城域宽带IP光纤网.doc

城域宽带IP光纤网（第二版）北京瑞斯康达科技发展有限公司城域宽带IP光纤网 目录目 录前言 北京瑞斯康达科技发展有限公司简介第一章 现状分析 - 一第二章 网络设计原则 - 四第三章 网络设计方案 - 五 一、几种骨干网络的模式比较 - 五 二、骨干网络设计 - 九 三、分支网络设计 - 十五 四、因特网接入 - 十八 五、用户接入设计 - 十九 六、城域宽带IP光纤网网络拓朴图 - 二十五 七、网络安全及管理 - 二十七第四章 网络功能及应用 - 二十九RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司城域宽带IP光纤网 前言附录： 有关问题的讨论 - 三十二前言：北京瑞斯康达科技发展有限公司简介北京瑞斯康达科技发展有限公司是一家致力于宽带数据通信及宽带应用技术的高科技企业。公司集产品研发、生产、销售和系统集成于一体，为电信、有线电视、电力、铁路、石油及各行业用户提供极高性价比的宽带网络综合解决方案。公司凝聚了一批具有多年网络建设经验，认真负责、锐意进取的优秀人才，对网络技术的发展、应用及中国目前的网络技术水平有透彻的了解。经过全体员工的不懈努力，凭借雄厚的技术实力、丰富的市场经验，建立了在国内各个行业的市场网络；具备了在这些领域的竞争优势；为发展民族通信事业，提高国内数据通信应用水平做出了积极的贡献。做为宽带数据网络接入的热点技术。公司瞄准高带宽长距离的光纤通信产品，投入大量资金及技术力量自行研制了在0120公里无中继距离上各种速率的光纤收发器。以产品的高质量、强功能、极高的性价比和完善的售后服务赢得广大用户的信任。在产品质量上严格遵守国际规范，制作工艺可与国外名牌产品媲美；而产品功能上更加丰富、完善，某些方面超过了国外同类产品。该产品可以广泛应用于电信、有线电视、铁路、电力、石油及各种宽带数据网络连接领域。是高速网络接入、光纤到楼（到户）的基本设备，填补了国内通信产品在这方面的空白。作为全面的宽带网解决方案，公司集成了全面的骨干和接入技术，与多家国外网络公司紧密合作，形成了网络系统全方位的解决方案。目前在网络设备方面公司与电信及企业网系统全球最大的供应商朗讯公司（Lucent Technology）及思科系统公司（Cisco System）合作，在高速接入方面除公司自行研制的产品外还与美国百灵达（xDSL设备供应商）、美国NBASE公司（光纤接入设备供应商）及新诺（光调制解调器及光端机）公司合作，能构成从小区住宅楼、智能化大楼、园区网络到方圆上百公里的宽带光纤区域网络。公司主要产品有：i 公司自行研制的光纤通信产品（RAISECOM）i 朗讯数据网络产品（Lucent Technology）i 思科系统全线产品（Cisco System）i 百灵达xDSL及MAL通信产品i NBASE光纤通信产品此外公司还与MOTOROLA、VTEL、VCON等多家多媒体应用系统供应商合作，为用户提供宽带数据网上的IP电话、实时监控、电视会议、网上教学等应用。形成了以产品为龙头，多方位综合集成的技、工、贸一体化企业模式。“创新，务实，共同发展”是公司宗旨。创新，是要我们在经营理念、技术更新中放开思路，走在国际通信技术的最前沿；务实，是要脚踏实地，充分考虑到中国国情及公司特点，认真作好每一件实事。共同发展是我们的目标，要让所有信任我们的用户、合作伙伴从我们的服务中受惠，与瑞斯康达共同发展。公司地址:电话62033332北京市海淀区知春路20号传真际企业合作商务大厦811室E-mail：RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司城域宽带IP光纤网 现状分析第一章 现状分析当今社会已经进入信息时代，随着中国网络科技的不断进步，在我国“城市信息港”已经成为一个城市的基础设施之一，是一个现代化城市在信息时代的重要标志。信息港主要包括两个主要内容：城域通信网和资源网。城域网是具有统一协议的高速宽带城域网，连接政府机关、厂矿、教育科研等企事业单位、公司和家庭用户的宽带接入网以及和国外连接的Internet接口。资源网由主机、磁盘阵列、打印机等设备组成，是采集、存储、和发布各种信息的系统，为各信息用户提供的信息服务。其中，城域网是城市信息港的基础，城域网的建设质量直接影响资源网的正常运营。目前，国内信息港城域网的建设主要由电信部门或电信运营商承担，与电信部门的特点有关，目前已建成的信息港城域网具有以下特点：1、由于历史的原因，形成了许多专门的网络来提供不同的通信业务。例如骨干网主要有SDH网络，ATM网络(部分)，X.25网络、帧中继网络（部分）、DDN网络等。多种网络的互联对网络传输的特性和效率势必会带来较大的影响，同时对网络的扩展与升级会带来一定的困难。