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      淺談IP寬帶城域網的設計思路

      2020-07-28 17:09:37汪飛飛
      中國電氣工程學報 2020年2期
      關鍵詞:因特網設計

      汪飛飛

      摘要:?隨著互聯(lián)網業(yè)務的普及,為了更好的服務于廣大的互聯(lián)網用戶,通信運營商提出了IP寬帶城域網擴容改造,立志于為廣大用戶提供更優(yōu)質的網絡服務,使眾多人高速、快捷、安全的享受高質量的網絡服務的夢想可以成為現實。

      本論文首先闡述IP寬帶城域網的基本概念、網絡分層結構及各層次所的相關作用。然后對IP寬帶城域網進行設計,盡量為用戶提供高質量的網絡服務,實現辦公、娛樂一體,在網絡上同時實現高速上網、視頻通信、企業(yè)高速互連等各種寬帶應用。

      關鍵詞:因特網 IP寬帶城域網 設計 網絡分層結構

      引言:IP城域網是電信運營商或因特網服務提供商(ISP)在城域范圍內建設的城市IP骨干網絡,從城市信息化建設的角度來看,它是城市重要的信息基礎設施。寬帶IP城域網是IP骨干網在城域范圍內的延伸和覆蓋,是覆蓋城市、郊區(qū)及其所轄的縣市和地區(qū),提供城域多業(yè)務的網絡。寬帶IP城域網承擔集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務接入和電路出租任務,具有覆蓋面廣、投資量大、接入技術多樣和接入方式靈活的特點。

      一、?IP寬帶城域網的基本概念

      IP城域網的概念是由計算機網絡深化而來,指介于廣域網和局域網之間,在城市及郊區(qū)范圍內實現信息傳輸與交換的一種網絡。這里所說的IP城域網,是指覆蓋城市范圍、為全市各類用戶提供寬帶(通常是指2Mbit/s以上)接入的數字通信網絡。

      二、IP寬帶城域網的分層結構

      整個城域網分為三層:骨干層、匯聚層、接入層。骨干層負責業(yè)務交換處理、業(yè)務疏通、上連通其他業(yè)務骨干網;匯聚層是骨干網的延伸,負責區(qū)域內各接入點的多種業(yè)務匯聚,是接入層各種接入方式的終結點;接入層負責綜合的接入,通過各種接入手段把業(yè)務匯集到匯聚層,接入點一般設置在寫字樓或大型小區(qū),一個接入點主要滿足本大樓或小區(qū)的接入。骨干層和匯聚層主要考慮網絡結構和技術體制方面的內容;接入層主要考慮業(yè)務的拓展需要和運營商的戰(zhàn)略需要,同時兼顧整體布局上的均衡。城域網的核心節(jié)點和匯聚節(jié)點又統(tǒng)稱為骨干節(jié)點。

      如上圖1.1所示,IP城域網在組網功能結構上可分為核心層、匯聚層和接入層。

      (1)核心層:IP城域網核心層網絡主要負責進行數據的快速轉發(fā)以及整個城域網路由表的維護,同時實現與IP廣域骨干網的互聯(lián),提供城市的高速IP數據出口,其網絡結構重點考慮可靠性和可擴展性。核心層主要由傳輸網絡與核心交換設備構成。傳輸網絡一般采用高容量的傳輸設備,負責完成數據的傳送:核心路由交換設備負責建立和管理承載連接,并對這些連接進行交換和路由。

      核心層節(jié)點位置選擇應結合業(yè)務分布、機房條件、光纖布放等情況綜合考慮,一般應設置在城區(qū)內;核心層節(jié)點數量根據實際網絡需要進行設置;核心節(jié)點間原則上采用網狀或半網狀連接。

      (2)匯聚層:IP城域網匯聚層居于核心層和接入層中間,主要實現如下功能:擴展核心層設備的端口密度和端口種類、擴大核心層節(jié)點的業(yè)務覆蓋范圍、匯聚接入節(jié)點,解決接入節(jié)點到核心節(jié)點間光纖資源緊張的問題;實現接入用戶的可管理性,當接入層節(jié)點設備不能保證用戶流量控制時,需要由匯聚層設備提供用戶流量控制及其他策略管理功能。此外,除基本的數據轉發(fā)業(yè)務外,匯聚層還必須能夠提供必要的服務層面的功能,包括帶寬的控制、數據流QoS(服務的質量服務質量)優(yōu)先級的管理、安全性的控制、IP地址翻譯NAT(網絡地址翻譯)、數據流流量整形等一系列的功能。

      在進行IP城域網建設中,匯聚層一般采用高性能大容量的三層交換機設備;匯聚層節(jié)點的數量和位置的選定與當地的光纖和業(yè)務開展狀況相關,一般在城市的遠郊和所轄縣城設置匯聚層節(jié)點:核心層節(jié)點與匯聚層節(jié)點采用星形連接,在光纖數量可以保證的情況下每個匯聚層節(jié)點最好能夠與兩個核心層節(jié)點相連。

