城域网的建设与应用(二)

周志敏

　　编者按：上一篇文章《城域网的建设与应用（一）》我们介绍了城域网的概述、新一代SDH城域网多业务传输平台MSTP、城域网WDM方案、光以太网城域网、以ATM为基础的多业务平台本篇我们将介绍IP城域网建设、城域网层次划、宽带 IP城域网骨干网络技、IP城域网路由规划、新一代IP城域网解决方案。

1.IP城域网建设

　　随着基于IP的业务种类的增加，采用基于IP的网络技术建立支持多种业务的统一网络平台已经成为一种经济的、高效率的做法。但在建设中应当注意网络的扩展性和可靠性等问题。宽带IP城域网的技术要求网络可扩展性根据目前互联网的业务需求及社区网建设的全面铺开，近几年网络用户数量和网上的业务将成倍增长。这种业务趋势要求宽带IP城域网具有很好的可扩展性。这种可扩展性包括：骨干交换节点设备的容量扩容性、用户端口的可扩容性和中继带宽的可扩容性等。

　　目前，宽带IP城域网建设的技术方案可以分为两大类：一个是 IP over Fiber；另一个就是IP多业务平台系统，包括IP over Metro-DWDM 、 IP over SDH 、 IP over MSPP等。不同的技术有不同的市场切入点，不同的城市由于规模、经济发达程度和用户需求等的差异，对城域网技术的选择上会存在一定的区别；另外，不同的运营商由于市场定位、网络资源、运营权、品牌和用户规模等的差异，在技术选择上也会不同，尤其是新运营商，几乎从零起步，面临传统电信运营商的巨大竞争压力，更应该使技术的选择对自身的快速发展、核心竞争力的形成以及运营提供直接帮助。对运营商来说，如何使IP城域骨干网更加有效地配合接入网，尤其是以太网接入网，进行无缝连接，也会成为影响城域网技术选择的重要因素。

　　由于各运营商网络基础设施上的差异，组建IP城域网采用的技术有所不同，但为了IP城域网能够尽快创收，接入更多的用户，获得更高的效益，如何为更多的集团用户、家庭用户提供种类繁多，性能可靠的IP业务，是各运营商组建IP城域网时关注的重要课题。除了宽带IP城域网带给用户的基本业务，如宽带IP接入、话音和视频接入以外，最近又出现了能够为运营商吸引更多用户、为用户带来更多应用的IP接入边缘层的概念。接入边缘层是在POP点中对用户接入的IP数据流进行了针对每个用户的区分和管理，能够支持所有的宽带接入方式，如以太网、ADSL、 Cable Modem 、无线接入、ATM和帧中继等。同时在这个IP边缘层提供了各种增值业务和安全性的保证，将IP接入网变成一个智能的接入网，能够提供有特色的IP业务，使运营商在竞争激烈的IP市场中处于领先的地位。

　　宽带IP城域网的定位对于不同运营商可能侧重点也不同，但一般来说都认为是各运营商宽带IP骨干网络在各城市范围内的延伸，可以支持高速上网、带宽租用、虚拟专用网(VPN)、窄带拨号接入、视频、话音各种多媒体业务，是以电信网络的可管理性、可扩充性为基础，来满足政府部门、企业、个人用户对各种带宽的基于IP的多媒体业务的需求。其典型技术特征是在城域范围内实现了传输的宽带化和节点的宽带化，使得城域网从接入到核心各个部分都实现了宽带化。

2.城域网层次划分

　　宽带IP城域网的网络结构通常分为三层：核心层、汇聚层和接入层。核心层网络完成高速数据转发的功能。汇聚层网络节点则主要实现扩展核心层设备的端口密度和端口种类，扩大核心层节点的业务覆盖范围，汇聚接入节点，解决接入节点到核心节点间光纤资源紧张问题，实现接入用户的可管理性等功能。接入层网络节点主要是将不同地理分布的用户快速有效地接入骨干。

　　城域网的层次划分可以从两个方面来分析，纵向和横向划分。所谓纵向划分是按照所对应的个同网络分层加以区别，比较常见的是分成传送网和业务网，传送网是业务网的物理承载平台，应该适应不同业务网的相关需求。

