宽带IP城域网组网设计毕业论文.doc

毕业设计（论文）毕业设计（论文） I 摘摘 要要 宽带 IP 城域网是 IP 骨干网在城域范围内的延伸和覆盖，是覆盖城市、郊区及其 所辖的县市和地区，提供城域多业务的网络。宽带 IP 城域网承担集团用户、商用大楼、 智能小区的业务接入和电路出租任务，具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样和接 入方式灵活的特点。IP 城域网界于全国骨干网或省网和用户驻地网或终端用户之间， 将企业和个人客户的各种业务连接到骨干网中。 本规范主要规定了基于 IPv4 的我国宽带 IP 城域网的网路结构、网路组织、路由 协议、路由策略、网间互联、网络性能、服务质量、网络管理、网络安全、传送技术、 业务、编号方案、地址分配设备配置原则、机房设计等。 宽带 IP 城域网的发展由于其应用的复杂性，出现了多样性的局面。在光缆网上直 接架构吉位以太网（将来是 10GbE ） 宽带 IP 城域网正在成为主流。弹性分组环 RPR 将发展成新标准。这些将为竞争的运营商广泛采用。而从 SDH 演化的多业务平台将更 多为传统运营商用做向 IP 业务过渡的工具。原有基于 ATM 的多业务平台将逐渐退出这 一领域。对于 Tb/s 以上的宽带城域核心网，将采用由 DWDM 和光交换机（波长路由器） 构成的光多业务平台。运营商建设宽带城域网采用何种方案、设备取决于它的市场定 位，服务对象要求以及它所拥有的资源情况，进行综合分析做出选择。 关键词：宽带关键词：宽带 IPIP 城域网城域网 主干网主干网 IPv4IPv4 弹性分组环弹性分组环 RPRRPR 毕业设计（论文）毕业设计（论文） II Abstract Broadband IP intracity networks is IP backbone in metro within the scope of the extension and cover,is covering city,suburbs and the virtue of counties and regions, providing more business network metro. Broadband IP intracity networks bear group users, commercial buildings, intelligent community business access and circuit rent task, have coverage, amount invested large,access technology diverse and access the characteristics of flexible mode. IP man bounded littered backbone or provinces nets and user stations nets or end-user between, will enterprise and individual customers various business connected to the backbone. This specification mainly provides the Chinese broadband IP based on IPv4 construction.this network structure, network organization, routing protocols, routing strategies, nets, network performance between interconnected, quality of service, network management, network security, transmission technology, business, Numbers scheme, address assignment device configuration principle, the engine room design, etc. The development of broadband IP intracity networks because its application complexity, the emergence of a diversity of the situation. In fiber net direct architecture auspicious bits Ethernet (the future is 10GbE) broadband IP intracity networks are become mainstream. Elastic grouping ring into new standard RPR will develop. These will be widely used for competitive operators.More from the SDH evolution will be more business platform for the traditional operators used the tools to IP business transition. The original more business