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城域網的組網技術及解決方式
城域網的組網技術及解決方式，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城域網是在一個城市范圍內提供寬帶數(shù)據及多媒體業(yè)務、用于接入用戶和發(fā)展增值業(yè)務的綜合數(shù)據網絡。隨著互聯(lián)網市場的發(fā)展，用戶對互聯(lián)網質量的要求日益提高，而互聯(lián)網網絡結構直接影響到互聯(lián)網質量，因此，如何對原有網絡進行優(yōu)化，就成為提高互聯(lián)網質量的關鍵問題所在，文章介紹了寬帶IP城域網組網技術及解決方案。
關鍵詞：帶寬;組網;城域網;pos
IP城域網正逐漸成為寬帶舞臺的新寵。寬帶運營商的IP城域網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
城域網在通信發(fā)展過程中扮演著重要的角色，為滿足網絡接入層帶寬大幅度增長的需求而建立的綜合業(yè)務網。IP城域網的概念是由計算機網絡化而來，指介于廣域網和局域網之間，在城市及郊區(qū)范圍內實現(xiàn)信息傳輸與交換的一種網絡。這里所說的IP城域網，是指覆蓋城市范圍、為全市各類用戶提供寬帶接入的數(shù)字通信網絡。對一個城市而言，IP城域網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城域網是計算機網絡和傳統(tǒng)電信網絡的融合;從技術發(fā)展的趨勢來看，IP城域網將會是傳統(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的頻率范圍。②在計算機網絡中，帶寬用來表示網絡的通信線路所能傳送數(shù)據的能力，因此，網絡帶寬表示在單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據率”。
在網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);計算機向網絡發(fā)送比特的速率(Bit/s)。
2 寬帶IP城域網的組網技術
目前，寬帶IP城域網組網技術主要有：ATM技術、POS、千兆以太網(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
采用ATM技術組建IP城域網，能充分利用ATM技術靈活組網的優(yōu)點。傳統(tǒng)電信運營商在組建城域網時大多都采用IPoverATM網絡的技術。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網絡同面向連接的ATM存在差異，要在一個面向連接的網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網絡的帶寬受限于ATM網絡技術本身，這對超大規(guī)模的骨干網不太合適。
2.2 POS方案
POS即IP/PPP/HDLC over SDH/SONET。這種組網技術適用于經營IP業(yè)務的ISP、以IP業(yè)務量為主的電信網或在電信骨干網疏導高速數(shù)據流。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 利用千兆以太網技術組網
這種方案就是將千兆以太網技術擴展到城域和廣域，在城域構建純IP的網絡平臺，采用核心路由交換機�；谇д滓蕴W的城域網互聯(lián)的主要推動力是組網簡單、低成本。此外，以太網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)在網絡建設與應用的經濟合算中。
3 IP城域網的分層結構
為了便于網絡的管理、維護和擴展，網絡必須有合理的層次結構。因此，大型網絡的設計均遵循層次化設計的原則。
從網絡結構上來分，根據目前的技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一般將城域網的結構分為3層：核心層、匯聚層和接入層。城域網的核心節(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/ATM Pvc等)的IP綜合接入，相互之間采用市內光纖或高速傳輸線互連。
3.1 核心層
IP城域網核心層網絡主要負責進行數(shù)據的快速轉發(fā)以及整個城域網路由表的維護，同時實現(xiàn)與IP廣域骨干網的互聯(lián)，提供城市的高速IP數(shù)據出口，其網絡結構重點考慮可靠性和可擴展性。核心層主要由傳輸網絡與核心交換設備構成。傳輸網絡一般采用高容量的傳輸設備，負責完成數(shù)據的傳送：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城域網的解決方案
4.1 IP城域網建設目標
IP城域網是傳送網與業(yè)務網、數(shù)據網與傳統(tǒng)電信網、長途網與接入網的交匯點，是IP廣域骨干網的延續(xù)，是同城信息的高速交換和寬、窄帶接入的匯聚。由于IP城域網建成后的網上承載的業(yè)務將以基于IP包傳送的業(yè)務為主，因此，城域網的組網技術將以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、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具有有效的網絡管理能力和運營能力。
4.2 IP城域網核心及匯聚層建設方案
組建IP城域網，在國內外有很多思路，有各種各樣的組網方案。一個好的IP城域網組網方案，一定要根據所在城市的經濟和業(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)的二層網絡設計。
4.2.1 采用高速路由器為核心組建的IP城域網
在IP業(yè)務量較大的城市，IP城域網核心層將直接采用高速路由器為核心來組建，并以TGE方式組網為主，POS連接為輔，中繼采用市內光纖或其他傳輸介質，對于IP業(yè)務量大的城市，考慮到需要處理的IP數(shù)據包較多，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。
4.2.2 采用高速LAN交換機為核心組建IP城域網
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，并完全以GE方式組網，中繼采用市內光纖或其他傳輸介質，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交換機來組網是完全可行的。
需要指出的是，由于2層網絡本身所具有的缺陷，一個純粹的2層網絡是沒有很好的可擴充性及可管理性的，要使網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。
對于城域網的骨干層面建設，同樣應以簡單的網絡拓撲為主，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，構成路由網絡和交換網絡相互疊加，相互共存，以滿足不同類型用戶對網絡的要求;城域網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方案比采用高速LAN交換機為核心的組網方案似乎要更優(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城域網的概念、組建寬帶IP城域網的技術、IP城域網的分層結構，以及城域網的光纖物理網的建設、寬帶IP城域網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方案來建設IP城域網核心層、匯聚層網絡;對于接入層網絡適合采用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.城域網技術的研究[J].電腦知識與技術，2008(23).
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