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城域網(wǎng)的組網(wǎng)技術及解決方式
城域網(wǎng)的組網(wǎng)技術及解決方式，是小編專門為各位通信工程畢業(yè)的同學準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：IP城域網(wǎng)是在一個城市范圍內(nèi)提供寬帶數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務、用于接入用戶和發(fā)展增值業(yè)務的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。隨著互聯(lián)網(wǎng)市場的發(fā)展，用戶對互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量的要求日益提高，而互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡結構直接影響到互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，因此，如何對原有網(wǎng)絡進行優(yōu)化，就成為提高互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量的關鍵問題所在，文章介紹了寬帶IP城域網(wǎng)組網(wǎng)技術及解決方案。
關鍵詞：帶寬;組網(wǎng);城域網(wǎng);pos
IP城域網(wǎng)正逐漸成為寬帶舞臺的新寵。寬帶運營商的IP城域網(wǎng)建設思路及技術方案對運營商至關重要。如何建設一個能夠提供統(tǒng)一的多業(yè)務的網(wǎng)絡平臺，成為運營商應對當前激烈競爭的重要選擇。
1 概念
1.1 寬帶IP城域網(wǎng)
城域網(wǎng)在通信發(fā)展過程中扮演著重要的角色，為滿足網(wǎng)絡接入層帶寬大幅度增長的需求而建立的綜合業(yè)務網(wǎng)。IP城域網(wǎng)的概念是由計算機網(wǎng)絡化而來，指介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，在城市及郊區(qū)范圍內(nèi)實現(xiàn)信息傳輸與交換的一種網(wǎng)絡。這里所說的IP城域網(wǎng)，是指覆蓋城市范圍、為全市各類用戶提供寬帶接入的數(shù)字通信網(wǎng)絡。對一個城市而言，IP城域網(wǎng)的建設是其信息化基礎設施的重要組成部分：從技術和運營模式來看，IP城域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡的融合;從技術發(fā)展的趨勢來看，IP城域網(wǎng)將會是傳統(tǒng)電信體系發(fā)展的必然趨勢。
1.2 帶寬
“帶寬”有以下兩種不同的意義：①指信號具有的頻帶寬度。信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍。②在計算機網(wǎng)絡中，帶寬用來表示網(wǎng)絡的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，因此，網(wǎng)絡帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。
在網(wǎng)絡中有兩種不同的速率：信號(即電磁波)在傳輸媒體上的傳播速率(m/s或km/s);計算機向網(wǎng)絡發(fā)送比特的速率(Bit/s)。
2 寬帶IP城域網(wǎng)的組網(wǎng)技術
目前，寬帶IP城域網(wǎng)組網(wǎng)技術主要有：ATM技術、POS、千兆以太網(wǎng)(GE)，還有融合了IP路由和ATM交換特點的MPLS技術。
2.1 利用ATM技術組建城域網(wǎng)
采用ATM技術組建IP城域網(wǎng)，能充分利用ATM技術靈活組網(wǎng)的優(yōu)點。傳統(tǒng)電信運營商在組建城域網(wǎng)時大多都采用IPoverATM網(wǎng)絡的技術。ATM可以提供CBR、VBR、ABR、UBR等多種服務類別，可以按時間、端口、流量、平均流量、最小流量等以及組合方式來計費。但是，相對IP技術來說，采用ATM承載IP業(yè)務存在一些缺點和必須解決幾個問題：①所有進入ATM網(wǎng)絡的IP包都需要分割成固定長度的信元，開銷大、傳輸效率低;②無連接的IP網(wǎng)絡同面向連接的ATM存在差異，要在一個面向連接的網(wǎng)絡上承載一個不面向連接的業(yè)務，需解決呼叫建立時間、連接持續(xù)期等問題，造成協(xié)議和網(wǎng)絡管理非常復雜;③IP地址和ATM地址之間的映射是一個很大的難題;④基于ATM實現(xiàn)的IP網(wǎng)絡的帶寬受限于ATM網(wǎng)絡技術本身，這對超大規(guī)模的骨干網(wǎng)不太合適。