platform based on ATM will gradually to withdraw from the field. For Tb/s more broadband metro core nets,will use the light switch by DWDM (wavelength router) constitute light much business platform. Operators construction broadband metropolitan design, equipment adopting which depends on its market position, service object request and it has the resources comprehensive analysis, choose. Keywords: Broadband IP intracity networks Backbone Network IPv4 standard RPR 毕业设计（论文）毕业设计（论文） III 目目 录录 1.1. 绪论绪论 1 1 2.2. 宽带宽带 IPIP 城域网的基本理论城域网的基本理论 3 3 2.1 IP 城域网的概念 .3 2.2 宽带 IP 城域网的网络结构.3 2.2.1 核心层 .4 2.2.2 汇聚层 .4 2.2.3 接入层 .5 2.3 宽带 IP 城域网分类.5 2.4 宽带 IP 城域网优化的意义.5 2.5 设计提出背景6 3.3. 宽带宽带 IPIP 城域网关键技术城域网关键技术 8 8 3.1 宽带 IP 城域网网络技术.8 3.2 宽带 IP 城域网骨干层技术及性能对比分析.9 3.2.1 千兆以太网技术（GE） .9 3.2.2 异步转移模式（ATM） 9 3.2.3POS 技术（IP over SDH 技术）.9 3.2.4 动态分组传输输技术（DPT） 9 3.2.5 结论 10 3.3 宽带接入层技术.10 3.4 宽带城域网建设技术路线.13 3.4.1 以 ATM 为骨干的城域网 13 3.4.2 以 IP 为骨干的城域网 .13 3.4.3 构建于 layer2 的城域网 .13 3.4.4 构建于 layer3 的城域网 .13 3.4.5 接入提供商共同面临的问题 14 4.4. 宽带城域网建设方案宽带城域网建设方案 1818 4.1 电信业务新需求.18 4.1.1 业务需求分析 18 4.1.2 各种电信业务对线路带宽的要求 18 毕业设计（论文）毕业设计（论文） IV 4.1.3 市场需求分析 19 4.2 电信宽带技术应用选择分析.20 4.2.1 宽带应用的特点 20 4.2.2 电信宽带网的组网 20 4.2.3 宽带技术的选取 21 4.3 电信级以太网组网与设备选型.22 4.3.1 电信以太网与传统园区网的区别 22 4.3.2 电信以太网的设计 22 4.3.3 路由规划 23 4.3.4 地址翻译（NAT） .24 4.3.5 地址分配 24 4.4 网络设备的选择.25 4.4.1 核心交换机 25 4.4.2 接入层交换机 25 4.5 宽带 IP 城域网增值业务26 4.5.1 智能化社区服务系统 26 4.5.2 电子商务 26 4.5.3 会议电视 26 4.5.4 网上教育 27 4.5.5 远程医疗 27 5.5. 宽带城域网建设宽带城域网建设 2828 5.1 网络规划设计.28 5.1.1 网络技术发展简介 28 5.1.2 网络设计的核心就是把握住应用需求 29 5.2 网络技术.29 5.2.1 普通以太网（ETHENET） .29 5.2.2 快速以太网（FAST ETHENET） 30 5.2.3 交换式以太网（SWITCH ETHENET） 30 5.2.4 千兆位以太网 30 5.2.5 光纤分布式数据接口（FDDI） 30 5.2.6 异步传输模式（ATM） .30 毕业设计（论文）毕业设计（论文） V 5.3 网络通信协议.31 5.4 网络拓扑结构.33 5.4.1 星型拓扑（STAR） 33 5.4.2 环型拓扑（RING） 33 5.4.3 树型拓扑（TREE） 33 5.4.4. 星型环拓扑（STAR-RING）33 5.5 网络传输介质.34 5.6 网络互连设备.34 5.7 网络操作系统.34 5.7.1 网络操作系统的特点 34 5.7.2 选择网络操作系统的策略 34 6.6. 宽带宽带 IPIP 城域网组网案例城域网组网案例 3636 6.1 规模需求.36 6.2 主干部分.36 6.3 IP 信息会聚点 36 6.4 综合业务需求.38 6.5 技术方案.38 6.6 网络设计说明.39 6.7 设备选型.39 6.8 主要指标（1）39 6.9 主要指标（2）40 6.10 网络设计方法40 6.11 网络设计方案41 总结总结 4343 致谢致谢 4444 参考文献参考文献 4545 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 1 1.1. 绪论绪论 宽带网络潮流正席卷全球。电信竞争正从核心网转移到接入网，尤其是宽带 IP 城 域网，其市场之大，前所未有，引起了所有制造商、运营公司和业务提供者关注。同 时，由于它对管制、技术、业务和成本高度敏感，这使得它更富有挑战性。 