寬帶ip城域網組網設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的端口密度和端口種 類 :擴 大核心 層節 點的 業務 覆蓋范 圍 ； 匯 聚接入 節 點，解決接入 節 點到核心 節 點 問 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 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 轉發業務 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優 先 級 的管理、安全性的控制、 IP地址翻 譯 NAT、數據流流量整形等一系列的功能。 匯 聚 層節 點的數量和位 貴 的 選 定與當地的光 纖 和 業務 開展狀況相關， 一般在城市的遠 郊和所 轄縣 城 設 啻 匯 聚 層節 點 :核心 層節 點與 匯 聚 層節 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 點最好能 夠 與兩個核心 層節 點 級連 。 畢業設計（論文） 5 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 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 點 。 接入 層節點可以根據 實際環 境中用 戶 數量、距離、密度等的不同，設 為 一 級 或 級聯 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 良的性價比。 當前用于提供 寬帶 接入的方式主要有 xDSL、 Cable Modem和光 纖 +LAN等技 術 。 其中， xDSL適用于零散分布用 戶 或不 計 劃改造 現 有雙 絞 布 線計 劃的小區、大廈用 戶 ，并可作 為信息化大廈小區建 設 的 補 充接入方式 :光 纖 +LAN方式主要適用于用 戶 密集的住宅小區和商 業 大廈。 寬帶 IP 城域網分 類 寬帶 IP城域網按 規 模可分 為 特大型、大型、中型、小型四種 類 型，如表 21。 表 21 寬帶 IP城域網分 類 寬帶 IP 城域網優化的意義 [7] 寬帶 IP城域網網 絡優 化的主要目的是在 現 有城域網 絡 的基 礎 上 進 一步提高網 絡 的性能、網 絡 的可用性、安全性和可 擴 展性，使 寬帶 IP城域網能 夠 更好地 滿 足用 戶 的需要，為 用 戶 提供 優質 的服 務 ，從而 進 一步提高運 營 商的市 場競 爭力。 一 、 對 IP城域網 實 施 優 化，使 IP城域網具 備 更好的 擴 展性 IP 業務 和用 戶 的需求在不斷變 化之中，原來 規 劃的網 絡 不可能永 遠滿 足不斷 發 展的 業務 需求。通 過對 IP城域網 實 施優 化 。 確 評 估網 絡 承 載 能力和 業務 需求，及 時發現 潛在的網 絡擴 展 問題 ，才能根據 實際情況不斷修正網 絡擴 展方案，使網 絡實現 平滑 擴 展。 二 、 對 寬帶 IP城域網 實施 優 化 ，有 利于 寬帶 IP城域網 資 源的合理使用 ，寬帶 IP城域網 資源的合理配 備 和有效使用是提高城域網投 資 放益比的一個重要的方面。在 寬帶 IP城域網的建 設 與 業務發 展 過 程中，通 過 持 續實 施城域網 優 化工作， 對 網 絡 運行情況 進 行深入了畢業設計（論文） 6 解和分析， 對 網 絡資 源利用率 進 行 評 估，可以及 時發現 網 絡資 源 調 配的不合理使用或 過度使用情況，從而 實現調 整 優 化網 絡結 構、合理配 責 網 絡設備 、充分挖掘網 絡 潛力、提高 對 現 有網 絡資 源利用率以及提高投 資 效益的目的。 三 、 對 寬帶 IP城域網 實 施 優 化、 有利于 對 寬帶 IP城域網性能分析和 結 構 進 行 優 化通 過對IP 城域網的 優 化， 對 城域網 絡 中各種參數、網 絡 流量的采集和分析，將有利于更全面、深入地了解網 絡 運行 現 狀，并根據城域網網 絡 流量分布狀況，合理 調 配 資 源 ： 另外，可以 預測 網 絡 故障以及 業務 量增 長趨勢 ， 為 科學的 規 劃 設計 提供可靠的參考依據 。 