　　横向划分时，常把城域网分为3层结构：核心层、汇聚层和接入层。值得强调的是城域网的层次分为3层并不是固定的，这与城市规模、业务类型等一系列因素都有关系。在中小城市，则可以简化为两层，只有核心层、汇聚层（汇聚层和接入层综合在一起）；而在另外一些城市，可能汇聚层与核心层集成在一起，只有核心层（汇聚层）与接入层。运营商根据自己的网络规模、业务分布来决定网络的层次。

　　另外，随着城域网网络规模的扩大，其接入层面与客户网络有了越来越多的重叠，接入网络有被边缘化的趋势。特别是在激烈的竞争区域，后来的运营者对于商业大厦、写字楼等大用户，将光纤延伸至大楼，直接与企业的LAN相连，从而使城域网接入部分等同于客户网络。

3.宽带IP城域网骨干网络技术

　　作为网络连接和交换的平台，城域网骨干网络需要快速的交换和转发能力，还要有冗余链路以保证网络安全可靠以及良好的流量控制和QoS等。目前骨干网技术突飞猛进，针对不同的运营环境有ATM、GE、POS、DPT等多种技术供运营商选择。对于运营商来说，首先要综合考虑技术的发展趋势、技术特点、技术成熟性和标准化。例如万兆以太网技术尽管会是未来城域网的发展趋势，但是就目前技术发展程度而言，GE无论是在技术成熟度、标准化方面，还是在价格等方面都是一个更合适的选择。其次对运营商来说要对所建城域网现在和将来要开放什么业务，面对的重点用户群是谁等有一个清晰的目标，这样才能更好地选择合适的技术。例如ATM技术适合于初期数据业务量不是很大，希望能兼顾话音和基础数据业务,以占领部分集团客户市场的综合业务运营商建立一个多业务城域网，但它并不适合那些新兴的ISP。另外对运营商来说，投资成本也是考虑的一个重要方面，因为建设城域网的目标一定是要建一个可赢利的网络。例如建设一个ATM多业务网络的成本要比纯IP网络的价格高，而对于一个纯IP网络来说，完全采用GE技术要比采用POS技术的成本更低。还应看到的是，不同的技术有不同的切入点，不同的运营商由于市场定位、网络资源、运营权、品牌和用户规模等的差异，在技术选择上肯定会不同。就目前来说，基于FTTB+LAN的以太网接入网将可能成为主流的接入方式。因此对运营商来说，如何使宽带IP城域网更加有效地配合接入网，尤其是以太网接入网进行无缝连接，也会成为影响城域网技术选择的一个重要因素。

4. IP城域网路由规划

　　路由规划是IP城域网建设中的核心问题，规划何当与否直接影响到整个城域网的可靠性及效率。

4.1路由协议选择原则

　　在城域网中，选择合适的路由协议非常重要，路由协议有域内路由和域间路由两种基本类型。域间路由协议主要有边界网关协议(BGP)和外部网关协议(EGP)等；域内路由协议主要有开放式最短路由优先协议(OSPF)、中间系统路由选择协议(IS-IS)和路由信息协议(RIP)/RIP2等。选择路由协议需考虑一以下因素：

4.1.1路由协议的开放性；开放的路由协议可得到不同厂家的支持，使网络互通、未来升级和扩充能力得到保证；

4.1.2网络规模及复杂度；不同协议对网络规模及复杂度的支持能力会有所不同，例如RIP路由协议不适合规模较大且复杂的网络；

4.1.3路由协议的先进性和成熟度；为了使今后网络升级更加方便和顺利，必须考虑这种路由协议是否具有先进性，是否为当今主流协议。

4.2域间路由协议选择及相关策略

　　在铁通南宁城域网建设初期，网间路由采用静态路由/默认路由方式。随着顽网络规模的扩大，该城域网平滑过渡为单独的自治系统(AS)域，与骨干网的Cisco12406之间采用外部边界网关协议(EBGP)对等连接，通过BGP路由表控制机制，对向AS外交换的和从AS外接受的路由表内容进行控制，从而对进出AS的路由信息进行过滤，有效减轻核心节点负担，提高路由效率。

