2022年部署宽带IP城域网 .pdf

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1、部署宽带IP 城域网一、网络需求1.项目的基本需求2.项目的增值业务需求二、网络的物理环境三、网络的结构1.网络平台的定位2.网络设计的技术要求四、网络组网结构1.各种宽带技术2.动态 IP 光纤传输技术(DPT) 3.DPT 与其他宽带技术的比较4.网络主干拓扑结构5.网络接入结构五、网络管理六、网络中心机房七、基本业务的实现1. 网络需求名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 1.1. 项目的基本需求：为了适应通信

2、网络的发展需求，推进金平县国民经济和社会信息化进程，建立一个高带宽、高速率的信息网，为用户提供数据运载服务及信息服务，金平县广播电视局拟建设覆盖全县的新一代信息通信网络。该网有如下基本业务需求：1、金平县政府上网；实现金平县政府信息化进程，通过建立信息系统的基础结构，进而全面实现办公自动化、网络化、电子化，全面信息共享。2、金融业务网络VPN ；实现金平县辖区内各金融机构的网络互联，使各金融机构的应用系统如电子联行、资金清算以及连接各金融机构的信贷咨询系统上网运行。3、网上视频会议；网络的任意两点之间可随时进行全交互的可视电话，电视电话会议，还可以召开全网上的大会，收听收看主会议的现场或领导发

3、言。1.2. 项目的增值业务需求：金平县宽带IP 数据网除了能够提供以上的基本业务需求外，还能够扩展实现众多的增值业务，如VOD 视频点播、远程教学、远程医疗、IP 电话和电子商务等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 2. 网络的物理环境金平县宽带IP 数据网的主城区光缆铺设已基本完成。网络的建设可以分为两期工程：一期工程完成骨干网络的建设和五个骨干节点机房的建设，包括广电中心、 县医院、 县政府、县委和个私营。

4、管理范围主要覆盖主城区的政府机关、医院、学校、金融单位等。虽然一期工程的节点数少，但必需考虑二期工程中众多分节点的接入，而且还要留下充足的余量为以后增加分节点数量。二期工程完成县级的分节点的接入，据统计五个骨干核心节点的交换接入如下：广电中心 (17 个分节点 ) 县医院 (11 个分节点 ) 县政府 (15 个分节点 ) 县委 (5 个分节点 ) 个私营 (21 个分节点 ) 目前铺设的是单模光纤，无中继传输距离可以达到15 公里，可以满足核心主干与分节点之间的光纤直联。 可以由分节点的交换机通过光纤直接联到核心节点的局域网交换机上实现接入。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

5、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 3. 网络的结构3.1. 网络平台的定位根据金平 IP 数据网的要求，该网络定位为营运级的宽带IP 网络。首先，该网络是一个IP 网络，以顺应数据网络的发展趋势，提供对绝大部分数据业务即 IP 业务的直接支持。其次， 该网络又必须是一个宽带网络，以满足网络数据流量的迅速增长，提供大容量高速传输的能力，符合其服务平台的角色。同时，该网络还必须是一个服务性营运级的网络，以区别于供企业自用为主的企业级网络，而在可靠性、服务质量QoS、

6、业务类别方面有较高保障，从而对用户提供丰富、易用、可靠的服务，并对二级服务网络提供可靠连接。因此，金平IP 数据网应该是一个以TCP/IP 协议为基础、具有大容量高速传输能力的、可靠稳定保证服务质量的营运级宽带IP 网络。目前，许多省市或大型城市都在计划建设类似的营运级宽带IP 城域网，这些网络将进一步相互演化成为未来的国家信息基础设施(NII) 的网络主体。根据网络的上述定位，在网络设计上必然有较高的要求。3.2. 网络设计的技术要求根据上述总体要求，在技术上必须提供相应的支持和保证。整个网络在技术上定位为IP 优化的光学网络，以光纤为主要传输介质，以 IP 为主要通信协议。 IP 优化至少

7、包括包括如下几个要素： 网络结构的IP 优化。 网络体系结构以IP 为设计基础， 体现在网络层的层次化体系结构，可以减少对传统传输体系的依赖。 IP 路由协议的优化。 IP 包转发的优化。适合大型、高速宽带网络和下一代因特网的特征，提供高速路由查找和包转发机制。 带宽优化。在合理的QoS 控制下，最大限度的利用光纤的带宽。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 稳定性优化。最大限度的利用光传输在故障恢复方面快速切换的能

