贵州移动、广电宽带合作工程CMTS系统建议方案.doc

1、贵州省移动、广电宽带合作工程CMTS 系统建议方案二一八二一八年九月内部资料注意保存贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 I2018 年 9 月 http:/ 概述 11.1 宽带网络发展现状及趋势 11.2 宽带网络主要业务概述 11.2.1 新兴业务网络系统的定义 21.2.2 新型业务的网络模型 21.3 思科在宽带网络方面的经验 31.3.1 具有 MPLS 能力的 IP 网络系统 31.3.2 增值业务平台 31.3.3 宽带接入技术 4第二章 CATV 网络设计总体原则 52.1 宽带业务对 CATV 网络设计原则的影响 52.1.1 网络的建设需要考虑未来业务的开展 52.

2、1.2 “接入共享，主干分离“ 的网络设计原则 62.2 建设营运级的宽带城域网 72.2.1 可靠性和自愈能力 82.2.2 拥塞控制与服务质量保障 92.2.3 网络的扩展能力以及与其他网络的互联 92.2.4 通信协议的支持 102.2.5 网络管理与安全体系 10第三章 CATV 宽带城域网主干解决方案 113.1 宽带光纤城域 DWDM 解决方案 113.1.1 城域网 DWDM 技术的发展及特点 113.1.2 CATV 用户采用城域 DWDM 的优势 143.1.3 Cisco 城域 DWDM 实现方案 173.1.4 Cisco 城域 DWDM 方案的特点 183.2 DPT

3、城域网解决方案 193.2.1 DPT 技术分析 193.2.2 骨干层网络设计 223.2.3 网络汇聚层设计 23第四章 CATV 宽带接入解决方案 244.1 Ethernet 接入方案 244.1.1 集团/家庭用户的上网业务 244.1.2 以太用户的安全和控制 264.2 Cable 接入方案 294.2.1 网络概述 294.2.2 主要需要解决的问题 30II 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月第五章 CATV 业务的实现 345.1 业务的开展与分类 345.1.1 商业用户应用 虚拟专用网络(VPN) 345.1.2 家庭用户应用 4

4、35.1.3 托管业务应用 455.2 用户业务管理方案描述 465.2.1 PPPoE/A 465.2.2 Web 界面注册/DHCP 增强的管理方式 505.2.3 控制通道和数据通道分离的管理方式 545.3 Internet 互连方案说明 575.3.1 网络路由策略 575.3.2 Internet 出口设计 62第六章 CATV 网络管理 646.1 网络管理平台设计建议 646.2 Cable 管理系统 666.2.1 Cisco Cable Manager 666.2.2 Cisco Cable Troubleshooter 696.2.3 Cisco Network Regi

5、strar 716.2.4 CSRC 736.3 CSM 概述 746.4 Cisco IP Manager (IP 管理器) 776.5 网络管理和业务管理 896.5.1 Cisco Info Center 896.5.2 Cisco VPN Solution Center 93第七章 CATV 系统实例建议方案 1047.1 小型 CATV 系统配置（贵阳广电 CMTS 系统初期配置） 1047.1.1 系统规模说明 1047.1.2 方案说明 1047.2 大中型 CATV 系统配置 1067.2.1 系统规模说明 1067.2.2 方案说明 107贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技

6、术方案 III2018 年 9 月 http:/ 2-1 “接入共享，骨干分离”的网络拓扑示例图 .6图 2-2 汇聚节点结构设计示例图 .7图 2-1 SRP 工作原理示例图 20图 3-1 DPT 接入网络示例图 .23图 5-1 小区用户 VoIP 业务示例图 .41图 5-2 集团用户 VoIP 业务-PBX 接入 .41图 5-3 集团用户 VoIP 业务-IP Phone 接入 .42图 6-1 网管中心设计方案一 .65图 6-2 网管中心设计方案二 .66图 6-3 Info Center 的结构 90图 6-4 Info Center OverView.91图 6-5 IP

