宽带IP城域网组网方案.

宽带IP城域网组网技术南京邮电学院计算机科学与技术系网络区域划分WANWAN-MANMANPico-CellMAN-LANPANLAN-PAN0km~50km~2km~10mPersonalOperatingSpace1.宽带IP城域网的网络总体框架和结构层次（1）IP城域网建设的总体框架管理层面支撑层面IP用户IP业务层面IP层面传输层面（骨干、边缘、接入）物理层面（局、所、管线）TDM业务层面其它类业务层面（ATM）网络互联层面(1)物理层面：包括局、所的建设、光缆管道的铺设；(2)传输层面：传输组网方式，包括骨干层、边缘层的组网方式及用户接入方式；(3)IP传输层面：IP路由选择、基于传输的技术选择等：(4)IP业务层面：171、IPPhone、Web呼叫中心等；(5)IP用户：拨号用户、专线用户及信息源接入；(6)TDM业务层面：DDN、PSTN等传统业务网的建设；(7)其他类业务层面：如ATM、会议电视网、多媒体呼叫中心等：(8)支撑层面：信令、同步；(9)管理层面：各种网元的管理和用户管理：(10)网络互联层面：和其他运营商之间的网络互联互通。•从逻辑上，采用分层的建网思路，这样可使网络结构明晰：各层功能实体之间的作用定位清楚；接口开放、标准。•根据网络规模不同，可分为骨干层、汇接层和接入层。•一般情况下，骨干层和汇接层可合为一层称为核心层，这样有利于扩大接入层的服务范围，降低宽带城域网的建设成本。（2）宽带IP城域网结构层次–核心层–分发层–访问层（接入层）路由器网络分层汇接层骨干层接入层高速骨干无报文操作基于策略的连接广播/组播安全VLAN路由地址汇总报文操作交换带宽共享带宽MAC过滤微网段核心分发访问2.宽带IP城域网组网技术与方案的分析、比较宽带IP城域网组网技术有以下几种：ATM、PoS(PacketoverSDH)、GF(GigabitEthernet)其中融合了IP路由和具有ATM交换特点的MPLS技术，在综合组网中应用甚广。(1)利用ATM技术组网融合了电路交换和分组交换技术的优点：•即面向连接、保证服务质量（QOS）和统计复用以实现高带宽。•采用固定长度（53字节）的短分组（信元）在网中传送各种通信信息，便于硬件的高速处理，实现高速、大容量的宽带交换。•具有相当完善的流量控制功能和拥塞控制功能，可保证高的带宽利用率及网络的安全性和可靠性。•采用ATM技术组建IP城域网，能充分利用ATM技术的优点，灵活组网。•传统电信运营商在组建城域网时大多都采用IPoverATM网络的技术。相对IP技术来说，采用ATM承载IP业务存在的缺点：•所有进入ATM网络的IP包都需要分割成固定长度的信元，造成开销大、传输效率低；•无连接的IP网络同面向连接的ATM存在差异，要在一个面向连接的网络上承载一个无连接的业务，需解决呼叫建立时间、连接持续期等问题，造成协议和网络管理非常复杂；•ATM是以ATM地址来寻址的，IP通信是以IP地址来寻址的，IP地址和ATM地址之间的映射是一个很大的难题；•基于ATM实现的IP网络的带宽受限于ATM网络技术本身，这对于超大规模的骨干网不太合适。从网络整体的性能角度出发来考虑，ATM有两种方式支持IPoverATM：(1)ATM作为链路，使用ATM的永久性虚电路将地域上分离的路由器连接起来。(2)ATM作为网络，参与IP网的路由功能，由于ATM的路由及其他指标优于普通路由器，因此可以在网络性能方面大大提高IP网的性能，不仅提高了传输速率，也大大缩短了传输时延。（2）POS方案•PoS，即IP／PPP／HDLCoverSDH／SONET。这种组网技术适用于经营IP业务的ISP、以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网疏导高速数据流。•PPP按RFCl661的要求实现读协议封装、错误控制和链路初始化控制，把IP分组封装以后，•再按RFCl662的要求形成HDLC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：(1)传输速率和效率都很高；(2)PoS由于节省去了ATM层而简化了网络体系结构，基本保证了QoS，使得SDH系统有能力直接支持基于IP的数据、话音、视频传输，并使网络环境易于兼容不同技术体系和实现网间互联。PoS缺点：•SDH是基于时分复用的、在网管的配置下完成半永久性连接的网。在IPoverSDH中，SDH只可能以链路方式来支持IP网，由于它不能参与IP网的寻址，其作用只是将路由器以点到点的方式连接起来，提高点到点的传输速率，不可能从总体上提高IP网的性能。•这种技术的核心是千兆位线交换路由器，可实现第二层交换与第三层选路的一体化，但是由于需要将交换机和路由器捆绑在SDH上下复用器(ADM)上，即使这些ADM采用的是非标准的SDH净负荷封装方法，其结果是成本增加。采用PoS技术组网时，就产品形式和具体组网方式来说，可以分为两种：•有SDH设备；•无SDH设备。据此可分为3种组网方案：①SDH网+IP业务网。•即在局、所的物理层面上建设SDH传输网(安装SDH设备)，在SDH同址机房内摆放路由器设备，路由器需要的传输电路由SDH设备提供。•由于IP业务爆炸性增长，这就意味着不断的扩容需组建庞大的SDH本地网，后期成本投入太高。SDH网+IP业务网系统的优点：•SDH功能使其从成本、占用空间、业务供应速度等各方面均优于一般的SDH设备，而它又能同时支持IP业务，起路由器的作用；•支持MPLS，并且可以方便地将输出复用到SDH通道中；•在TDM通道上可以传输ATM、FR，支持多业务。•缺点为：较适合传统运营商用来发挥其已有的SDH网络资源扩展IP业务，但是组网不灵活，这是因为IP数据业务和TDM时分业务发展极不平衡，扩容组网只能以IP业务发展为主导来考虑，势必造成设备资源的浪费。②SDH网／IP业务网•即或者采用SDH设备组建城域网，组成纯的SDH传输网；•或者采用路由器直驱光纤的方式组建城域网。•组建纯SDH传输网其缺点：成本投入高、组网复杂，浪费SDH宝贵带宽资源，网络运行和维修成本也高；•采用纯路由器组网缺点：实时业务将很难提供，满足不了大客户的综合电信业务需求，此外，组网需大量的光纤资源。③SDH网／+IP业务网•即从骨干层到边缘层都同时有SDH设备和路由器设备，SDH设备和路由器设备自行组网，基本上是两个平行的网络。本方案综合了方案1、2的优点：•即用路由器来满足IP业务的爆炸性增长，•SDH网主要作为TDM业务和实时多媒体业务（如会议电视）应用，设备投入总成本会大大降低。•当业务发展时两网各自扩容，基本上不影响，组网灵活，运行和维修成本低。•同时此方案还有一个优点是当前需要优化IP网性能时，可以利用SDH传输网在两个路由器之间开直达中继，不但优化了IP网络的性能，而且节省了光纤资源。（3）利用千兆位以太网技术组网•将千兆位以太网技术扩展到城域和广域，在城域构建纯IP的网络平台。•基于千兆位以太网的城域网互联的主要推动力是组网简单、成本低。•现有的企业和校园网，以及目前正在建设中的社区接入网络以以太网为主，通过千兆位以太网的城域骨干网连接，可以保证全网采用统一的802.3以太网帧格式，不需要任何中间协议转换，可以实现无缝连接。•以太网技术具有非常好的扩展性，可以非常方便地扩展用户的数量，同时其统计复用功能大大提高了网络中继带宽的利用率。•总之，这种方案效率高，设备简单、易维护，而且价格低廉。•以太城域网而言，最困难的是如何在无连接的IP网上提供端到端的连接，仿真TDM电路。•同时，以太网技术用于建设公共电信网，必须满足对电信网的几个基本要求：①高可靠性；②可提供服务等级协议（SLA）；③高可扩展性；④用户管理。•从目前情况来看，以太网技术在用户管理和网络可靠性方面，还不能满足电信网络的要求。（4）DPT•动态分组传送（DPT：DynamicPacketTransport）是思科（CISCO）公司提出的包优化的光传输解决方案；•它将IP路由的带宽效率、业务能力与光纤环丰富的带宽、自愈能力结合起来，•可支持多种业务类型和基于局域网、广域网、城域网的低成本应用。•因此，它的优势主要体现在网络建设与应用的经济核算中。•DPT在双环结构中一个环传送数据，另一个环反向回送控制包。•这样可以同时利用两根光纤，使包传送带宽最大化，加速自适应带宽利用和自愈控制信号的传播。•DPT引入了一个新的MAC层协议，即空间再利用协议(SRP)，•同时还有两个专利算法，即SRP公平算法(SBP—fa)和智能保护切换(IPS)，从而构成了新一代的环形光传输技术。•DPT采用了SONET／SDH帧结构，因此可在所有主要的光纤传输网络中运转，包括暗光纤、WDM、SONET／SDH点对点和环。•这种结构的透明性允许DPT在一种混合的环境中应用。•DPT采用专门的方法实现第三层快速自愈恢复，目前不是国际标准(已提交作为RPR参考标准），只有独家产品支持。•DPT用于可控制的网络内部，如城域网，而不能用于跨自治域的大网。•因此DPT的发展前途是不明朗的，很难说会成为标准。•对于运营商的宽带城域网来说，考虑到未来的发展，必须满足开放性。结语：•由于城域网在局域网和骨干网之间搭桥，•不同的电信运营商应根据各自发展城域网的不同的发展思路、用户对多种业务的要求以及从运营维护体制和已有的网络资源等情况，进行组网技术与方案的选择，以便从高带宽、多样化数据业务收入中获得新的收入，同时在保持传统业务收入的同时尽量降低成本。