(最新)数据承载网设计交流.ppt

数据承载网设计交流,主讲：*2014年5月,知识要点与目标设定,知识要点,掌握要求,检验形式,课题及相关知识背景,课题主要介绍承载网相关基础技术以及国内承载网发展状况，承载网相关设计规划方法和内容，为承载网相关工程提供技术指导。知识背景：学习本课程需要具备数据通信知识理论基础，熟悉路由交换技术，了解通信网中的基础业务构成，对通信网有全面的认知。主要参考资料：中国电信ChinaNet_组网与策略规范承载网规划编制思路内容中国移动CMNET网络及业务指标体系技术规范中国移动互联网(CMNET)技术体制工程设计文件及其他来自互联网的资料,1、承载网基础,1.1国内主要承载网简介1.2承载网技术概览1.3承载网业务及业务指标,China169,CMNET,1.1国内主要承载网络简介,中国电信,中国联通,中国移动,Chinanet,CN2：ChinatelecomNextCarrierNetwork,中国移动IP承载网,CNGI-Cernet2,第一代网络,第一代网络,中国联通IP承载网,教育网,Cernet,运营商第一代网络主要承载普通上网业务，第二代网络主要承载高qos的话音、vpn专线业务。Cernet2是第一个全国范围内的纯IPv6网络。,1.2承载网技术概览传输与承载分工,直接通信,局域网通信,网络互联通信,广域网通信,数据通信（IP承载）,数据通信，解决数据在设备之间通过IP联通与交换。传输，解决设备之间的数据传送采用何种介质以及如何有效将数据信号传递更远的问题。,1.2承载网技术概览二层通信（局域网交换）,局域网技术标准有IEEE802委员会制定。到目前为止，IEEE802委员会现已制定了如下标准：802.1概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量；802.2逻辑链路控制。这是高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口；802.3CSMA/CD。定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规约；802.4令牌总线网。定义令牌总线网的MAC子层和物理层规约；802.5令牌环型网。定义令牌环型网的MAC子层和物理层规约；802.6城域网WAN。定义WAN的MAC子层和物理层规约；802.7宽带技术；802.8光纤技术；802.9综合话音数据局域网；802.10可互操作的局域网的安全；802.11无线局域网；802.12优先级高速局域网（100Mb/s）；802.14电缆电视（Cable-TV）；802.15蓝牙PAN网络；802.16WIMAX技术。,1.2承载网技术概览二层通信（局域网交换）,以太网主要技术要点：MAC地址：由48bit数据构成的，标识以太网卡的唯一数值。1个MAC地址对于1张以太网网卡。同一局域网内MAC地址相同，将出现MAC地址冲突，不能通信。广播风暴：发送目标MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF的数据包。以太网交换机收到广报数据帧后，将在所有端口范围内转发广播帧。广播数据帧过多时，特别是网络存在环路时，广播占用大量带宽，导致正常通信中断。VLAN：虚拟局域网，通过交换机端口、MAC地址、IP地址进行策略划分，构建成的虚拟局域网。Vlan能够有效对局域网进行隔离，降低广播数据帧的传播范围，降低网络负载。Vlan号为14096，通过QinQ技术，可扩展至4096*4096个Vlan。由于目前以太网交换机通常采用全双工工作模式，CSMA/CD技术的重要性逐渐降低。,1.2承载网技术概览三层通信（路由技术）,三层通信的特征使用IP地址进行通信：三层通信，根据TCP/IP模型，即使用IP地址进行通信。三层通信的设备必须配置IP地址。在终端侧，三层通信必须配置IP地址、掩码、网关。在网络侧，三层网络设备接口必须配置IP地址、掩码，三层设备必须支持路由功能。支持路由功能的设备，叫做路由器。IP地址IP地址在互联网中用于互联通信的地址。