2、信息用户的入网主要采用拨号入网和专线入网两种方式，专线入网速率一般为9.6Kbps64Kbps，拨号入网速率一般为9.6Kbps56Kbps，随着资源网的建设、完善与发展，信息用户对入网速率的要求会越来越高。而且高速率的信息网接入价格较高，多数信息用户尤其是家庭用户较难承受。低速率的入网会导致语音、视频等多媒体数据的传输无法达到实用要求，反过来会限制资源网的发展，成为城市信息港建设的瓶颈。3、由于Internet通信量的快速增长，对电信网的正常通信造成影响和冲击，Internet用户长时间占用线路会严重影响普通电话用户的电话通信。4、传统的电路交换网基本设计思想是以恒定的、对称的话务服务为中心，采用了复杂的分等级的时分复用方式，语音编码和交换速率为64Kbps，这对未来的以突发性数据为主的IP业务而言，尽管它采取了各种措施后也能传输数据，但传输效率低，传输交换的成本高，还必须采用复杂的信令、计费和网管，从而造成资源浪费。随着信息用户群的不断增长以及用户对信息服务越来越高的多（信息多元化）、快（传输速度快）、好（线路质量好）、省（节省资金）的要求，如何建设一个满足用户需求，适应现在和未来发展的城市信息港城域网越来越成为一个实实在在的、迫在眉睫的议题。由于Internet的蓬勃发展，从近几年的业务信息流的特性来看，IP数据包已经成为政府机关、金融行业、科研教育、新闻媒体等各行业进行业务处理、信息交换和信息发布的主要信息载体，在可预见的将来，IP数据包所承载的业务信息量会越来越多，所占用的比例会越来越大。因此，直接采用IP技术建设城域网，能够避免协议转换所带来的损耗，达到降低网络建设和维护的成本、提高网络性能和通信效率的效果。宽带IP技术的发展，为以IP数据包组成的信息的增长提供了良好的技术基础，IP技术的发展和IP业务进入了一个互相促进的良性循环：1、 光纤传输技术的发展近几年随着高性能激光器、光耦合器、掺铒放大器等技术的进步和光纤密集波分复用技术（DWDM）的成熟和商品化，在标准单模光纤上可提供962.5Gbps传输能力，在出现通路负载能力不够时，只需将光纤两端的端接设备升级，即可大大提高传输能力。光纤传输技术的不断进步，为宽带城域网提供了一个具有高负载能力和高扩充性能的信息承载通路。2、 千兆交换和多层交换技术的发展随着快速交换技术和交换机内部体系结构的发展，尤其是ASIC芯片的出现，交换机的背板带宽越来越大，数据交换的处理能力越来越强，端口密度越来越高，为宽带城域网的信息交换处理提供了高性能的硬件支持。3、 IP技术的发展随着MPLS、流量工程和QoS等最新技术的发展与完善，通过合理设计网络结构，第三层IP层在传输语音、视频、图象等多媒体数据时可获得与传统电话网络同级别的可靠性和服务质量。MPLS（Multi-protocol Lable Switch）使得在IP网络中提供类似电路连接特性并提供业务的快速自愈能力成为可能，基于MPLS的QoS能控制网络带宽、延迟、抖动和包丢失，以满足多种业务对服务质量的要求。IP技术、千兆交换和多层交换技术的不断发展，结合光纤传输技术的进步，在城域网络设计的观念上带来了一个全新的变革，采用具有多层交换能力的多功能千兆交换机为骨干，千兆交换机或百兆交换机为主体，以IP协议为信息承载协议，构造一个城域宽带IP光纤网已经成为一种高性能、低成本、极具发展前景的网络建设方案。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 三 页城域宽带IP光纤网 网络设计原则第二章 网络设计原则1、 网络设计标准化。网络设计所采用的组网技术和设备应符合国际标准、国家标准和业界标准，为网络的扩展升级、与其他网络的互联提供良好的基础。2、 组网技术的先进性和成熟性。网络建设应适应城域网自身的发展特点及网络通信技术的更新换代，在网络结构设计、网络配置、网络管理方式等方面应具有一定的先进性，采用国际上先进同时又是成熟、实用的技术，尽量减少技术风险和投资风险，在保证应用与发展的前提下，不必将有限的资金投入到昂贵的新技术中。3、 高度的网络安全性提供完备的安全防护策略，能防止网络的非法访问，保护网络建设者的合法利益。4、 高度的网络可靠性。网络设计应能有效的避免单点失败，在设备的选择和关键设备的互联时，应提供充分的冗余备份，一方面最大限度地减少故障的可能性，另一方面要保证网络能在最短时间内修复。5、 同一网络支持多种服务。创造一个开放的网络平台，支持多种业务的同时传输，如支持语音、图象等多媒体业务。6、 好的扩展能力。包括各网点的扩展、业务量和业务种类的扩展，各机关、企事业单位之间的互联等。7、 良好的管理性能。整个网络系统的设备、安全性、数据流量、性能等得到很好的监视和控制，并可以进行远程管理和故障诊断。8、 良好的扩充性能。建设完成后的网络在向新的技术升级时，能保护现有的投资。