寬帶IP城域網(wǎng)現(xiàn)狀及優(yōu)化分析

白雪嬌

鐵通錦州分公司，遼寧 錦州 121002

0 引言

寬帶IP城域網(wǎng)是電信運(yùn)營商在城域范圍內(nèi)建設(shè)的城市IP骨干網(wǎng)絡(luò)，是開展寬帶增值應(yīng)用的關(guān)鍵層面。目前，隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和IP網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及多協(xié)議標(biāo)簽交換虛擬專用網(wǎng)（MPLSVPN）、下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）、互聯(lián)網(wǎng)電視（IPTV）、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）等新業(yè)務(wù)的不斷成熟和規(guī)模商用，城域網(wǎng)正在由單一的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問業(yè)務(wù)向承載數(shù)據(jù)、分組語音、視頻和流媒體等多業(yè)務(wù)的綜合IP城域網(wǎng)發(fā)展。多樣化的業(yè)務(wù)對IP網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，IP城域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)劣將直接影響寬帶用戶的有效接入和新型增值業(yè)務(wù)的開展[1]。所以，如何構(gòu)建一個(gè)層次清晰的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提供高效差異化的服務(wù)、實(shí)現(xiàn)管理和控制的集中化以及以最小的代價(jià)完成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作等，成為各個(gè)運(yùn)營商關(guān)注的核心問題，優(yōu)化IP城域網(wǎng)勢在必行。基于此，本文對寬帶IP城域網(wǎng)的現(xiàn)狀及其存在的問題進(jìn)行分析，并提出了城域網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整的思路。

1 IP城域網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

隨著我國骨干網(wǎng)帶寬擴(kuò)展工作的完成，各電信運(yùn)營商已將工作重心轉(zhuǎn)移到寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營上，直接推動(dòng)著寬帶城域網(wǎng)的快速發(fā)展。目前，我國很多地市已經(jīng)搭建了比較完善的寬帶IP城域網(wǎng)，逐步實(shí)現(xiàn)了寬帶網(wǎng)絡(luò)從線到面的輻射。但是，隨著寬帶接入的普及，網(wǎng)絡(luò)游戲、視頻在線等互聯(lián)網(wǎng)增值業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，以及用戶實(shí)用性和多樣性選擇要求的不斷提高，各地的IP城域網(wǎng)建設(shè)中存在的問題也凸顯出來。主要有幾下幾點(diǎn)：

1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不盡合理。目前的寬帶IP城域網(wǎng)大多基于交換核心，核心層和匯聚層設(shè)備以三層交換機(jī)為主，采用集中式BRAS設(shè)備對用戶進(jìn)行接入控制。BRAS設(shè)備的過度集中，使得城域網(wǎng)內(nèi)二層網(wǎng)絡(luò)過大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)廣播泛濫，用戶管理混亂等問題。

2）傳輸方案不盡理想。目前IP城域網(wǎng)鏈路層大部分通過GE和POS端口采用光纖直連，無法達(dá)到電信級別50ms內(nèi)保護(hù)倒換，而且，帶寬得不到保證。雖然在一些網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)采用了DiffServ等QoS機(jī)制對網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流進(jìn)行了劃分和區(qū)分服務(wù)，但并不能真正滿足多業(yè)務(wù)的需要。隨著VoIP、視頻在線、NGN、3G等電信級IP增值業(yè)務(wù)的開通，這個(gè)問題將越來越突出[2]。

3）業(yè)務(wù)組織不盡完善。大部分IP城域網(wǎng)基本沒有設(shè)置業(yè)務(wù)路由器SR，出現(xiàn)服務(wù)區(qū)分不夠，網(wǎng)絡(luò)資源、帶寬搶占嚴(yán)重的現(xiàn)象。另外，傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)是為了實(shí)現(xiàn)局部通信，強(qiáng)調(diào)的是開放性和高效性，因此對網(wǎng)絡(luò)的安全、業(yè)務(wù)的安全沒有充分的保障，對用戶的控制與管理上也沒有完善的制度，結(jié)算計(jì)費(fèi)能力也比較差。