网络的核心应该是服务，必须成为捆绑众多服务的载体。通过宽带网，人们可以足不 出户与外界进行信息和物流交换，比如在线购物、视频点播、工作学习等。 业内专家认为，宽带建设和普及将在多个层次上造就巨大的商业机会。无论是光纤传 输、光缆传输，还是无线传输，在目前带宽严重不足的形势之下，市场前景普遍看好。 随着宽带逐渐成为现实，商业机会将越来越大。通过在住宅小区铺设宽带网，网络运 营商可以销售各自的宽带软、硬件，同时可以参与甚至控制小区的智能化管理，将远 程抄表、远程监控、家电网络化等等开发为生财之道。此外，还可以推出远程医疗、 网上购物、视频点播、网上教育等服务，通过生动的视频效果，掌握整个数字生活的 主导权。 从技术上说，所谓宽带（Broadband）是指在同一传输介质上，利用不同的频道进 行多重的传输，并且速率在原级（1.54Mbps）以上，因此基于有线电视的 Cable Modem 技术、基于普通电话线路的 DSL 技术及基于卫星通信的 DirecPC 技术都是宽带技术的 典型。基于 IP 协议的交换技术的发展使传统电信业务和网络数据业务的综合统一成为 可能。所以近年来世界各大电信公司纷纷进行战略重组，采用高速宽带 IP 交换路由技 术构筑电信业务网络。业内人士对宽带网的传输速率约定俗成的定义是至少应达到 2Gbps 以上。 在国外，宽带网络的竞争已经如火如荼，以美国为首，随着宽带网络的发展涌现出了 一批新的电信运营商。以 Quest、Level3、Williams Cos 等为代表的新兴电信公司， 干脆直接重新铺设全国范围的新光纤，大规模建设基于 IP 技术的多业务通信网。新一 代电信运营商和基于电路交换机制的传统电信网最大的区别是，前者采用了 IP 网络分 组/包交换技术，以及高度自愈功能的光环网传输系统，可以同时提供语音、图像和数 据等多媒体通信业务。这些公司在骨干网层面向传统电信公司发起了挑战。 在宽带接入市场成熟前提下，基于宽带网络的信息服务也日渐丰富，基于宽带才 能实现的信息服务比如视频点播、网络游戏等都拥有了发展的空间和技术发展动力。 对于用户来讲，丰富的宽带服务也使未来学家们描绘的一些数字化的未来，提前的来 到了自己的身边。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 2 加上中国电信原有的全国性光纤骨干网，广电、电信、联通、网通、铁通等中国 宽带通信市场的主要竞争者将各就各位。宽带网络的信息服务对于大多数的 ICP 来说 目前还是一个梦想，但一旦基础设施建设完善，用户需求必然会有大幅度增长，宽带 信息服务将会成为国内网络热点。 在竞争当中，城域网以其灵活的组网、提供特色的宽带业务而成为今年的热门话题， 并得到了迅速的发展。其中一个重要原因是互联网业务呈指数级的增长，使得电信数 据业务负载急剧增加，而电子商务、网上医疗、政府上网、企业上网、家庭上网和建 设智能信息岛等城市信息化工程都要求有一个高速、安全可靠的网络环境。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 3 2.2. 宽带宽带 IPIP 城域网的基本理论城域网的基本理论 2.12.1 IPIP 城域网的概念城域网的概念 IP城域网的概念是由计算机网深化而来，指介于广域网和局域网之间，在城市及 郊区范围内实现信息传输与交换的一种网络。这里所说的IP 城城网，是指覆施城市范 围、为全市各类用户提供宽带（通过是指2Mbit/s以上）接入的数字通信网络。对一个 城市而言。IP城域网的建设是其信息化基础设施的重要组成部分；从技术和运营模式 来看。IP城域网是计算机网络和传统电信网络的融合:从技术发展的趋势来看，IP城域 网会是传统电信体系发展的必然跑势。宽带IP城域网是宽带IP骨干网络在城市范围内 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、视顿、 话音各种多娘体业务，是以通信网络的可管理性、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。 随着网络规模和用户规模的迅速扩大，对网络的优化和升级提出了更高的技术要 求。网络通信经历了从渴望连接到渴望带宽再到渴望内容三个阶段。一些用户希望在 宽带上开展类似窄带中的专线DDN 服务，还有些用户在不断熟悉和更多应用IP 网络后 迫切希望在IP 网络中增加话音和视频的服务，与此同时，对IP 网络的稳定服务和质 量也提出了更高的要求。这些情况，无不说明市场和网络应用技术上都强烈地发出了 需要实现多种业务的高速网络需求的呼声。随着多协议标签交换虚拟专用网 （MPLSVPN）、下一代网络（NGN）、互联网电视（IPTV）、第三代移动通信系统 （3G） 等新业务的不断成熟和规模商用，城域网也将由单一的宽带互联网访问业务向 能够提供接入并可靠承载数据、分细语音、视频和流媒体等多业务的综合IP 城域网发 展。 多业务宽带IP城域网不仅仅只是能够将网络带宽提速的简单方案，而是采用一些 技术来提升IP网络的健壮性，开放增值业务，解决宽带通信的服务质量问题，加速投 资回报。把原来不能有效开展的互联网语音业务（VOIP），组播视频等高服务质量的 业务完整实现。 2.22.2 宽带宽带 IPIP 城域网的网络结构城域网的网络结构5 5 为了便于网络的管理、维护和扩展，网络必须有合理的层次结构。 因此，大型网络的实际均遵循层次化设计的原则。