IP 城域网组网演进分析.pdf

MSTTSeptember 2008 eatrues 技术专题 F IP 城域网组网演进分析 张宇恒 信息产业部电信规划研究院高级工程师 付莹 信息产业部电信规划研究院助理工程师 摘要 IP 城域网面临着由单一业务承载向多种 业务承载的转变 作为数据 语音 视频业务的 综合承载网络 IP 城域网应满足互联网接入 企业互连 IPTV 软交换 3G 等业务的承载以及 提供差异化服务的要求 以 统一的路由核心 层 接入控制层多边缘 接入层多边缘方案 结 构构建的 IP 城域网具有很强的扩展性 高带宽 和价格优势 配合以 大容量 少局所 广覆盖 的布局思路 采用 网络层次化 结构扁平化 业务分离化 接入多样化 的建设方案 IP 城域 网必将成为各种业务的统一承载平台 成为运 营商成功运营的关键基础 关键词 IP 城域网 业务 结构 演进 Abstract IP Metropolitan Area Network MAN is undergoing the transformation from carrying single service to carrying multiple services As the bearer network of data voice and video ser原 vices IP MAN is supposed to meet the require原 ments of carrying Internet access corporation networking IPTV softswitch 3Gservicesand providing differentiated services The IP MAN with the architecture of unified core routing multi edge in access control layer multi edge in access layer has advantages of scalability high bandwidth and cost efficiency Under this archi原 tecture It is suggested to follow the layout idea of large capacity fewer exchanges and wide cover原 age and the deployment scheme of layered net原 work flat structure separated services and di原 verse network access Key Words IP MAN service architecture evo原 lution 随着 2008 年电信改革的逐步深入 中国电信 中国移 动 中国联通 网通 均将在未来获得全业务运营牌照 全面 运营移动 固话 数据 增值等通信及 ICT 业务 而随着 NGN 3G 等网络深入部署 IP 协议将成为电信运营商未来 基础网络的必然选择 中 国 电 信 中 国 移 动 中 国 网 通 中 国 联 通 在 2004 2007 年 相继建设独立于各自原有的 IP 互联网 的另外一张物理分离的 IP 网络 用于承载各自的关键业 务 而在城域网层面仍然采用原有的固定电话 移动电话 IP 网相互分离 独立的网络方案 IP 城域网是通信骨干网在城域范围内的延伸和覆盖 承担着商业客户 个人 住宅用户等多种通信业务的接入 和传送任务 通过各类网关实现话音 数据 图像 多媒体 IP 接入和各种增值业务及智能业务 IP 城域网作为语音 数据 视频 增值业务的通用接入平台和承载平台 是电信 运营商业务运营的基础网络 也是今后三网融合的基础平 台 早期的 IP 城域网与电话网 PSTN 移动电话网相互 独立 建设目标是为满足互联网业务的承载 可靠性 QoS 安全性等功能较差 难以在保证质量的前提下实现 VoIP IPTV NGN 3G VPN 视频监控等新型业务的统一承载 为 了满足未来以包交换为基础的各类通信业务融合发展的挑 战 以 IP 技术为基础的 以满足用户需求不确定性 市场多 变性 技术革新快速性 多业务融合性为目标的基于 ALLIP 统一承载的城域网将成为 IP 城域网网络建设与转 6 ODERN SCIENCE TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS 现代电信科技 M 现代电信科技2008 年9 月第 9 期 型方向 1 城域网承载业务分析 IP 城域网的发展与建设必须要考虑城域网承 载业务的变化及用户的需求变化 现有的 IP 城域网 的网络结构是为满足宽带上网流量模型而设计的 而未来的 VoIP IPTV NGN 3G VPN 视频监控等新 型业务的网络特征与宽带上网的网络特征完全不 同 未来 IP 城域网作为统一承载平台 其建设必须 要考虑这些差异及相应的用户规模 表 1 