C 网络优化方案的设计与实现 网络优化方案的设计与实现学生姓名： 指导老师： 摘 要 本文分析了对现有某城域网络的现状和急需解决的问题，研究了可营运的IP城域网关键技术，对目前主要的路由协议、用户绑定技术、城域网的传输技术、宽带接入技术作了简单的阐述、分析及比较，还对IP城域网的IPTLV、MPLSVPN业务实现做了简单分析和探讨。最后，结合现有城域网的现状，提出了城域网网络结构优化方案和路由设计、QOS、IPTV、MPLSVPN等业务实现。通过优化改造后，实现了由交换型城域网向路由型城域网的转变，引入BRS和SR，构架清晰的业务控制层，启用VPN、组播技术和QOS，支持多业务的开展。关键词 计算机网络；城域网；网络优化；多业务支持引言1.1 课题研究背景从上世纪末开始，中国的公共电信基础设旌逐渐步入了宽带化、分组化的进程。目前该进程的主要市场驱动力在于大众宽带上网，下一步更为强大的市场驱动力将来自于传统电信业务宽带化、分组化的需求，传统的固定和移动话音业务将逐步融合为下一代的综合多媒体业务。目前湖南省电信有限公司常德市分公司口城域网受历史发展条件限制，属于由三层交换机旁挂接入服务器组成的交换型网络，不能提供可控、可感知、有QOS质量保证的语音、数据、视频等综合服务。随着宽带业务不断地快速发展，以及MPLS VPN、NGN、IFRV、3G等新业务的不断成熟和规模商用，城域网非常有必要由单一的宽带Interact访问业务向能够接入并可靠承载数据、分组语音，视频和流媒体等的多业务综合IP城域网发展。本文将结合常德城域网的实际，探讨面向下一代网络的电信级口城域网的优化改造。1.2 城域网的现状与发展进入二十一世纪的中国，Internet以极其迅猛的速度向前发展，各种网络新技术不断涌现，随着因特网所提供业务种类和业务量的不断增加，用户对上网速度的要求也越来越高。为了提高用户的上网带宽，一方面，中国的Internet运营商尽量将所经营的骨干网的设备容量和带宽不断扩大，保证骨干网通道的畅通，另一方面，接入宽带化和城域网的建设正成为网络建设的一个重点。目前国内运营商城域网主要包括两种类型：路由核心城域网和交换核心城域网。路由核心城域网：在口业务量较大的城市，城域网骨干层直接采用高速路由器为核心来组建，并以GEPOS连接为主，底层采用光纤直连；交换核心城域网，对于业务量中等的城市，采用了高速I_AN交换机(同时支持第二和第三层)为核心来组建城域网，并完全以GE方式组网，仍采用光纤直连实现连接。随着业务和网络发展，对网络和业务的可控性要求向目前的三层网络结构模型提出了挑战。实现业务控制功能的BRASSR(宽带接入服务器业务路由器设备在城域网内承担了越来越重要的角色，是松散的口网络向可管理、可控制、可维护的电信级讲网络演进的关键环节。因此，上述城域组网中存在的问题，应在新型城域网设计时尽力解决，以便宽带用户的接入和新型增值业务的开展，有必要对城域网内各种功能模块进行重新划分和定位，制定一个新的网络结构模型以指导城域网向目标网络的演进。宽带接入网是城域骨干网业务接入控制点以下、用户CPE客户端设备)以上(不含CPE)的二层接入网络，层次上划分为汇聚层和接入层。宽带接入和网络服务的发展将呈现如下趋势：1)ADSL依然是宽带市场的主力军，其在宽带市场所占比重还会继续加大，新一 代的ADSL2+将得到很大应用；2)如何改善宽带接入的服务质量、提高运行维护水平将成为关键问题，运营商在网络维护支撑系统、网络QOS和安全保障等方面的投入将会加大；3) 为适应舻等宽带应用的要求，ADSL提速将成为宽带接入发展的主旋律。