      (3)接入層:接入層網絡負責提供各種類型用戶的接入,在有需要時提供用戶流量控制功能。接入層節(jié)點的設置主要是為了將不同地理分布的用戶快速有效地接入骨干節(jié)點。接入層節(jié)點可以根據實際環(huán)境中用戶數量、距離、密度等的不同,設置一級或級聯(lián)接入。由于用戶端設備端口需求量較大,因此要求接入設備要有優(yōu)良的性價比。

      三、IP寬帶城域網的規(guī)劃設計

      在IP業(yè)務量較大的城市,IP城域網骨干層將直接采用高速路由器為核心來組建,并以GE(Gigabit以太網,吉比特以太網)方式組網為主,POS(PPP結束SDH)連接為輔,中繼采用市內光纖或其他傳輸介質。對于IP業(yè)務量大的城市,考慮到需要處理的IP數據包比較多,只有采用高速路由器才能處理得過來,并且當IP業(yè)務量比較大時,IP層面的流量控制和服務級別劃分萵苣等也是不可缺少的,而這些功能都只有高速路由器才能提供,所以對于業(yè)務量比較大的城市,應該采用高速路由器為核心來組建IP城域網。

      對于城域網的骨干層面建設,應該以簡單的網絡拓撲為主,比如,只以兩個節(jié)點為核心節(jié)點,其他骨干節(jié)點(匯聚層節(jié)點)分別與這兩個核心節(jié)點相連接;同時,在核心層和匯聚層高速路由器上連接高性能的三層路由交換機,以方便接入層局域網交換機的接入;城域網的接入層面將主要由局域網(局域網)交換機為主組成,向用戶提供以太網等寬帶接入。

      在核心層的核心節(jié)點還需要設置城域網至廣域骨干網的出口。

      另外一些接入服務器(比如,PSTN/綜合業(yè)務服務網撥號接入服務器、寬帶撥號(支持PPPoE,即PPP結束Ethetnet)接入服務器、VPN(虛擬專用網)接入服務器等)也將放置在城域網的骨干節(jié)點上,比如,為提供對PPPoE用戶的支持,在這種由高速路由器為骨干組建的IP城域網的一些主要節(jié)點,分布式放置寬帶接入設備。這些寬帶接入設備一般通過一條或者多條鐵(緊的Ethetnet,快速以太網)或GE鏈路與三層交換機相連:同時,為了支持不同區(qū)域用戶之間能夠用VLAN隔離,寬帶接入設備最好能夠支持802.1Q的標準,能夠在同一端口接入不同VLAN的用戶。

      由于高速路由器相對價位比較高,同時考慮到虛擬撥號(PPPoE)不能穿過城域網的基于IP的骨干層面,寬帶接入服務器將不得不采用分布式接入方案,因此在城域網業(yè)務發(fā)展初期,可能會使投資相對較大。

      基于以上原則,考慮在城市的核心層機房設置核心路由交換設備,構成環(huán)行網絡,形成核心層,且節(jié)點間組成雙環(huán)網可以提供路由保護及提高可靠性;其它設備分別設為接入接點和匯聚接點,通過聯(lián)接到雙環(huán)核心層實現各個分局互連互通,從而構成一個完整的三層網絡拓撲體系。傳輸介質方面,因為骨干網的速度直接影響整個網絡的質量,所以骨干網中采用2根GE高速光纖,從而保證骨干網的速度和帶寬能充分滿足整個網絡的需求;匯聚層中采用GE光纖作為傳輸線路延伸到各個接入接點,而在接入層中主要采用電纜將接點和用戶終端連接起來,直接為用戶服務。

      核心層的4臺路由器作為MPLS VPN(Multi-協(xié)議標簽開關,多協(xié)議標記交換)的PE設備,同時起到提供服務的作用,核心層節(jié)點處于網絡的核心位置,核心層功能主要是完成全網業(yè)務的高速交換和路由轉發(fā),對網絡的可靠性、業(yè)務的支持能力和數據的轉發(fā)性能都有較高的要求,從設備的處理能力考慮,核心節(jié)點設備采用“交換式分布處理體系骨干高端三層路由器”,對所有端口提供限速支持能力,之間采用雙GE光纖互聯(lián),形成環(huán)狀結構。匯聚層節(jié)點作為每個區(qū)域的業(yè)務匯接中心起著承上啟下的作用,上連骨干節(jié)點設備,下接各局域網,實現流量的匯聚。

      四、結束語

      隨著我國信息化進程的加快,社會各界對電信業(yè)務特別是數據業(yè)務的需求越來越迫切,巨大的市場需求為各個電信運營商提供了無限商機。隨著中國逐步開放電信市場,競爭日趨激烈,因此如何增強競爭力和擴大企業(yè)在電信市場的競爭優(yōu)勢就顯得極其重要。隨著各種業(yè)務骨干網的建設和完善,需要把業(yè)務由骨干層向用戶延伸,此時,接入網的建設就顯得特別的重要。各多業(yè)務網絡之間通過IP城域網進行整合,樹立品牌效應,建立良好的客戶群體。

      參考文獻:

      [1].?寬帶IP城域網工程設計規(guī)范,YD/T 5117-2005;

      [2].?寬帶IP城域網工程驗收暫行規(guī)范,YD/T-?5181。

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