8、力，快速恢复网络连接，避免路由表颤动引起的整网震荡，提供符合高速宽带网络要求的可靠性和稳定性。下面从主干层、接入层、可靠性、QoS、扩展性、网络互联、通信协议、网管与安全等方面论述宽带IP 网络的技术要求。主干层网络承载能力主干网络中路由器/交换机设备相互连接的带宽为622Mbps, 并具备升级至10Gbps 的连接能力。上述连接要求全部为光纤连接。主干网设备的无阻塞交换容量为2Gbps， 具备足够的能力满足高速端口之间的无丢包线速交换。可靠性和自愈能力包括链路冗余、模块冗余、设备冗余、路由冗余等要求。 链路冗余。在主干连接(主干设备之间及其与汇接设备之间的连接)具备可靠的线路冗余方式。建议采

9、用负载均衡的冗余方式，即通常情况下两条连接均提供数据传输，并互为备份。主线路切换到备份线路的时间应小于50ms,以充分体现采用光纤技术的优越性。这种高速的网络自愈特性应可以保证不会引起IP 路由的重新计算，不会引起业务的瞬间质量恶化，更不会引起业务的中断。 模块冗余。主要设备的所有模块和环境部件应具备1+1 或 1：N 热备份的功能，切换时间小于 3 秒。所有模块具备热插拔的功能。系统具备99.999%以上的可用性。 设备冗余。提供由两台或两台以上设备组成一个虚拟设备的能力。当其中一个设备因故障停止工作时， 另一台设备自动接替其工作，并且不引起其他节点的路由表重新计算，从而提高网络的稳定性。切

10、换时间小于3 秒，以保证大部分IP 应用不会出现超时错误。 路由冗余。网络的结构设计应提供足够的路由冗余功能，在上述冗余特性仍不能解决问题时， 数据流应能寻找其他路径到达目的地址。在一个足够复杂的网络环境中，网络连接发生变化时，路由表的收敛时间应小于30 秒。拥塞控制与服务质量保障拥塞控制和服务质量保障(QoS)是公众服务网的重要品质。由于接入方式、接入速率、应用方式、 数据性质的丰富多样，网络的数据流量突发是不可避免的，因此，网络对拥塞的控制和对不同性质数据流的不同处理是十分重要的。 业务分类。网络设备应支持68 种业务分类 (COS)。当用户终端不提供业务分类信息时，网络设备应根据用户所在

11、网段、应用类型、流量大小等自动对业务进行分类。 接入速率控制。接入本网络的业务应遵守其接入速率承诺。超过承诺速率的数据将被丢弃或标以最低的优先级。 队列机制。具有先进的队列机制进行拥塞控制，对不同等级的业务进行不同的处理，包名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 括时延的不同和丢包率的不同。 先期拥塞控制。 当网络出现真正的拥塞时，瞬间大量的丢包会引起大量TCP 数据同时重发，加剧网络拥塞的程度并引起网络的不稳定。网络

12、设备应具备先进的技术，在网路出现拥塞前就自动采取适当的措施，进行先期拥塞控制，避免瞬间大量的丢包现象。 资源预留。对非常重要的特殊应用，应可以采用保留带宽资源的方式保证其QoS。网络的扩展能力网络的扩展能力包括设备交换容量的扩展能力、端口密度的扩展能力、 主干带宽的扩展，以及网络规模的扩展能力。 交换容量扩展。 交换容量应具备继续扩充48 倍容量的能力， 以适应 IP 类业务急速膨胀的现实。 端口密度扩展。设备的端口密度应能满足网络扩容时设备间互联的需要。 主干带宽扩展。 主干带宽应具备48 倍甚至更高的带宽扩展能力，以适应 IP 类业务急速膨胀的现实。 网络规模扩展。 网络体系、 路由协议的

13、规划和设备的CPU 路由处理能力， 应能满足网络节点扩展规模的要求。通信协议的支持 以支持 TCP/IP 协议为主， 兼支持 IPX、DECNET 、APPLE-TALK等协议。 设备商应提供服务营运级别的网络通信软件和网际操作系统。 支持 RIP、RIPv2、OSPF、IGRP、IS-IS 等多种国际标准的路由协议。根据网络规模的需求，必须支持OSPF 和 IS-IS 路由协议。然而，由于OSPF 协议非常耗费CPU 和内存，而网络十分庞大复杂，必须采取合理的区域划分和路由规划(例如网址汇总等)来保证网络的稳定性；应提供适当的路由规划的后备方案。 支持 BGP4、 IDRP 等标准的域间路由