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 四 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 几种骨干网络的模式比较第三章 网络设计方案一、几种骨干网络的模式比较作为承载IP协议的有效、实用的骨干网，应该具有以下特性：提供线速的IP路由。提供QoS保证。良好扩展升级能力。能最大限度保护现有投资，实现网络的无缝连接和平滑升级。目前较为成熟的骨干网模式有以下三种：IP over Ethernet和IP over WDM技术的结合IP over ATMIP over SONET/SDH1、 IP over Ethernet和IP over WDM技术的结合由于历史的原因，以太网在局域网的市场占有率达到90%以上，在绝大多数的网络设计中，不管骨干采用何种技术，都必须考虑到与以太网互联的问题。近几年，以太网技术突飞猛进，由以太网（带宽10Mbps）发展到快速以太网（带宽100Mbps），到目前实用的千兆以太网（带宽1000Mbps），到将来的太位以太网（带宽1000Gbps，标准正在制定中），以太网带宽在以两三年一个数量级的速度增长，表现出强劲的扩展性能，而且上述所有的以太网全部采用统一的帧格式，使各种以太网之间可以实现无缝连接和平滑升级。同时随着光纤传输技术的成熟与发展，以太网已经突破局域网的限制，其传输距离可达百公里以上。在传统的IP over Ethernet中，Ethernet作为IP的承载网并不参与IP路由，还是一个典型的IP路由器网，整网性能依赖于路由器的性能。随着第三层交换技术的出现，将IP路由功能集成于以太网交换机上，通过硬件实现IP的线速路由，VLAN技术的出现又将以太网划分成多个虚拟网络，各个虚拟网络之间隔离广播，有效的防止了广播风暴，提高网络的可靠性和安全性。同时还提供端到端的QoS保证，使多媒体业务的传输质量得到保证。IP over WDM(波分复用)，是将IP直接放在光纤上进行传输。目前，在光纤上可以两种帧格式的传输，第一种是SDH帧格式，另一种是以太网帧格式，由于SDH帧格式过于复杂，很多用于管理和维护等功能的比特对IP网是无用的或用处不大。采用以太网帧格式，可以实现和以太网的无缝连接，为以太网提供高速率的干线流量。2、IP over ATMIP网传统上是由路由器和专线组成的，用专线将地域上分离的路由器连接起来，构成IP网，随着IP业务的爆炸性发展，这种组网方式显然不能满足高速发展的IP业务的要求，由此出现IP over ATM技术。ATM技术是IP之后发展起来的一种分组交换技术，克服了IP原来设计的不足，其性能大大由于IP，曾经被看作是B-ISDN的核心。但是由于ATM考虑的过于复杂，过于求全、求完善、求完美，从而大大增加了系统的复杂度，加大了设备的价格。而且，在网络发展的同时相应业务开发没有跟上，ATM始终没有找到主导业务（如Web对于IP那样的主导业务）。ATM作为IP业务的承载网具有以下优点：提供高速点对点连接，大大提高IP网的带宽性能。提供优良的网络性能，完善、成熟的QoS保证。同时也存在两个必须解决的问题：ATM的通信方式是面向连接的，而IP是不面向连接的，要在一个面向连接的网络上承载一个不面向连接的业务，有很多问题需要解决，如呼叫建立时间、连接持续期等。ATM是以ATM地址来寻址的，IP通信是以IP地址来寻址的，IP地址和ATM地址之间的映射是一个很大的难题。从网络整体的性能角度出发来考虑，ATM有两种方式来支持IP over ATM：ATM作为链路，使用ATM的永久性虚电路将地域上分离的路由器连接起来。在这种工作方式中，ATM只是作为链路将若干路由器连接起来，不参与IP网的路由功能，因而这种IP网仍是一个路由器网，没有改变IP网的整体性能，只是提高了某些部分的传输速率。ATM作为网络，参与IP网的路由功能，由于ATM的路由及其他指标要大大优于普通路由器，因此可以在网络性能方面大大提高IP网的性能，不仅提高了传输速率也大大缩短了传输时延。以网络的形式支持IP网的最合理算法是MPLS。尽管IP over ATM，特别是ATM以网络形式来支持能获得很好的网络整体性能。但IP over ATM的技术进展比较缓慢，特别是MPLS的标准化工作尚需时日，使得ATM仍不能满足业务高速发展对带宽的要求。目前ATM还存在着支持IP业务的粗糙性和低效性问题。3、IP over SONET/SDHSONET/SDH是由传统电信网络设计思路发展而来的一种具有高可靠性、高速率、高效率的同步数字光纤网。IP over SDH（POS）技术将IP数据包先封装在PPP协议帧中，然后再把PPP帧放入SDH的净荷中，IP over SDH实质是以SDH作为IP数据包的物理传输网络。