7、VPN Solutuion Center 的体系结构 94图 6-6 利用 NetFlow 进行 VPN 的业务量统计 .97图 6-7 IP VPN Solution Center 利用 RTR 进行 SLA 监视 .100图 7-1 CMTS 网络结构图 .106图 7-2 CATV 宽带网络结构图 .107图 7-3 CATV 宽带网络核心层结构图 .108图 7-4 CATV 宽带网络汇聚层结构图 .108图 7-5 CATV 宽带网络接入层结构图 .109图 7-6 CATV 大型宽带网络拓扑结构图 .110贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 12018 年 9 月 http

8、:/ 概述1.1 宽带网络发展现状及趋势Internet 的网络发展已使通信领域发生了巨大的变化。一方面传统的电信语音业务的发展势头减缓，业务种类单一；另一方面，随着网络应用的不断延伸，宽带数据业务迅猛发展，业务种类层出不穷，给各类电信运营商提供了巨大的机会。因此，数据业务的增长和发展仍将是竞争的焦点。 对电信运营商来讲，数据业务的网络基础是宽带网络结构。在国内，各类新型电信运营商都在纷纷建立自己的宽带网络基础设施以抢占宽带数据业务的市场，传统运营商也纷纷构建自己的宽带网络结构。特别是当前宽带信息网络建设已列为国家重点发展方向，宽带网络建设更是如火如荼。 带宽始终是宽带网络建设所关心的重点。一

9、方面宽带接入的迅猛发展要求有高的网络主干带宽，另一方面，随着传输技术的不断演进，高带宽的价格越来越低，使开展宽带接入商业运营成为可能。目前，国内的电信运营商分别有着自己不同的网络基础设施的现状，有的运营商已经拥有自己的 SDH 和光纤网络，有的则通过租赁或新建自己的 SDH 或是光纤网络结构来构建宽带网络基础设施。这些运营商所建的宽带网络主干大多在 10GB 或更高的带宽以上。 从传输技术的发展来看，始终围绕着如何提高网络带宽的利用率和增加网络带宽的承载。光纤传输的技术的发展，使得构筑更高级别的宽带网络成为可能。POS、DPT、DWDM 技术的发展为电信运营商的网络建设提供了多种类型的解决方案

10、。特别是 DPT 和 DWDM 技术与 IP 技术的结合，使得宽带传输技术的发展和宽带网络应用有了紧密结合的接口。IP over Optical 和 IPOptical 的技术将会广泛应用在宽带网络的建设中。1.2 宽带网络主要业务概述宽带网络的业务主要是指数据业务。新型的数据业务和传统的业务有不同的特点，主要体现在如下方面：2 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月1.2.1 新兴业务网络系统的定义传统的电信运营商用有大量的基于 TDM 电路的网络，饱受诸般苦恼，如：64k 窄带接入的限制、复杂的遗留下来的操作环境、漫长的电路提供周期和业务提供周期。许多新

11、兴的运营商选择了 IP 网络系统来和传统运营商竞争。然而，要成功，新兴运营商在建立新的 IP 网络体系时必须明确以下几个目标： 服务质量 Internet 的设计思想是“尽力而为 “、“最小传输成本 “，而且 IP 网络通常被认为不能提供可靠的有质量保证的服务。 但是，利用新的 IP 技术，运营商可以通过流量测量工具，流量工程设计和操作的处理来保证服务质量，并因此可以仔细的设计服务级别方案(SLA)。服务质量通常通过 SLA 来衡量，定义了差错率、延迟、平均修复周期和服务可用性等。 广泛的业务覆盖范围 在中国将市场开放给外国竞争者之前，国内的运营商还有一段时间来扩大他们的业务覆盖面。这样，在不

12、同时期，多种接入技术会有选择性的被使用。 快速的业务生成能力 由于技术的发展或用户的需求将诱发大量的在 IP 网络基础上的新业务。因此，运营商需要一个简单、集成化的业务平台以快速生成业务。1.2.2 新型业务的网络模型由于未来绝大部分的新业务和应用将基于 IP 技术，具备流量工程能力和QOS 管理的 MPLS 技术将是用于构建业务平台的关键技术，以支持 VPN 业务和传统网络技术如：FR、 ATM 和 SNA。新的网络系统将以 IP/MPLS 为基础，支持新兴的和传统的业务，并且提供强大的操作支持系统。 一旦 DWDM 体系一段一段地建立起来以适应带宽的需要，整个网络系统将与 DWDM 的传输

