IP城域網本地優化及保護策略探討

山西信息規劃設計院有限公司 何永鋼 樊勇田

IP城域網本地優化及保護策略探討

山西信息規劃設計院有限公司 何永鋼 樊勇田

IP城域網是電信公司最為重要的承載網絡，對于IP城域網而言網絡能力和安全性是核心也是關鍵。隨著社會的不斷發展，近年來我國電信運營商之間的競爭越來越激烈，各家電信運營商為了提高自己的競爭能力，都在不斷的加大寬帶城域網的建設力度，而IP城域網也在此背景下得到了飛速的發展。對于電信運營商而言，想要在激烈的競爭市場中獲得占據穩定的地位，就需要不但加快建設和優化本地的IP城域網，這樣才能獲得更多的用戶。近年來隨著互聯網技術的廣泛普及，寬帶業務用戶規模在不斷的增長，這對于各大電信運營商而言，即是機遇也是挑戰。人們對網絡的質量、速度等都提出了更高的要求，這就需要各大運營商根據時代發展的需求對IP城域網進行優化以及保護。本文就IP城域網本地優化進行詳細的探討，并提出一些相關的保護策略。

IP城域網；優化；保護；探討

引言

隨著科學技術的不斷發展，當前我國通信網絡的發展環境也發生了巨大的變化，而近年來，隨著中國電信市場的逐步開放，一系列新出臺的電信法規政策都旨在鼓勵競爭。在加上上現如今寬帶網絡成為了人們生活中不可或缺的一部分，面對用戶急劇增加，電信運營商之間的競爭就越來越激烈。而隨著人們對寬帶網絡提出的更多更高的要求，IP城域網面臨業務容量擴大、網絡服務質量保障、網絡安全性保障的壓力也越來越大。就目前來看，IP城域網還有一些普遍存在的問題，比如網絡功能單一、用戶和業務沒有服務質量保障能力等，而這些問題的存在都會在很大程度上影響運營商的發展。同時，隨著寬帶網絡用戶數量不斷的增加，以及本地基于寬帶IP城域網的各種新型業務應用越來越多樣化，IP城域網本地優化的重要性就越來越日突出。企業只有順應時代發展的需求，不斷對本地IP城域網優化，并加強保護以及提高質量，才能在競爭市場中占據穩定的地位。

1.IP城域網本地網絡結構

IP城域網是指城市范圍內以ATM和IP電信技術為基礎，以語音、視頻、數據等服務為一體的多媒體同通信網絡，其具有覆蓋面廣、靈活性強的特點。IP城域網發展至今已經成為了人們生活中不可或缺的重要部分，其為人們的生活和工作提供了巨大的便利。IP城域網本地網絡結構一般可以分為城域骨干網與城域接入網，按層次劃分則可以分為核心層、匯聚層、業務控制層三個層次[1]。首先，核心層。核心層主要是提供寬帶的業務傳輸、承擔城域網縱向流量轉發、本地其他業務網絡互聯等任務，可以說核心層是完成IP城域網交換路由的核心。IP城域網中核心層的主要設備十分關鍵和重要，所以一般都是放置在主要城區內，一些發達的是城市中核心層主要設備有6個左右，中小城市又4個左右。核心層搭建結構的選擇有很多，可以根據核心層節點的數量來選擇，比如一些大城市節點較多就可以選擇樹形結構，該搭建結構比較穩定，而一些中小城市節點較少就可以選擇星型結構，該搭建結構相對而言要簡單一些。其次，匯聚層。匯聚層主要有匯聚交換機組成，匯聚交換機可以將二層設備匯聚，也可以將業務分別送到三層控制設備終結。匯聚層是三個層次中最多的一層，所以其主要是由網絡運行商進行維護。另外，匯聚層還有一個重要的作用，就是管理設備并對撥號用戶分心認證管理，所以說，匯聚層在IP地域網中發揮著重要的作用[2]。在對IP城域網優化過程中，在無法改變上聯現有總寬帶的情況下，匯聚層的優化改造具有一定的難度。最后，業務控制層。業務控制層與匯聚層以及核心層不同，其是一個邏輯層次，主要作用就是為運營商提供用戶管理、擴展核心層節點的端口、設備接口流量控制等功能[3]。業務控制層位于接入層，所以不會直接面向用戶。圖1是一張IP城域網網絡結構與業務分層圖。

圖1 IP城域網網絡結構與業務分層圖

2.部署現狀及問題

2.1 業務中心機房

業務中心機房一般都是部署在傳統區、縣、鎮政府中心城區中，因部署BRAS/SR設備，其直接業務匯聚區域中繼鏈路距離短，所以業務擴容能力強，并且安全性也非常高。但是一般來說城市的中心區人口密集，其業務密集度較高，所以BRAS設備端口的占用率也隨之增高，這就會導致設備端口緊張，進而影響業務質量。因此，在這種情況下就需要換板或者新增BAS擴容，以此來滿足中心區的業務需求。業務中心機房除了存在BRAS設備已有槽位端口緊張問題，同時還存在跨局中繼纖芯消耗大的問題，這是由于業務中心區機房SR還承擔其他類型機房專線業務匯聚以及接入控制職能等。就目前業務中心機房部署現狀來看，其在規劃建設中主要面臨的問題有兩個方面，一是業務密集產生的設備容量問題、二是機房空間和下行中繼纖芯資源容量問題[4]。因此，IP城域網本地優化改造過程中，要考慮到業務中心機房中存在的問題。