SDH是基于时分复用的，在网管的配置下完成半永久连接的网。在IP over SDH 中，SDH只可能有一种工作方式，既SDH只可能以链路方式来支持IP网。SDH作为链路来支持IP网，由于它不能参与IP网的寻址，它的作用只是将路由器以点到点的方式连接起来，提高点到点的传输速率，它不可能从总体上提高IP网的性能。这种IP网其本质上仍是一个路由器网，IP整网性能的提高将取决于路由器技术的发展，随着千兆位路由器的出现，在网络干线上采用IP over SDH来传输高速率数据流成为可能，目前在SDH上的传输速率可高达2.5GB。由于目前还不能将千兆位路由器所带来的技术突破推广至普通路由器，除非全网全部采用千兆路由器，否则就不可能从整体上提高IP网的性能。而且SDH是依靠网管来完成端到端的半永久性连接的配置，对于一个大网来说，完全依靠网管来配置是不可想象的，因此，千兆位路由器（IP over SDH）只可能存在于干线，用以疏导高速率数据流。综上所述，以上几种骨干网模式的特点如下：IP over Ethernet和IP over WDM相结合的方式是利用千兆以太网作为网络平台，由以太网提供线速路由、QoS保证，由IP over WDM提供高带宽骨干线路，具有低成本、高带宽的优势，能够保护现有投资，实现网络的平滑升级和无缝连接，同时随着WDM技术的不断发展，具有强大的扩展和升级能力，是目前比较合适的选择。IP over ATM采用ATM作为IP协议的网络承载平台，能够提高IP网整网性能，提高IP路由速度，提供完善的QoS保证。但是也存在着ATM技术复杂，设备成本高，对IP业务的支持比较粗糙、效率较低，技术发展缓慢等缺点，而且网络的维护、扩展、升级比较复杂，成本较高。IP over SDH是利用SDH作为网络平台，具有高速率、高可靠性的优势，主要用于长途骨干传输，但是其成本和后期维护费用要远高于其他几种骨干网构造方式。而且，SDH采用时分复用（TDM）技术，与IP协议的统计复用技术不能实现无缝连接。从网络升级的角度考虑，近几年SDH线路增长速率较慢，升级费用较高。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 七 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 骨干网络设计二、骨干网络（Backbone）设计城域宽带IP光纤网的设计与实现根据目前网络技术的现状和发展，主要从骨干网络（Backbone）、分支网络（BranchDistribute）和用户接入(Access)三个方面进行讨论。其中，骨干网络部分处于网络结构的顶层，是网络的核心部分，应该具有高带宽传输能力、高容错性能、高密度和高速率接入等特性。在骨干网络的构造上有多种网络拓朴结构和技术可供选择，具体采用何种方式构造骨干网应根据实际情况，综合性能价格比、网络的扩充性等多方面的因素决定。分支网络则构成网络的主体，在网络结构中发挥承上启下的作用，从现状来看，采用以太网、快速以太网和千兆以太网混合构造一个城域宽带IP光纤网的分支网络，是一种具有高带宽、低成本，拥有最佳性价比的选择，和其他网络（如ATM网、SDH、Token-Ring网等）相比较，以太网具有良好的扩充性能、广大的用户基础和价格低廉等优势，因此我们推荐采用以太网、快速以太网和千兆以太网混合构造城域宽带IP光纤网的分支网络用户接入部分为网络结构的末梢，直接面向最终用户，这一部分的网络设计是否成功，直接影响城域宽带IP光纤网的正常运营和经济效益。目前，较成熟的接入技术有PSTN接入、ISDN接入、以太网接入、ADSL接入、HFC接入、DDN接入等。在城域宽带IP光纤网中，应该根据具体情况采用多种接入方式相结合，为用户提供经济实用、方便快捷的网络接入。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 九 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 骨干网络设计从网络发展的历史来看，骨干网的网络拓朴结构主要有以下几种：星型结构环型结构总线型结构星型和总线型混合结构随着交换技术的发展与成熟，以及交换体系结构对共享体系结构的优势，上述后两种网络拓朴结构：总线型结构、星型和总线型混合结构已被淘汰，星型结构、环型结构已成为目前网络设计骨干网首选的两种方式，下面逐一进行介绍。1、星型结构设计中，采用一台或数台高性能的多功能交换机作为网络核心，然后提供多个千兆以太网端口，通过光纤与下一级交换机进行高速连接构成分支网络（Branch）。