IP城域网介绍

IP城域网介绍崔岩军2020年2月提纲城域网概述•城域网相关技术•城域网业务现状•城域网网络拓扑结构•城域网路由协议城域网概述城域网的发展源于企业的局域网，网络建设之初，主要出发点是以最少的成本快速建设一张连通性网络，为用户提供接入业务。可以说当初的城域网结构和企业网结构没有本质区别，唯一的区别就是网络规模不同。然而以以太网技术为核心的企业网架构应用于城域网后，其应用背景发生了质的改变，由一种局域网互连应用进入到网络运营商进行运营和盈利的经营活动中。提纲•城域网发展与演变城域网相关技术•城域网业务现状•城域网网络拓扑结构•城域网路由协议城域网相关技术设备技术:节点设备是构成IP网络的基本元素。IP网上的节点设备主要分为几大类型：骨干网路由器、城域网核心路由器、业务路由器、IP三层交换机、BRAS等。构成网络设备及影响设备性能的要素包括接口、CPU芯片、线卡、交换矩阵、背板、对多种协议及技术的支持能力等等。城域网相关技术高速接口技术:高速接口主要包括10GE接口、10GPOS和40GPOS接口。目前10GPOS和10GE技术在设备上已得到广泛支持，国家骨干网的中继主要采用的是2.5G和10GPOS技术，城域网骨干中继多采用POS和GE技术，40GPOS技术由于其应用尚处初期，设备不成熟，互通性未完善，价格相对昂贵，大规模商用还需要一段时期。城域网相关技术路由技术:支持大型网络的IGP协议主要有OSPF和IS-IS两种；用于域间路由的协议目前是BGP。BGP的发展主要体现在MP-BGP、ORF（将本端的进站路由过滤安装到对端的出站过滤上）等技术上。与OSPF比，IS-IS协议开销小、路由收敛速度快，可扩展性强，能够较好地支持大规模平面路由，更适合超大型网络。中低端路由设备普遍优先支持OSPF协议，对IS-IS协议的支持普及程度相对较低。城域网相关技术路由技术:IGP路由协议需要解决的根本问题是网络收敛时间和网络稳定性。IS-IS对大型网络路由的支持能力较OSPF强，但支持几百台设备、几千条链路以上的超大型网络，仍然需要进一步加快收敛速度，提高路由调整粒度等。IS-IS协议目前发展较快，以加强对超大型网络的支持。网络的稳定性一般由链路的稳定性决定，同时路由器的处理能力也影响网络的稳定性。影响骨干网IS-IS路由收敛速度的因素包括拓扑变化检测时间（failuredetect）、信息传递时间(LSPpropagation)、SPF计算时间、SPF计算触发等待时间等等。故障检测时间是指从故障发生到检测并确定故障需要的时间；故障检测的方法包括：物理层检测、数据链路层检测、路由协议层检测等。城域网相关技术宽带接入技术－以太网接入FTTX+LAN方案利用光纤+5类线方式，采用星形拓扑结构，网络结构如下图所示。城域网相关技术下表对ADSL和LAN两种宽带接入方式进行对比：ADSLLAN接入介质双绞线五类线资源利用可利用现有铜缆资源需重新布线接入速率不对称，上行1M，下行8Mb/s，通常下行限速为1-2Mb/s对称，上下行可达10Mb/s稳定性受线路质量和距离的影响稳定性较好接入距离3km～5km五类线100m实装率较高，60%以上受接入距离限制，实装率相对低用户端设备ADSLMODEM网卡网卡成本相对较低因实装率低，成本相对较高城域网相关技术MPLS技术:从运营商今后的整体网络定位和业务发展趋势来看，MPLS已被国际、国内大型电信运营商视为其未来面向传统和新型业务的核心承载技术。从目前的统计结果来看，国际范围内85％以上的运营商均已选择MPLS做为其未来网络融合后的统一基础承载平台。MPLSTE是一种网络流量优化工具，通过特定的信令协议（RSVP,CR-LDP）协商网络流量参数，实现控制和干预MPLS流量选路，优化网络流量和资源利用。MPLSTE目前有两种标记分配协议：RSVP扩展和CR-LDP。RSVP是一个比较成熟的协议，主流路由器厂家如CISCO、JUNIPER都推荐使用RSVP扩展作协议作为MPLSTE的信令。CR-LDP协议是对LDP的扩展，并未得到长期的应用，运营商缺少大规模应用经验。在MPLSTE基础上衍生出的快速重路由技术可以实现在没有信令介入的情况下，由故障检测点直接对故障链路流量进行重定向，恢复点即为故障点，恢复时间50ms。目前有多种快速重路由方案，两种主流的保护方式为链路保护和节点保护。为简化实施复杂度，推荐采用链路保护方式。