淺談IP寬帶城域網的設計思路

汪飛飛

摘要：?隨著互聯(lián)網業(yè)務的普及，為了更好的服務于廣大的互聯(lián)網用戶，通信運營商提出了IP寬帶城域網擴容改造，立志于為廣大用戶提供更優(yōu)質的網絡服務，使眾多人高速、快捷、安全的享受高質量的網絡服務的夢想可以成為現實。

本論文首先闡述IP寬帶城域網的基本概念、網絡分層結構及各層次所的相關作用。然后對IP寬帶城域網進行設計，盡量為用戶提供高質量的網絡服務，實現辦公、娛樂一體，在網絡上同時實現高速上網、視頻通信、企業(yè)高速互連等各種寬帶應用。

關鍵詞：因特網 IP寬帶城域網 設計 網絡分層結構

引言：IP城域網是電信運營商或因特網服務提供商（ISP）在城域范圍內建設的城市IP骨干網絡，從城市信息化建設的角度來看，它是城市重要的信息基礎設施。寬帶IP城域網是IP骨干網在城域范圍內的延伸和覆蓋，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)務的網絡。寬帶IP城域網承擔集團用戶、商用大樓、智能小區(qū)的業(yè)務接入和電路出租任務，具有覆蓋面廣、投資量大、接入技術多樣和接入方式靈活的特點。

一、?IP寬帶城域網的基本概念

IP城域網的概念是由計算機網絡深化而來，指介于廣域網和局域網之間，在城市及郊區(qū)范圍內實現信息傳輸與交換的一種網絡。這里所說的IP城域網，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）接入的數字通信網絡。

二、IP寬帶城域網的分層結構

整個城域網分為三層：骨干層、匯聚層、接入層。骨干層負責業(yè)務交換處理、業(yè)務疏通、上連通其他業(yè)務骨干網;匯聚層是骨干網的延伸，負責區(qū)域內各接入點的多種業(yè)務匯聚，是接入層各種接入方式的終結點;接入層負責綜合的接入，通過各種接入手段把業(yè)務匯集到匯聚層，接入點一般設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絡結構和技術體制方面的內容;接入層主要考慮業(yè)務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城域網在組網功能結構上可分為核心層、匯聚層和接入層。

（1）核心層：IP城域網核心層網絡主要負責進行數據的快速轉發(fā)以及整個城域網路由表的維護，同時實現與IP廣域骨干網的互聯(lián)，提供城市的高速IP數據出口，其網絡結構重點考慮可靠性和可擴展性。核心層主要由傳輸網絡與核心交換設備構成。傳輸網絡一般采用高容量的傳輸設備，負責完成數據的傳送：核心路由交換設備負責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)點位置選擇應結合業(yè)務分布、機房條件、光纖布放等情況綜合考慮，一般應設置在城區(qū)內;核心層節(jié)點數量根據實際網絡需要進行設置;核心節(jié)點間原則上采用網狀或半網狀連接。

（2）匯聚層：IP城域網匯聚層居于核心層和接入層中間，主要實現如下功能：擴展核心層設備的端口密度和端口種類、擴大核心層節(jié)點的業(yè)務覆蓋范圍、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;實現接入用戶的可管理性，當接入層節(jié)點設備不能保證用戶流量控制時，需要由匯聚層設備提供用戶流量控制及其他策略管理功能。此外，除基本的數據轉發(fā)業(yè)務外，匯聚層還必須能夠提供必要的服務層面的功能，包括帶寬的控制、數據流QoS（服務的質量服務質量）優(yōu)先級的管理、安全性的控制、IP地址翻譯NAT（網絡地址翻譯）、數據流流量整形等一系列的功能。

在進行IP城域網建設中，匯聚層一般采用高性能大容量的三層交換機設備;匯聚層節(jié)點的數量和位置的選定與當地的光纖和業(yè)務開展狀況相關，一般在城市的遠郊和所轄縣城設置匯聚層節(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：接入層網絡負責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)點可以根據實際環(huán)境中用戶數量、距離、密度等的不同，設置一級或級聯(lián)接入。由于用戶端設備端口需求量較大，因此要求接入設備要有優(yōu)良的性價比。

三、IP寬帶城域網的規(guī)劃設計

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

對于城域網的骨干層面建設，應該以簡單的網絡拓撲為主，比如，只以兩個節(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交換機的接入;城域網的接入層面將主要由局域網（局域網）交換機為主組成，向用戶提供以太網等寬帶接入。

在核心層的核心節(jié)點還需要設置城域網至廣域骨干網的出口。

另外一些接入服務器（比如，PSTN/綜合業(yè)務服務網撥號接入服務器、寬帶撥號（支持PPPoE，即PPP結束Ethetnet）接入服務器、VPN（虛擬專用網）接入服務器等）也將放置在城域網的骨干節(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城域網的一些主要節(jié)點，分布式放置寬帶接入設備。這些寬帶接入設備一般通過一條或者多條鐵（緊的Ethetnet，快速以太網）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，寬帶接入設備最好能夠支持802.1Q的標準，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）不能穿過城域網的基于IP的骨干層面，寬帶接入服務器將不得不采用分布式接入方案，因此在城域網業(yè)務發(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置核心路由交換設備，構成環(huán)行網絡，形成核心層，且節(jié)點間組成雙環(huán)網可以提供路由保護及提高可靠性;其它設備分別設為接入接點和匯聚接點，通過聯(lián)接到雙環(huán)核心層實現各個分局互連互通，從而構成一個完整的三層網絡拓撲體系。傳輸介質方面，因為骨干網的速度直接影響整個網絡的質量，所以骨干網中采用2根GE高速光纖，從而保證骨干網的速度和帶寬能充分滿足整個網絡的需求;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。

核心層的4臺路由器作為MPLS VPN（Multi-協(xié)議標簽開關，多協(xié)議標記交換）的PE設備，同時起到提供服務的作用，核心層節(jié)點處于網絡的核心位置，核心層功能主要是完成全網業(yè)務的高速交換和路由轉發(fā)，對網絡的可靠性、業(yè)務的支持能力和數據的轉發(fā)性能都有較高的要求，從設備的處理能力考慮，核心節(jié)點設備采用“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)狀結構。匯聚層節(jié)點作為每個區(qū)域的業(yè)務匯接中心起著承上啟下的作用，上連骨干節(jié)點設備，下接各局域網，實現流量的匯聚。

四、結束語

隨著我國信息化進程的加快，社會各界對電信業(yè)務特別是數據業(yè)務的需求越來越迫切，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)務骨干網的建設和完善，需要把業(yè)務由骨干層向用戶延伸，此時，接入網的建設就顯得特別的重要。各多業(yè)務網絡之間通過IP城域網進行整合，樹立品牌效應，建立良好的客戶群體。

參考文獻：

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

[2].?寬帶IP城域網工程驗收暫行規(guī)范，YD/T-?5181。