面向业务的城域网组建方案(20030217《网络世界》)

面向业务的城域网组建方案中国电信股份有限公司北京研究院胡捷电信运营商在全国范围内组建了功能强大、结构完整、层次分明的骨干网络后，在每个城市区域内如何根据用户业务需求来决定采用何种技术组建城域网成为能否盈利的关键。1．城域网的业务分类目前的城域网业务可以大致分类四类：承载业务，VPN业务，互联网连接业务，和基于TCP/IP协议的增值业务。1．1承载业务包括L1的TDM专线（速率nX64K，2M，34/45M，155M等）；L2的以太专线（10M，100M，甚至1000M）、PPP/HDLC专线、FR/ATM专线；L3的IP专线（GRE，IPSec，L2TPv3）业务。承载业务提供用户两个或多个站点之间的连接，对于点到点连接的承载业务，又可称为VLL(VirtualLeasedLine)业务；对于以太专线和FR专线提供的点到多点功能，以太专线支持Multiaccess方式目前被称为TLS(TransparentLanService)业务，FR的点到多点支持NBMA方式。1．2VPN业务在这里主要是指采用MPLS技术实现的对等型VPN。1．3互联网连接业务即高速上网业务，包括小区居民用户（以太网到户用户和ADSL用户）和商业用户（厂矿、企事业单位、学校、酒店、工业园区、商业写字楼等），上网业务是城域网业务发展的重点，也是用户需求最多的业务。1．4增值业务包括IP视频（流媒体、组播应用）和语音业务（网关型VoIP或软交换）。2．针对业务的技术实现方式2．1承载业务的实现方式2．1．1对于L1TDM专线，通过SDH、MSTP、RPR来提供。RPR环提供的是仿真型TDME1专线，在整个环上有一个时钟中心节点，每隔125us发一个最高优先级的8比特内部时钟晶振包，可插在RPT帧中或帧间，所有进入RPR环的TDM信号重新同步于时钟包，但是不能透传时钟。如果运营商在城域内提供PSTN局间中继，最好不要通过RPR方式提供。2．1．2对于L2专线，又分为下面几种方式：A)以太专线：a)802.1QVlanTrunk（支持点到点和点到多点）b)MSTP(支持点到点和点到多点)c)RPR(支持点到点和点到多点)d)DraftMartini的伪线仿真PWE3(只支持点到点)e)DraftKompella的VPLS(支持点到点和点到多点)建议采用a)、b)两种方式。后三种方式标准不完善导致后向兼容性差，厂家互通性不好，对设备要求高，配置复杂，运行维护成本高。B)PPP/HDLC专线：DraftMartini的伪线仿真PWE3(只支持点到点)不建议城域网提供此业务，可以通过TDM专线来替代。C)FR/ATM专线：a)DraftMartini的伪线仿真PWE3(只支持点到点)b)内置了ATM交换模块的MSTP系统c)组建单独的FR/ATM网络DraftMartini标准不成熟，没有正式商用，技术风险很大；在MSTP基础上增加模块提供ATM业务是一种选择，但要注意会增加成本，目前不是所有厂家设备都支持ATM透传，而且提供ATM业务的能力有限；如果业务需求很大，可以考虑组建单独的FR/ATM业务网。2．1．3对于L3专线，通过GRE、IPSec和L2TPv3Tunnel方式实现。这类业务在运营商的IP基础网上提供。IP基础网通常是互联网业务的承载网，因此提供此类业务时需要对与互联网业务共争带宽导致的QoS问题以及与互联网的安全隔离等问题加以重视。2．1．4对DraftMartini和Draftkompella标准和技术的认识(1)标准和技术还在不断完善，协议及设备互通性差。过早部署会有后向兼容问题（目前只支持点到点应用，ATM只支持AAL5ubr，以太网不支持BPDU，不支持PVLAN,缺少OAM机制），目前不能实现anytoany，即FRtoATM，FRtoEthernet，EthernettoPPP等；(2)配置、管理及维护成本高，实施复杂,国内外还没有大规模部署L2MPLSVPN的成功经验，潜在问题不能充分发现；(3)对软件版本和硬件型号要求严格，涉及到现有设备升级，增加成本；(4)所提供的业务可以通过其他技术手段实现，而且其他实现方式运维简单，成本低，效果更好；2．2VPN业务，需要在运营商城域IP基础网上实现MPLSEnable，根据IP城域网结构和层次划分P和PE路由器，在PE路由器上针对VPN用户进行VRF配置、RD和RT设置、接口与VRF绑定、mBGP配置（VPN路由通告，Addreefamily设置等）几个步骤，将VPN路由实施MPLS内层标记，并在相关PE之间通告，实现VPN用户各站点之间通过城域MPLS核心网互连。目前业内热烈讨论的L2MPLSVPN，其实质是利用MPLS技术和DraftMartini/DraftKompella标准提供仿真各种L2协议的链路，用户购买这些链路用以连接CPE而组建成的网络，是覆盖型（Overlay）VPN。