城域传输网络

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1.1核心层

核心层由核心节点组成，一般有交换局、长途局、数据中心及关口局等，负责核心节点间大容量中继电路，与省/本地长途网的互联互通，与其它网络的互联互通。网络结构相对稳定，业务可靠性、安全性要求高。网络节点数量少、业务容量大、电路调度频繁。

核心层可采用的组网技术主要有城域波分、MSTP和OXC等。

若业务量不是特别大，新建的城域传输网核心层可选用MSTP技术组网。城域核心层业务收敛程度高，核心设备节点相对较少，可通过10G设备或 40G设备实现大颗粒业务传送。由于SDH设备经历了较长的发展和应用过程，基于SDH的MSTP系统成本相对较低，同时可提供成熟的网络保护和较大的网络带宽，承载高速IP、POS端口和传统SDH端口，并可同时提供SDH链路业务，实现交换局、关口局与汇接局的互连互通。网络初期建设采用MSTP技术，可为城域传输网核心层提供低成本综合业务解决方案。

城域网核心层无需传送网具备L2的交换和处理功能，而只要提供点到点的高速连接（POS或GE/10GE接口），因此核心层的MSTP只需要提供数据透传功能。在城域传输网与IP网的关系上，由于当前城域传输网在承载IP数据时存在效率、灵活性和成本等问题仍未得到解决，对于业务量不是特别大的城域核心层，IP网和城域传输网可采用分别组网的方式，IP网节点独立于传输网节点。分别组网有利于发挥各自的技术优势，便于实现两网核心层的强大业务处理能力。

对于业务量特别大的区域，尤其是未来业务流量将保持较高增长速度的地方，核心层应采用城域波分技术。采用城域波分技术可以把当前单独组网的IP宽带风和城域传输网的核心层统一到城域波分物理平台上，由此平台提供的波长资源分别承载SDH、MSTP和IP宽带业务。这样不仅有利于网络统一管理，而且可通过灵活调拨波长资源，快速满足IP网迅速增长的带宽要求，解决光纤直连方式中光纤资源快速消耗的问题，提高网络资源的利用率。另外，城域波分提供带保护的波长通道，可用于传送比光纤直连具有更好QoS保障的数据业务，以增强IP网的生存性和健壮性。更重要的是，城域波分技术的应用为今后向智能光网络发展提供平滑演进的物理平台，可避免分离组网所造成的网络融合困难和难以扩展等问题，为引入智能OXC、适应未来智能提供多样化业务和灵活分配带宽奠定基础。

核心层网络拓扑结构的今后目标是向网状网或格状网的方向发展，采用分布式的控制机制，应用OXC组网技术，并基于ASON和GMPLS等新标准和技术。基于OXC的智能光网络是今后传送网发展的重要方向，但当前技术尚未成熟，业务需求也有待开拓。

1.2汇聚层

汇聚层由汇聚节点组成，负责一定区域内业务汇聚和疏导，要求具有强大的业务调度能力。汇聚层的存在避免了接入点直接入核心层，导致的接入网跨度大、主干光纤消耗严重等问题。汇聚层可采用的组网技术主要有MSTP、RPR和城域波分技术。在汇聚层采用MSTP，可保证对传统TDM业务的支持，同时优化数据业务的传送，提高带宽利用率。利用MSTP的L2交换和汇聚功能，可节省汇聚层节点的业务端口，降低网络成本。当前和今后一段时期，TDM业务仍将是电信运营商最主要的收入来源，而且还有一定的增长空间，在业务需求以TDM业务为主时，新建城域传输网的汇聚层以采用MSTP为适。

若已建的SDH网络还有较多的剩余容量，能满足今后TDM业务发展的需求，而新增的业务主要以IP数据业务为主时，则可以考虑采用RPR技术组网。RPR具有优化的数据业务传送能力，它能提供多种级别的业务种类，可满足用户多样化业务需求。

当城域全范围或局部区域业务量很大且光纤短缺时，可在汇聚层局部区域采用城域波分技术，基于经济性考虑，应以采用CWDM技术为主。由于汇聚业务颗粒较小，可通过T-MUX接口，把低速业务汇聚到一个波长，以提高波长利用率。在当前情况下，汇聚层业务量相对较小，通常无需彩城域波分技术即可满足带宽需求。对于城域传输网与IP网的组网，倾向于采用汇聚层IP城域网和城域传输网分别组网的方式，IP网节点独立于传输网节点。将来技术成熟后，汇聚层也会向统一传送平台发展。