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 4 从网络结构上来分，根据目前的技术现状和发展趋势， 一般将城域阔的结构分为 三层:核心层、汇聚层和接入层。如图2-1所示。 图2-1 城域网结构图 2.2.12.2.1 核心层核心层 宽带IP城域网核心层网络主要负责进行数据的快速转发以及整个城域网路出表的 维护，同时实现与IP广域骨干网的互联，提供城市的高速IP数据出口，其目标结构重 点考虑可靠性和可扩展性。 核心层主要出传输网络和核心交换设备构成。传输网络一般采用高容量的传输设 备，负责完成数据的传送:核心路出交换设备负责建立和管理承载连接，并对这些连接 近行交换和路由。 核心层节点位置选择应结合业务分布、机房条件、光纤布放等情况综合考虑，一 般应设置在城区内:核心层节点数量根据实际网络需要进行设置:核心节点原则上采用 网状或半网状连接。 2.2.22.2.2 汇聚层汇聚层 IP城域网汇聚层位于核心层和接入层中间，主要实现如下功能: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 到核心节点问光纤资源紧张的问题: 实现接入用户的可管理性，当接入层节点设备不 能保证用户流量控制时，需要由汇聚层设备提供用户流量控制及其他策略管理功能。 此外，除基本的数据转发业务外，汇聚层还必须能够提供必要的服务层面的功能，包 括带宽的控制、数据流QoS优先级的管理、安全性的控制、IP地址翻译NAT、数据流流 量整形等一系列的功能。 汇聚层节点的数量和位贵的选定与当地的光纤和业务开展状况相关，一般在城市 的远郊和所辖县城设啻汇聚层节点:核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 5 量可以保证的情况下每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点级连。 2.2.32.2.3 接入层接入层 接入层网络负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。 接入层节点的设置主要是为了将不同地理分布的用户快速有效地接入骨干节点。接入 层节点可以根据实际环境中用户数量、距离、密度等的不同，设为一级或级联接入。 由于用户端设备端口需求量较大，因此要求接入设备要有优良的性价比。 当前用于提供宽带接入的方式主要有xDSL、Cable Modem和光纤+LAN等技术。其中， xDSL适用于零散分布用户或不计划改造现有双绞布线计划的小区、大厦用户，并可作 为信息化大厦小区建设的补充接入方式:光纤+LAN方式主要适用于用户密集的住宅小区 和商业大厦。 2.32.3 宽带宽带 IPIP 城域网分类城域网分类 宽带IP城域网按规模可分为特大型、大型、中型、小型四种类型，如表2-1。 表2-1 宽带IP城域网分类 2.42.4 宽带宽带 IPIP 城域网优化的意义城域网优化的意义7 7 宽带IP城域网网络优化的主要目的是在现有城域网络的基础上进一步提高网络的 性能、网络的可用性、安全性和可扩展性，使宽带IP城域网能够更好地满足用户的需 要，为用户提供优质的服务，从而进一步提高运营商的市场竞争力。 一、对IP城域网实施优化，使IP城域网具备更好的扩展性IP 业务和用户的需求在不断 变化之中，原来规划的网络不可能永远满足不断发展的业务需求。通过对IP城域网实 施优化。确评估网络承载能力和业务需求，及时发现潜在的网络扩展问题，才能根据 实际情况不断修正网络扩展方案，使网络实现平滑扩展。 二、对宽带IP城域网实施优化，有利于宽带IP城域网资源的合理使用，宽带IP城域网 资源的合理配备和有效使用是提高城域网投资放益比的一个重要的方面。在宽带IP城 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 6 域网的建设与业务发展过程中，通过持续实施城域网优化工作，对网络运行情况进行 深入了解和分析，对网络资源利用率进行评估，可以及时发现网络资源调配的不合理 使用或过度使用情况，从而实现调整优化网络结构、合理配责网络设备、充分挖掘网 络潜力、提高对现有网络资源利用率以及提高投资效益的目的。 三、对宽带IP城域网实施优化、有利于对宽带IP城域网性能分析和结构进行优化通过 对IP 城域网的优化，对城域网络中各种参数、网络流量的采集和分析，将有利于更全 面、深入地了解网络运行现状，并根据城域网网络流量分布状况，合理调配资源：另 外，可以预测网络故障以及业务量增长趋势，为科学的规划设计提供可靠的参考依据。 2.52.5 设计提出背景设计提出背景 随着社会经济和技术的发展，人们对通信的需求在发生深刻的变化，宽带化、数 字化、无线化、综合化、个人化成为发展的趋势。以语音业务为主体的整个通信产业 正处在一个整体转型的关键时期。业务发展主要有四大趋势：一是以电话业务为主向 数据业务为主转移，表现在数据业务量超过电话、话音的IP化、数据收入增长迅速； 二是由单一媒体向多媒体转移，表现在家庭娱乐需求、政府信息化需求、企业应用等 向集声音、文字、图像、视频于一体的多媒体化发展；三是业务呈现个性化、全球化、 泛在性，表现在变技术驱动为市场驱动、定制化业需求增加、端到端的全球性服务、 无所不在的服务；四是电信服务与信息服务的融合，表现在内容服务己经成为最具活 力的业务、市场需求从简单通信到集成服务的变化、价值链的拉长等。 