2.2 POS方案
POS即IP/PPP/HDLC over SDH/SONET。這種組網(wǎng)技術適用于經(jīng)營IP業(yè)務的ISP、以IP業(yè)務量為主的電信網(wǎng)或在電信骨干網(wǎng)疏導高速數(shù)據(jù)流。PPP按RFC1661的要求實現(xiàn)讀協(xié)議封裝、錯誤控制和鏈路初始化控制，把IP分組封裝以后，再按RFC1662的要求形成高層數(shù)據(jù)鏈路控制的幀以便定界，然后把該幀交給SDH/SONET處理后進行傳輸。
2.3 利用千兆以太網(wǎng)技術組網(wǎng)
這種方案就是將千兆以太網(wǎng)技術擴展到城域和廣域，在城域構建純IP的網(wǎng)絡平臺，采用核心路由交換機�；谇д滓蕴W(wǎng)的城域網(wǎng)互聯(lián)的主要推動力是組網(wǎng)簡單、低成本。此外，以太網(wǎng)技術具有較好的擴展性，可以方便地擴展用戶的數(shù)量，同時其統(tǒng)計復用功能大大提高了網(wǎng)絡中繼帶寬的利用率。
2.4 DPT
DPT是思科公司提出的包優(yōu)化的光傳輸解決方案，它將IP路由的帶寬效率、業(yè)務能力與光纖環(huán)豐富的帶寬、自愈能力結合起來，可支持多種業(yè)務類型和基于LAN、MAN、WAN的低成本應用。因此，它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡建設與應用的經(jīng)濟合算中。
3 IP城域網(wǎng)的分層結構
為了便于網(wǎng)絡的管理、維護和擴展，網(wǎng)絡必須有合理的層次結構。因此，大型網(wǎng)絡的設計均遵循層次化設計的原則。
從網(wǎng)絡結構上來分，根據(jù)目前的技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一般將城域網(wǎng)的結構分為3層：核心層、匯聚層和接入層。城域網(wǎng)的核心節(jié)點和匯聚節(jié)點又統(tǒng)稱為骨干節(jié)點，它們就是未來的IP目標局，支持窄帶(PSTN/ISDN/DDN/FR PVC等)和寬帶(AD-SL/以太網(wǎng)/ATM Pvc等)的IP綜合接入，相互之間采用市內(nèi)光纖或高速傳輸線互連。
3.1 核心層
IP城域網(wǎng)核心層網(wǎng)絡主要負責進行數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)以及整個城域網(wǎng)路由表的維護，同時實現(xiàn)與IP廣域骨干網(wǎng)的互聯(lián)，提供城市的高速IP數(shù)據(jù)出口，其網(wǎng)絡結構重點考慮可靠性和可擴展性。核心層主要由傳輸網(wǎng)絡與核心交換設備構成。傳輸網(wǎng)絡一般采用高容量的傳輸設備，負責完成數(shù)據(jù)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。
3.2 匯聚層
IP城域網(wǎng)匯聚層居于核心層和接入層中間，主要實現(xiàn)以下功能：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(xiàn)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。
3.3 接入層
接入層網(wǎng)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(jù)實際環(huán)境中用戶數(shù)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。
4 組建IP城域網(wǎng)的解決方案
4.1 IP城域網(wǎng)建設目標
IP城域網(wǎng)是傳送網(wǎng)與業(yè)務網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)、長途網(wǎng)與接入網(wǎng)的交匯點，是IP廣域骨干網(wǎng)的延續(xù)，是同城信息的高速交換和寬、窄帶接入的匯聚。由于IP城域網(wǎng)建成后的網(wǎng)上承載的業(yè)務將以基于IP包傳送的業(yè)務為主，因此，城域網(wǎng)的組網(wǎng)技術將以IP包交換技術為核心，它的建設目標是：①開放的基礎傳送平臺;②數(shù)字化、寬帶化、綜合化的接入平臺，具備數(shù)據(jù)、圖像及語音的多種業(yè)務綜合接入能力;③具有豐富的業(yè)務提供能力，滿足集團用戶、行業(yè)用戶和商業(yè)住宅用戶不斷增長的業(yè)務需求;④具有有效的網(wǎng)絡管理能力和運營能力。