13、段结合起来成为一个强健的可路由光网络，从而提供自恢复和吉比特光网络业务。宽带网络的新型数据业务主要有以下内容：1, 商业用户：VPN 业务，高速上网业务，电子商务 业务，电子教育业务贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 32018 年 9 月 http:/ 个人用户：高速上网业务，电子娱乐业务和电子 教育业务等等。 1.3 思科在宽带网络方面的经验众所周知，Cisco 在 IP 建设方面有一些长处。其实 Cisco 在宽带网络建设方面也有自己的独到之处。Cisco 倡导的 DPT 光纤传输技术很好地将 IP 和optical 传输结合在一起， DPT 目前已经成为业界标准。在 DWDM

14、传输技术方面，Cisco 也有自己的建树，以 Metro 光传输系列产品可以为运营商带来端到端的 IP optical 的解决方案。从宽带网络业务开展和业务管理角度来看，Cisco也可以为运营商提供一系列的网络计费和网络管理的解决方案，使得运营商能够实现端到端的业务解决方案。 Cisco 公司在宽带网络的经验还体现在下列关键技术上面：1.3.1 具有 MPLS 能力的 IP 网络系统Cisco 开发了许多具有 MPLS 能力的路由器以利用流量工程功能保证网络的效率和服务质量、提供 QOS 管理和第三层 VPN 业务。IP/MPLS 网络成功的关键有赖于 MBGP 的可伸缩性，而这正是大型可伸缩

15、的 Internet 交换路由信息的基本要素。80%的 Internet 网络是建立于 Cisco 的路由器上的；换句话说，Cisco 是唯一能够将 IP/MPLS 网络做得最好的公司。 IP/MPLS 是在中国市场下一轮的竞争中获胜的关键技术。Cisco 12000 系列提供了最佳的电信级质量和可靠性，是构筑 IP 骨干网的基石。而提供大量中、低速接口的 “中程“路由器可用作边缘设备。1.3.2 增值业务平台在未来，大部分的新业务会建立在 IP 网络之上。因此， Cisco 在 IOS 内提供了许多基本的功能以实现新的 IP 业务的创建。 CiscoIOS 运行于众多的平台之上，比如路由器和

16、接入设备等。除 CiscoIOS 功能外，还有另外一些业务节点功4 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月能提供进一步的业务支持。新的业务可分为： 基本的、传统的传输业务：Cisco 提供拨号接入的 功能，VPDN，传统的传输业务：帧中继、AAL-5/ ATM、SNA 、租用线的替代业务等，这些都通过 IP/ MPLS 网络实现。 智能的 VoIP 业务： Cisco 可以从提供基本的 VoIP 预 付费业务和一步拨号业务开始。随着业务节点的增 加，信令和呼叫控制的完善，许多现有PSTN 业务、 智能网和呼叫中心的功能都可以在 IP 的网络系统上 实现。 新

17、的增值业务：许多创造性的业务已经或正要被结 合在一起，如信息的通用访问、Internet 呼叫等待， 多媒体呼叫中心等。1.3.3 宽带接入技术所有那些新兴的接入技术，如拨号、VPDN、Cable、XDSL、MMDS、LMDS 和GPRS，都是构成 Cisco 业务体系的重要部分。Cisco 系统方案还包括客户端的多业务接入设备,“多业务“至少将包括语音和数据的处理。贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 52018 年 9 月 http:/ CATV 网络设计总体原则2.1 宽带业务对 CATV 网络设计原则的影响2.1.1 网络的建设需要考虑未来业务的开展CATV 作为新的网络营运商，