采用星型结构对核心设备的性能和端口密度提出了较高的要求，按照城域宽带IP光纤网的建设规模，建议采用多台高性能多功能交换机，核心交换机之间通过千兆以太网互联，每台核心交换机分别提供数个千兆以太网端口以全双工的模式，使用TRUNK方式连接，能够达到从数百兆到数个吉的交换能力，而且当其中某个端口出现故障时，交换机之间的数据通讯不中断，可通过TRUNK中的其他端口继续交换数据，达到冗余备份的目的。按照需求可分别提供全双工400Mbps、800Mbps、4Gbps、8Gbps等多种速率的骨干交换能力，如图（一）所示。图（一）采用上述星型结构方式，在与下一级交换机的连接中通过千兆以太网端口可以提供完全冗余备份连接，充分保证网络运营的可靠性，如图（二）所示。图（二）骨干网采用星型拓朴结构，核心设备集中放置，骨干网的安装、调试、维护和升级较为方便，数据集中处理，网络扩展升级性能好。骨干网采用千兆以太网协议，由于以太网、快速以太网和千兆以太网的延续性与继承性，它们的帧格式都是相同的，主要区别在于芯片处理能力的不同，因此，骨干网能够实现与分支网络之间的无缝连接，避免了协议转换所带来的资源损耗，大大降低了核心交换设备的成本，使网络具有较好的扩充性能。2、目前，采用环型拓朴结构主要有三种方式：星型拓朴结构的扩展。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 十 页采用SDH光纤环。采用IP/DWDM技术构造城域宽带IP光纤网骨干网。（1）、星型拓朴结构的扩展，和上述星型结构类似，区别在于根据网点的分布情况，将几台核心交换机分别放置于相隔一段距离的不同设备间内，设备间之间通过远距离光纤连接，核心交换机之间通过千兆以太网互联，每台核心交换机提供数个千兆以太网端口以全双工的模式，采用TRUNK方式连接，在交换机之间形成一个光纤环作为城域宽带IP光纤网的骨干网，按照需求可分别提供全双工400Mbps、800Mbps、4Gbps、8Gbps等多种速率的骨干交换能力，如图（三）所示。图（三）采用星型结构扩展方式，在与下一级交换机的连接中可以提供多个千兆以太网端口，通过TRUNK方式提供冗余备份连接，保证网络运营的可靠性，如图（四）所示。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 十一 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 骨干网络设计图（四）采用星型结构扩展方式建设城域宽带IP光纤网骨干网，可将数据按照地理位置，传输至各核心交换机进行分布式处理，由于各核心交换机之间成环状连接，冗余备份可通过TRUNK或Spanning Tree两种方式提供，使骨干网具有较高的可靠性，同时骨干网采用千兆以太网协议，实现与分支网络之间的无缝连接，避免了协议转换所带来的资源损耗，大大降低了核心交换设备的成本，使网络具有较好的扩充性能。（2）、IP over SDH实质是以SDH作为IP数据包的物理传输网络。其组网方式是根据网点的地理位置，将SDH交换路由器分别放置于各设备间，各SDH交换路由器采用光纤连接，如图（五）所示。图（五）从网络的投资与建设方面考虑，采用SDH构造骨干网，分支网络采用千兆或百兆以太网是比较实际的网络设计方案。由千兆位路由器提供千兆或百兆以太网端口与下一级交换机的互联，如图（六）所示。由于千兆位路由器上每端口价格极高，因此与下一级交换机的连接中是否提供冗余备份，需根据实际应用情况来决定。图（六）采用SDH方式建设城域宽带IP光纤网骨干网，可将数据按照地理位置，传输至各千兆位路由器进行分布式处理，由于各千兆位路由器之间通过SDH连接，网络的可靠性由SDH自愈恢复能力提供，当两台千兆位路由器之间的光纤通路出现故障时，数据流会自动沿着千兆位路由器另一侧的光纤通路传输，使骨干网具有较高的可靠性，同时骨干网采用IP over SDH技术使网络具有较高的传输效率，但是也具有成本高、不易维护和升级、网络扩充性能差以及业务单一等缺点。（3）、随着密集波分复用（DWDM）技术的成熟和商品化，无需采用SDH时分复用设备，而是将原来复用的多个信道改为DWDM，然后用千兆位路由器直接与DWDM设备相连进行路由交换，在光纤上直接用SDH帧封装或千兆以太网帧格式传输IP数据包，即所谓的用IP/DWDM技术构造城域宽带IP光纤网骨干网，当采用SDH帧封装IP数据包时，本质还是IP over SDH(POS)，只不过用波分复用设备代替时分复用设备。DWDM可使单模光纤的带宽扩大几倍和上百倍，每个波长可达2.5GB或10GB的传输速率。在其组网方式是根据网点的地理位置，将千兆位路由器和DWDM设备分别放置于各设备间，各千兆位路由器之间通过DWDM设备用光纤连接，如图（七）所示。图（七）采用IP/DWDM技术构造城域宽带IP光纤网骨干网，SDH时分复用网络被光学的波分复用网络取代，复杂昂贵的复用和交叉互联设备被线速路由器取代，网络层次结构简明、清晰，同时可上百倍的提高骨干网络带宽，从而大大降低网络的建设投资和运营成本。