下一代高容量城域网构架及其关键技术
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2020-03-04
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下一代高容量城域网构架及其关键技术
摘要 介绍了一种结合高速可调器件和波长路由的新型下一代高容量城域网技术构架，并
对其媒体访问控制、公平协议、生存性协议等关键技术进行分析。
关键词 城域网 波长路由 媒体访问控制
1、引言
目前世界范围内得到广泛应用的城域网技术体系结构主要有 SDH、以太网，它们使用波分
复用(WDM)技术扩容到 1Tb/s 时除了有前述的成本问题外，还有各自应用于城域环境时的
缺陷：SDH 是面向电路的时分传输体系，但在分组时代，传输数据业务时则显得效率不高 ；
以太网天生地适合于分组数据传输，但又很难应用于环形拓扑上，也没有充分利用环的能
力，并且在服务质量(QoS)，可靠性和可扩展性方面不能满足电信级的要求。
刚被 IEEE 802.17 标准化的弹性分组环(Resilient Packet Ring，RPR)技术则高效地支持环形
拓扑以及当光纤失效和链路失败时的快速恢复；同时，能提供像以太网那样的高效、简单
低成本的数据业务传输。RPR 也可以利用 WDM 扩容(RPR over WDM)，是被广为看好的城
域网技术。但是 RPR 的设计并没有考虑到利用波长路由，从而当容量到达 1Tb/s 时，波长
数会增到数十以上，每个节点需要大量的发送器和接收器，成本很高。并且分组 ADM 必
须设计成能从双向数十个以上波长接收数据分组，同时传输排队要设计成向双向的数十个
以上波长发送数据分组的结构，这种设计无疑是极其昂贵的。
随着高速可调器件的成熟，再结合波长路由，一种新型的高容量城域网体系结构便成了很
有竞争力的解决方案。
2、新型下一代高容量城域网构架
这种新型的高容量城域网体系结构如图 1 所示：是一个 2 光纤双向环拓扑，节点使用快速
可调分组发送器把分组插到环上，该分组使用目的节点接收的波长传输。每个节点都只从
环内接收唯一波长的数据分组。由于业务在路过中间节点时是层 1 光直通的，无需被中间
节点处理，所以可以极大地减少端到端时延，并更容易扩展到更高的速度上去。
考虑图示的例子，节点 I 想传输两个分组，一个到节点 0 和一个到节点 1。假设节点 O 在波
长 λ0 上接收分组，节点 1 在波长 λ1 上接收分组。传输节点 I 把它的发送器调到波长 λ0，
并插进目的地是节点 0 的分组。接着把它的发送器调到波长 λ1 并插进目的地是节点 1 的分
组。到节点 O 的分组的波长与其它节点可以接收的波长不一致，所以它在环上以光的形式
传输直达节点 O，在那里最后被接收并处理。到节点 1 的分组也是同样的过程。
在 RPR over WDM 体系里，这两个分组都会被途经节点接收，转换为电信号，传到分组
ADM，然后在源和目的之间的每个节点转发。这样 RPR over WDM 节点因为它们必须接收、
处理和转发所有经过的分组，需要极多的设备。而在新型构架里节点仅需要处理发到它的
分组，可以极大地减少设备从而简化结构并降低成本。
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