設計 提出背景 隨著社會 經濟 和技 術 的 發 展，人 們對 通信的需求在 發 生深刻的 變 化， 寬帶 化、數字化、無 線 化、 綜 合化、個人化成 為發 展的 趨勢 。以 語 音 業務為 主體的整個 通信 產業 正 處在一個整體 轉 型的關 鍵時 期。 業務發 展主要有四大 趨勢 ： 一是以 電話業務為 主向數據 業務為 主 轉 移，表 現 在數據 業務 量超 過電話 、 話 音的 IP化、數據收入增 長 迅速 ； 二是由單 一媒體向多媒體 轉 移，表 現 在家庭 娛樂 需求、政府信息化需求、企 業應 用等向集聲音、文字、 圖 像、 視頻 于一體的多媒體化 發 展 ； 三是 業務 呈 現 個性化、全球化、泛在性，表現 在 變 技 術驅動為 市 場驅動 、定制化 業 需求增加、端到端的全球性服 務 、無所不在的服務 ； 四是 電 信服 務 與信息服 務 的融合，表 現 在內容服 務 己 經 成 為 最具活力的 業務 、市 場需求從 簡單 通信到集成服 務 的 變 化、價 值鏈 的 拉 長 等。 從整體網 絡 的 發 展 趨勢 來看，目前 業 界己普遍達成共 識 ，主要是向 寬帶 化、分 組 化、融合化、智能化的網 絡發 展。隨著 IP網 絡 的廣泛 應 用， IP 網 絡 逐步成 為 未來網 絡 融合的核心，國內各大 電 信運 營 商都把建 設 面向 IP業務 的基 礎 網作 為 其網 絡 建 設 的重點。城域網是 IP網 絡 建 設 中非常重要的一個 環節 ，當前的城域網不但要 實現 互 聯 網上網 業務 的接入， 還 要 實現 IPTV、 語 音、大客 戶 等多種 業務 的接入 。 面 對 多種 業務 的接入需求， 寬帶 IP城域網同 樣 面 臨 著網 絡轉 型。 電 信 業務 IP化的 發 展，推 動傳統電 信 業務 通 過 IP網 絡 來承 載 ，客 戶 以及 業務 均 對 運營 商的 IP 城域網提出了新的要求 :城域網路由化、接入差異化、 業務 多 樣 化、網 絡層 次化。由于原有網 絡設備 和網 絡結 構存在的不足， 僅 依 賴傳統 城域網是不能完全解決 業務發 展的需求。 為 了 滿 足不斷提升的用 戶帶寬 、更加精 細 的服 務質 量以及更全面的 業務 開展， 對現 有城域網的網 絡優 化或改造 勢 在必行 。 作 為 承 載業務 且直接面向用 戶 的城域網，其 對 用 戶 的覆蓋率、 業務 支撐能力及網 絡 的 擴 展性是體 現 運 營 商 競 爭 實 力的關 鍵 指 標 ，同 時 也是 電 信網 絡 的投 資 重點。城域網如何 發 展，各大運 營 商都在探索研究，找出合適的網 絡 建 設 模式，去 滿 足更 細 分的用 戶 需求，將通信網 絡 的 價 值 更加充分的體 現 出來，畢業設計（論文） 7 城域網的改造和升 級 是運 營 商 長 需要面 對 的 課題 。 畢業設計（論文） 8 3. 寬帶 IP 城域網關鍵技術 城域網（ MAN） 業務需求快速增長，網絡結構、協議和技術在經歷徹底的改變。波分復用（ WDM） 的出現、高速光連接的增加以及話音和數據的融合，都在推動現有網絡結構的變革。另外， MAN 服務提供商的競爭與 WAN 是不同的，新一代的運營商沒有傳統網絡設施的束縛。 早期 MAN 是由 TDM 光纖環網組成。 90 年代中期， ATM 成為建設 MAN 的主導性技術。這是由于 ATM 被認為是可以融合數據、語音和圖像的技術，而且 ATM 可以和 SDH 環網很好地適應。但以后發生了很多變化， SDH 網絡的建設和維護一直很昂貴，基于 SDH 的帶寬速率等級并不適合連接單個用戶， ATM在高速數據通信中的應用也沒有得到廣泛認可。 城域網面臨最深刻挑戰是 Inter 業務呈指數級增長，除了每月數百萬新加入的用戶，Inter 上的應用（如多媒體正在越來越多地被使用 ） 對帶寬的需求也越來越高。 Cable modem 和 DSL 的出現給了用戶更快的接入速度，使他們可以使用更多的寬帶網絡應用。 業務融合是另外一個推動城域網發展演變的主要因素。傳統的城域網主要是為話音業務優化建 設的，它沒有考慮到數據業務會變得如此之大。現在，數據業務已經成為主要的業務類型，這就需要一個優化的網絡將數據、話音和圖像業務無縫地融合在一起。 城域網的變革給那些沒有傳統網絡束縛的運營商提供了很好的機會。直到不久前，企業用戶還必須依賴傳統的電信服務提供商，通過租用 T T OC3 或其他速率的電路在 MAN 中傳送數據。