浅谈IP宽带城域网的设计思路

汪飞飞

摘要： 随着互联网业务的普及，为了更好的服务于广大的互联网用户，通信运营商提出了IP宽带城域网扩容改造，立志于为广大用户提供更优质的网络服务，使众多人高速、快捷、安全的享受高质量的网络服务的梦想可以成为现实。

本论文首先阐述IP宽带城域网的基本概念、网络分层结构及各层次所的相关作用。然后对IP宽带城域网进行设计，尽量为用户提供高质量的网络服务，实现办公、娱乐一体，在网络上同时实现高速上网、视频通信、企业高速互连等各种宽带应用。

关键词：因特网 IP宽带城域网 设计 网络分层结构

引言：IP城域网是电信运营商或因特网服务提供商（ISP）在城域范围内建设的城市IP骨干网络，从城市信息化建设的角度来看，它是城市重要的信息基础设施。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。

一、 IP宽带城域网的基本概念

IP城域网的概念是由计算机网络深化而来，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城域网，是指覆盖城市范围、为全市各类用户提供宽带（通常是指2Mbit/s以上）接入的数字通信网络。

二、IP宽带城域网的分层结构

整个城域网分为三层：骨干层、汇聚层、接入层。骨干层负责业务交换处理、业务疏通、上连通其他业务骨干网;汇聚层是骨干网的延伸，负责区域内各接入点的多种业务汇聚，是接入层各种接入方式的终结点;接入层负责综合的接入，通过各种接入手段把业务汇集到汇聚层，接入点一般设置在写字楼或大型小区，一个接入点主要满足本大楼或小区的接入。骨干层和汇聚层主要考虑网络结构和技术体制方面的内容;接入层主要考虑业务的拓展需要和运营商的战略需要，同时兼顾整体布局上的均衡。城域网的核心节点和汇聚节点又统称为骨干节点。

如上图1.1所示，IP城域网在组网功能结构上可分为核心层、汇聚层和接入层。

（1）核心层：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由表的维护，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，其网络结构重点考虑可靠性和可扩展性。核心层主要由传输网络与核心交换设备构成。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：核心路由交换设备负责建立和管理承载连接，并对这些连接进行交换和路由。

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;核心节点间原则上采用网状或半网状连接。

（2）汇聚层：IP城域网汇聚层居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间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，包括帶宽的控制、数据流QoS（服务的质量服务质量）优先级的管理、安全性的控制、IP地址翻译NAT（网络地址翻译）、数据流流量整形等一系列的功能。

在进行IP城域网建设中，汇聚层一般采用高性能大容量的三层交换机设备;汇聚层节点的数量和位置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置汇聚层节点：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相连。

（3）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，设置一级或级联接入。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。

三、IP宽带城域网的规划设计

在IP业务量较大的城市，IP城域网骨干层将直接采用高速路由器为核心来组建，并以GE（Gigabit以太网，吉比特以太网）方式组网为主，POS（PPP结束SDH）连接为辅，中继采用市内光纤或其他传输介质。对于IP业务量大的城市，考虑到需要处理的IP数据包比较多，只有采用高速路由器才能处理得过来，并且当IP业务量比较大时，IP层面的流量控制和服务级别划分莴苣等也是不可缺少的，而这些功能都只有高速路由器才能提供，所以对于业务量比较大的城市，应该采用高速路由器为核心来组建IP城域网。

对于城域网的骨干层面建设，应该以简单的网络拓扑为主，比如，只以两个节点为核心节点，其他骨干节点（汇聚层节点）分别与这两个核心节点相连接;同时，在核心层和汇聚层高速路由器上连接高性能的三层路由交换机，以方便接入层局域网交换机的接入;城域网的接入层面将主要由局域网（局域网）交换机为主组成，向用户提供以太网等宽带接入。

在核心层的核心节点还需要设置城域网至广域骨干网的出口。

另外一些接入服务器（比如，PSTN/综合业务服务网拨号接入服务器、宽带拨号（支持PPPoE，即PPP结束Ethetnet）接入服务器、VPN（虚拟专用网）接入服务器等）也将放置在城域网的骨干节点上，比如，为提供对PPPoE用户的支持，在这种由高速路由器为骨干组建的IP城域网的一些主要节点，分布式放置宽带接入设备。这些宽带接入设备一般通过一条或者多条铁（紧的Ethetnet，快速以太网）或GE链路与三层交换机相连：同时，为了支持不同区域用户之间能够用VLAN隔离，宽带接入设备最好能够支持802.1Q的标准，能够在同一端口接入不同VLAN的用户。

由于高速路由器相对价位比较高，同时考虑到虚拟拨号（PPPoE）不能穿过城域网的基于IP的骨干层面，宽带接入服务器将不得不采用分布式接入方案，因此在城域网业务发展初期，可能会使投资相对较大。

基于以上原则，考虑在城市的核心层机房设置核心路由交换设备，构成环行网络，形成核心层，且节点间组成双环网可以提供路由保护及提高可靠性;其它设备分别设为接入接点和汇聚接点，通过联接到双环核心层实现各个分局互连互通，从而构成一个完整的三层网络拓扑体系。传输介质方面，因为骨干网的速度直接影响整个网络的质量，所以骨干网中采用2根GE高速光纤，从而保证骨干网的速度和带宽能充分满足整个网络的需求;汇聚层中采用GE光纤作为传输线路延伸到各个接入接点，而在接入层中主要采用电缆将接点和用户终端连接起来，直接为用户服务。

核心层的4台路由器作为MPLS VPN（Multi-协议标签开关，多协议标记交换）的PE设备，同时起到提供服务的作用，核心层节点处于网络的核心位置，核心层功能主要是完成全网业务的高速交换和路由转发，对网络的可靠性、业务的支持能力和数据的转发性能都有较高的要求，从设备的处理能力考虑，核心节点设备采用“交换式分布处理体系骨干高端三层路由器”，对所有端口提供限速支持能力，之间采用双GE光纤互联，形成环状结构。汇聚层节点作为每个区域的业务汇接中心起着承上启下的作用，上连骨干节点设备，下接各局域网，实现流量的汇聚。

四、结束语

随着我国信息化进程的加快，社会各界对电信业务特别是数据业务的需求越来越迫切，巨大的市场需求为各个电信运营商提供了无限商机。随着中国逐步开放电信市场，竞争日趋激烈，因此如何增强竞争力和扩大企业在电信市场的竞争优势就显得极其重要。随着各种业务骨干网的建设和完善，需要把业务由骨干层向用户延伸，此时，接入网的建设就显得特别的重要。各多业务网络之间通过IP城域网进行整合，树立品牌效应，建立良好的客户群体。

参考文献：

[1]. 宽带IP城域网工程设计规范，YD/T 5117-2005;

[2]. 宽带IP城域网工程验收暂行规范，YD/T- 5181。