和表 2 所列为城域网承载的主要业务类 型 特征 规模现状及 5 年后大概的变化趋势 其他 一些新出现或增值业务的业务特征均有相似者 可 参照考虑 下面是对表 1 表 2 的一些关键点的说 明 IP 城域网主要业务分为上网业务 互联网连接 业务 增值业务和承载业务三类 在未来的 5 年 1 对于运营商而言 承载业务包括固话软交换 AG 移动 3G 基站 大客户内联网 视频监控的承载 结合用户规模的考虑 未来 IP 城域网承载类业务流 量将可能占全部城域网流量的 30 40 同时 QoS 安全性等要求也远高于上网业务 2 增值业务主要基于上网业务 宽带 不同的 增值业务对 QoS 的要求也不同 其中以 IPTV 业务 对带宽 设备和 QoS 要求最高 IPTV 带宽需求约为 宽带上网业务的 10 倍 其他增值业务要求均相对 较低 现有宽带连接也基本能够满足 3 上网业务是传统 IP 城域网承载的业务 未 来几年内仍然采用尽力而为的方式 但将引入业务 区分等控制方式 受视频业务 P2P 应用等发展 带 宽需求逐步上升 在用户规模方面 在未来的 5 年 1 固话软交换 AG 等的建设涉及现有固网的 改造和替换 受用户和投资限制 规模不会太大 建 设数量预计不会超过现有节点的 30 2 移动 3G 基站将以全 IP 为基础 预计 5 年 内城市内的 3G 基站数量将与现有 GSM 网基站数 量相近 站距将控制在 400 600 米 数量巨大但带 宽需求相对较小 3 大客户内联网和上网业务 主要为大型集 团 政府等的网络连接 其规模和数量均不会有显著 的变化 但对带宽的需求将快速地提升 4 普通商业客户上网业务 主要为中小企业的 上网需求 从目前的统计看 已经有 60 70 的中 小企业使用了上网业务 网络用户规模的增长也将 比较有限 5 住宅宽带上网业务 从目前的统计看 全国 城市平均的家庭普及率在 30 左右 北京 上海等 大型城市已经超过了 50 结合台湾 香港的情况 预计全国城市家庭宽带普及率的饱和值可能在 70 左右 北京 上海等大型城市可能超过 80 未 来增长空间仍然较大 6 IPTV 业务以宽带上网业务为基础 其业务 发展受政策和资费影响很大 如果在政策不受限 资 费合理的前提下 IPTV 业务的家庭普及率将可能达 到 30 40 2 城域网网络结构演进方案及策略 未来的 IP 城域网将是具有支持 IPTV MPLS NGN 等多业务能力的路由型统一承载平台 目标 IP 城域网由结构清晰的三层路由网络和二层接入网络 构成 2 1 三层路由网络 三层路由网络 又称为 IP 城域网骨干网 是指 业务接入点及其之上的由路由器组成的三层路由网 7 MSTTSeptember 2008 eatrues 技术专题 F 8 ODERN SCIENCE TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS 现代电信科技 M 现代电信科技2008 年9 月第 9 期9 MSTTSeptember 2008 eatrues 技术专题 F 表 3 BAS 能力变化情况 业务槽数最大用户数 K 线速 GE 口数背板容量 G 包转发能力 M 最大速率接口 G ERX 144012481440182 5 E3201264120 目前 100 未来 320 目前 80 未来 180 10 5200G8481664242 5 ME60169616032024010 SE800124812024018010 络 具体划分为业务接入控制层 汇聚层和核心层 接入层网络流量经 IP 城域网骨干网交换 汇聚 实 现城域网内业务或国干 省干网的贯通 路由网络汇聚层 核心层 主要功能为实现高 速的路由查找和数据交换 QoS 和拥塞控制机制 高 可靠性和稳定性 以及快速故障恢复能力 骨干网 汇聚层 核心层设备以高端路由器为主 目前 CISCO CSR 华为 NE5000E 等高端路由器的背板处理能力 均达到 Tb 级水平 能够支持 40Gb 端口能力和集群 功能 同时考虑到接入控制层设备能力的提升 及 10GE 10Gb 端口的广泛使用 骨干网层简化为单层 结构是网络发展的方向 路由网络接入控制层 主要功能为用户管理 业务感知与流过滤 业务区分服务和业务分流控制 要求设备具备高效的数据转发能力 丰富的接口类 型 高性价比 QoS 策略实施 安全策略 缓存策略 等 接入控制层设备以 SR BAS 等网关为主 目前的 高端 BAS 如 ME60 SE800 等的背板能力 用户承载 商量均有大幅度的提升 见表 3 配合接入汇聚层 采用 10GE 端口上行实现接入层设备的汇聚 分离 分流 能够有效减少接入控制层设备数量 提升网络 安全性 2 2 二层接入网络 二层接入网络 又称为 IP 城域网接入网 由业 务接入点以下的交换 接入设备等组成的接入网络 构成 网络结构由接入层 汇聚接入层构成 接入网 通过多种接入方式 接入各种终端设备 提供各种业 务 接入网络接入汇聚层 主要功能为汇聚接入层 设备接入的用户业务流量 