2 IP城域網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的思路

IP城域網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的接入能力，具備不同服務(wù)等級的提供能力，支持MPLS VPN和組播的部署能力，完善對多種業(yè)務(wù)的可管理能力，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)“多業(yè)務(wù)、強(qiáng)管理、低成本”的可控、可管、可盈利、可持續(xù)發(fā)展的IP城域網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)。本文主要從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸方案和業(yè)務(wù)組織3個(gè)方面提出優(yōu)化策略。

1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以理清網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、優(yōu)化業(yè)務(wù)流量和流向、實(shí)現(xiàn)對用戶的管理控制、增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的適應(yīng)能力和調(diào)配靈活性為主。

為了解決目前IP城域網(wǎng)所存在的諸多問題，建議以路由型IP城域網(wǎng)代替交換型IP城域網(wǎng)。在核心層，通過路由器與CN2骨干網(wǎng)路由器互聯(lián)實(shí)現(xiàn)IP城域網(wǎng)與CN2間的策略路由轉(zhuǎn)發(fā)[3]，同時(shí)核心層盡量采用一些高端路由設(shè)備，如Cisco的12xxx系列路由器、Juniper的T640和華為的NE16E等高端路由器。在匯聚層，為更好地實(shí)現(xiàn)對用戶和業(yè)務(wù)的控制和管理，應(yīng)分布式設(shè)置BRAS、業(yè)務(wù)路由器SR等業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)設(shè)備，讓業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)設(shè)備以下的接入層網(wǎng)絡(luò)為二層網(wǎng)絡(luò)，做到二三層網(wǎng)絡(luò)分離。同時(shí)，匯聚層傳輸設(shè)備應(yīng)采用速率較高的多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備，容量較小的網(wǎng)絡(luò)可采用稍小的帶寬，匯聚點(diǎn)應(yīng)具有強(qiáng)大的交叉能力和多業(yè)務(wù)接入能力，組網(wǎng)靈活，升級簡便，節(jié)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)融合SDH、ATM、IP為一體，具備寬帶傳輸能力，并能對接入的寬帶業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和流量控制，以減輕骨干交換機(jī)端口、容量的壓力。在接入層，為保證用戶帶寬及業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，接入層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次應(yīng)簡化，建議從業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)BRAS/SR到用戶終端之間的設(shè)備層次不超過3級，環(huán)路上的節(jié)點(diǎn)不應(yīng)太多，在光纖資源允許的情況下，建議環(huán)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)超過10個(gè)，不能成環(huán)的鏈路盡量控制在5個(gè)以內(nèi)，以保持網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性。通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)QoS策略的集中統(tǒng)一部署，減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、抖動(dòng)、丟包等問題。

2）傳輸方案優(yōu)化

目前，寬帶IP城域網(wǎng)的主流傳輸技術(shù)主要有：MSTP/MSPP、PBT、RPR技術(shù)和DWDM/CWDM技術(shù)等。

MSTP/MSPP 是在SDH技術(shù)基礎(chǔ)上增加“多業(yè)務(wù)”能力的多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)。MSTP/MSPP技術(shù)能夠提供多種物理接口，進(jìn)而滿足新業(yè)務(wù)快速接入[4]。同時(shí)MSTP/MSPP還具有傳輸?shù)母呖煽啃院?0ms內(nèi)的快速保護(hù)倒換功能。MSTP/MSPP技術(shù)能夠很好地融合原有網(wǎng)絡(luò)及新的業(yè)務(wù)需求，但不足之處是，仍然無法從根本上解決帶寬利用率低的問題。

PBT技術(shù)是在PBB標(biāo)準(zhǔn)之上改進(jìn)而來的。PBT采用偽運(yùn)營商以太網(wǎng)（MAC再次封裝）形式，所以能夠使以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀快速有效地在骨干網(wǎng)上傳輸，因此有效結(jié)合了以太網(wǎng)和MPLS的特征，便于運(yùn)營商節(jié)約成本。不足之處是，PBT只能支持環(huán)形組網(wǎng)，對組播的支持和靈活性還需要進(jìn)一步提高，而且尚沒有確定的公平算法機(jī)制，對于突發(fā)性、大規(guī)模業(yè)務(wù)應(yīng)對能力較弱。從長遠(yuǎn)看，PBT適合于流量相對穩(wěn)定的電信級城域網(wǎng)的建設(shè)。

