寬帶IP城域網建設探討

2019-11-03 09:10:45

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供稿：網友

柳瑞云彭宇章健聰　　摘要寬帶城域網建設已成為各運營商競爭的熱點。對于許多新興Internet運營商而言，網絡建設起步較晚，客戶基礎薄弱，激烈的競爭中要取勝就必須合理規劃，在技術和運營管理上多下功夫，從而后發制勝，獲得較好的投資回報。

　　關鍵詞寬帶城域網 DWDM MSPP RPR 寬帶固定無線接入

一、引言

　　我國寬帶城域網建設是從1999年開始的，到目前為止已呈現出多個運營商共同競爭的局面。起步較早的運營商其網絡建設已經初具規模，現在已轉向發展業務階段，而對于新興運營商而言，網絡基礎薄弱，客戶群小，但也有其優點：沒有舊網絡體制的約束，可以直接采用現有的新技術，以寬帶化、智能化為目標，最初就以較高的平臺向用戶提供各種寬帶業務。這種優勢也為其快速進入市場、吸引客戶打下了良好的基礎。

　　城域網定位于運營級網絡，在可靠性、業務質量、安全性方面應有較高的保障，從而可向公眾提供豐富、易用、可靠的服務。

　　網絡規劃前一定要根據各地實際調研進行需求分析，在掌握用戶需求的基礎上，決定城域網建設的走法。第一步應搶占市場，以快速建設、快速收回投資為目標；第二步則考慮對整個網絡的優化、擴容，進一步提高網絡的安全性、可靠性和可管理性；第三步是在網絡優化的基礎上把重點轉向開展新業務。對新興運營商而言，抓零散居住區客戶不現實，而應該將大的商業客戶、商業住宅區作為重點發展對象。前期網絡建設不宜求大、求全，因為最終的競爭不是網絡規模的競爭，而是業務和服務的競爭。

二、網絡建設的總體要求

　　對網絡建設的總體要求是：

(1)先進性。采用目前先進的網絡技術，千兆級線速路由器/交換機，DWDM或SDH光纖傳輸線路，提供多業務平臺，能夠承載和交換各種信息。

(2)統一性。應該遵循統一部署的原則，結合各地具體情況，按照各地市信息基礎設施建設方案，做到統一建設、統一規劃、統一管理。

(3)可擴充性。隨著需求的增長，網絡應留有可擴充的余地，包括地理覆蓋面拓廣以及總體系統擴容。

(4)安全性。具有多重防護能力，由于目前的寬帶網絡大多數為數據傳輸服務，一方面要保證客戶數據的安全，另一方面要阻止網絡外入侵者篡改路由竊取ip地址等非法行為。

(5)可運營、可管理性。作為運營級網絡必須保證是可增值的，包括用戶管理、業務管理、計費管理、安全管理、IP地址規劃、QoS提供和統一網管等。

(6)低成本性。對新興運營商而言，為了快速開展業務，盡量要確保低的網絡建設費、運營管理費，以低成本快速切入市場。

三、網絡拓撲結構與管理

1．網絡分層及拓撲結構

　　城域網可分為業務網絡層和傳輸網絡層。傳輸網絡層可分為核心層、匯聚層和接入層。核心層節點提供數據的高速轉發，并和省內骨干網互聯，提供城市IP業務的高速出口，核心節點選址應避免選用近期可能搬遷的局點，關鍵部分要熱備份。核心層節點設備采用以IP技術為核心的設備，包括大容量路由器、三層高端交換機、優選路由器等。節點間的傳輸以SDH，MSPP，GE和DWDM等技術為主。匯聚層對用戶接入數據匯聚、流量控制和管理，這一層是城域網實施業務管理的主要層面。匯聚層節點設備建議采用以IP技術為核心的設備，包括大容量路由器和三層高端交換機等。匯聚層的傳輸可以采用SDH，MSPP，GE等技術。接入層負責各類用戶的快速接入。傳輸網絡層通常由本地傳輸網和接入網以及用戶駐地網等網絡實體實現，一般采用DWDM+SDH技術。

　　寬帶IP城域網常采用星形和環形的拓撲結構。星形結構應用較多，主要優點是組網方式簡單，初期建設成本較低，管理和維護與目前模式相同，易于實現網絡的平滑升級。缺點是對主節點依賴性高，骨干路由器負擔過重。如果每個節點都需要冗余備份，則中心節點必須具有很高的端口密度，若進行大規模擴容，投資費用將較高。環形結構中心匯聚端口投資低，每增加一個節點只需增加2個端口，相對網狀網每增加一個節點要增加2N個端口，可擴展性更強。具有全冗余、高帶寬利用率和自愈環保護功能，網絡安全可靠。缺點是初期投資大，配置和管理相對復雜，建議骨干節點和匯聚節點之間的鏈路采用星形結構，核心節點之間可采用網狀或半網狀結構，接入方式可以是SDH環接入或采用LAN樹形接入，也可以是光纖接入星形網覆蓋等多種方式。

2．管理模式

　　管理模式一般采用集中的或分布式管理模式，網絡由骨干層、城域匯聚層、區域匯聚層和接入層組成。集中模式下骨干層可選GSR，而BAS掛在城域匯聚層，負責區域業務管理，區域匯聚層采用以太網交換機，接入層也可以采用以太網交換機接入用戶。這種模式在用戶數目不多時采用。而分布式管理模式骨干層采用GSR，區域匯聚層采用L3，BAS集成設備，負責區域業務管理，IP DSLAM作為ADSL二層接入設備位于接入層，作用類似于以太網交換機。這種方式BAS前推至區域匯聚層，不再成為網絡的瓶頸，而便于業務拓展、管理和計費。