1.3接入层

接入层处在网络末端，进行业务的接入。接入层是技术最丰富、对成本最敏感的区域，当前接入层可供选择的技术主要有MSTP、RPR和EPON等。接入层采用MSTP可以替代部分数据网络设备，降低网络成本。对于IP业务流量占主导的区域，可采用RPR组网，以实现数据业务接入能力优化。由于接入层中的主要业务包括10M/100M以太网、2M、34M/45M等小颗粒业务，城域波分技术不适用于这一层面。

对于城域传输网与IP网的组网，应综合考虑技术成熟性和网络经济性，根据实际需求，可采用多种不同的技术方案实现经济和灵活的业务接入。在接入层，城域传输网应能提供丰富的业务接口，以最大限度满足IP业务的接入和承载，有利于节省网络投资和提高资源利用率。局部区域（如传输资源紧缺或用户IP业务需求量大）仍可采用光纤直连方式。具体采用何种技术，应根据业务需求和不同业务量比例情况，通过技术和经济分析来确定。

2.光纤的选型考虑

使用新一代低色散斜率的G.655光纤。在城域网接入层上，通路非常密集，主要针对基于2.5Gbit/s及其以下速率的系统，G.652光纤承载的系统在技术上有较好的优势，所以G.652光纤是一种选择；在汇聚层（大、中城市），对于基于10Gbit/s及更高速率的系统，G.652和G.655光纤均能支持；对于城域网中的骨干层，可选用G.655光纤中的新型光纤，如无水峰光纤G652C、大有效面积光纤、低色散斜率光纤等，而新一代的无水峰光纤因扩大了可用光谱，显示出很独特的优势，必然会得到广泛的应用。

在已有网络中选择光纤时，有很多因素需要考虑，其中关键的两个是衰减和色散。这两个因素决定了光纤的选择，最终也影响了网络建设的费用。城域网的主流光纤是标准单模光纤(SMF)，其在1310nm区有最小的色散，在1550nm区具有最小的衰减。SMF在O、S、C、L波段具有可用性，但是在 1383nm区的衰减峰即水峰使其在E波段运用不理想。为了打开光传输的E波段，一种增强单模光纤(E-SMF)出现了，其在没有影响光纤的色散特性的前提下显著地降低了1383nm区水峰的衰减。因此E-SMF在1260nm到1625nm区，所有的波段都具有可用性。更宽的波长区使E-SMF在 DWDM应用中更合适。

随着将来波长透明光网络在城域网环中的应用，系统将工作在超过信号再生中继距离的范围。由于SMF和E-SMF的色散系数较高，10Gb/s系统的色散距离限制在70km左右，较长的环网将需要色散补偿模块(DCM)，这种色散补偿模块实际上是由负色散系数的光纤组成，用来减轻光纤正色散值的积累，当这种模块用于超长距离时，他们会导致系统价格的上升和具有较大的衰减。一个DCM模块的价格与其所补偿的光纤价格几乎相同，而其导致的衰减将需要在环中增加额外的放大器。这样色散的限制使SMF适用于70km以下。

非零色散位移光纤(NZ-DSF)对于超过70km的应用是一个较好的选择，NZ-DSF其零色散点位置相对于SMF来说在较长的波长点。NZ-DSF在 1550nm区其衰减和色散是适合于高性能的传输的。NZ-DSF最初是为长距离优化设计的，新一代的NZ-DSF将在城域网中具有理想的工作性能。

城域的NZ-DSF提供了从1440nm到1625nm，包括C、S、L波段的DWDM可用性，由于城域NZ-DSF的色散系数小于SMF的一半，所以其可能提供两倍于SMF的色散受限距离。在未来的系统中NZ-DSF光纤的工作距离将可以达到200km而不需要额外的色散补偿，当然也不需要色散补偿光纤 (DCF)和光放大器。

尽管具有正负色散系数的NZ-DSF都可以让10Gb/s系统在C波段的工作距离大于200km，但是推荐使用具有正色散系数的光纤，原因是多方面的。首先，正色散系数光纤能提供更远的工作距离，且具有兼容40Gb/s系统的潜力，并且兼容已有的系统和接入应用。另外，10Gb/s和40Gb/s系统需要光纤能被标准的色散模块补偿，而当前标准的DCM是负色散系数的光纤，他们不能补偿负色散系数的NZ-DSF。

虽然，具有较高正色散系数的SMF可用于补偿负色散系数的NZ-DSF，但1km的SMF仅能补偿2km的负色散系数的NZ-DSF因此需要大量的 SMF，这必将显著增加网络的衰减使补偿显得不现实。同时由于色散斜率的不一致，这种补偿将会导致系统不同波长区的色散积累差异较大。在将来的 40Gb/s系统中色散限制要求更严，所有的光纤色散积累必须得到补偿，考虑到40Gb/s系统具有较高的色散补偿要求，为了与其他系统的兼容，因此建议城域网环境使用具有正色散系数的光纤。