14、协议,保证与其他IP 网络的可靠互联。网络管理与安全体系 支持整个网络系统各种网络设备的统一网络管理。 支持故障管理、记帐管理、配置管理、性能管理和安全管理五大功能。 支持系统级的管理，包括系统分析、系统规划等；支持基于策略的管理，对策略的修改能够立即反应到所有相关设备中。 网络设备支持多级管理权限，支持RADIUS 、TACACS+ 等认证机制。 支持安全监控和控制机制，当发现存在安全漏洞和遭到攻击时，应及时通知网络管理人员，并应自动采取适当的措施予以保护。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

15、- - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 4. 网络组网结构4.1. 各种宽带技术选择合理的网络主干技术对于一个金平IP 数据网来说十分重要，因为它关系到网络的服务品质和可持续发展的特性。网络主干包括主干网设备之间及其与汇聚点核心设备之间的连接，宽带IP 网络的主干必须选用相应的宽带主干技术。目前，可供选择的宽带技术包括以下几种： 千兆以太网技术(GE)。最高传输速率为1Gbps，与以太网技术、快速以太网技术向下兼容。 异步转移模式 (ATM 技术 )。采用信元传输和交换技术，减少处理时延，保障服务质量，使其端口可以支持从E1(2Mbps) 到 STM-

16、1(155Mbps) 、 STM-4(622Mbps) 、STM-16(2.4Gbps)的传输速率。 SDH 技术 (或 IP over SDH 技术 )。采用高速光纤传输，以点对点方式提供从STM1 到STM64 甚至更高的传输速率。其中IP over SDH 技术也简称为POS 技术，也就是将IP 包直接封装到SDH 帧中，提高了传输的效率。 动态 IP 光纤传输技术(DPT) 。定义了一种全新的传输方法-IP 优化的光学传输技术。这种技术提供了带宽使用的高效率、服务类别的丰富性以及网络的高级自愈功能，从而在现有的一些解决方案基础上，为网络营运商提供了性能价格比极好和功能极其丰富的更先进的

17、解决方案。DPT 技术吸取了POS 技术的精华，而克服了它的缺点。其关键在于提供了一种对带宽的空间复用 (SRP)机制，使带宽可以进行动态分配。因此在金平宽带IP 网的核心主干网采用DPT 环结构。4.2. 动态 IP 光纤传输技术 (DPT) 动态 IP 光纤传输技术(DPT) ，即Dynamic Packet Transport ， 采用了一种全新的机制，在光纤上直接传输IP 包，而其MAC 层地址采用空间复用MAC 地址。空间复用协议(SRP)，即 Spatial Reuse Protocol，是一种与媒体无关的MAC 层协议，可以用于各种物理层技术之上。典型的用法是由两根反向光纤组成S

18、RP 环，其中每一根光纤都可以用来传输数据和传输反方向的控制信号。其工作原理如图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 为了区分两个环，不妨将一个叫作内环，另一个叫作外环。SRP 运行时，在一个方向发送数据 (下行流 )，而在反方向的另一根光纤上传输控制信号(上行流 )。两根光纤互为控制，因此共有两个上行流和两个下行流。这样，SRP 便能最大限度地利用光纤的传输带宽。同时，由于控制信号不受数据流干扰(例如排队、突

19、发拥塞等)，能够快速传输，从而为带宽的进一步优化和网络的高速自愈提供了保障。由于 SRP 的媒体无关特性，DPT 技术可以透明地运行在现有的各种重要光纤基础设施上： 裸光纤 波分复用 (WDM) SDH 点对点或环媒体的无关特性还能使DPT 运行在上述介质的混合环境中，从而提供了一种向纯IP 优化光纤网络平滑过渡的解决方案。动态 IP 光纤传输技术DPT 具有如下特点： 空间复用：一根光纤环可以分段传输数据，所以至少可以提供两倍的带宽提升因子。 双环结构：两根光纤同时传输数据，使带宽得到两倍的提高。 公平机制：所有节点对带宽具有同等的控制权，从而为带宽的统计复用提供了最佳的保障。 统计复用：网

20、络带宽分段使用，且任意节点间富余的带宽可以被其他节点所使用，以成倍提高可用带宽。如下图所示： 扩展性：一个环上的节点数可以最高至128，单端口速率可以最高至10Gbps，地理范围可以像 SDH 一样扩展到足够的程度。 可靠性： 可以提供比SDH 的自动保护交换(APS)更好的网络自愈功能。不仅可以在50ms内切换光纤，而且由于它是IP-Aware 的，可以在50ms 内恢复 IP 业务，不需要路由表的重新收敛。 IP 业务映射： 可以直接映射和支持IP 包的优先级， 直接支持 IP 包的广播以及其他IP 业务控制功能。 即插即用：简单的环形结构和自动发现机制使网络设备的配置变得十分简单。例如，