提纲•城域网发展与演变•城域网相关技术城域网业务现状•城域网网络拓扑结构•城域网路由协议LAN专线用户2/3层交换机BRAS2层交换机ATM城域核心路由器MPLSCEMPLSPEPADSLPPPoE用户Internet宽带拨号接入业务：DSL用户通过DSL连接到局端DSLAM，连入城域网ATM或以太交换网，终结到旁挂在汇接2/3层交换机的BRAS；LAN用户用户通过小区LAN连接到以太交换网，终结到BRAS。LANPPPoE用户DSLAM小区交换机Internet专线接入业务：用户CPE通过光纤连入城域网以太交换网，终结在2/3层交换机。MPLS三层VPN业务：用户CE通过光纤连入城域网以太交换网络，终结在PE路由器上。2/3层交换机不具备label-switching功能，只能由核心路由器作P路由器。注：箭头指向设备表示该设备三层终结或转发，直线经过设备表示二层穿透。IP城域网宽带接入网Chinanet城域网业务互联4提纲•城域网发展与演变•城域网相关技术•城域网业务现状城域网网络拓扑结构•城域网路由协议宽带城域网网络拓扑模型宽带城域网分层模型•宽带城域网按照网络层次分为IP城域网和宽带接入网。•IP城域网是业务控制点以上三层路由网络，包括路由器、三层交换机、业务接入控制点设备。业务接入控制点设备指宽带接入服务器（BRAS）和专线接入路由器（SR），在目前的城域网架构中，SR通常由接入层3层交换机承担。•业务接入控制点是二层网络与三层网络的转换点，以上为三层网络，即IP城域网，以下为二层网络，即宽带接入网。IP城域网层次结构•IP城域网包括核心层、汇接层和业务接入控制点,•核心层设备通常由高性能的核心路由器组成,•汇接层设备通常由高性能和较高端口密度的3层交换机或路由器组成。IP城域网层次结构（续）•通常核心层采用网状/半网状或双星型结构组网，核心层与汇聚层采用双星型结构组网，汇接层和业务接入控制点之间采用双星型结构组网。•网状结构中网络的安全性和可靠性最高，节点之间的路由最优，但需要较多的设备端口和中继链路，适用于节点较少的核心层节点组网。•双星型结构在设备端口和中继链路占用较少的条件下，提供了较高的网络安全性和可靠性，但边缘节点之间的路由需要核心节点中转，适用于节点较多、核心节点和边缘节点之间纵向流量为主的核心层与汇接层、汇接层与业务接入控制点组网。•部分城域网核心层和汇接层合并，均由路由器或三层交换机组成核心汇接层。IP城域网层次结构（续）交换型城域网和路由型城域网•IP城域网按照组网设备可分为路由器为主的路由型城域网和以三层交换机为主的交换型城域网2类。•路由型城域网的核心、汇接层采用高性能路由器组网，三层交换机只承担二层汇接和三层接入功能（即业务接入控制点SR功能），BRAS直联核心/汇接层路由器。•交换型城域网的核心、汇接层以三层交换机为主组网，三层交换机组成二层网络和三层网络的核心，三层交换机承担二层汇接、三层接入和三层汇接功能，BRAS直联三层交换机。提纲•城域网发展与演变•城域网相关技术•城域网业务现状•城域网网络拓扑结构城域网路由协议城域网路由协议•宽带城域网由于网络规模大、中继链路多，需要通过动态路由协议得到最优的报文转发路径。宽带城域网的动态路由协议分为外部网关协议（EGP）和内部网关协议（IGP）。•目前江苏电信各宽带城域网均具有独立的AS号，ChinaNet骨干网与城域网出口路由器之间通过外部网关协议EBGP4交换路由信息、2台出口路由器之间运行IBGP。•通过BGP协议，骨干网向城域网发布Internet路由、城域网向骨干网发布经过路由汇总的城域网路由。•由于Internet路由条目非常多且可能产生路由震荡，为减轻城域网出口路由器的负担，通常在出口路由器配置只接收骨干网发布的默认路由。•城域网出口路由器发布缺省路由到IGP。城域网路由协议（续）•目前城域网IGP协议通常采用应用广泛、支持设备众多的OSPF路由协议。•核心层、汇接层和部分业务接入控制点设备运行OSPF协议。•部分城域网将OSPF路由域划分为多个AREA，在ABR和ASBR上部署路由汇总，有效减少城域骨干网的路由条目、降低路由震荡对骨干路由的影响。•对于部署了三层MPLSVPN业务的城域网，通常在P和PE路由器之间运行不同于普通业务的IGP协议，如另一个OSPF进程或ISIS路由协议，规范P和PE路由器之间的路由选择。PE路由器之间还运行MPBGP路由协议，通过MPBGP宣告VPN用户路由。省级城域网Q&A