服务提供商们都希望拥有更优化、更高效的城域网。但是要实现这一愿望就必须面临许多挑战，因为城域网中存在多种协议、速率、业务类型和网络拓扑。

SONET/SDH网络提供了有效的复用、很高的可靠性和客户信号的及时传输。不过，SONET/SDH网络在每个节点都必须耗费大量基础设施成本，并且增加了客户信号协议的复杂性。SONET/SDH设备之所以成本高昂是由于：它要终结两大骨干线路；要有冗余的STS-1/STM-1交换结构在网络的每个节点处理骨干线路；要对所有的客户信号进行复杂的协议适配以满足SONET/SDH结构的严格要求。

当客户信号速率增大到接近骨干线路的容量时，SONET/SDH的成本也相应越来越高。对于高速的数据服务，在SONET/SDH环网上的每个节点都使用STS-1/STM-1时隙进行复用加重了成本的负担。另外，SONET/SDH通过环状结构保证网络的可靠性，这就意味着对每个服务都有100%的额外开销，就算不需要保护，这些开销也是存在的。
利用SONET/SDH设备传输高速信号的高成本迫使运营商不使用现存网络，而是建立与之并行的“特殊”网络。这些“特殊”网络包括建立在独立的基础设施上的专用吉比特以太网（GbE）和存储区域网（SAN）。但是这种方法仅在以下情况时才适用：只需要部署少量的网络；网络中还有多余的光纤；客户愿意等待独立网络的建设；客户能够为专用网络支付高额成本。

透明的波分复用系统（WDM）提供了部分的解决方案，因为波分复用系统支持所有比特率的现有协议，能灵活地支持未来的光接口和应用。这种方法能非常有效地传输高速信号，例如吉比特以太网、吉比特光纤通道（FC）和OC-12/STM-4，因为它不需要协议适配层和多余的信号再生的开销。

然而，纯透明的波分复用网络的一个缺陷就是要为每个业务都分配一个特定波长，这样当波长携带低速信号时就会浪费带宽，所以需要一种方法既能进行子波长的复用又能保证协议和服务的透明性，这样才能使光网络效率最高，同时降低服务成本。 规划特殊网络

波分复用光网络设备中的光分插复用器能够像SONET/SDH网络管理时隙一样管理波长。在波分复用系统中最小的传输粒度是光波长。光网络设备可以在分插端口和干线之间透明地交换波长。基本上，光网络设备支持所有的SONET/SDH网络设备的典型功能。这些功能包括用户信号的复用、保护、桥接和交换。

运营商可以利用光网络设备快速和逐步地建设特殊网络。不同协议的多种客户网络可以共享现有SDH/SONET网络。特殊网络就像SONET/SDH的电路服务一样可以为所有用户提供服务。

光波长连网的优点是对协议和速率透明，这对高速业务是非常理想的，但是对低速业务是低效的。例如，在数据服务市场，据预测OC-3/STM-1和100M以太网服务是高速增长的业务。然而，一个携带2.5Gb/s信号的波长足够容纳16个OC-3或者20个100Mb/s以太网信号。因此，将若干个低速信号复用进一个波长中去，可以大大增加传输效率，减少所用光纤的数量，更有效地节约成本。 通用成帧协议

为了完成多协议的子波长复用，需要一种组帧机制，它既能保持光信号的透明性又能有效复用若干个相互独立的、不同的协议流。

国际电信联盟（ITU-T）通过的通用成帧协议（GFP）提供了一个支持所有传输网的各种高层协议的组帧格式。通用成帧协议支持两种协议映射模式：帧映射模式和透明传输模式。这两种模式可以映射所有的现存协议和正在发展中的新协议。

帧模式能够适配分组/PDU协议。目前的GFP标准对IP/点到点协议、所有以太网协议和弹性分组环（RPR）都制定了帧适配机制。

透明传输模式用于适配时间敏感型协议。这些协议包含所有固定速率的数据传输协议，例如SAN协议（Escon、Ficon或光纤信道）、视频传输、甚至GbE。目前的GPF标准对Escon、Ficon、FC和GbE的8B/10B编码数据流制定了透明适配机制。