21、在一个网状网中，增加一个节点需配置2N 个端口，而在一个环形网中，增加一个节点最多只需要配置一对端口。 统一网管：从物理层到链路层到网络层全部三层的网络管理不再需要不同的网管系统。 高性能价格比： 一个 SRP 环上的每个设备永远只需要一对SRP 端口 (而点对点网状网中，每节点需 N2 个端口 )，从而使网络扩容时不再需要增加端口，大大降低了网络成本。同时，DPT 的高可靠性还大大降低了运行维护成本，并提高了生产效率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13

22、 页 - - - - - - - - - 4.3. DPT 与其他宽带技术的比较DPT 技术与 POS 技术相比，其优点主要在于可以动态使用带宽，使带宽的利用率得到大大的提高，并避免了点对点连接的限制，减少了端口数的需要。千兆以太网技术与上述几种技术相比，则在可靠性、 扩展性等方面不能满足大型服务性营运商网络的需求，原因在于， 其技术路线的核心为简单地提高传输带宽和交换容量，而在其他方面较少突破。千兆以太网技术的主干可靠性一般由所谓的TRUNK 技术 (在 Cisco 即GEC 技术 )来提供，不仅耗费更多的端口，而且在切换时间、网络自愈等方面远远不能用足光纤网络的潜力，不能满足大型营运级IP

23、 网络的要求。换而言之，千兆以太网技术以其低价、简单的技术路线，更适合于园区网主干，或者小型服务商的中小型城域网主干。下面的表格简单地描述了这些技术的特点。值得指出的是， 在一个小型、 简单的网络中，采用 GE 技术组网的性能价格比确实较高，但在一个大型、复杂的网络中，采用DPT 技术组网的性价比则最高，原因在于SRP 环形结构对端口数的需求很少。DPT POS ATM GE 可靠性高 高 中 低弹性和可扩展性高 高 高 低带宽使用效率高 中 低 中QoS 和 IP 业务增强高 中 高 中性价比小型网络低 中 低 高大型网络高 中 低 低4.4. 网络主干拓扑结构根据网络的层次化结构设计，网络

24、的主干采用Cisco 动态 IP 光纤传输技术DPT。网络的拓扑结构图如下：采用 Cisco 的 DPT 动态 IP 光纤传输技术进行组网。核心骨干节点设备采用OC-12 光纤连接形成622MbpsDPT 环， IP 数据包将直接通过光纤，实现高效，高带宽的网络传输，DPT 双环结构使得OC-12 在实现负载均衡和备份，保证网络骨干连接在其中一条出现故障时，另外一条可以在很短的时间内接管数据负载。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 13 页 - - - - -

25、 - - - - 4.5. 网络接入结构以骨干网络中的骨干设备为中心，外围接入信息汇聚点。接入可采用光纤传输技术，保证它们之间高速连接和网络连接的冗余可靠性。在这里可以用100M 的光纤接口连接各个接入汇聚点到网络核心骨干。核心骨干网络与各个接入汇聚点的连接达到100Mbps 的带宽。接入汇聚点主要负责终结各种网络接入，通过Ethernet 提供高速专线接入。金平县 32 个乡镇的接入， 我们建议采用千兆以太网与金平县中心局连接。在 32 个乡镇采用 100M 快速以太网连接。IP 地址的分配：金平县宽带IP 数据网是由广电中心、县医院、县政府、县委和个私营五个骨干节点的DPT 环与接入骨干节

26、点的各乡镇分节点组成。根据接入骨干节点的各乡镇分节点的数量做出如下 IP 地址分配：使用私有 IP 地址，每个骨干节点的IP 地址分配如下：广电局中心骨干节点分配 8 个 C 类 IP 地址；个私营骨干节点分配 8 个 C 类 IP 地址；县医院骨干节点分配 4 个 C 类 IP 地址；县政府骨干节点分配 4 个 C 类 IP 地址；县委骨干节点分配 4 个 C 类 IP 地址；各乡镇分节点根据应用的不同，规划 IP 掩码分成不同的子网用于金融VPN 、 视频会议、远程教学、远程医疗等。5. 网络管理网管软件选择SUN 平台的 CiscoWorks2000 for Solaris 。Cisco

27、Works2000 是一个基于Internet 标准的管理Cisco 企业级网络和设备的产品系列。它将最好的路由器和交换机管理功能与基于Web 的最新技术结合在一起。这样，它不仅利用了现有工具和设备中内置的管理数据资源，同时为大型、 快速变化的企业网络提供新的网络管理工具。CiscoWorks2000 系列产品继承了CiscoWorks、 Cisco 资源管理器（Cisco Resource Manager）及 CWSI（CiscoWorks for Switched Internetworks ）的功能，并进行了扩展。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