四、骨干技術比較

　　城域網骨干技術主要有IP OVER ATM，IP OVER SDH，IP OVER WDM，DPT和MSPP等。其性能比較見表1。

　　寬帶城域網主要提供Internet數據業務，其主要的贏利點在于提供多種業務吸引大客戶和集團用戶。比如集團IP電話、會議電視、VPN等業務。僅從業務上考慮，ATM由于支持多業務，服務質量有保證，采用MPLS技術使IP和ATM結合，邊緣采用以太網交換機，內部采用ATM交換機或標記交換機，整個方案也具有價格競爭力。

　　如果考慮初期用戶數量有限，利用SDH網傳輸IP包投資比ATM方式小，在已有SDH網的地市采用這種方式將更為實際，也便于管理。純WDM技術在城域網范圍內的應用主要是DWDM和CWDM，DWDM節約傳輸成本，更適合遠距離傳輸，使用CWDM可以降低對波長窗口的要求，實現全波范圍內的波分復用。采用DWDM+SDH的方式更符合全光網發展趨勢。注意到在新的寬帶IP城域網中數據業務將成為主要業務，但原有的TDM業務仍將廣泛存在，考慮市場當前需求以及今后的發展，建立承載多業務的平臺成為趨勢，MSPP目前已經成為新一代城域網建設探討的焦點。由CISCO提出的DPT技術和由Luminous提供的彈性分組數據傳送平臺技術（RPR），都是應用于新一代城域網的新技術，但目前還不是通用的標準，隨著研究的深入，相信日后會成為發展趨勢。

五、接入技術比較

　　接入技術大致可以分為有線接入方式和無線接入方式兩種。主要技術比較見表2。

　　無線接入方式可以作為有線接入方式的補充，在人口較為稠密的老城區，海島城市等鋪設光纜比較麻煩，或者在電話線老化區域，質量差等情況下，適合采用無線方式。對于新興Internet運營商而言，無線接入建設速度快，受用戶地理位置分布影響小，建議適當開展，實現接入業務多元化。有線方式仍以HTTx+LAN為主。

六、用戶認證與計費

　　眾所周知，目前IP地址越來越緊缺，尤其對一些新的Internet運營商而言，申請足夠的公用IP地址更為困難。因此，結合IP地址規劃做好用戶的認證與計費顯得尤其重要。

　　對于某些特殊的用戶，可以為其分配靜態IP地址，這種方式下主要是包月制，適宜在網絡運行初期應用，這時用戶量較少，而且以集團客戶為主，這種方式操作方便也便于管理。如果用戶有特別需求，也可以在接入層網絡設備提供基于硬件的流量控制，實現基于帶寬的月租方式。

　　如果向用戶分配動態IP地址，即當用戶訪問網絡資源時，從IP地址池中臨時申請到一個IP地址，使用完后歸還到IP地址池中，或者采取網絡內部私有IP地址，這樣就必須進行認證。目前主要有兩種用戶接入認證方式：PPPoE，DHCP+。

　　PPPoE方式，用戶以虛擬撥號方式接入寬帶接入服務器，通過用戶名密碼驗證后才能得到IP地址并連接網絡，能夠實現一個客戶端和多個遠程主機連接的功能，提供類似PPP的訪問控制和計費功能。由于寬帶接入服務器可以實現對用戶上網時段、帶寬控制、連接方向等多方面的靈活控制，并能記錄用戶上下網時間、數據包流量等，所以可以提供計時、計流量并考慮各種優惠促銷的計費方式。

　　DHCP+是對DHCP的改進，增加了認證功能，DHCP服務器在將配置參數發給客戶端之前，必須將客戶端提供的用戶名和密碼送往RADIUS服務器進行認證，認證通過后將配置信息發給客戶端，PPPoE不能穿過三層網絡設備，而DHCP+客戶端服務器可以通過每個子網內增加中繼代理而跨過三層，不一定要在同一個二層內。

　　相比之下，PPPoE技術能利用現有的用戶認證、管理和計費系統實現寬窄帶用戶的統一管理和認證計費，方便地提供動態業務選擇特性。DHCP+不能提供流量管理，也不能防止地址沖突和地址盜用，有待進一步改進，實際應用仍多用PPPoE認證方式。

七、結束語

　　隨著對城域網研究的不斷深入，無論是電信級運營商、基礎網絡提供商、硬件設備制造商都投入了極大的熱情，使得城域網的概念已經突破了過去以城域界定的含義，而更多地強調網絡的融合與應用，網絡的發展也越來越需要能夠融合多種業務，在滿足數據、語音、圖像傳輸的同時確保良好的QoS性能。因此，象彈性分組數據環技術以及多業務提供平臺等很多新的技術也應運而生，并可能成為發展的趨勢。對于新興運營商而言，一定要找到好的切入點，處理好技術驅動和市場驅動的關系，技術上要便于平滑升級。同時，通過特色和靈活資費占領市場，從而確保資金盡快回籠，減少市場風險。

摘自《電信網技術》

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