因为GPF协议不针对任何特定的物理传输层，它可以在暗光纤上使用。然而，现在最常用的方法是在SONET/SDH物理层上使用GFP。GFP将协议透明地映射进STS-1/STM-1净荷容器中。在SONET/SDH中，可以使用虚级联（VC）的方式将多个时隙绑定在一起，形成更大的数据容器，这样就有效地增加了数据传输的速率，同时也加大了GFP可用容器的大小（见表）。联合使用GFP和虚级联可以透明复用不同协议和速率的光信号。 GFP映射协议时SONET/SDH虚级联的效率 服务比特率不用虚级联使用虚级联 快速以太网100Mb/sSTS-3C（67%）STS-1-2V（100%） 吉比特以太网1Gb/sSTS-48C（42%）STS-3C-7V（95%） 光纤信道1Gb/sSTS-48C（42%）STS-3C-7V（95%） 混合城域网

混合型的城域网利用波分复用技术、通用成帧协议和SONET以最小的成本给网络提供最大的灵活性和效率。混合网络的每一个节点都使用波分复用设备传输携带高速信号的光波，提供专用网络以及GFP和SONET/SDH接口。

要组建一个混合网络，要根据城域网中节点位置的不同使用不同的网络设备。城域网可以被划分为两个部分：接入部分和核心部分。每个部分的接口、协议、速率和业务类型都有特殊的要求。

接入网负责将业务汇聚到集线器，接入网的用户协议和速率是多样化的。用户信号可以是时分复用信号、SAN、IP、ATM、音频信号等，也可能是OC-48、OC-192和10-GbE等高速信号。

我们都希望每一路信号都有一个波长来传输，但是信号路数很多时，这种方式的效率就会很低。使用GFP可以有效减少所需波长的数量，减少传输低速信号所需的成本。但是GFP的优势会随着数据速率和每一个用户信号所需STS-1时隙数的增加而消失。为了使成本最小，GFP应该仅用于低速业务以及复用不同的低速信号。它可以用于接入网和城域核心网的边缘，在那里，昂贵的GFP接口和SONET/SDH复用器件才能得到更有效的利用。支持GFP透明复用和波分复用的边缘网设备可以将低速信号适配进GFPSONET/SDH时隙中，也可以对光纤中的高速信号进行波长复用（图1）。



将低速信号适配进GFP SONET/SDH时隙以及对高速信号进行波长复用。

城域核心网的主要功能是在网络各个部分之间交换信息：接入网之间，接入网与其他城域核心节点之间，以及接入网与地区网之间。城域节点接收的大多是高速光信号，这些信号要么是封装了若干个低速信号的GFP/SONET波长，要么是直接从用户接口或是从接入网来的高速透明光信号。

这些信号可以进一步被聚集、疏导、转换成在网络核心节点可以使用的波长、光纤和时隙。这些疏导、转换的对象可以是GFP信号，也可以是波长。为了避免城域核心节点的过度建设同时减少成本，在SONET/SDH交换和波长交换之间应该取得平衡。在多个OC-48和OC-192SONET/SDH信号上进行STS-1交换的成本比透明交换光波长高很多。 在混合城域网中，SONET/SDHSTS-1/STM-1交换集中在接入网和城域核心网的边缘。城域核心节点通常使用低成本的波长交换技术，直接将信号传送到目的节点，节点与节点之间由格形链路连接，从而使点到点传输所经过的链路节点最少（图2）。



光分插复用设备在格形网上交换信道。接入网中的光业务单元将低速信号汇聚为一个波长，然后将若干个波长汇聚到一根光纤。

使用GFP和WDM的混合网络能充分利用城域网的带宽。GFP和WDM不需要建特殊网络适应特殊协议，同时又可以提供灵活的、可扩展的通用基础网络。