28、- - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - CiscoWorks2000 由以下几个部分组成： Resource Manager Essentials：RME 是一种适用于Cisco 路由器、交换机及接入服务器的功能强大、基于Web 的网络管理解决方案。它的浏览器接口可轻松接收到对网络正常运转时间至关重要的信息；而它的模块通过处理耗时的管理工作简化了网络的管理，这些工作常干扰了小型至大型企业网的运行。 CWSI Campus：CWSI 承袭了 CiscoWorks for Switched I

29、nternetworks的功能。 CWSI 园区网是一种管理Cisco Catalyst 和 LightStream 交换机的综合管理解决方案，它在单个设备和整个网络范围的基础上提供广泛的网络搜索和显示、配置、LAN/WAN业务及性能管理能力。 CiscoView ：管理交换的网络需要接入工具以了解设备配置，并在必要时进行改变。不管是独立配置还是在园区网内，CiscoView 均可用图象显示所选设备，包括已安装的模块、配置状况，同时提供设备及端口状态的彩色编码图示。 插入式模块： CiscoWorks2000 系列产品提供的开放设计使Cisco 可迅速增强产品功能以满足客户不断变化的需求。 第

30、三方集成： Cisco 与约 30 家网络管理厂家都使用Cisco 管理连接工具包为他们的应用程序建立经过认证的Cisco 管理连接，包括Computer Assciates、 Hewlett-Packard 、Sun Microsystems 及 Tivoli 。6. 网络中心机房金平县宽带IP 数据网是由广电中心机房的联接如下图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - 骨干路由器作为骨干网上的核心节点直接接入DP

31、T 环中。接入广电机房的分节点是通过局域网交换机以100M 的以太网接入。骨干节点的局域网交换机和路由器可以做VPN 的划分作为金融机构的虚拟专用网。7. 基本业务的实现金平宽带 IP 网的基本业务主要分为：1、 金平县政府上网；在网络建成以后金平县的各个政府部门、机关、企事业和学校等可以通过以太网接入最近的骨干节点或是分节点，实现金平县政府信息化进程，通过建立信息系统的基础结构，进而全面实现办公自动化、网络化、电子化，全面信息共享。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1

32、2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 2、 金融业务网络VPN ；VPN 在表面上是一种联网的方式，比起专线网络来，它具有许多优点。在VPN 中，通过采用一种所谓隧道 的技术，可以通过公共路由网络传送数据分组。这里， 专有的 隧道 类似于点到点的连接。这种方式能够使得来自许多源的网络流量从同一个基础设施中通过分开的隧道。这种隧道技术使用点对点通信协议代替了交换连接，通过路由网络来连接数据地址。隧道技术允许授权移动用户或已授权的用户在任何时间任何地点访问企业网络。通过 TUNNEL的建立，可实现以下功能： 将数据流量强制到特定的目的地 隐藏私有的网络地址 在 IP 网上传输非

33、IP 协议数据包 提供数据安全支持 协助完成用户基于AAA 的管理。在安全方面可提供数据包认证、数据加密以及密钥管理等手段。VPN 是一个虚拟的网，其重要的意义在于虚拟 和 专用 。为了实现在公网之上传输私有数据， 必须满足其安全性。VPN 技术主要体现在两个技术要点上：Tunnel、相关隧道协议（包括PPTP，L2F，L2TP ） ，数据安全协议（IPSEC） 。加密和用户授权为在金平宽带IP网上为金融通信提供了安全保证。3、 网上视频会议；从会议电视技术发展的历史来看，目前，会议电视系统的建立可以依据ITU-T的两大框架建议 H.323 和 H.320 来进行，从而形成两种不同的建设方案。

34、H.320 是 ITU-T 较早期的会议电视标准， 该标准完全建立在一系列会议电视专有的技术和标准之上，而 H.323 标准建立在通用的、 开放的计算机网络通信技术基础之上，具有广阔的发展前景。 自从 1996年 ITU-T批准该标准以来， 会议电视的技术和市场都发生了革命性的变化。越来越多的厂家竞相投入H.323 新产品的开发， 越来越多的用户采用H.323 技术和产品构造他们自己的会议电视系统。这是通信网络技术、计算机技术和多媒体技术飞速发展和日益融合所带来的必然趋势。而且， H.323 系统在技术的先进性、功能的完善性、操作的方便性、系统的可扩充性以及性能价格比等各方面，都日益显示出比H.320 系统明显的优越性。采用 H.323 的标准可以在加上视频编码、解码器(或是软件实现)的设备即可实现网上视频会议。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -