淺談IP寬帶城域網(wǎng)的設(shè)計思路

汪飛飛

摘要：?隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的普及，為了更好的服務(wù)于廣大的互聯(lián)網(wǎng)用戶，通信運營商提出了IP寬帶城域網(wǎng)擴容改造，立志于為廣大用戶提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使眾多人高速、快捷、安全的享受高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的夢想可以成為現(xiàn)實。

本論文首先闡述IP寬帶城域網(wǎng)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)及各層次所的相關(guān)作用。然后對IP寬帶城域網(wǎng)進行設(shè)計，盡量為用戶提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實現(xiàn)辦公、娛樂一體，在網(wǎng)絡(luò)上同時實現(xiàn)高速上網(wǎng)、視頻通信、企業(yè)高速互連等各種寬帶應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：因特網(wǎng) IP寬帶城域網(wǎng) 設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

引言：IP城域網(wǎng)是電信運營商或因特網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）在城域范圍內(nèi)建設(shè)的城市IP骨干網(wǎng)絡(luò)，從城市信息化建設(shè)的角度來看，它是城市重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施。寬帶IP城域網(wǎng)是IP骨干網(wǎng)在城域范圍內(nèi)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(wù)的網(wǎng)絡(luò)。寬帶IP城域網(wǎng)承擔(dān)集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務(wù)接入和電路出租任務(wù)，具有覆蓋面廣、投資量大、接入技術(shù)多樣和接入方式靈活的特點。

一、?IP寬帶城域網(wǎng)的基本概念

IP城域網(wǎng)的概念是由計算機網(wǎng)絡(luò)深化而來，指介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，在城市及郊區(qū)范圍內(nèi)實現(xiàn)信息傳輸與交換的一種網(wǎng)絡(luò)。這里所說的IP城域網(wǎng)，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(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。

二、IP寬帶城域網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)

整個城域網(wǎng)分為三層：骨干層、匯聚層、接入層。骨干層負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)交換處理、業(yè)務(wù)疏通、上連通其他業(yè)務(wù)骨干網(wǎng);匯聚層是骨干網(wǎng)的延伸，負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)各接入點的多種業(yè)務(wù)匯聚，是接入層各種接入方式的終結(jié)點;接入層負(fù)責(zé)綜合的接入，通過各種接入手段把業(yè)務(wù)匯集到匯聚層，接入點一般設(shè)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和技術(shù)體制方面的內(nèi)容;接入層主要考慮業(yè)務(wù)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(wǎng)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(wǎng)在組網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)上可分為核心層、匯聚層和接入層。

（1）核心層：IP城域網(wǎng)核心層網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)進行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)以及整個城域網(wǎng)路由表的維護，同時實現(xiàn)與IP廣域骨干網(wǎng)的互聯(lián)，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重點考慮可靠性和可擴展性。核心層主要由傳輸網(wǎng)絡(luò)與核心交換設(shè)備構(gòu)成。傳輸網(wǎng)絡(luò)一般采用高容量的傳輸設(shè)備，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的傳送：核心路由交換設(shè)備負(fù)責(zé)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(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)分布、機房條件、光纖布放等情況綜合考慮，一般應(yīng)設(shè)置在城區(qū)內(nèi);核心層節(jié)點數(shù)量根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)需要進行設(shè)置;核心節(jié)點間原則上采用網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀連接。

（2）匯聚層：IP城域網(wǎng)匯聚層居于核心層和接入層中間，主要實現(xiàn)如下功能：擴展核心層設(shè)備的端口密度和端口種類、擴大核心層節(jié)點的業(yè)務(wù)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(xiàn)接入用戶的可管理性，當(dāng)接入層節(jié)點設(shè)備不能保證用戶流量控制時，需要由匯聚層設(shè)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)外，匯聚層還必須能夠提供必要的服務(wù)層面的功能，包括帶寬的控制、數(shù)據(jù)流QoS（服務(wù)的質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量）優(yōu)先級的管理、安全性的控制、IP地址翻譯NAT（網(wǎng)絡(luò)地址翻譯）、數(shù)據(jù)流流量整形等一系列的功能。

在進行IP城域網(wǎng)建設(shè)中，匯聚層一般采用高性能大容量的三層交換機設(shè)備;匯聚層節(jié)點的數(shù)量和位置的選定與當(dāng)?shù)氐墓饫w和業(yè)務(wù)開展?fàn)顩r相關(guān)，一般在城市的遠(yuǎn)郊和所轄縣城設(shè)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(shù)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(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)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(shè)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(jù)實際環(huán)境中用戶數(shù)量、距離、密度等的不同，設(shè)置一級或級聯(lián)接入。由于用戶端設(shè)備端口需求量較大，因此要求接入設(shè)備要有優(yōu)良的性價比。

三、IP寬帶城域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計

在IP業(yè)務(wù)量較大的城市，IP城域網(wǎng)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(wǎng)，吉比特以太網(wǎng)）方式組網(wǎng)為主，POS（PPP結(jié)束SDH）連接為輔，中繼采用市內(nèi)光纖或其他傳輸介質(zhì)。對于IP業(yè)務(wù)量大的城市，考慮到需要處理的IP數(shù)據(jù)包比較多，只有采用高速路由器才能處理得過來，并且當(dāng)IP業(yè)務(wù)量比較大時，IP層面的流量控制和服務(wù)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(wù)量比較大的城市，應(yīng)該采用高速路由器為核心來組建IP城域網(wǎng)。

對于城域網(wǎng)的骨干層面建設(shè)，應(yīng)該以簡單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇橹鳎热纾灰詢蓚€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(wǎng)交換機的接入;城域網(wǎng)的接入層面將主要由局域網(wǎng)（局域網(wǎng)）交換機為主組成，向用戶提供以太網(wǎng)等寬帶接入。

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

另外一些接入服務(wù)器（比如，PSTN/綜合業(yè)務(wù)服務(wù)網(wǎng)撥號接入服務(wù)器、寬帶撥號（支持PPPoE，即PPP結(jié)束Ethetnet）接入服務(wù)器、VPN（虛擬專用網(wǎng)）接入服務(wù)器等）也將放置在城域網(wǎng)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(wǎng)的一些主要節(jié)點，分布式放置寬帶接入設(shè)備。這些寬帶接入設(shè)備一般通過一條或者多條鐵（緊的Ethetnet，快速以太網(wǎng)）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(shè)備最好能夠支持802.1Q的標(biāo)準(zhǔn)，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(wǎng)的基于IP的骨干層面，寬帶接入服務(wù)器將不得不采用分布式接入方案，因此在城域網(wǎng)業(yè)務(wù)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(shè)置核心路由交換設(shè)備，構(gòu)成環(huán)行網(wǎng)絡(luò)，形成核心層，且節(jié)點間組成雙環(huán)網(wǎng)可以提供路由保護及提高可靠性;其它設(shè)備分別設(shè)為接入接點和匯聚接點，通過聯(lián)接到雙環(huán)核心層實現(xiàn)各個分局互連互通，從而構(gòu)成一個完整的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潴w系。傳輸介質(zhì)方面，因為骨干網(wǎng)的速度直接影響整個網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，所以骨干網(wǎng)中采用2根GE高速光纖，從而保證骨干網(wǎng)的速度和帶寬能充分滿足整個網(wǎng)絡(luò)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(wù)。

核心層的4臺路由器作為MPLS VPN（Multi-協(xié)議標(biāo)簽開關(guān)，多協(xié)議標(biāo)記交換）的PE設(shè)備，同時起到提供服務(wù)的作用，核心層節(jié)點處于網(wǎng)絡(luò)的核心位置，核心層功能主要是完成全網(wǎng)業(yè)務(wù)的高速交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性、業(yè)務(wù)的支持能力和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)性能都有較高的要求，從設(shè)備的處理能力考慮，核心節(jié)點設(shè)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(jié)構(gòu)。匯聚層節(jié)點作為每個區(qū)域的業(yè)務(wù)匯接中心起著承上啟下的作用，上連骨干節(jié)點設(shè)備，下接各局域網(wǎng)，實現(xiàn)流量的匯聚。

四、結(jié)束語

隨著我國信息化進程的加快，社會各界對電信業(yè)務(wù)特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(wù)骨干網(wǎng)的建設(shè)和完善，需要把業(yè)務(wù)由骨干層向用戶延伸，此時，接入網(wǎng)的建設(shè)就顯得特別的重要。各多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間通過IP城域網(wǎng)進行整合，樹立品牌效應(yīng)，建立良好的客戶群體。

參考文獻：

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

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