从整体网络的发展趋势来看，目前业界己普遍达成共识，主要是向宽带化、分组 化、融合化、智能化的网络发展。随着IP网络的广泛应用，IP 网络逐步成为未来网络 融合的核心，国内各大电信运营商都把建设面向IP业务的基础网作为其网络建设的重 点。城域网是IP网络建设中非常重要的一个环节，当前的城域网不但要实现互联网上 网业务的接入，还要实现IPTV、语音、大客户等多种业务的接入。面对多种业务的接 入需求，宽带IP城域网同样面临着网络转型。 电信业务IP化的发展，推动传统电信业务通过IP网络来承载，客户以及业务均对 运营商的IP 城域网提出了新的要求:城域网路由化、接入差异化、业务多样化、网络 层次化。由于原有网络设备和网络结构存在的不足，仅依赖传统城域网是不能完全解 决业务发展的需求。为了满足不断提升的用户带宽、更加精细的服务质量以及更全面 的业务开展，对现有城域网的网络优化或改造势在必行。作为承载业务且直接面向用 户的城域网，其对用户的覆盖率、业务支撑能力及网络的扩展性是体现运营商竞争实 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 7 力的关键指标，同时也是电信网络的投资重点。城域网如何发展，各大运营商都在探 索研究，找出合适的网络建设模式，去满足更细分的用户需求，将通信网络的价值更 加充分的体现出来，城域网的改造和升级是运营商长需要面对的课题。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 8 3.3. 宽带宽带 IPIP 城域网关键技术城域网关键技术 城域网（MAN）业务需求快速增长，网络结构、协议和技术在经历彻底的改变。波 分复用（WDM）的出现、高速光连接的增加以及话音和数据的融合，都在推动现有网络 结构的变革。另外，MAN 服务提供商的竞争与 WAN 是不同的，新一代的运营商没有传统 网络设施的束缚。 早期 MAN 是由 TDM 光纤环网组成。90 年代中期，ATM 成为建设 MAN 的主导性技术。 这是由于 ATM 被认为是可以融合数据、语音和图像的技术，而且 ATM 可以和 SDH 环网 很好地适应。但以后发生了很多变化，SDH 网络的建设和维护一直很昂贵，基于 SDH 的 带宽速率等级并不适合连接单个用户，ATM 在高速数据通信中的应用也没有得到广泛认 可。 城域网面临最深刻挑战是 Internet 业务呈指数级增长，除了每月数百万新加入的用户， Internet 上的应用（如多媒体正在越来越多地被使用）对带宽的需求也越来越高。 Cable modem 和 DSL 的出现给了用户更快的接入速度，使他们可以使用更多的宽带网络 应用。 业务融合是另外一个推动城域网发展演变的主要因素。传统的城域网主要是为话 音业务优化建设的，它没有考虑到数据业务会变得如此之大。现在，数据业务已经成 为主要的业务类型，这就需要一个优化的网络将数据、话音和图像业务无缝地融合在 一起。 城域网的变革给那些没有传统网络束缚的运营商提供了很好的机会。直到不久前， 企业用户还必须依赖传统的电信服务提供商，通过租用 T1、T3、OC3 或其他速率的电 路在 MAN 中传送数据。通常，提供这种电路需要很长的等待时间，基于流量的资费非 常昂贵，而且将 LAN 中的以太网协议转换成 MAN 中的 ATM、SDH 或帧中继协议会带来额 外的开销。由于以太网作为 LAN 中事实上的标准，企业用户希望使用同样的协议实现 和 MAN 的无缝连接，而不需要与 ATM 和 SDH 进行转换。因为这样不但可以大大简化网 络拓扑结构，而且使网络变得更容易扩容和维护。 这对于新的 MAN 服务提供商是很好的机遇，因为可以利用基于千兆以太网（GE） 、 为数据业务优化的网络来满足这些用户的需求。通过对 GE 能力的加强，这些新的网络 可以提供灵活的数据业务，同时提供与 SDH 相当的电路保护、最小时延和带宽保障。 3.13.1 宽带宽带 IPIP 城域网网络技术城域网网络技术 电信宽带网，从功能和结构上可划分成骨干层、汇聚层、接入层。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 9 在各层中都有多种技术可供运营商选择，这些技术各有优缺点；一种技术能否生 存和发展不仅取决于技术本身，还有市场因素。 3.23.2 宽带宽带 IPIP 城域网骨干层技术及性能对比分析城域网骨干层技术及性能对比分析 3.2.13.2.1 千兆以太网技术（千兆以太网技术（GEGE） GE 与以太网、快速以太网兼容，世界 80以上的网络节点为以太网形式，GE 的实 施具有直接、快速和千兆位的特点，设备便宜；传输距离达 100km，可以满足城域网需 要。 GE 技术核心为简单提高传输带宽和交换容量；主干可靠性由 TRUNK 技术（Cisco 为 GEC 技术）提供，耗费端口多，切换时间、网络自愈等方面不能发挥光纤网络潜力。 其沿用的以太网机制 CSMA/CD 具有不确定性，媒质接入取决于概率，缺少优先级机制； 业务流量等待时间不定，不适于实时多媒体应用。虽然资源预留协议（RSVP）提供了 基本的 QoS，但公共电信网要求更高级的 QoS，关键是目前许多应用对实时业务不敏感； GE 能否成为主流技术取决于市场所需的 QoS 方向。 GE 技术的优势是低价的设备、简单的技术路线和以太网、快速以太网兼容的接口。 