同时可利用已埋设的光纤，使单根光纤的传输容量在高速率TDM的基础上成倍增加，以获取光纤中未开发的巨大传输能力，因此，利用DWDM可以为骨干网提供良好的扩容性能，在骨干网建设的最初阶段只要为DWDM打下运行基础，再按照市场需求的逐渐发展，达到降低初始建设成本的目的。与SDH一样，用IP/DWDM技术构造整个城域宽带IP光纤网目前来说是不合实际的，因此分支网络采用千兆或百兆以太网是比较合适的网络设计方案。由千兆位路由器提供千兆或百兆以太网端口与下一级交换机的互联，如图（八）所示。同样由于千兆位路由器上每端口价格极高，因此在于下一级交换机的连接中是否提供冗余备份，需根据实际应用情况来决定。图（八）采用IP/DWDM方式建设城域宽带IP光纤网骨干网，可将数据按照地理位置，传输至各千兆位路由器进行分布式处理，网络具有自愈恢复能力提供，由于在光纤上直接用SDH帧封装或千兆以太网帧格式传输IP数据包，不使用SDH设备，降低了骨干网的成本，提高了骨干网的传输效率。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 十六 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 分支网络设计三、分支网络(BranchDistribute)设计分支网络包括两个部分：网络骨干交换机与第二级交换机之间的网络连接(Branch)城域宽带IP光纤网的建设中，按照城市的规模与信息点分布的实际情况，将整个网络分成若干个大的区域，我们称之为社区。每个社区放置一台或数台性能和端口密度低于核心交换机的交换设备，根据实际情况也可在少数比较特殊（例如：信息点密度高、信息流量大等）的社区放置一台与核心交换机同一档次的交换设备，这些设备我们称之为社区的主干交换机，通过千兆端口上连核心交换机，它们与核心交换机连接所构成的网络，成为各个社区与骨干网之间进行信息传输的主干，是骨干网络的下行分支，我们称之为社区主干网络。第二级交换机与下级交换机所构成的网络(Distribute)按照城域宽带IP光纤网的建设规模,在每个社区又应该下分若干个小的区域,这些区域包含用户对象相对具体，用户数相对较少，我们称之为分区，每个分区放置一台或数台10/100M交换机，我们称之为分区交换机，通过千兆或百兆端口上连社区主干交换机，它们于社区主干交换机连接所构成的网络，将最终用户的数据传输至社区主干网络，是社区主干网络的下行分支，我们称之为分区网络。在城域宽带IP光纤网的构造中，社区主干网络构成骨干网络与网点间进行信息传输的主干，任何发生一处故障将会影响到相当数量网点的信息交换，影响整个网络的运营质量，保证这一段网络的可靠运行十分重要，因此在网络设计过程应根据实际情况采用各种手段（例如提供尽可能多的冗余备份线路和端口）提高网络的可靠性。而且，由于承载的信息流量较大，对带宽的要求较高，所以在网络的设计上应尽量采用千兆交换，提高整个网络的信息吞吐量。社区主干网络的拓朴结构分为全网状、半网状和星型三种。下面对这几种结构分别叙述。1、全网状结构，如图（九）所示。图（九）采用全网状拓朴结构，核心交换机与社区主干交换机之间以及社区交换机之间通过光纤两两互相连接，提供充分的冗余备份，采用全网状结构，网络通信效率高，可靠性好，但是成本过高，需要提供大量的通信线路和交换机端口来保证冗余备份，而且网络的规划、安装、调试与维护比较复杂，网络的可管理性和扩充性能差，在规模较大的网络设计中一般不采用这种结构。2、半网状结构，如图（十）所示。图（十）采用半网状结构构造社区主干网，网络骨干交换机与社区主干交换机采用网状连接，提供完备的冗余备份，社区主干交换机之间不直接连接。采用半全网状结构，网络通信效率较高，可靠性好，网络结构比较清晰，整个网络的性价比较高，网络便于建设、维护与升级，在规模较大的网络设计中使用较多的一种网络拓朴结构。3、星型结构，如图（十一）所示。图（十一）采用星型结构构造社区主干网，网络骨干交换机与社区主干交换机采用星型连接，通过TRUNK的方式提供冗余备份，社区主干交换机之间不直接连接。采用星型结构，网络通信效率较高，使用TRUNK技术保证网络的可靠性，网络结构比较清晰，整个网络的性能价格比较高，网络便于建设、维护与升级，在规模较大的网络设计中也是使用较多的一种网络拓朴结构。分区网络在整个网络构造中接入的信息点数量较少，功能相对简单，根据具体情况还可提供一定数量的冷备份，发生故障易于排除，对整个网络性能与运营的影响相对较小，根据性能、重要性与成本等多方面的因素综合考虑，这段网络采用星型连接较为合适，在具体设计中也可根据具体情况采用其他的网络构造。