2.2 次中心機房

次中心機房一般是部署在區、縣、鎮政府中心城區，中心城區的人口也十分密集，所以次中心機房與業務中心機房類似，其業務密集度也十分高。由于次中心機房的業務密度比較高，所以設備容量問題以及機房空間問題也是次中心機房中面臨的重要問題。就次中心機房部署現狀來看，業務次中心機房規劃建設中面臨的問題有設備容量、機房空間、中繼纖芯三方面問題。

2.3 匯聚機房

匯聚機房主要部署匯聚交換機、OLT設備，其上行至BRAS/SR設備機房的中繼光路容量和安全性是規劃建設和優化的重點。另外，由于纖芯資源和早期規劃的原因，業務匯聚機房匯聚交換還作為部分OLT的上行匯聚設備，受集團公司對VLAN的邏輯規劃影響。規劃建設和網絡優化過程還需要考慮VIAN邏輯資源不足而產生的新建匯聚設備要求。

3.優化保護策略

3.1 IP城域網本地優化保護原則

IP城域網的優化是一項系統性的工程，因此在進行城域網優化改造時，應該先對諸多方面的因素進行全面的了解，并將方面諸多方面的因素綜合考慮到城域網優化與保護策略中。首先就需要對當地地區的網絡建設、基礎狀況、人口密度等進行全面的了解，并將近年來的業務經驗進行總結，其次再提出科學、系統、有效的優化方案[5]。在IP城域網本地優化中要注重幾點原則。首先，要依照三個網絡層次進行IP城域網的優化與改造，比如接入層要避免級聯情況出現，如果出現無法避免的級聯情況，那么在實際運用過程中也不能超過三層級聯。其次，要遵循網絡路優化的原則，交換網絡由于穩定性和安全性都比較差，所以就必須采用高性能路由器建設IP城域網的核心層和匯聚層，以此來提高路由型城域網的安全性和穩定性。

3.2 IP城域網的優化

對IP城域網實行優化改造是電信運營商業務發展以及網絡建設的需要，并且，隨著市場環境的不斷變化，IP城域網的優化和保護越來越重要和迫切。IP城域網在優化過程中，運營商要考慮到各地區的經濟業務發展情況以及網絡實際情況，根據實際情況制定出相應的規劃。規劃的目的就在于滿足各個地區經濟業務的需要，同時有效的規劃也能提高IP城域網優化的質量和效果，以及節省大量的資源[6]。就目前來看，隨著互聯網技術的廣泛普及，城市IP業務在急劇增長，IP城域網的優化迫在眉睫，只有通過不斷的優化和改造，才能提高網絡承載能力，推動城域網穩定發展。目前現有的網絡承載力正在不斷的突破，為了保證用戶網絡使用質量，這就需要對組網方式和網絡結構進行優化，保持網絡業務的效率、提高網絡的科學性等，以此來滿足經濟發展形式的需求。

網絡結構優化。IP城域網網絡結構一般是有核心層、匯聚層和業務控制層組成，然而這種分層方式雖然簡單，但是網絡結構不夠清晰，因此，可以對這三層進行細化優化，細化后的IP城域網由城域骨干網和寬帶接入網組成。城域骨干網是業務接入控制點以及控制點以上的核心路由器組成的三層路由網絡，其劃分為核心層和業務接入控制層兩層。寬帶接入網是城域骨干網業務接入控制點以下、用戶CPE以上的二層接入網，層次分為匯聚層和接入層。

路由優化。在城域網中引入獨立出口路由器，同時連接 Internet 和 CN2 網。 城域網盡量采用獨立的 AS。IP 城域網與骨干網之間的 EGP（Edge Gateway Protocol，外部網關協議）采用 BGPv4；IGP(Interior Gateway Protocol，內部網關協議)路由協議運行到業務接入控制點設備。 IP 城域網為需要穿越 CN2的高質量用戶（VIP用戶、RP、組播應用服務器）和穿越 China Net的普通用戶分配不同網段的 IP地址，標記不同的 QOS 等級，便于實現業務分流。分配給高質量用戶的IP地址段應相對連續。IP 城域網與骨干網之間原則上通過EBGP交換路由信息，城域網出口路由器對 IP 城域網路由做匯總后，發布給CN2和 China Net，同時還把 VIP客戶路由、組播 RPF路由（含城域網內 RP和組播應用服務器的路由）發送給CN2。特大型 IP城域網可接受來自 China Net的全Internet路由，其余IP城域網只從China Net接受缺省路由。所有IP城域網從CN2接受CN2 網絡、VIP客戶、組播RPF路由。IP城域網不允許配置指向CN2的缺省路由。