3.2.23.2.2 异步转移模式（异步转移模式（ATMATM） ATM 采用 53 字节固定长度的信元（Cell）作为基本传输数据单元，是一种面向连 接的传输技术，数据传送前需先建立虚通道，接下去的数据传送将一直沿着这条虚通 道进行。 以信元为传输单元、采用虚通道连接的网络具有良好的流量控制机制和 QoS；减少信号 传输时延；ATM 的工作机制使其在实时应用和服务质量分级方面具有不可比拟的优势。 ATM 协议复杂和信头开销多、设备价高、需局域网仿真才能完成信元和数据包间的 转换来支持 IP 应用；ATM 可以在本地和广域提供 QoS，但目前企业端到端的 ATM 难以 实现这一点。 3.2.3POS3.2.3POS 技术（技术（IPIP overover SDHSDH 技术）技术） POS 技术将 IP 包直接封装到 SDH 帧中，提高了传输效率；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。 最大缺点是网络呈环状时带宽分配不够灵活（基于点对点传输，且最低速率为 155Mbps） 。 3.2.43.2.4 动态分组传输输技术（动态分组传输输技术（DPTDPT） DPT 是一种提供 SONET/SDH 传输的可靠性和恢复功能，而无须增加不必要的 IP 业 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 10 务开销的光传输技术；采用 2 条反向循环的光纤环路同时用于传输数据和控制业务， 使用空间复用协议（SRP）在分组环上提供分组寻址、分组剥离、带宽控制和信息传输 控制等功能；另外 SRP 环形结构对端口数需求少。 主要优点是动态使用带宽，带宽利用率大大提高，避免点对点连接的限制，减少 需要的端口数。DPT 也避免了 ATM 协议的复杂性、信令系统和过高的信头开销，直接支 持 IP，无须 IP 包的拆分和重组，提高了交换机处理能力，降低了设备价格。 3.2.53.2.5 结论结论 小型、简单的网络 GE 技术组网性价比高；大型、复杂的网络 DPT 组网性价比最高， 但此技术仅 CISCO 拥有，未成为标准。如表 3-1 所示。 表 3-1 滑于性能对比分析 指标 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 中 中 QoS 和 IP 业务增强 高 高 高 中 小型网络 低 中 低 高 性价比 大型网络 高 高 中 低 3.33.3 宽带接入层技术宽带接入层技术2 2 接入层技术复杂、实施困难；应用前景取决于技术发展，也取决于市场需求。 随着宽带接入新技术、新标准不断出现，已有的产品与解决方案有待完善；市场方面， 宽带业务（如 VOD、电子商务、远程教学等）受到各方面尤其是经济条件限制，发展不 如预期快。 对电信运营商，好的方案是新业务引入成本较低，多种业务支持能力较好，可逐 步向宽带全业务网络过渡。 目前接入技术很多，在数据传输特性、市场定位、在接入网中的位置及提供的业 务等都有所不同。 现有接入技术包括：普通 Modem、N-ISDN、Cabe Modem（HFC） 、xDSL（包括 HDSL、SDSL、ADSL、G.lite、VDSL 等） 、SDH、PON 与 APON、IMDSL 等。 1、普通 Modem 普通 Modem 是利用电话线提供窄带数据接入的主要方式，最高提供 56Kbps 传输速 率，典型下载速度 1200bps 左右。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 11 2、N-ISDN（窄带 ISDN） N-ISDN 也是典型的窄带接入的铜线技术，提供 64、128、384、1536、1920Kbps 等 速率；利用 2BD 实现电话和数据接入，典型下载速度 8000bps 以上，主要优点是具 有易用性和经济性，可同时上网和打电话，还具有永远在线（AODI）的技术特点。 3、专线接入 DDN 以及帧中继（FR）等主要是专线用户使用，传输端和尾端连接专用设备，通过 专网通信，头端出口（如 DDN 路由器）都有 10M、100M 以太网接口。 4、ADSL（不对称数字用户环路） ADSL 可在现有电话线上提供宽带业务，上下传速率“不对称” ，避免了常规对称传 输中的用户侧干扰，提高传输速率，延长传输距离。 下行信道速率 2.048、4.096、6.144、8.192Mbps，分成数个 1536Kbps 的 A 信道， A 信道能传送 MPEG-1 质量的图像；上行信道速率 640Kbps；可选双工信道速率为 160、384、544、576Kbps，传输距离 36km。图 3-1 为 ADSL 调制技术示意图。 图 3-1 ADSL 调制技术示意图 5、HDSL（高速数字用户环路） HDSL 使用两对或三对双绞铜线，典型速率 2Mbps，可实现高速双向传输，距离 35km，误码率（BER）低；通过复用技术同时传送多路语音、视频和数据。 HDSL 主要用于替代传统 T1E1 接入技术，为用户提供 30BD 或 2Mbps 租用线，也可 传送 30 路话音，适用于连接 PBX（专用小交换机） 、数字局间中继、ISP 和校园网等。 6、SDSL（对称数字用户环路） SDSL 也是一种对称铜线传输技术，使用单根双绞线，提供双向高速可变速率连接， 速率范围 160K2.084Mbps，0.4mm 双绞线上最大传输距离 3km。 