从这个角度讲，L2MPLSVPN属于承载业务。相对于承载业务的“点到点”和“点到多点”链路，对等型L3MPLSVPN提供给用户“点到网络”形式的连接。2．3互联网连接业务，通过城域网中的IP业务网实现。但是上网业务涉及到的相关技术问题最广，包括城域网与骨干网连接方式、路由负载分担和冗余的实施、内部/外部路由策略、地址分配和通告方式、广播风暴和路由抖动抑制、用户接入方式、用户认证授权计费、网络管理和网络安全等等等等。2．4增值业务是基于TCP/IP协议和网络之上的应用，属于电信网络纵向分层中的应用层。2．5各种技术的故障保护方式(1)L1的SDH/MSTP采用SDH的通道或复用段保护，提供=50ms的倒换时间；(2)L2的以太网主要通过802.1d/802.1w生成树协议进行保护，时间从100ms到50s之间；(3)L3的IP网主要通过IGP的收敛进行路由保护，经过合理配置，链路状态IGP可以实现1-2s内快速收敛；(4)MPLSVPN的收敛，在IGP收敛基础上重新进行LDP分配和分发，实现LSP保护。3．面向业务的城域网组建方案对运营商来说，首先要根据自身技术和经济实力、网络覆盖地域、国家政策许可等因素明确自己的电信业务经营范围，做到有所为有所不为；正确认识用户对各种业务需求的迫切程度和业务的潜在价值；对各种技术实现方式的初期投资、标准化程度、发展趋势、运维成本有透彻了解，才有可能建设一个满足大多数业务需求、技术手段符合标准、网络结构稳定可扩展、成本相对低廉、远期可以平滑升级、支持新业务新技术的城域网络。3．1需求最多的业务根据对运营商现有城域网结构和业务经营情况的调查，发现TDM专线业务，同城以太互连业务，高速上网业务有较大需求。3．2其他业务说明A)MPLSVPN在北京，上海，广州等特大型城市内有一定需求，由于同一个VPN不同站点之间分布地域广泛，往往不局限在一个城市，甚至不局限于一个运营商覆盖的地域，因此MPLSVPN的跨域问题需要认真对待和谨慎解决。B)FR/ATM虚电路也有一定需求，但是目前通过DrfatMartini方式还不现实，运营商需要进行经济评估，综合考虑竞争对手的网络覆盖，市场占有率，得出是否需要在已经建设的MSTP系统上增加此业务，或者投资单独组建FR/ATM网络。C)L3IP专线业务，目前更多地是通过用户端CPE设备自己实现，此时与运营商网络基本无关，运营商无法从这类业务中获得服务收益。3．3建网方案为了满足用户对TDM专线业务的需求，基于现在的技术解决方案，投资建设传送网是无法避免的，建议以SDH为主，MSTP为辅。核心层尽量采用大容量SDH系统，汇聚和接入层可以考虑MSTP。通过组建跨越全城的SDH/MSTP网络，提供城域内端到端TDM专线业务；MSTP设备内置L2以太交换模块，可以实现TLS业务，提供用户的总部和各个分支机构的用户驻地设备（通常是低端路由器）在一个L2广播域内连通。在逻辑上可以将城域网看作是一台以太网交换机。但是在实际的应用中，MSTP提供点到点以太专线更容易实现，TLS方式对设备性能、组网能力和系统资源要求都比较高；业务网以IP业务为主，可以是标准路由器或L3交换机。业务节点之间的连接，可以采用DarkFiber方式以POS或FE/GE直连，也可以通过底层SDH/MSTP/RPR提供L3设备逻辑上的点到点连通，也可以采用DPT环实现L3设备在一个环内的Multiaccess连通。路由器和L3交换机的路由功能负责与骨干互联网相接，实现用户与Internet的连通，从而实现高速上网业务；路由器组网具备更稳健的基础设施，提供更好的可扩展性和更强壮的路由能力。但是造价高昂，而且由于其对VLAN的天生终结能力，无法很好提供目前很受欢迎的同城以太透传业务；L3交换机理论上可以提供路由器的全部功能，但是在实际组网中，L3交换机的功能和特性低于路由器，如支持的IGP种类有限，支持的MPLS功能不全，接口种类单一，支持的策略有限（如拥塞控制，拥塞预防，流量控制，NAT，CAR,Policyrouting，ACL，Netflow，GRETunnel,IPSecTunnel都无法很好支持），但是它最大的优点在于可以通过802.1qTrunk互连方式提供同城以太互连业务，是除MSTP之外的另一种实现方式。此时L3交换机之间需要设置Trunk互连，其中一个VLANID用于运行IGP，其他VLANID提供TLS业务。需要注意，此时城域网的可扩展性较差，VLANTrunk在节点之间透传不符合组网规范，VLAN之间没有有效的措施保证公平使用带宽资源。目前城域网无论采用何种技术提供广播型同城以太互连业务都有不足之处，但用户对此类业务的需求是很迫切的，因此需要设备制造商和网络运营商进一步探索和研究，在今后的技术发展中提出更好的解决方案。