS不僅提供了基于分組交換的網絡，而且滿足了前面提到的要求。
PBT和TMPLS技術的特性包括：
提供支持多種基于分組交換業務的雙向點對點連接通道；
點對點連接通道的保護切換可以在50ms內完成；
點對點連接的完整運行、管理和維護(OAM)功能，保證網絡具備保護切換、錯誤檢測和通道監控能力；
網管系統可以控制連接通道的建立和設置。
PBT和TMPLS為傳統SONET/SDH向前發展提供了可能，為運營商能夠利用現有網絡，保護既有投資提供了解決方案，而且現有的工作方式也不需要改變。為了能夠明確城域網絡發展的思路，下面對兩種技術進行比較。
3.1TMPLS技術
TMPLS基于ITU-T G.805傳輸網絡結構，由ITU完成標準化(標準包括G.8110.1、G.8112、G.8121)。其主要改進包括：通過消除IP控制層簡化MPLS，以及增加傳輸網絡需要的OAM和管理功能。TMPLS可以視作是MPLS的一個擴展子集，數據是基于MPLS標簽進行轉發的，是面向連接的MPLS；TMPLS對MPLS某些復雜的功能進行了簡化，去掉了數據面中不必要的轉發處理：比如PHP、ECMP、標簽合并和精細的包丟棄處理。TMPLS技術利用MPLS偽線技術，可以實現任何業務通過MPLS偽線進行傳送，可以滿足多業務傳送要求，同時相對于偽線(PW)，吸收了多業務承載、TDM業務仿真等技術，并增加了ITU-T面向連接的OAM和保護恢復的功能。TMPLS中定義了符合傳送網特點的線性保護和環網保護機制，可實現小于50 ms的保護倒換。
和經典傳送網模型一樣，TMPLS網絡也分為層次清楚的3個層面：傳送平面、管理平面和控制平面。TMPLS將數據平面從網絡資源管理中分離出來，使傳送平面可以完全獨立于其業務網絡和相關的控制網絡，更加便于網絡的建設和擴容。傳送平面引入了面向連接的OAM和保護恢復功能。控制面進行標簽的分發，建立標簽轉發通道，可以和全光交換、TDM交換的控制面融合，也可以實現類似目前基于SDH的自動交換光網絡(ASON)的業務的恢復和保護，體現了分組和傳送的完全融合。
TMPLS傳送平面也秉承了傳送網絡的分層架構。通常，在一個傳送網絡傳送層功能至少需要由兩個網絡層面完成。第一個網絡層面是為端到端業務的服務等級協議(SLA)實現和QoS服務的，需要實現端到端的OAM和端到端的性能監控以及端到端的保護。它與業務層的關系是一一對應的關系，例如，SDH傳送平面中的低階通道層。第二個網絡層面是為匯聚和可擴展性服務的，需要實現段層、環網和鏈路的保護，以及相關層面的OAM和保護恢復。它與上一個網絡層面或客戶層業務的關系是一對多，例如，SDH傳送平面中的高階通道層。這種邏輯管理還可以進一步遞推。在TMPLS傳送層中，可以實現邏輯分層和嵌套，第一層屬于TMPLS的通路層，它實現對網絡業務層多點業務或點到點業務的邏輯映射，實現業務的端到端OAM和保護；同時，多個TMPLS通路可以被復用至TMPLS通道，在這個層面上實現匯聚層的OAM和保護恢復。因此，TMPLS是一種可擴展的網絡架構。
TMPLS技術的標準框架已經逐步成形，但是在網絡保護及業務承載方面還有很多不足之處。此外，由于商用情況還很少，即使有一些應用，也沒有真正加載控制平面來使用，所以其成熟性及相關性能還有待進一步商用驗證。
3.2PBB/PBT技術
PBB又稱為MAC-in-MAC。IEEE 802.1ah制訂了PBB標準草案，定義MAC-in-MAC規范，把核心以太網與邊緣以太網隔離開來。它把雙層以太網(Q-in-Q)幀再封裝一層攜帶PBB源和目的媒體訪問控制(MAC)地址信息的以太幀，形成兩層MAC地址，實現MAC地址的層次化疊加與隔離，使Q-in-Q幀能夠在核心以太網中橋接傳送。核心區域中心設備只需根據外層MAC地址來轉發數據，其以太網轉發表中不需要記錄內層MAC地址，從而兩張疊加在一起的以太網實現各自以太網轉發。內層和外層MAC地址隔離，提高了網絡和業務擴展性。但PBB技術是把兩張以太網簡單疊加，沒有解決傳統以太網體系存在的可靠性問題[3-4]。