7、VDSL（甚高速数字用户环路） VDSL 是传输距离很短的铜线技术，上下信道用频分复用分开，采用 CAP、DMT 和 DWMT（离散小波多音频）3 种编码方式。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 12 8、10Base-S 铜线接入技术（HomePNA） 3COM 的 10Base-S 提供电话线传输 10M（双向）能力，也是用频分技术将数据复用 到电话线上，数据频段从 5.5MHz 开始。现行产品传输距离 1500m，二代产品将延长到 3000m，提供 10/100M 以太网接口。 9、IM-DSL（Inverse Multiplesed DSL） 国内用户线长度平均 3.6km，最长 6km，目前没有一种 DSL 技术能够在 46km 普 通电话线路上提供 20Mbps 以上速率传输。 IM-DSL 基础是 xDSL，建立多条 xDSL 链路，通过反向复用技术构成一条高速物理 链路，再利用 ATM 统计复用技术使众多用户共享这条物理通道；传输距离在 2km 以内。 10、HFC（混合光纤同轴网络）Cable Modem 接入 有线电视网改造后可以传输数字多媒体信息，下传 30Mbps，上传 200Kbps2Mbps 间；带宽为所有用户共享。中国 HFC 标准数字 VOD 频道 25 个，每频道 45Mbps，每根同 轴电缆可传输 250 个以上的 MPEG-2 视频数据流。 11、Ethernet（以太网） 目前国内宽带热点中有从最终用户到城域骨干网都使用以太网方式，全以太网接 入方案。基本构想是：1000M 以太网为城域骨干网，实现 1000M 以太网到大楼、路边、 小区，再通过 100M 以太网到楼层或小型楼宇，10M 以太网到办公室和桌面。 12、SDH 应用于接入网 SDH 在核心网占据主要位置，用于接入网中可灵活、快速、有效的提供用户需求及 组网需要，迅速提供 2Mbps 透明通道:将 SDH 分插复用器（ADM）设置在用户处或采用 低速率终端复用器、共享 ADM 等方式可分别为不同带宽要求的用户提供理想网络性能 和业务可靠性的 N*2M 透明连接；也可扩展至低带宽用户，提供 64Kbps 等级的透明业 务传送；与用户连接可采用点到点或环形拓扑形式。可增加传输带宽，改进网管能力， 简化维护工作，降低运行维护成本。SDH 在建设时为不同的节点分配不同的带宽，但不 能动态调整。 13、以 ATM 为基础的无源光网络（APON） APON 采用波分复用和光源光功率分离技术对光纤和光线路终端共享，结合 ATM 特 点、支持多比特率、业务透明、是无源系统，可支持良好的网络管理，能够实现多种 综合业务；成本比传统以电路交换为基础的 PDH/SDH 低 20%40%，代表了未来宽带接 入技术的发展方向。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 13 14、宽带固定无线接入（LMDS） 主要的宽带固定无线接入技术有三类：已商业化的多路多点分配业务（MMDS）和 直播卫星系统（DBS）以及试验中的本地多点分配业务（LMDS） 。 LMDS 基站到用户端以点对多点广播方式传送，用户端到基站以点对点方式传送； 工作频段 2438GHz，可用频带至少 1GHz；可提供双向话音、数据及视频图像业务， 实现 Nx64Kbps2Mbps、甚至 155M 的接入速率，可靠性高，号称“无线光纤”接入技 术。 3.43.4 宽带城域网建设技术路线宽带城域网建设技术路线8 8 在目前城域网的建设过程中，主要思路是以 IP 或 ATM 为骨干进行。其中以 IP 为 骨干的城域网又分为构建于 layer2 的城域网和构建于 layer3 的城域网。 3.4.13.4.1 以以 ATMATM 为骨干的城域网为骨干的城域网 ATM 技术体系成熟而健全，一般采用 ATM over Sonet/SDH 方式，优势在于可实现 网络资源的统计复用、多业务支持能力、端到端的 Qos；具有流量控制和拥塞控制，灵 活的动态带宽分配与管理，交换速度快，可扩展性强等优点。除了提供专线业务以外， 在国内，近年来 IP over ATM 大量使用，使得 ATM 网从某种程度上来说，几乎成为 IP 的专网了。当 IP 在 ATM 网络上运行时，路由器环绕在 ATM 网络的周围。每个路由器通 过一组穿过 ATM 物理拓扑而设置的 PVC 与其他路由器进行通信。IP 路由与 ATM 网络 PVC 分离，两个路由器之间的 PVC 就像连接两个路由器之间的简单点到点电路一样。 3.4.23.4.2 以以 IPIP 为骨干的城域网为骨干的城域网 我国局域网 90是以太网，这使得构建于 IP 基础上的城域网有很大吸引力，尤其 是带宽需求的不断扩大，使得建立于纯 IP 之上的城域网取得了很大发展。 3.4.33.4.3 构建于构建于 layer2layer2 的城域网的城域网 在城域网的构建过程中，现在较典型的是构建于 layer2 的城域网，采用多层交换 机以 GE over Fiber 模式运行。局域网、城域网全部采用统一 802.3 以太网帧格式， 无缝连接不需要任何中间转换。这种方法效率高、设备简单、价格低廉；另一优点是 方便管理，服务提供商可以将所有业务提供点（POP）放置在一个中心。通过和 DWDM 技术结合提供带宽，不断弥补基于 layer的城域网带宽利用的低效率。