4.3域内路由协议选择及相关策略

　　目前，广泛采用的域内路由协议有OSPF和IS-IS。OSPF是层次化路由协议，具有很好的可扩展性。城域网在划分域时，通常将核心节点和汇聚层路由器上连核心层的IP接口划分为骨干域(backone area)，负责与外部网络交互连接其他子域；每个汇聚层理由设备下连的接入层部分作为一个独立的子域，个子域均与主干域直接相连。扩容时也采用这一规则划分子域。与OSPF类似，IS-IS是ISO标准路由协议，也是开放式链路状态路由协议。但二者存在不同之处：(1)IS-IS标准化程度更高更成熟；(2)IS-IS支持无连接网络服务(CLNS)协议和多种三层协议(IP、网际包交换协议(IPX)等)，OSPF仅支持IP；(3)IS-IS支持多个2级域，具有良好的扩展性，OSPF只有单一的骨干域；(4)大多数主流设备支持OSPF，支持IS-IS的设备相对要少一些。

5. 新一代IP城域网解决方案

　　弹性分组数据环RPR(Resilient Packet Rings) 是由IEEE 802.17工作组正在开发的一个标准，以优化在MAN拓扑环上数据包的传输。该技术结合IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率和可靠性。利用空间重利用技术、统计复用和保护环提高了带宽的利用率；充分简化了网络层次，消除了网络功能上的重复性，使得协议开销最小；同时还支持业务分级（SLA）以及即插即用等特性，实现了节点对网络资源的公平利用。

　　RPR的基本结构是一个缓存器插入环BIR，在任何一个节点都存在三个缓存器，即发送缓存器，接收缓存器和转发缓存器。到达节点的帧如果通过地址匹配认为是目的地是本地，则把帧接收到本地接收缓存器，如果目的地不是本地，则通过转发缓存器发出。而本节点要发送的帧则通过发送缓存器发送数据。在单播的情况下，RPR支持空间重利用协议，即不同用户间的数据帧可以经由环上不同的路径同时在环中传输，这是由于所传输的数据帧是在目的节点而不是象FDDI那样在源节点剥离开网络。

　　RPR的具体实现方案可以分为三类：独立式的基于2层的RPR实现方案；基于路由器的单卡RPR实现方案；基于MSTP的RPR实现方案。对于这三种RPR的实现方案，都各有厂家推出相应的产品。独立式的基于2层的RPR实现方案主要适用于IP城域网的接入层和汇聚层，是目前最成熟的一种解决方案。有的厂家将MPLS技术、时钟同步技术、CWDM技术和电视视频广播技术与这种2层的实现方案结合在一起，从而提供面向IP优化，并同时支持TDM业务的宽带多业务解决方案。另外，有的厂家推出的基于2层的RPR产品具有很强的组网能力，可以支持线性、相切环、相交环等拓扑结构以及双节点互连（DNI）跨环保护等。具有这些增强功能的基于2层的RPR产品也可以应用于小城市中IP城域网的核心层。

　　基于路由器的单卡RPR实现方案主要应用于IP城域网的核心层和汇聚层，多数厂家都是以现有的路由器产品为平台，通过增加板卡来实现RPR的功能。这种实现方案可以看作是对现有路由器组网的一种优化，在节省光纤资源的同时，可以大大加强其保护性能，获得50ms的环路保护功能。

　　基于MSTP的RPR实现方案，实际上是在MSTP环网带宽上划分出独立的通道来支持RPR技术。与传统SDH相比，虽然MSTP引入了2层交换技术以实现以太网业务的带宽共享，并通过GFP实现以太网帧到SDHVC容器的映射，以及采用了虚级联和LCAS技术增强虚容器带宽分配的灵活性和可靠性。但是由于以太网技术应用于环型网时固有的缺点，很多厂家都在考虑将RPR技术引入新一代的MSTP中，从而为支持数据业务提供全面的解决方案。

　　在TDM业务占主导地位时，基于MSTP的RPR实现方案将成为最佳的多业务传输平台，但是其产品的商用还有待时日；而在数据业务占主导地位时，独立的基于2层的RPR实现方案将成为最佳的多业务传输平台，目前这种实现方案已经有了较成熟的产品并得到了大量的应用。在IP城域网中由于处理的业务主要是数据，所以可以预计独立的基于2层的RPR实现方案以及基于路由器的RPR实现方案作为一种很好的优化解决方案将广泛应用于IP城域网的建设中。【未完待续】

摘自　赛迪网