PBT技術則借用PBB幀格式，修改控制功能，關閉以太網MAC地址學習和生成樹協議(STP)協議，采用隧道方式轉發和規劃流量。ITU-T的G.pbt定義了PBT的隧道轉發模式，IEEE 802.1ag定義了以太網連通性檢測機制，兩者配合起來即可實現PBT。這兩個協議目前均處于草案階段。以太網核心區域關閉STP后，核心區域設備通過管理系統靜態配置隧道路徑，生成轉發表，依據外層虛擬局域網(VLAN)標識(ID)和目的MAC地址確定下一跳。PBT解決了MAC-in-MAC的可靠性問題。但目前標準還很不成熟，帶寬效率低；核心區域采用靜態配置方式規劃流量，擴展性和靈活性很弱，無法組大網；而且目前只能提供點對點的隧道業務，即線性仿真(E-LINE)業務，不能提供點對多點的樹形仿真(E-TREE)和多點對多點的局域網仿真(E-LAN)業務。
3.2TMPLS和PBT對比與分析
不難看出，TMPLS和PBT技術在網絡原理上非常相似，都屬于端到端、雙向點對點的連接，并且都提供了中心管理和可以在50 ms內實現保護倒換的能力。兩者都可以用來實現SONET/SDH向分組交換的轉變。部署PBT和TMPLS可以保護已有的傳輸資源，不需要改變工作習慣和組織方法，而且為滿足未來帶寬需求提供了以分組交換為基礎的網絡。此外，兩種技術的標準還都有待成熟，應用案例還比較少，特別是在中國，雖然一些廠家宣稱其TMPLS設備已經得到商用，但是其設備并沒有真正加載控制平面，還不是真正的TMPLS應用。
從TMPLS和PBB的原理上看，他們在城域網的應用上和路由器實現的VPLS技術是相互競爭的關系，并不像一些觀點中說的共存關系。因為無論從技術角度講，還是從投資角度講，IP/TMPLS或者IP/PBB都沒有必要，也非常浪費，并且這種重復投資還會給運維帶來很大的壓力。但是從目前看來，由于TMPLS和PBB的技術還不太成熟，如果把他們僅僅作為SONET/SDH的替代品，或者作為MSTP的替代品，不加載真正的MPLS控制，他們和IP/MPLS應該是共存關系，因為TMPLS/PBB還無法實現IP/MPLS的功能，而IP/MPLS也有很多安全可靠性的問題需要底層來解決，所以需要共存。但是隨著各自技術的發展，兩者應該是二選一的關系。可以這樣說，產品成熟度及市場占有率將直接影響兩種技術的發展。
不管怎么說，從傳輸解決城域網的角度講，PBT和TMPLS都是兼顧TDM業務向IP化發展很好的解決技術，是傳輸融合承載網的產品，考慮到運營商保護既有投資以及對網絡可靠性要求的因素，直接全部采用VPLS不太可能。因此，這兩種技術現在得到了越來越多的關注，相信他們在城域網中也都會發揮應有的作用。
4結束語
分組化和寬帶化是城域網絡發展的方向，可解決目前城域網絡技術中IP支持能力不足，同時兼顧TDM業務的發展，是城域網絡技術必須解決的問題。這個問題涉及到兩個方面，一是保護既有投資，即大量的支持TDM業務的設備；二是適應全IP化的發展方向。PTN技術就是在此前提下應運而生的解決方案，目前PTN有兩種主流技術：TMPLS和PBB/PBT，兩種技術很好地繼承了原有傳輸網絡的端到端鏈接和監控的能力，并能提供快速的保護倒換，同時分組化的交換結構使其具有全IP的處理能力。TMPLS和PBB/PBT是在考慮傳統傳輸城域網對業務支持能力的基礎上，結合IP業務的產物，可以很好地保護現有投資，是城域網絡發展的方向之一。
雖然TMPLS和PBB/PBT產品及標準都有待成熟，而且采用MPLS、PBB/PBT還是采用路由器來解決城域網的爭論還沒有結論。但是由于他們具有分組和TDM兼顧能力，而且可以很好地和現網融合的特點，以及控制和傳送平面分離的先進理念，必然將引起運營商的足夠關注。有理由相信，隨著業務的發展和設備技術的成熟和進步，TMPLS和PBB/PBT必然會在城域網中得到規模應用。