今后随着吉比 特、太比特交换机与 DWDM 技术配合，可进一步实现 GE over DWDM 的城域网传输模式。 构建于 layer2 的城域网提供了可用于数据、高质量话音和广播级图像的更优化的网络 结构。构建于 layer2 的城域网在提供业务种类上也存在局限，它只能提供纯 IP 业务 和基于以太网方式的专线业务，不能提供传统的 TDM 业务和 ATM、FR 之上的 VC 方式的 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 14 专线业务。 3.4.43.4.4 构建于构建于 layer3layer3 的城域网的城域网 构建于 layer3 的城域网，采用高性能的吉比特路由器组成城域网的核心节点，以 POS 或 IP over DWDM 模式运行。由于 IP 具有第三层的智能，当业务中断或光缆被切断 时，第三层的路由功能可以迂回网络流量进行流量分担，从而保证用户网络的畅通。 同时，由于 VPN、QoS 等技术不断成熟，也为网络提供商向用户提供各种增值服务、进 行全局流量工程规划提供了技术保证。但构建于 layer3 的城域网比起构建于 layer 的城域网来说，设备成本和运行造价要高许多，管理上也变得复杂，在一个城域网里 需要出现多个 POP 点。在业务提供方面，构建于 layer3 的城域网只能提供纯 IP 的业 务，虽然 L2TP、IPSec、MPLS 等技术可以支持基于 IP 的专线业务，但相对复杂的技术 性以及实际应用不成熟性，使大多数运营商都处在观望和试验的阶段。 3.4.53.4.5 接入提供商共同面临的问题接入提供商共同面临的问题 大规模 IP 服务提供商和接入提供商共同面临的问题是：构建可靠并可以提供高性 能连接的网络。以前 MAN 解决方案主要是基于 SDH 的点到点或环网结构，而无论是从 经济性还是功能性的角度看，这种方案都不是最优化的。服务提供商越来越倾向于选 择其他的解决方案。但是，即使在寻找可以使他们成功的秘诀，他们仍然希望保留部 分 SDH 提供的功能，包括能够提供高质量话音和广播级图像服务的能力。 下面的要求是所有服务提供商共同需要的，也是典型的新一代 MAN 所必须具备的。 1、核心环 （1）可靠的网络结构。模仿 SDH 环网，具有电路保护能力的网络结构。IP 具有第 3 层 的智能，当业务中断或光缆被切断时，服务提供商期望拥有可靠而快速的第 3 层恢复 机制。 （2）重要功能列表。除了能够快速提供 MAN 服务，服务提供商特别关注提供增值业务 的能力。这些业务包括基于单个用户或数据流的业务分类和隔离，以及基于使用的资 费、策略和认证能力。 （3）很强的灵活性。首先必须和现有的设备具有很好的互操作性，包括中心交换机房 （CO） 、服务接入点（POP）和用户端设备（CP） 。另外，具有“分割带宽”的能力可以 使服务提供商提供具有竞争力的业务，以满足不同用户的需求。 （4）成本。总体期望成本要比 SDH 低。这不仅是指设备成本，还包括开始部署设备和 以后网络的日常维护成本。 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 15 2、接入环 （1）快速而有效的提供业务。服务提供商的业务种类通常包括数据业务、数据/话音 业务和数据/话音/图像业务。在带宽方面，新一代的 MAN 要求可以提供从 1Mbps 到 10Mbps 的带宽服务，并且可以在网管中心由软件进行配置。 （2）服务质量（QoS） 。这是目前唯一可以用来提供增值业务的工具。新一代的 MAN 同 时要能够将 QoS 延伸到基于单个用户或数据流的带宽分配中。 （3）灵活选择 ISP。从接入 MAN 的角度看，至少能够连接到两个不同的 ISP 网络是非 常重要的。这不但确保有备用路由用于保护和优化相应时间，同时使用户可以自由选 择便宜的服务。 （4）资费。最重要的是能够提供不同等级的服务，并对其进行收费。这包括对每个用 户收费、统一费率、一直在线业务以及针对特殊用户需求的组合资费策略。 为了使服务提供商能够更好地满足用户的需求，一种全新的网络结构正在出现。这种 适合于业务融合的网络结构结合了 SDH 和以太网各自的优点。同时克服了现实世界中 面临的各种问题：增值业务、单个用户收费、通道保护、速率限制等等。 新的网络结构的核心是，直接由 WDM 光纤连接的多个 GE 通道，构成可靠的、数据优化 的光纤环。通过取消 SDH 的开销字节，保留类似 SDH 的保护和时延性能，新的 MAN 提 供了一个可用于数据、高质量话音和广播级图像的、优化的网络结构。GE over WDM 不 但取消了多余的开销字节，同时节省了设备成本，也提供了一个可以平滑升级的网络 结构。 将用户端的以太网技术延伸到 MAN 中，可以实现平滑的网络集成，更好的网络性能和 无缝的网络管理。将 WDM 集成到 IP 交换机中可以增加线路容量，简化网络部署和管理， 降低技术支持费用。例如新的网络结构中的 GE 交换机可以集成 WDM 复用器、SDH ADM 和 ATM 交换机的所有功能。 3、新的网络结构中使用的主要技术如下： （1）IP TDM 新结构中一个主要技术创新是 IP TDM，它可以通过高级的流量整形和带宽管理为 话音业务提供确定的时延保证。IP TDM 可以按需提供电路模拟，保证经过的通道具有 固定的时延特性，用来支持话音和图像传输。 一般都认为只有 ATM 才能提供固定时延的数据通道以支持话音业