4)宽带内容应用的发展将对应用支撑平台提出更高的要求，完善的宽带认证计费体系和平台是宽带应用发展和产业价值链成功的关键和基础，信息层计费等手段将发挥越来越重要的作用；5)ADSL提速将引发城域网的优化和改造，除了带宽的提升外，IPTV的发展还提出了对DSLAM和城域网组播以及内容分发网络N的新要求；6)VDSL、EPON等宽带接入新技术将会逐步引入市场；7)IPMPLS_VPN将成为运营商为大客户提供广域组网的重要手段。2 城域网现状和需要解决的问题现有某城域网中，本地网交换机容量116万门，宽带端口10.12万个，小灵通装机容量达20.4万户，主线用户99.71万户，宽带用户7.47万户，小灵通用户13.58万户。全市通信能力、用户群数量及业务收入总量仅次子省会长沙。城域网受历史发展条件限制，属于由三层交换机旁挂接入服务器组成的交换型网络，主要只能提供Internet拨号接入、Internet专线接入及简单VPN业务，且受厂商设备技术限制，不能提供可控、可感知、有QOS质量保证的语音、数据、视频等综合服务。随着宽带业务不断地快速发展，以及MPLSVPN、NGN、IPTV，3G等新业务的不断成熟和规模商用，城域网非常有必要由单一的宽带Internet访问业务向能够接入并可靠承载数据、分组语音视频和流媒体等的多业务综合口城域网发展。通过以下几个方面的分析进一步阐述其优化的必要性。1) 城域网逻辑结构不清晰城域网中的三层交换机定位不清，无法满足综合的功能及性能要求。具体表现在： 同时做为以太网专线接入路由器、以太网二层汇聚交换机、三层汇聚层路由器。分布在城域网的三层交换机通常对MPLS的支持能力差，三层转发能力不足、上行链路带宽也不足，QOS和流量控制能力差、安全能力不足，易受攻击。2) 业务发展需求及带宽的要求随着宽带接入的发展，用户不再满足简单的Internet上网，对通过Internet提供更多的宽带增值业务已显得越来越迫切。城域网业务发展趋势主要表现在；业务的快速发展，业务的宽带化、业务的综合化、业务的差异化、业务的可控化。宽带应承载所有的业务，包括数据业务和实时语音，IPTV、视频等交互式多媒体、流媒体业务。IPTV所需要的容量是现有宽带接入容量的几倍到几十倍，大规模开放IPTV业务对于现有网络的容量和结构都将形成很大的挑战，但是现有网上的大多数老的DSLAM和BRAS不具备这个能力，现有城域网上的交换机、路由器和DSLAM的组播能力参差不齐，难以实现全程全网的组播能力。开展IFRV仅仅靠单播和大容量设备结合不是一个经济的长远解决方案。城域网组网层次复杂，设备功能划分不清、种类过多，宽带接入服务器BRAS不是直挂在汇聚路由器上，而是旁挂在三层交换机侧，导致流量瓶颈。BRAS板卡扩展性有限，只能旁挂。组播能力支持不足，现有DSLAM设备的上行带宽受限。城域网的二层接入实现上无法实现用户的隔离和绑定，也影响了新业务的开展。因此无法开展IPTV业务。 3)差异化服务的需要城域网的二层接入实现中的以太网过大，受到了单域VLAN数量的限制。城域网的二层接入实现中缺乏二层保护机制、设备的QOS支持能力弱。无法为企业和VIP用户提供差异化的服务，实现优质优价。2.1网络业务现状城域网的三层交换机通常对MILS的支持能力差，三层转发能力不足，所以常德城域网开展的业务主要是普通INTERNET接入业务。主要包括以下业务： 1) Internet宽带拨号接入业务；全网ADSL端口容量有51276线；LAN端口容量有49947个；宽带用户总数为74772户,其中LAN用户36800户、XDSL用户 37972户。2) Internet专线接入业务；ADSL专线用户，ADSL接入网接入，静态IP地址，BRAS作网关；信息化小区专线用户；城域网专线用户;基础数据网专线用户。