4.2 IP城域網(wǎng)核心及匯聚層建設方案
組建IP城域網(wǎng)，在國內(nèi)外有很多思路，有各種各樣的組網(wǎng)方案。一個好的IP城域網(wǎng)組網(wǎng)方案，一定要根據(jù)所在城市的經(jīng)濟和業(yè)務發(fā)展情況來統(tǒng)一考慮，同時所采用的技術應該是符合標準化要求的。
目前，組建IP城域網(wǎng)主要有兩種方案：①采用高速路由器為核心，路由器或交換機作為匯聚層的三層網(wǎng)絡設計(路由+交換);②采用高速LAN交換機為核心，交換機作為匯聚層(全交換)的二層網(wǎng)絡設計。
4.2.1 采用高速路由器為核心組建的IP城域網(wǎng)
在IP業(yè)務量較大的城市，IP城域網(wǎng)核心層將直接采用高速路由器為核心來組建，并以TGE方式組網(wǎng)為主，POS連接為輔，中繼采用市內(nèi)光纖或其他傳輸介質(zhì)，對于IP業(yè)務量大的城市，考慮到需要處理的IP數(shù)據(jù)包較多，只有采用高速路由器才能處理得過來，并且當IP業(yè)務量較大時，IP層面的流量控制和服務級別劃分等也是不可缺少的，而這些功能都只有高速路由器才能提供。所以對業(yè)務量較大的城市，應該采用高速路由器為核心來組建IP城域網(wǎng)。
4.2.2 采用高速LAN交換機為核心組建IP城域網(wǎng)
對于業(yè)務量中等以下的城市，可采用高速LAN交換機(同時支持第二層和第三層)為核心來組建IP城域網(wǎng)，并完全以GE方式組網(wǎng)，中繼采用市內(nèi)光纖或其他傳輸介質(zhì)，對于IP業(yè)務量中等以下的城市，考慮到需要處理的IP數(shù)據(jù)包不是特別多，并且由于帶寬相對較富余，IP層面的流量控制和服務級別劃分(CoS)等也不是特別重要，所以采用高速LAN交換機來組網(wǎng)是完全可行的。
需要指出的是，由于2層網(wǎng)絡本身所具有的缺陷，一個純粹的2層網(wǎng)絡是沒有很好的可擴充性及可管理性的，要使網(wǎng)絡具備層次性的結構因素就必須引入3層的路由功能。因此，采用交換機為主的2層網(wǎng)絡設計方案也同樣必須具備3層IP的路由功能和控制功能，通常的做法是通過在高速LAN交換機上配置3層路由模塊來實現(xiàn)。
考慮到網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，高速LAN交換機將同時支持鏈路層(第二層)和IP路由(第三層)，并且需要支持鏈路層的用戶隔離和廣播數(shù)量的壓制。
對于城域網(wǎng)的骨干層面建設，同樣應以簡單的網(wǎng)絡拓撲為主，如仍然只以2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2個核心節(jié)點相連接等;通過在核心層和匯聚層高速LAN交換機上配置3層功能和配置VLAN，構成路由網(wǎng)絡和交換網(wǎng)絡相互疊加，相互共存，以滿足不同類型用戶對網(wǎng)絡的要求;城域網(wǎng)的接入層面也將主要由LAN交換機為主組成，向用戶提供以太網(wǎng)等寬帶接入。
因此，從以上的技術特點的分析來看，盡管兩種組網(wǎng)方案都是實際可行的方案，但采用高速路由器為核心的組網(wǎng)方案比采用高速LAN交換機為核心的組網(wǎng)方案似乎要更優(yōu)秀一些。作為電信級寬帶運營商來說，一般采用高速路由器為核心的組網(wǎng)方案，以適應用戶不斷豐富多樣以及高速帶寬的需求。
5 結束語
通過寬帶IP城域網(wǎng)的概念、組建寬帶IP城域網(wǎng)的技術、IP城域網(wǎng)的分層結構，以及城域網(wǎng)的光纖物理網(wǎng)的建設、寬帶IP城域網(wǎng)出口帶寬的計算方法等問題入手，闡述了建設寬帶IP城域網(wǎng)的建設思路。對于一級城市來講，適合采用高速路由器為核心的組網(wǎng)方案來建設IP城域網(wǎng)核心層、匯聚層網(wǎng)絡;對于接入層網(wǎng)絡適合采用PON技術進行建設。
參考文獻：
[1]鄒易風.寬帶IP城域網(wǎng)的QoS優(yōu)化研究[D].南京理工大學，2005.
[2]李爽正，翟慧，王學武，徐文凱.城域網(wǎng)技術的研究[J].電腦知識與技術，2008(23).
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