內部設計優化。現如今用戶對于網絡服務的要求越來越高，很多基礎網絡服務已經無法滿足用戶的個性化需求，因此，運營商應該重視用戶的個性化需求。比如通過支持QOS、VPN、組播等新業務的服務功能，來促進網絡服務功能多樣化。網路內部設計主要根據城域網的IGP路由規劃入手， 根據用戶特點匹配相應的路由[7]。即在城域網的出口處部署兩個高性能的路由器，通過路由器的內部設置，完成基源地址網絡的快速路由任務。比如對于一些商業用戶，由于其對網絡的服務功能以及質量要求比較高，所以就可以直接通過城域網出口處的路由器與省網骨干互通，這樣可以有效加快路由速度提高設備的網管要求。只有滿足了不同用戶的不同需求，并提高了網絡的系統性和安全性建設，才能算是實現了IP城域網本地優化。

3.3 IP城域網的保護

隨著社會的不斷發展，我國的網絡發展也得到了有力的推動。就目前來看，我國網絡發展十分迅速并且現狀良好，尤其是近幾年網絡技術更是得到了廣泛的普及，而IP城域網的發展也是十分迅速。現如今，隨著網絡信息時代的不斷深入，中國電信、中國移動、中國聯通三大網絡運營商都將重心放置在了城域網建設方面，這也是促進IP城域網的不斷進步和發展的重要因素。在近兩年，電信運營商在城域網建設方面已經取得了一定的成果，但是在網絡運營是也面臨著多樣性和實用性的選擇。如何利用最先進的技術以及最經濟的成本滿足用戶的需求是電信行業所需要考慮的問題，也是其追求目標。而在實現此目標過程中，離不開IP城域網的保護策略。IP城域網的保護策略關系到IP城域網的穩定運行和網絡質量等，為了加強對IP城域網的保護，就必須制定一系列的保護策略，而IP城域網的保護離不開政府的支持。同時，網絡運行商自身制定的經濟規劃在IP城域網中其起到了重要的保護作用，所以說IP城域網的保護需要企業和政府共同努力才能實現。

4.網絡的發展及未來的技術演進

IP城域網的快速發展最主要的原因就是市場環境的變化和用戶需求提高而推動，在用戶需求不斷提高的形式下，IP城域網必須要加快建設從而滿足用戶不同的需求。就目前來看，城域網的發展會朝大容量、大寬帶、高可靠性方向趨勢前進。就比如過去人們滿足于2G網絡，而現如今4G網絡都無法滿足用戶的需求，在此形勢下，人們的需求還會隨著時代的發展而提高，比如希望網速能夠更加快速、網絡運行更加穩定等。而萬兆技術就可以適應骨干網大容量、高寬帶的需求，可以滿足未來更多業務發展需求。另外，IP城域網智能化也是一個發展趨勢，只有智能化的城域網才能保證網路在出現故障的情況下繼續工作，同時未來的城域網應該具有更強的互操作性和多支持性。

就目前城域網IPv4地址資源來看已經十分短缺了，而隨著市場環境不斷的變化，新業務的不斷增加，IPv4地質資源一定會面臨分配完的困境，那么IPv6演進就勢在必行。IPv6擁有近乎無限的IP地質空間，在此基礎上其還優化了QOS移動IP和安全機制,可說IPv6是滿足新業務發展需求的重要措施，已成為必然要求。當然，城域網IPv6的演進是需要一個過渡時期，并且還需要運營商制定一個全面有效的演進過渡方案，在盡量不影響用戶網絡質量的前提下，適時部署IPv6。

5.結束語

隨著市場環境的不斷變化，IP城域網的優化改造以及加強保護是電信運營商發展中應該重點考慮的問題。IP城域網在優化改造過程中，應該重點結合當前實際網絡情況以及用戶需求來制定一個符合實際的短期目標，進而采取相應的措施實現目標。同時，還要采用分步走的方法對現有的網絡資產加強保護，為用戶網絡質量提供保障，進而提升IP城域網的經濟效益促進發展。在不斷的優化改造過程中，應該注重聽取用戶的意見并不斷積累經驗，加強個性化優化改造，以此來提高IP城域網的高度靈活化，進而滿足用戶的個性化需求。IP城域網只有不斷加強建設、優化改造、加強質量等，才能在競爭市場中占據一定的地位，從而獲得持續穩定的發展。

[1]林浩.IP城域網本地優化及保護策略探討[J].電信科學,2014,30(S1):141-147.

[2]馮仕軍,馮桂平.全光網絡下IP城域網的構建探討[J].通信世界,2015(15):40-41.

[3]郭芳.IP城域網本地優化與保護策略研究[J].通訊世界,2016(18):8.

[4]汪巍.本地IP城域網發展規劃研究與實施[D].北京郵電大學,2012.

[5]夏冬冬.IP城域網優化與實現[D].華南理工大學,2012.

[6]王凌浩.電信IP城域網網絡結構及優化發展方案的研究[D].南京郵電大學,2015.

[7]陳洋.電信寬帶IP城域網優化及應用研究[D].南京郵電大學,2013.

何永鋼（1978—），男，山西黎城人，本科，山西信息規劃設計院有限公司工程師，研究方向：數據通信。