18、要取得营运成功，获得营运收入，关键在于发展用户，提供多种网络业务，用户是基础，业务是关键，二者既相互制约，又相互促进。因为提供多种网络业务，有助于吸引用户，发展用户。但是要提供多种网络业务特别是增值业务，需要更多的设备、人员投入，没有足够的用户群，则不足于支撑这一投入；相反，发展用户，获得营运收入，有助于营运商增强营运信心，增加设备、人员投入，从而向用户提供多种网络业务，但发展用户到一定程度，没有多种网络业务的支撑，就不足于吸引更多用户的加入。我们认为，在目前网络应用及用户需求均处于初级阶段的时候， CATV 应将发展用户列为优先考虑因素，建设好数据骨干网，并重点发展最后一公里的用户接入网，在

19、网络营运形成初步规模后，发展和完善网络增值业务（如VOD， VOIP，IDC 等） ，之后再发展成为既是 ISP（网络服务提供商）又是ICP（网络内容提供商）的网络营运商。 对于 CATV 来讲，拥有覆盖城镇范围内的光纤是一极大的资源优势。CATV 可以将光纤出租给缺乏光纤等物理传输介质的网络运营商如联通、企事业机构如银行和公安等。甚至可以通过建设城域 DWDM 系统，既承载 CATV数据网络，又可出租虚拟光纤(光波长)，充分发挥光纤的大容量传输能力。DWDM 系统具有光路快速愈合保护(1ms 内)功能，又具有FiberChannel、ESCON、FSCON 等专用于大型主机（如 IBM） 、

20、大型存储设备容灾保护的接口，特别适合银行系统、ICP 等租用。 在 IP 网上提供话音业务将是企业用户和个人用户得到廉价话音服务的最佳途径。CATV 可与移动公司等具有市话号码资源的运营商合作，开展 IP 长途和市话业务，通过话费拆帐和座机费获得收入。 数据网（IP 网）和 DTV 配合而产生的互动电视以及由此而产生的增殖业6 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月务如 VOD、电视购物甚至 T-commerce（电视商务）将具有非常光明的发展前景，并且对于 CATV 来说具有独特或垄断的发展优势。但是，互动电视的发展取决于 HFC 双向改造、DTV 及具双

21、向功能 STB 的价格等因素，尚需较长的一段时间。2.1.2 “接入共享，主干分离“ 的网络设计原则我们经过大量分析，发现广电数据网络的绝大多数流量均为 IP 流量，用户对象分别为集团以及家庭用户。为了充分发掘业务的深度，细化业务，我们采用了接入共享，主干分离的设计思想。小区用户和企业用户用户的数据可能从同一台设备接入，但马上就流入不同的网络主干，由此来区别对待小区用户和企业用户的业务特点。小区用户的上网高峰时间是晚上，企业用户的上网高峰时间是白天，如果主干和接入都在一起，万一网络需要调试、软件需要升级、设备需要维护都会导致全网用户无法上网。因此通过分别给小区用户和企业用户一个不同的主干传输通

22、道和网络设备，就可以分时段对网络进行维护，有利于减少停机时间，保证服务的可用性。CISCO 对所有新建网络的广电客户都建议这个设计思想，可以方便网络管理维护以及业务的开展。 通过设立一个专门为大用户和精细业务服务的骨干，不仅可以保障这些用户和业务的质量，而且也为将来的应用预留了一个传输平台。每个小区家庭都可能会有 IP 电话机、机顶盒、PC 、网络家电等等，为这些应用保留一个带宽足够的传输平台，可以在规划小区用户的应用时有一个测试和实际运营的环境，通过大用户业务平台上的 MPLS，不仅可以实现用户或业务的闭合，还可以使用流量工程预留带宽。 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 72018

23、 年 9 月 http:/ 2-1 “接入共享，骨干分离”的网络拓扑示例图一般，我们可以考虑采用 DPT 作为精细业务主干，为企业用户服务；同时，采用 GE 作为粗放业务主干，为家庭用户服务。 同时在具体的汇聚节点设计中，可以考虑采用如下的结构：图 2-2 汇聚节点结构设计示例图在此，2950/3550/3750 负责企业用户以及信息化小区用户的接入，uBR7246/ 7114 负责 Cable Modem 用户的接入，通过 Catalyst 4500/6500 交换机汇聚。在汇聚节点上，可以采用不同的方式将两类不同用户的流量进行分离。企业用户通过 7400/7200/10008 进入 DPT