RPR是一種為傳輸IP分組而優(yōu)化的傳輸技術(shù)。它采用SDH的環(huán)形光纖結(jié)構(gòu)，能夠高效支持多播/廣播業(yè)務(wù)，支持IP包的優(yōu)先級以及其它IP業(yè)務(wù)控制功能，并吸收了SDH系統(tǒng)50ms環(huán)保護(hù)特性和吉比特以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。RPR技術(shù)定義了一種新型的MAC層協(xié)議，采用了共享介質(zhì)傳輸和空間重用協(xié)議以及故障保護(hù)時(shí)的彈性機(jī)制。另外還能有效地利用光纖帶寬、公平算法、雙光纖的統(tǒng)計(jì)復(fù)用等技術(shù)來保證高效利用帶寬。但從成本方面看，由于RPR采用硬件環(huán)的方式，成本比較高[5]。

DWDM/CWDM是采用波分復(fù)用方式進(jìn)行數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)募夹g(shù)。WDM系統(tǒng)傳輸容量很大，可大量節(jié)約光纖資源。還可以傳輸不同類型的信號（如數(shù)字信號、模擬信號等），并能對其進(jìn)行合成和分解。另外，WDM技術(shù)也是比較理想的擴(kuò)容手段。由于其具有易于重構(gòu)、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向。但目前WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理尚不成熟，與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通性需進(jìn)一步加強(qiáng)。

3）業(yè)務(wù)組織優(yōu)化

業(yè)務(wù)組織優(yōu)化主要包括服務(wù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)（包括接入方式、計(jì)費(fèi)與結(jié)算、寬帶用戶管理等）、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全等方面的優(yōu)化。

服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化主要是通過有效的實(shí)施各項(xiàng)IP QoS技術(shù)，使運(yùn)營商能夠有效地控制網(wǎng)絡(luò)資源及其使用，在單一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上融合語音、視頻及數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，能夠在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上細(xì)分客戶、針對不同的客戶需求提供特色的差別業(yè)務(wù)。

業(yè)務(wù)優(yōu)化主要是通過BRAS/SR實(shí)現(xiàn)用戶的訪問權(quán)限、安全、QoS、增值業(yè)務(wù)的提供和控制等，實(shí)現(xiàn)用戶唯一標(biāo)志、端口溯源、限制用戶惡意申請IP地址以及用戶非法代理等，并采用RADIUS協(xié)議傳送用戶的認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)信息。

網(wǎng)絡(luò)管理和安全優(yōu)化主要是將IP城域網(wǎng)的網(wǎng)管系統(tǒng)通過特定的接口與綜合網(wǎng)管系統(tǒng)連接，以實(shí)現(xiàn)綜合的資源、故障、性能等管理功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全和業(yè)務(wù)安全。

3 結(jié)論

筆者從IP城域網(wǎng)現(xiàn)狀著眼，針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在的問題，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸方案和業(yè)務(wù)組織3個(gè)方面提出了優(yōu)化的思路。目前IP城域網(wǎng)技術(shù)和建設(shè)處于快速發(fā)展過程中，隨著用戶需求的提升，競爭也將更加激烈，高質(zhì)量的、優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)是參與競爭的重要保證。因此，認(rèn)真解決技術(shù)問題，努力提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，為不同業(yè)務(wù)和不同用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，才能更好的適應(yīng)未來全業(yè)務(wù)的競爭，才能推進(jìn)IP城域網(wǎng)健康快速持續(xù)的發(fā)展。

[1]徐榮，舒建軍，任磊.面向3G和全業(yè)務(wù)的城域網(wǎng)發(fā)展探討[J].電信科學(xué)，2009(1)：74-80.

[2]李向華.廣東省IP城域網(wǎng)現(xiàn)狀及優(yōu)化思路探討[J].中國數(shù)據(jù)通信，2005(5)：66-68.

[3]青嵐昊.IP城域網(wǎng)優(yōu)化淺析[J].通信與信息技術(shù)，2007(3)：179-182.

[4]李學(xué)軍，李洪，朱英軍，等編著.寬帶IP城域網(wǎng)的優(yōu)化策略與實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2003：12-48.

[5]趙慧玲.IP城域網(wǎng)技術(shù)的研究[J].中國新通信（技術(shù)版），2008(2)：5-9.