负色散系数NZ-DSF的零色散点在1620nm以上。它在L波段具有较低的色散系数，而在1310nm具有较高的色散系数，其L波段的低色散将增加通道间的非线性串扰，这一特性限制了DWDM系统在这一区域的运用。而1310nm的高色散系数也限制了它的可用性。

因为正色散系数城域NZ-DSF零色散点大致在1400nm。它在1310nm具有相对低的色散系数，其色散系数只相当于负色散NZ-DSF的1/4，典型值为－6ps/nm.km。相比较而言，E-SMF或者SMF在1310nm区具有零色散点，将具有单信道最长的色散受限距离。

3.城域光缆线路的阻断问题

由于市政建设的发展，通信线路工程维护部门配合市政建设对城域光缆线路进行改造割接是十分频繁的，再加上道路修整、改扩建以及其他开挖路面工程的增多、各种有规划、无规划、有预或无预定突发的施工都在不分黑白天昼的进行着，每时每刻都在威胁着通信管道及其管道内光缆线路的安全。为此要求通信线路工程维护人员在施工和处理故障中，一定要尽量不中断或少中断通，确保通信的安全、稳定和减少通信阻断带来的经济损失以及不良的社会影响。

然而，目前光纤传输系统的自保能力是有限的，在光缆线路发生全阻性的故障时，如只靠光纤传输设备自身的保护系统，很难确保线路的安全和畅通。例如，具有环路自愈功能的SDH传输系统，如果光纤传输环不是真实的物理光缆环，在某处光缆线路发生的阻断，就有可能造成整个SDH传输环的中断。再如近年来兴起并被采用的光缆线路自动监测系统，虽然能够完成对光缆线路实时，自动的监测，但也不能预防和预测因外力造成的光缆突发性的阻断，不能在光缆线路发生故障时对其中的光纤传输系统起到保护作用。就是说，无论哪一条光缆发生全部阻断或部分纤芯阻断，都会对没有通过另一条物理光缆传输路由保护的光通信系统造成一定时长的通信中断。

目前，城域中继光缆和用户主干光缆大都在24芯以上，大多数光缆中的大多数纤芯在占用中，光缆阻断时，在比较好的现场条件下，从阻断到完全修复一般需要 6～10h。即使是有计划的割接，在目前的技术条件下，也得使通信中断1h～6h。这对于高速、宽带、大容量的光纤传输所造成的通信损失是严重的，尤其是对于传输系统多、中断时间长的重大光缆阻断障碍，不仅会给电信运营部门造成严重的经济损失，而且会造成严重不良的社会影响。

为了向用户提供优质、高效、安全、畅通的通信线路，必须具有更加切实有效的保护措施来。例如，双路由的互保就是一种十分有效的保护措施。通过这种互保，不管是突发性的线路阻断或链路阻断，还是光缆线路的割接，都不会出现明显的通信中断或用户能感觉得到的通信中断的情况。

近年来兴起的光缆线路自动监测系统虽然能完成对光缆的实时自动监测，但不能预防预测外力作用造成的光缆突发阻断障碍，也不能在光缆线路发生故障时使其中的光传输系统得到保护。一条光缆发生全阻断或其中部分纤芯阻断，对于那些没有通过另一条物理光缆传输路由保护的光系统会造成较长时间的业务传输中断。

另外，配合市政建设城域光缆线路的迁改割接亦是很频繁的，为向用户提供优质、高效、安全、畅通的通信服务，要求光缆线路的割接尽量不中断通信电路，即使是非中断不可，也要把中断时间压缩到最小，以确保通信网的安全、稳固，减少因通信阻断带来的经济损失和社会不良影响。现在，对于运行中的光缆线路，割接强制在 0～6点进行。对于一般用户，在事先做好通知让用户有所准备的情况下，不会有什么影响。对于某些重要而又特殊的大用户，例如外商和外资企业，由于与其本国有时差或日差，即使是在0～6点进行割接也有可能使其通信受到影响。 如果光传输系统都能有可靠的物理光缆双路由互相保护，不管是突发的光缆线路阻断或光纤链路阻断还是光缆割接，都能保证通信不明显地中断（用户感觉不到有通信中断发生）或者能保证是瞬间中断，最起码也能保证是短时间中断，而不致造成严重的不良影响。 以下就城域光缆线路建设和运行维护方面的情况讨论几种光缆传输物理双路由保护方式。

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