24、 主干完成 MPLS VPN 的接入，而个人用户通过 4500/3550 进入以太网主干完成 Internet 接入，从而最终实现“接入共享，骨干分离”的网络设想。2.2 建设营运级的宽带城域网宽带 IP 城域网在总体上首先需满足先进性、普遍性、统一性、可扩充性、安全性及可管理性原则： 先进性：宽带 IP 网计划采用世界先进的太比特 IP 线速路由器交换机，能与 ATM/SDH 宽带传输交换 平台充分互联，能够承载和交换各种信息并将其接 入公众用户。 8 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月 普遍性：宽带 IP 网必须考虑到用户的实际情况，以 相应的可接受

25、的价格向用户提供不同接入服务的方 法。 统一性：宽带 IP 网必须遵循有线电视宽带 IP 网建设方案及规划，科学地统一建设。 可扩充性：宽带 IP 网必须随着需求的变化，充分留 有扩充余地。 安全性及可管理性：建设有线电视宽带 IP 网， 应注意保证整个系统的可管理性和整个系统的安全 性、可靠性。 在满足上述一般网络设计要求的基础上，有线电视宽带 IP 网作为最新的营运级宽带 IP 网还需要满足营运级的可靠性、QoS 、扩展性、网络互联、通信协议、网管与安全等方面的要求，下面分节详细描述。2.2.1 可靠性和自愈能力链路冗余 在主干连接(主干设备之间及其与汇接设备之间的连接)具备可靠的线路冗余

26、方式。建议采用负载均衡的冗余方式，即通常情况下两条连接均提供数据传输，并互为备份。主线路切换到备份线路的时间应小于 50ms,以充分体现采用光纤技术的优越性。这种高速的网络自愈特性应可以保证不会引起 IP 路由的重新计算，不会引起业务的瞬间质量恶化，更不会引起业务的中断。需要提出的是，在 Cisco 城域 DWDM 网络中，可以实现 1ms 的保护切换，从而完成网络的高速自愈。 模块冗余 主要设备(主干设备和业务汇聚点的核心设备)的所有模块和环境部件应具备 1+1 或 1：N 热备份的功能，切换时间小于 3 秒。所有模块具备热插拔的功能。系统具备 99.999%以上的可用性。 设备冗余 提供由

27、两台或两台以上设备组成一个虚拟设备的能力。当其中一个设备因故障停止工作时，另一台设备自动接替其工作，并且不引起其他节点的路由表重新计算，从而提高网络的稳定性。切换时间小于 3 秒，以保证大部分 IP 应用不会出现超时错误。 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 92018 年 9 月 http:/ 网络的结构设计应提供足够的路由冗余功能，在上述冗余特性仍不能解决问题时，数据流应能寻找其他路径到达目的地址。在一个足够复杂的网络环境中，网络连接发生变化时，路由表的收敛时间应小于 30 秒。2.2.2 拥塞控制与服务质量保障拥塞控制和服务质量保障(QoS)是公众服务网的重要品质。由于接入方式、

28、接入速率、应用方式、数据性质的丰富多样，网络的数据流量突发是不可避免的，因此，网络对拥塞的控制和对不同性质数据流的不同处理是十分重要的。 业务分类 网络设备应支持 68 种业务分类(COS)。当用户终端不提供业务分类信息时，网络设备应根据用户所在网段、应用类型、流量大小等自动对业务进行分类。 接入速率控制 接入本网络的业务应遵守其接入速率承诺。超过承诺速率的数据将被丢弃或标以最低的优先级。 队列机制 具有先进的队列机制进行拥塞控制，对不同等级的业务进行不同的处理，包括时延的不同和丢包率的不同。 先期拥塞控制 当网络出现真正的拥塞时，瞬间大量的丢包会引起大量 TCP 数据同时重发，加剧网络拥塞的

29、程度并引起网络的不稳定。网络设备应具备先进的技术，在网路出现拥塞前就自动采取适当的措施，进行先期拥塞控制，避免瞬间大量的丢包现象。 资源预留 对非常重要的特殊应用，应可以采用保留带宽资源的方式保证其 QoS。2.2.3 网络的扩展能力以及与其他网络的互联网络的扩展能力包括设备交换容量的扩展能力、端口密度的扩展能力、主10 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月干带宽的扩展，以及网络规模的扩展能力。 交换容量扩展 交换容量应具备在现有基础上继续扩充 48 倍容量的能力，以适应 IP 类业务急速膨胀的现实。 端口密度扩展 设备的端口密度应能满足网络扩容时设备间互

30、联的需要。 主干带宽扩展 主干带宽应具备 48 倍甚至更高的带宽扩展能力，以适应 IP 类业务急速膨胀的现实。 网络规模扩展 网络体系、路由协议的规划和设备的 CPU 路由处理能力，应能满足本网络超过 100 个节点规模的要求。 2.2.4 通信协议的支持以支持 TCP/IP 协议为主，兼支持 IPX、DECNET 、APPLE-TALK 等协议。设备商应提供服务营运级别的网络通信软件和网际操作系统。 支持 RIP、RIPv2、OSPF、IGRP 、IS-IS 等多种国际标准的路由协议。根据本网规模的需求，必须支持 OSPF 和 IS-IS 路由协议。然而，由于 OSPF 协议非常耗费 CPU

31、 和内存，而一般 ISP 网络十分庞大复杂，必须采取合理的区域划分和路由规划( 例如网址汇总等)来保证网络的稳定性；应提供适当的路由规划的后备方案。我们建议采用 IS-IS 作为 IGP 路由协议。 支持 BGP-4 等标准的域间路由协议,保证与其他 IP 网络的可靠互联。 2.2.5 网络管理与安全体系支持整个网络系统各种网络设备的统一网络管理。 支持故障管理、记帐管理、配置管理、性能管理和安全管理五大功能。 支持系统级的管理，包括系统分析、系统规划等；支持基于策略的管理，对策略的修改能够立即反应到所有相关设备中。 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 112018 年 9 月 htt

32、p:/ RADIUS、TACACS+等认证机制。 支持安全监控和控制机制，当发现存在安全漏洞和遭到攻击时，应及时通知网络管理人员，并应自动采取适当的措施予以保护。 12 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月第三章 CATV 宽带城域网主干解决方案3.1 宽带光纤城域 DWDM 解决方案3.1.1 城域网 DWDM 技术的发展及特点在网络建设当中，DWDM 比传统光纤系统提供许多好处。它通过创建将每一个光纤转换成多个光纤的虚拟光纤，最大限度地减少光纤使用。DWDM 提供更大的可伸缩性,并延长了非再生距离限制。 长途 DWDM 技术非常适合使用点到点或环拓扑的

33、长途运营商。实现无需电再生的长距传输，大大提高了承运商扩展容量的能力,同时留出备份带宽，而无需部署新光纤。而城域网 DWDM 技术实现在充分利用光纤资源的基本要求外,提供光波长自愈环，和灵活的组网能力,以及丰富的网络接口。 随着技术的进展和业务的发展，WDM 技术正从长途传输领域向城域网领域扩展，当然，这种扩展不是直截了当的，需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域领域的 WDM 系统称为城域网 WDM 系统，其主要特点和要求可以归结如下： （1）低成本是城域网 WDM 系统最重要的特点，由于城域网范围传输距离通常不超过 100km，因而长途网必须用的外调制器和光放大器可以不必使用。由于没

34、有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，从而减少了分波器和合波器的复杂性，容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光元器件，使系统成本大幅度下降。 （2）城域网 WDM 系统容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。这样用户可以灵活地传送任何格式的信号而不必受限于 SDH 的结构和格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统，直接与用户接口，因而要求其光接口可以自动接收和适应从 100Mb/s 到 2.5Gb/s 范围的所有信号，包括SDH，ATM， IP，ESCON，FDDI，千兆比以太网和光纤通路等。相比较而言，长途 DWDM 产品通常只能提供 622Mbps, 2.5Gbps 和

35、10Gbps 接口。 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 132018 年 9 月 http:/ DWDM 系统具有丰富的组网能力。除了能够实现长途DWDM 系统已具备的点对点、链形总线组网能力外，城域网 DWDM 系统还能组成光通道(波长 )自愈环, 以提高网络的安全性和可靠性，尤其是可以为城域网中的数据业务（ATM，IP）提供基于光线路的高速倒换保护。 （4）城域网 DWDM 系统应具备强大的 OADM 能力。能够提供网络中节点任意数量的波长分/插复用（OADM）能力，以满足动态调度业务的需求。 （5）城域网 DWDM 系统应能够灵活升级。能够从网络结构、网络管理、端口选择与设置等

36、方面支持多种业务的灵活的调度，并且设备结构简洁，模块化性强，便于维护管理和系统在线扩容。 密集波分复用(DWDM)概览 DWDM 是一种增加现有光纤基础设施承运容量的技术，消除了安装新光纤电缆的高额成本。服务供应商目前使用的大多数高速主干网都包括以每秒 2.5 GB 或 10 Gbps 运行的光纤链路。DWDM 为利用现有安装光纤获得增加带宽提供一个可伸缩的解决方案。 DWDM 以不同波长同时传输多个信号，允许用户就象使用多个光纤一样使用一个光纤。这种传输方式创造了被称为虚拟光纤的东西。传送的每一个信号可以采用不同的速率，但是能够使用相同的物理光纤电缆。 DWDM 组件基本 DWDM 系统包括

37、下列组件：精确波长光纤发射器(激光)、光纤复用器和反复用器以及宽带光纤接收器。DWDM 系统的可选组件包括光纤分插复用器(OADM)和光纤放大器。 1.光纤发射器和转发器 DWDM 系统的光纤发射器为高分辨率精确窄带激光。这类激光器允许紧密的信道间隔，增加了可以用在 1500 nm 频带中的波长数量，同时最大限度地减少了信号减损( 例如耗散) 的影响。光纤发射器最大限度地减少了功率损耗，允许远程发射，并提供高度的信号完整性。这些激光器允许使用光纤放大器，提高了延长距离的信号强度，与采用电子放大器相反，消除了重新生成各个光纤信号的需求。大多数激光器系统的设计带有遵循 ITU-T 的波长频率，能够

38、实现简化的互操作性和更加简单的组件选择。 14 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月发射器的一个主要组件是转发器，它通过光-电-光(OEO)转换将宽带光纤信号转换成特定的波长。转发器或波长转换器是 DWDM 系统的可选设备，提供光纤波长向精确窄带波长的转换。这种转换能使路由器、ATM 交换机或其他没有配备精确窄带激光器的设备复用到单一光纤上。 2.光纤放大器 光纤放大器用于增强光纤信号，以便最大限度地减少源自通过光纤发送光脉冲的功率损耗和衰减的影响。光纤放大器技术是启动 DWDM 高速、高容量传输的关键。光纤放大器技术是长途 DWDM 系统商业成功的关键。

39、但是，由于城市和地区网络中的距离较短，光纤放大器并非总是部署在这些网络中。 在光纤放大器出现之前，必须以电子方式重新生成每一个信号。当以电子方式重新生成一个光纤信号时，信号首先必须转换为电子信号、放大然后在被重新发射前转换回光信号。电子再生要求每一个光纤上的每一个波长拥有一个独立的再生器，而单个光纤放大器能够放大一个光纤上的所有波长。 最常见的光纤放大器是掺铒光纤放大器(EDFA)。传统 EDFA 在 1530 至1560 nm 范围内运行。 3.光纤复用器和反复用器 光纤复用器将不同波长的发射信号复用到一个光纤中。光纤反复用器在接收端将结合信号分离成它们的组件波长。薄胶片介质过滤器和光栅就是

40、复用器/反复用器类型的例子。DWDM 复用器一般为被动设备，这意味着它们不需要电子输入。这些被动复用器就象高精度棱镜一样，分离 DWDM 信号的不同色彩。4.光纤接收器 光纤接收器检测进入光波信号，并将它们转换成适当的信号，以供接收设备处理。光纤接收器通常为宽带设备，能够通过范围较宽的波长检测光。检测这种宽范围波长的能力允许单一接收器接收 1300 至 1550 nm 范围内的任何波长。5.OADM OADM 可以部署在 DWDM 系统或网络中，增加信号复用的灵活性。OADM 允许您从一个密集波分复用的光纤插入或截取信道。OADM 被安装一个贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案 1520

41、18 年 9 月 http:/ OADM 过滤器的结果，通过的波长将经历很小的信号衰减。 DWDM 应用 DWDM 比传统光纤系统提供许多好处。它通过创建将每一个光纤转换成多个光纤的虚拟光纤，最大限度地减少光纤使用。DWDM 提供更大的可伸缩性，并延长了非再生距离限制。它还与位速率和协议不相关。所有这些好处转变成许多新应用。本部分将介绍一些可能的应用。 1. 长途 DWDM 技术非常适合使用点到点或环拓扑的长途承运商。拥有 16 个或更多传输通道(过去通常为一个) 大大提高了承运商扩展容量的能力，同时留出备份带宽，而无需部署新光纤。 DWDM 技术一直被长途承运商广泛使用，它允许利用现有的光纤

42、基础设施来满足不断增加的带宽需求。专为长途网络设计的 DWDM 系统能够在单一光纤上提供超过 32 个波长。 2.自治愈环 自治愈环的开发取决于 DWDM 提供的大量容量。自治愈环一般安装在最尖端的电信网络中。通过使用 DWDM，电信网络公司可以建设一个每秒 40 GB的环，带有 16 个独立的全保护信号。所有这些都能够使用 2 个光纤完成。 DWDM 技术不影响自治愈环技术的部署，而且对在 OCN 信号顶部运行的协议透明。DWDM 系统提供多个波长，能够用于 SONET/SDH 系统的工作或保护通道。这些波长还可以用于未保护的光纤信号，例如许多路由器或 ATM 设备上的光纤信号。 3.网络扩

43、展 对于建立或扩展其网络的公司来说，DWDM 是为现有基础设施提供未来保护的一个经济途径。DWDM 允许增量容量增加和简单地实施新设备。在工业基础迅速扩展的一些地区，DWDM 是满足不断增加的需求的一种途径，无需铺设新光纤。16 贵州省广电宽带工程 CMTS 系统技术方案http:/ 2018 年 9月3.1.2 CATV 用户采用城域 DWDM 的优势由于广电传统的电视信号广播方式（很多广电采用 SDH 广播电视节目，SDH 是环形的）和工程成本原因，大部分广电的主干光纤是环形的，并且芯数不足，环形结构光纤的最大弊端是一旦光纤管道因为某种原因发生断裂，所有此一方向的光纤全部断裂，对网络来说，

44、要保证数据链路的稳定性，对环上的每个节点来说，它到中心节点必须具有双连接。但由于在同一管道内的光纤全部断裂，整个网络需要重新收敛路由，IP 网中，全网收敛的时间根据路由协议的不同而不同，对于链路状态协议类的 OSPF 或 ISIS，收敛时间即使经过仔细的参数设置，依然不可避免地，需要 5 秒左右（4 秒的 3 个 HELLO 间隔时间，半秒 SPF 计算等待时间，1 秒链路信息公告分发等待时间）的时间，如果不经过参数优化，所需的时间更会是 40 秒左右。对于光纤环上的分布节点，如果实现了每个包负载均衡，实现线路切换的时间比全网收敛时间要小，一般在 5 秒以内，最少的可在 1 秒以内（取决于路由 CACHE 的刷新时间，所有的第 3 层设备转发数据是首先根据路由 CACHE 进行，而不是统统直接根据路由表进行。） ，此间丢失的数据包不多，对 TCP 应用如 HTTP、FTP、TELNET、SMTP 等问题不大，对于 UDP 应用如 VOIP、视频等会导致失声、滑帧跳步等情形；如果实现了每个目的地址负载均衡，那么，实现线路切换的时间就是链路收敛时间+CACHE 刷新时间，绝对大于 5 秒（链路收敛可以经过仔细调试参数获得，