第五课、宽带IP城域网建设与业务开拓

今年以来，城域网成为电信运营商的投资热点，而且这一势头还把持续相当长一段时间，宽带城域网建设成已成为中国网络基础设施建设的重头戏。各大电信运营商和网络公司利用自己的城域网对接入用户的宽带化发起了激烈的争夺战，试图抢占这一新的战略制高点。由于加入WTO，数据运营市场的已日渐开放，城域网竞争把更加激烈。本文从工作实际中，总结了对宽带IP城域网建设与业务开拓的一些认识。
　　一、城域网基本结构

　　城域网一般分为骨干层、汇接层和接入层。骨干层的主要功能是给业务汇接点提供高容量的业务承载与交换通道，实现各叠加网的互联互通；汇接层主要是给业务接入点提供业务的汇聚、管理和分发处理；接入层则是利用光纤、双绞线、同轴电缆、无线接入技术等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。

　　二、宽带城域网的组建通常方案

　　1.光纤直连方案

　　光纤直连是指以太网交换机、路由器、ATM交换机直接出光口。

　　光口以点对点方式直连，业务接入设备直接互连，此方案简单，却有明显的缺点。首先，由于没有传输层，光纤质量、性能监测、保护等无法实现。其次，光纤浪费严重，每个业务接入点需要一对光纤，一个业务接点若与其它业务接点有业务互通，光纤呈阶乘增长。此外，业务端口压力大，每一个节点相连，交换机或路由器就需增加一个端口，这种方式适用于节点数小、节点距离近的局域网络。

　　2.Packet over SDH 组网方案

　　Packet over SDH(POS)，更准确他说，是IP／PPP／HDLC over SDH／SONET。PPP(Point-to-Point Protocol)按RFC 1661的要求实现多协议封装、错误控制和链路初始化控制，PPP把IP分组封装以后，再按RFC 1662的要求形成HDLC（High-Level Data link Control）的帧以便定界，然后把该帧交给SDH／SONET处理后进行传输。POS技术的优点是传输速度和效率都很高。它支持OC-3（STM-1）155Mbit／s、OC12（STM-4）622Mbit／s、OC-48（STM-16）2.5Gbit／s，结合传输设备可达到OC-192（STM-64）10Gbit／s。

　　Packet over SDH（POS）由于省去了ATM层而简化了网络体系结构，使得SDH系统有能力直接支持基于IP的话音、视频传输。并在网络环境易于兼容不同技术体系和实现网间互联。吞吐量达60Gbit／s，端口密度和端口费用也可与ATM相比，转发分组延时则已降至几十毫秒量级，不再是大问题。

　　在IP over SDH中，SDH是以链路方式来支持IP网的，没有从本质上提高IP网的性能。这种技术的核心是吉比特线速交换路由器，可实现第二层交换与第3层选路的一体化，但是与以太网口相比，如，一个622Mbit／s（ST-一4）口的价格是吉比特以太网口的几倍。总地看，IP over SDH适用于经营IP业务的ISP，以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网上疏导高速率数据流。

　　3．IP over DWDM方案在城域网中发展现状

　　DWDM（密集波分复用）技术就是在光域内的时分复用技术，通过在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得借增。它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源。在人口众多的城市，铺设新光纤的费用是很昂贵的，把DWDM设备引入城域网，可以节省大量的铺纤成本。

　　新一代城域网ＤＷＤＭ系统采用模块化设计，具备灵活的分插复用能力，可以组成各种网络拓扑，如环形、星形、网状等。由于具备光通信自愈保护功能，系统的升级不会影响已有网络的性能，无需光放大器就可以实现城域网范围的ＤＷＤＭ应用，大大降低了系统的造价。所以以IP over DWDM 组网方案在未来的城域网建设中是个发展方向。

　　三、宽带IP城域网的特点

　　1. IP城域网是可以用来承载各种不同的业务，比如数据业务、语音业务、视频业务等，但是除了用途更广泛、带宽更高以外，宽带IP城域网还有许多特色。

　　1）宽带(Bandwidth)

　　宽带IP城域网拥有比过去传统网络更高的带宽，比如过去在宽带接入速率上大多使用56K/64K/128Kbps，而现在宽带接入则多使用1M/10M/100Mbps; 过去在骨干网上大多使用百兆或数个百兆网，而现在则多使用千兆或数个千兆网，甚至10千兆网。带宽增加会激发新型业务的出现，而新型业务的推动也会带动带宽的需求，带宽与业务因此会有良性的互动与增长。因此，城域网的建设必须兼顾现有的带宽处理能力(Performance)与未来的扩充能力(Scalability)，才能在不断成长的需求中体现业务平滑升级与设备投资保障的好处。此外在城域网中提供无阻碍(non-blocking)的传输及处理能力也是服务提供商的竞争优势之一。

　　2）带宽管理(Bandwidth Management)

　　带宽的扩充并不是惟一的途径，有效地使用或管理带宽也是一个重要的课题，比如OSPF或BGP4协议中的负载分流、MPLS协议中的流量工程(TE)、接入网中的指定速率(Rate Limiting)。根据用户的不同等级分别给予不同的带宽，根据使用者的付费分配带宽，都是带宽管理的例子。

　　3）服务质量(QoS)

　　在有限的IP城域网资源下，按使用的原则付费，也可以对用户划分不同的服务等级，享有不同的资源；即使在同一用户中，也可以依据业务不同而有不同的服务等级，如多媒体业务(Voice、Video)优于数据(Data)业务，E-mail服务高于Web Browser服务等。

　　4）冗余备份(Redundancy)

　　IP城域网逐渐成为各种不同业务的传输平台，人们对它的可靠性也就要求更高，因此城域网必须有电信级的冗余配置，包括设备、部件（电源、风扇、模块、软件）的冗余；线路的冗余，如PoS的自动保护转换(APS)、百兆/千兆以太网的捆绑技术(Tracking); 第二层的扩展树（STP）或快速扩展树(Rapid STP)、第二层的热备份协议(VRRP、VRRP-E)、或路由备份(OSPF及BGP4)。在城域网的各个地方配置相应的冗余备份可大大提高网络的可靠度。

　　5）安全与控制(Security & Control)

　　整个城域网是一个大型的开放平台，网络设备必须提供多种安全功能以保护自己及用户不受黑客攻击，多种等级的登录(Login)、Secure Shell(SSH)、Secure Copy(SCP)及HTTPS是设备自我保护诸多功能中较为人所熟悉的，而防止阻绝服务(DoS)攻击、防止Ping to Death攻击、防止地址欺骗(Smurf)攻击则是较常见的用户保护功能。除此之外，如果网络设备能够提供线速访问控制功能，也可以对网络的安全或控制起到相当大的作用，同时也可以在网络环境中制定不同的策略(Policy)，进行所谓策略路由的功能。

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