通常，提供這種電路需要很長的等待時間，基于流量的資費非常昂貴，而且將 LAN 中的以太網協議轉換成 MAN 中的 ATM、 SDH 或幀中繼協議會帶來額外的開銷。由于以太網作為 LAN 中事實上的標準，企業用戶希 望使用同樣的協議實現和 MAN的無縫連接，而不需要與 ATM 和 SDH 進行轉換。因為這樣不但可以大大簡化網絡拓撲結構，而且使網絡變得更容易擴容和維護。 這對于新的 MAN 服務提供商是很好的機遇，因為可以利用基于千兆以太網 （ GE） 、為數據業務優化的網絡來滿足這些用戶的需求。通過對 GE 能力的加強，這些新的網絡可以提供靈活的數據業務，同時提供與 SDH 相當的電路保護、最小時延和帶寬保障。 寬帶 IP 城域網 網絡技術 電信寬帶網，從功能和結構上可劃分成骨干層、匯聚層、接入層。 在各層中都有多種技術可供運營商選擇，這些技 術各有優缺點；一種技術能否生存和發展不僅取決于技術本身，還有市場因素。 畢業設計（論文） 9 寬帶 IP 城域 網骨干層技術 及 性能對比分析 千兆以太網技術 （ GE） GE 與以太網、快速以太網兼容，世界 80％以上的網絡節點為以太網形式， GE 的實施具有直接、快速和千兆位的特點，設備便宜；傳輸距離達 100km，可以滿足城域網需要。 GE 技術核心為簡單提高傳輸帶寬和交換容量；主干可靠性由 TRUNK 技術 （ Cisco 為GEC 技術 ） 提供，耗費端口多，切換時間、網絡自愈等方面不能 發揮 光纖網絡潛力。其沿用的以太網機制 CSMA/CD 具 有不確定性，媒質接入取決于概率，缺少優先級機制；業務流量等待時間不定，不適于實時多媒體應用。雖然資源預留協議 （ RSVP） 提供了基本的 QoS，但公共電信網要求更高級的 QoS，關鍵是目前許多應用對實時業務不敏感； GE能否成為主流技術取決于市場所需的 QoS 方向。 GE 技術的優勢是低價的設備、簡單的技術路線 和 以太網、快速以太網兼容的接口。 異步轉移模式 （ ATM） ATM 采用 53 字節固定長度的信元 （ Cell） 作為基本傳輸數據單元，是一種面向連接的傳輸技術，數據傳送前需先建立虛通道，接下去的數據傳送將一直沿 著這條虛通道進行。 以信元為傳輸單元、采用虛通道連接的網絡具有良好的流量控制機制和 QoS；減少信號傳輸時延； ATM 的工作機制使其在實時應用和服務質量分級方面具有不可比擬的優勢。 ATM 協議復雜和信頭開銷多、設備價高、需局域網仿真才能完成信元和數據包間的轉換來支持 IP 應用； ATM 可以在本地和廣域提供 QoS，但目前企業端到端的 ATM 難以實現 這一點 。 技術（ IP over SDH 技術 ） POS 技術將 IP 包直接封裝到 SDH 幀中，提高了傳輸效率；采用高速光纖傳輸，以點對點方式提供從 STM1 到 STM64 甚至更高的傳輸速率。 最大缺點是網絡呈環狀時帶寬分配不夠靈活 （ 基于點對點傳輸，且最低速率為155Mbps） 。 動態分組傳輸輸技術 （ DPT） DPT 是一種提供 SONET/SDH 傳輸的可靠性和恢復功能 ， 而無須增加不必要的 IP 業務開銷的光傳輸技術；采用 2 條反向循環的光纖環路同時用于傳輸數據和控制業務，使用空間復用協議（ SRP） 在分組環上提供分組尋址、分組剝離、帶寬控制和信息傳輸控制等功能； 另外 SRP 環形結構對端口數需求少。 畢業設計（論文） 10 主要優點是動態使用帶寬，帶寬利用率大大提高，避免點對點連接的限制，減少需要 的端口數。 DPT 也避免 了 ATM 協議的復雜性、信令系統和過高的信頭開銷，直接支持IP，無須 IP 包的拆分和重組，提高了交換機處理能力，降低了設備價格。 結論 小型、簡單的網絡 GE 技術組網性價比高；大型、復雜的網絡 DPT 組網性價比最高，但此技術僅 CISCO 擁有，未成為標準。 如表 31 所示。 表 31 滑于性能對比分析 指標 DPT POS ATM GE 可靠性 高 高 中 低 彈性和可擴展性 高 高 高 低 帶寬使用效率 高 中 中 中 QoS 和 IP 業務 增強 高 高 高 中 性價比 小型網絡 低 中 低 高 大型網絡 高 高 中 低 寬帶接入層技術 [2] 接入層技術復雜、實施困難；應用前景取決于技術發展，也取決于市場需求。 隨著 寬帶接入新技術、新標準不斷出現，已有 的 產品與解決方案有待完善；市場方面，寬帶業務（如 VOD、電