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 十七 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 Internet接入四、Internet 接入提供Internet高速接入，对城域宽带IP光纤网来说是一项必不可少的功能，在设计与Internet接入部分网络时，应充分考虑到接入带宽和今后的扩容。具体设计如图（十二）。图(十二)Internet接入路由器应该具有高速串口扩展功能，建网初期提供2M速率接入Internet，随着城域宽带IP光纤网用户数的增多，网络规模的扩大，可将路由器接入Internet的串口升级为高速串口，提高Internet接入带宽，例如采用HSSI高速串口接口，可将Internet接入带宽提升至45M或更高，满足不断增长的用户需求，促进城域宽带IP光纤网的发展。考虑到网络的安全性问题，在Internet接入路由器与核心交换机之间安装防火墙，防止来自于Internet的非法入侵。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 十八 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 用户接入设计 五、用户接入设计在城域宽带IP光纤网中，用户接入部分直接面对各类最终用户，为方便不同类型用户的接入，应该提供多种多样的接入方式，使各类用户能够根据自身的实际情况和具体需求，采用合适的接入方式，达到快捷、实用、方便、经济的目的。目前的用户类型主要分为：集团用户包括政府机关、企事业单位、公司等。家庭用户主要指个人上网。移动用户主要指移动办公人员和出差人员。1、 集团用户集团用户的特点是用户集中，用户数量大，所有用户通过同一个的接口接入城域网宽带IP网，用户自身通过局域网互联。在这种情况下可以利用分区交换机上的一个或多个端口，通过光纤使用以太网的方式将集团用户直接接入城域宽带IP网，可以提供较高的接入速率，而且集团用户可以通过城域宽带IP网接入Internet,如图（十三）所示。图（十三）RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 二十 页采用双绞线或光纤直接接入的方式，在集团用户接入端配置一台10/100M的接入交换机，可以通过一个端口与分区交换机相连，提供全双工20Mbps或200Mbps的接入速率，也可以通过多个端口以TRUNK方式与分区交换机相连，最大可提供全双工800Mbps的接入速率，对于目前所能提供的各项增值服务，包括视频、语音等多媒体业务，这样的接入带宽应该能够满足用户需求。当集团用户通过城域宽带IP网接入Internet时，其信息流量的瓶颈在城域宽带IP网与Internet的连接处，当集团用户访问Internet出现拥塞时，只需对城域宽带IP网与Internet的连接处进行扩容升级，即可大大提高集团用户接入Internet的速率，消除网络拥塞。采用双绞线或光纤通过以太网的接入方式，具有接入简单，结构清晰，接入带宽大，相比较传统的DDN专线接入而言，初装费用要低，维护要简单，对集团用户而言，是一种经济、高效、实用的接入方式。2、 家庭用户家庭用户的特点是，用户数量多，分布较广，多为单独入网，多数家庭不能承受过多的入网费用，而且在多数家庭布有电话线和有线电视线缆，具有一定的布线基础可供接入时使用。这一类用户的接入可以有以下几种方式：（1）、双绞线到户接入。光纤铺设到楼，楼内通过五类双绞线铺设至各家庭用户家中，通过一台交换机或HUB将用户计算机在楼内进行联网，然后楼内与分区交换机交换机或HUB利用光纤收发器，通过光纤与接入城域宽带IP网，同时通过城域宽带IP网接入Internet。如图（十四）所示图（十四）RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 二十一 页采用这种接入方式，有如下特点：a、初装成本低如果楼内已经连网，只需配置一个光纤收发器即可将整座楼接入城域宽带IP网，个人用户无需添加任何设备，只需接入楼内以太网即可。对于运营商而言，在光纤到位的情况下，只需提供一个光纤收发器即可将一座楼接入城域宽带IP网，一个百兆带宽的光纤收发器价格仅为数千元。在几种接入方式中价格最为经济实惠。b、接入带宽高采用此种接入方式，最低接入带宽为双向10Mbps，最高接入带宽为双向1Gbps, 在几种接入方式中带宽最大。c、接入方便，免维护对用户而言，只需将计算机接入楼内以太网即可接入城域宽带IP网。对运营商而言，光纤收发器是无需维护的。（2）、HFC方式接入利用现有的有线电视线缆基础，对有线电视网进行双向和扩频改造，将家庭用户的计算机通过有线电视网接入城域宽带IP网，同时通过城域宽带IP网接入Internet。如图（十五）所示。