3) VLAN互联用户；省ADSL专线网和MSTP网。2.2 现行网络结构网络结构按逻辑划分为核心层、汇聚层、接入层。1) 核心层设备GSRl2016与三台汇接层设备呈星型连接，分别提供一条1000M电路，实现本地出口数据和路由转发，并分别通过开至长沙节点25G电路和开至衡阳节点155M电路的实现双上行电路备份。2) 汇聚层由CISC06509、ALPINE380等设备组成，设备之间呈不完全网状结构，实现出口业务负荷分担和网络路由的备份。网内汇接由ERXl400、ALPINE3808、S6506、 ESR8825、MA5200、SUMMTl48i等共计12台设备组成；其中4台为三层交换机、8台为宽带接入服务器。市局BR_AS旁路于3层交换机，县局的6台BRAS直接接入用户，也支持非以太网用户的接入。3）接入层主要由11台MA5200、6台CISC03524，16台S3026E组成，主要放置在园区机房，主要负责最后一公里的用户接入，同时承担一部分业务承载和网络安全隔离功能。IP城域骨干网现行网络结构如图2.1所示。图2.1 IP骨干网现行网络结构图2.3网络存在的问题由于使用三层交换机和BRAS作为城域网核心设备，导致城域网中三层交换机(Cisc06509和华为S8016 S6506)存在功能复杂，身兼三职但层汇聚、3层汇聚、LAN专线接入)及性能较差(不支持MPLS，不支持组播，同时OOS、流量控制、安全能力等功能较弱，三层转发能力不足等问题。城域网中两台BRAS设备(ISN8850和ERXX400)存在板卡扩展性有限，MPLS和组播功能不足等问题。宽带接入网则存在缺乏二层保护机制，设备QOS能力弱，以太网过大VLAN数量受限，不支持组播，无法实现用户隔离和绑定等问题。以上问题迭加到一起又导致了城域网在网络整体上存在以下问题：1)网络结构不清晰，设各级联数偏多；2)网络对新业务支撑能力不足；3)网络管理及业务控制相对分散，无法满足业务需求；4)缺乏统一的设备规范，功能参差不齐。2.4 网络覆盖问题1)以太网接入方式以太网园区分布在市、县城区用户密集住宅小区、单位、学校、写字楼和酒店，市区和县城区大部分网吧也采用光纤接入。由于受接入光缆限制，造成园区小而多，层次级联较多，造成网络性能下降，不利于业务的开展部署。尤其是原有园区交换机不支持QinQ、组播等新技术，楼道交换机支持VLAN数量较少，不能对用户进行精确定位，开通各种新业务也受到了限制，需要更换交换机。 2)XDSL接入方式由于原有模块局的设置关系，部分交接箱主干电缆设置过长，加上线路质量不好，使部分用户不能开通或开通后速率过低，经常掉线。另外，对于宽带网络的ADSL接入，上行接入方式大部分采用E1上行，所以存在上行带宽瓶颈。同时ADSL覆盖网络面积广，线路质量无法测试，故障发生率高。3)“极速通”网络接入根据业务发展的速度，“极速通”网络已经覆盖到了乡镇一级。由于“极速通”用户与普通ADSL用户相比，需要稳定的速率，但目前由于设备覆盖的关系，部分线路质量较差，造成“极速通”用户不能达到要求的速率，影响了业务的开通。也存在覆盖范围内速率较低的问题，只能开通低速率的客户互联业务。 4）MSTP接入接入网系统分为华为接入网和中兴接入网，主要用于网元出租和模块局交换、数据等业务。华为接入网的网元均能支持MSTP的业务，中兴接入网的网元通过主机软件升级也能支持MSTP的业务，但是网管不能支持MSTP单板，需将E100网管升级至E300。现大客户接入传输网全都接入华为接入网。如表2.1所示，表2.1 华为接入网情况网络名称网管系统网络结构规模容量系统利用率华为接入网T2000 V2155M环4个155M93%155M链33个