通过 VLAN ID 等方式 实现业务感知 业务区分和业务分流控制 实现不同 业务的分离与分流 再通过 10GE GE POS 汇聚到 城域网 IP 骨干网层 汇聚层设备要求具备强大的转 发能力 一定的 QoS 能力和很高的性价比 接入汇 聚层设备以高端 LAN 交换机和大容量 MSTP 设备 为主 目前的高端 LAN 交换机具备大容量的 10GE 端口能力 配合 VLAN SVLAN 等技术能够方便的 实现汇聚流量的分离与分流 还能实现部分三层功 能 接入网络接入层 主要功能为通过 WLAN HFC Ethernet xDSL FTTX 等多种方式接入用户终 端设备 集中用户业务流量 并实现不同业务的分离 与分流 配合接入汇聚层设备实现业务感知 业务区 分和业务分流控制 接入设备以 MSTP xDSL PON LAN 等技术为主 用户侧端口以 LAN 端口为主 接 入层设备的上连端口以 GE 端口为主 未来的 IP 城域网将以 大容量 少局所 广覆 盖 为网络布局思路 以 网络层次化 结构扁平化 业务分离化 接入多样化以及设备要求规范化 为具 体的网络建设方案 2 3 统一的路由核心层 接入控制层多边缘的 IP 城域网骨干层方案 结合对以上网络结构和功能的分析 未来 IP 城 域网的网络结构示意如图 1 所示 目标期内 IP 城 域网整体网络结构向 统一的路由核心层 接入控制层多边缘 接入层多边缘方 案 演进 城域骨干网 以基于 DiffServ 为主 10 ODERN SCIENCE TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS 现代电信科技 M 现代电信科技2008 年9 月第 9 期 图 1 统一的路由核心层 接入控制层多边缘的 IP 城域网骨干层方案 的 QoS 技术提供突发拥塞时的 QoS 保证 同时 城 域网内各种设备均要求支持 IPv6 以满足网络业务 和应用的发展需求 运营商可以利用现有设备或者 新增设备建设双栈的网络 同时支持 IPv4 协议和 IPv6 协议 也可以将 MPLS 作为 IPv6 的城域承载 网 采用 MPLS VPN 的方式建立逻辑 IPv6 网络 当 IPv6 需求逐步增大后 IPv6 城域网络规模增大 再 建立纯 IPv6 网络或者双栈网络 结合路由器设备能力的大幅提升 三层路由网 络的核心路由设备将以单层结构为主 简化网络层 次 路由器组数量建议不超过 4 个 构建城域网统一 的路由核心层 三层路由网络的接入控制层面向不同业务构建 多个接入控制层设备 构建多业务承载边缘 引入和 部署区分服务机制 配合接入层汇聚交换机的建设 实现不同业务的分离 分流和承载 实现集中的业务 提供和控制 业务接入控制层通常由宽带接入服务 器 BAS 业务路由器 SR IPTV 网关设备 大型 BAS 构成 组网以单层结构为主 设备数量应小于 本地端局数量 SR 作为业务控制与处理的功能核心 配合以汇 聚交换机的业务流量汇聚 分离与分流 统一负责政 企客户 全球眼 AG 3G 基站等多种高服务质量 高 11 MSTTSeptember 2008 eatrues 技术专题 F 酝杂栽栽 安全要求的业务接入与承载 由于 IPTV 业务模式 流量与上网业务完全不同 因此 IPTV 考虑建设独 立的大容量 BAS IPTV 网关 专门承载 IPTV 业务 流 BAS 与 IPTV 网关共同构建面向公众的宽带 IPTV 承载边缘 同时城域网演进的过程中 配合接 入汇聚交换机建设 面向宽带上网业务的 BAS 设备 建设必须要考虑共享 IPTV 网关承载能力 同时结 合 BAS 能力的提升 逐步优化建设 形成 大容量 少局所 骨干层布局模式 SR BRAS 汇聚交换机考 虑引入 10GE 端口 以满足 IPTV 业务 全球眼业务 的需求 2 4 接入层多边缘的 IP 城域网接入网方案 在接入层以接入层汇聚交换机为核心 结合各 种接入层设备构建多边缘接入平台 实现不同业务 不同接入方式的隔离 分流 QoS 保证 接入层汇聚交换机将作为未来 IP 城域网最重 要的设备和业务流转发的关键核心 将可能启用有 限的 3 层功能 接入层汇聚交换机将作为各种业务 包括宽带 IPTV 全球眼 软交换 AG 等的接入汇聚 设备 通过 SVLAN QinQ 等技术实现业务区分与分 流 接入层汇聚交换机考虑多上连至不同 BRAS SR 等设备 实现部分业务的保护 本层设备将可能大规 模应用运营商级城域以太网技术 以满足汇聚层的 功能需求 针对 IPTV 业务 如果将 IPTV 系统中的 VDN 边缘设备下移侧挂于接入层汇聚交换机 同时 配合组播复制点的下移 在不改变网络结构和增加 网络设备的前提下 网络承载 IPTV 用户的能力能 够增长 10 倍左右 IP 城域网接入层以 DSLAM PON MSTP 为主 面向不同用户根据资源情况灵活采用 面向住宅区 域的接入层 DSLAM 设备以 ADSL2 VDSL2 的大容 量 DSLAM 为主 在商业客户密集区大规模引