图（十五）HFC是在有线电视网（CATV）的基础上发展起来的一种宽带接入技术，其网络结构为树型或总线型，从前端至小区光节点采用光纤传输，从光节点到用户终端采用同轴电缆，小区光节点所辖用户数一般在500左右，整个光节点内部网可提供约1GHz的带宽，由光节点内的所有用户共享。在HFC前端，语音、数据、视频等多媒体信息经调制后与电视射频信号一起传输到用户端，经过分离器提取多媒体信息，并恢复成数据包形式，通过类似IEEE802.3的共享介质接入机制MLAP（MAC level Access Protocol）进入用户终端设备。此外，前端的带宽控制器可通过编程方式对用户Cable Moden进行频率分配控制。Cable Modem是HFC中的关键设备，按照其上下行信道传输速率是否对称分为两类：一是上下信道对称，双向通信速率最高可达10Mbps，应用于高速网络互联；另一种是上下信道不对称，上行速率最高为768kbps，下行速率最高可达30Mbps，使用于高速Internet接入等。采用这种方式，家庭用户的计算机通过以太网卡与Cable Modem的以太网接口相连，然后Cable Modem通过同轴电缆接入HFC，在HFC前端配置一台或多台Cable Modem终端系统设备（CMTS），这些CMTS设备通过同轴电缆接入HFC，通过快速以太网端口接入城域宽带IP网。其特点是能够充分利用现有资源，为用户提供较高的接入速率，而且通过城域宽带IP网可将用户高速接入Internet，但是将CATV网改造成HFC，需要进行双向改造和扩频，工作量较大，而且其本质是基于一种共享机制，不符合目前网络技术发展的方向。对家庭用户而言，还需购置Cable Modem，初装费用较高。（3）、ADSL接入ADSL技术是xDSL中的一种，是一种通过普通电话线的高频率驱动高数据速率的一种传输技术。与Cable Modem一样，xDSL具有平衡（上下行速率相同）、非平衡（下行速率高于上行速率）两种，ADSL采取的是非平衡的机制，Internet数据流的特性是下行数据量高于上行数据量，因此使用ADSL进行Internet高速接入是比较合适的，而且使用ADSL技术，可以充分利用家庭用户现有的电话线，具体网络结构如图（十六）图（十六）采用ADSL方式接入，家庭用户在PC机上配置一块ADSL Modem卡，通过普通电话线与局端的DSL访问复用（DSLAM）设备连接，通过DSLAM接入城域宽带IP网，再通过城域宽带IP网接入Internet。ADSL接入，上行信道传输速率可达1Mbps，下行信道的传输速率最高可达8Mbps，由于采用点到点的传输方式，用户可以独享高带宽。ADSL接入的主要优点在于：利用了已铺设的电话线。提供适应Internet接入特点的非对称高速接入速率。ADSL局端设备（DSLAM）直接将信号传送至城域宽带IP网，缓解用户长时间上网对电话交换机和中继线造成的拥塞。同时提供传统的PSTN信道。不足之处在于，传输性能受距离、线径、环境等因素的影响较大，而且目前ADSL Modem卡的价格较高，用户的初装费用较高。（4）传统的PSTN/ISDN接入这类接入方式，接入方便，初装费用低，但是接入速率低，PSTN一般为9.6Kbps56Kbps，ISDN对家庭用户来说一般为64Kbps，而且费用相对较高。3、 移动用户这类用户和家庭用户相比较，具有较大的流动性，所以一般采用PSTN/ISDN接入或者ADSL接入，具体接入结构与家庭用户类似。RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 二十四 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 网络拓朴结构 六、城域宽带IP光纤网网络拓朴图上面篇幅我们分别对城域宽带IP光纤网的骨干部分、分支部分和接入部分进行了讨论设计，整个网络根据骨干网的不同结构有以下两种拓朴结构：骨干网采用星型结构，城域宽带IP光纤网的拓朴结构如图（十七）所示图（十七）RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 二十五 页骨干网采用环型结构，城域宽带IP光纤网的拓朴结构如图（十八）所示图(十八)RAISECOM 北京瑞斯康达科技发展有限公司 第 二十七 页城域宽带IP光纤网 网络设计方案 网络安全及管理 七、网络安全及管理网络的安全性保证对于网络的正常运营来说是至关重要的，如何防止非法用户的入侵，保护网络经营者和合法网络用户的利益，是网络设计中所必须要考虑的事情。在城域宽带IP光纤网中，非法用户主要来自两个方面：来自Internet的非法用户。来自城域网范围内未经授权的用户。对于第一类非法用户，主要通过两级安全防护：1、与Internet相连的接入路由器构成第一级安全防护，主要是通过接入路由器操作系