目前使用IPV4，采用32bit数据标示IP地址。广播地址：55A类地址：地址范围-54，其中为私有地址。B类地址：地址范围-54，期中-54为私有地址，-55是保留地址。C类地址：-54，其中-55是私有地址。D类地址：用于多播，-54。E类地址：保留地址，-54。,1.2承载网技术概览三层通信（路由技术）,路由技术路由技术，即根据IP地址选择网络通路的协议实现。目前承载网络中AS内部主要使用距离-矢量路由协议，包括IS-IS（InterSystemtoInterSystem）和OSPF（OpenSHortPathFirst）。跨AS路由协议采用BGP4。静态路由协议多用在终端接入以及网络维护。,IP路由协议,IGP,EGP,BGP,动态路由,静态路由,距离-向量,路径-矢量,RIPIGRP,OSPFIS-IS,1.2承载网技术概览VPN,VPN从网络层次上分，包括二层VPN、三层VPN和应用层VPN。二层VPN，主要为VLAN、MPLS二层VPN、L2TP、PPTP。三层VPN，主要包括IPSECVPN、GREVPN、BGP-MPLSVPN。IPSEC可提供数据加密，常用于保密通信。应用层VPN，主要有SSLVPN。SSLVPN常用于WEB页面加密传输。VPN根据应用场景，可分为LAN-LAN和LAN-Client两类。LAN-Client模式，即用户从公网访问私有网络；而LAN-LAN模式，是通过VPN将两个隔离的网络进行连接。,BGP-MPLSVPN是构建电信级IP话音承载网络的关键技术，是目前最成熟的三层VPN解决方案。,1.2承载网技术概览QoS保障技术,承载网保障网络QoS，可采用网络轻载及使用QoS技术两种方式。网络轻载：采用主备方式的网络，链路负载峰值在50%70%之间。采用负荷分担方式的网络，链路负载峰值利用率在40%50%之间。QoS技术:1、基于RSVP的IntServ方案。基于流的资源预留，配置复杂，升级困难，不宜在大网上使用。2、基于DSCP的DiffServ方案。基于类的QoS技术，配置容易实现，可扩展性好，在QoS方案中使用较多。3、MPLS与DiffServ结合，提供基于MPLS的QoS方案。4、MPLSTE解决方案。移动CMNET、电信Chinanet均采用轻载方式来提供网络质量；而在IP承载网部分则采用MPLS与DiffServ结合的方式，通过BGP/MPLSVPN提供QoS保障。,1.3承载网业务及技术指标承载业务,总的来说，IP网络承载的业务是IP数据包，根据应用数据的差别、对QoS的要求的不同，可分为语音业务和数据业务。,IP业务,话音业务,数据业务,信令：7号信令、SIP、Signtran话音流：2G语音、3G话音、软交换、数据流：GPRS、LTE高速上网支撑：网管、业务、信息化支撑,宽带上网、WLAN上网：HTTP、FTP、DNS、PPPoE、DHCP、RTSP,1.3承载网业务及技术指标关键指标（网络）,主要业务指标端口带宽占用率：端口数据流量速率与端口带宽比率传输时延：发起数据请求到收到应答之间的时间差。根据协议不同，可包括ICMP时延、UDP时延、TCP时延。时延抖动：数据报文由于在网络路由变化、排队时延变化等造成的数据报文时延的变化量。丢包率：丢弃数据包与总数据包的比率。CPU占用率：设备板卡的CPU占用率内存占用率：设备板卡内存的占用率,YD/T1170-2001IP网络总体技术要求规范IP网络基本性能。运营商公众网络对应3级QoS，承载网络对于0级QoS。,1.3承载网业务及技术指标关键指标（业务）,DNS（DomainNameSystem）：提供域名服务。,Radius（RemoteAuthenticationDialInUserService）：提供接入认证服务。,2、三大运营商承载网基本情况,1.1中国电信承载网1.2中国联通承载网1.3中国移动承载网,2.1、中国电信承载网总体结构,Chinanet定位于公共信息交换平台，承载基本的互联网接入业务。CN2定位于承载有QoS要求的业务和电信自身关键业务。MCE网络，承载电信关键业务接入，包括软交换、IMS、移动业务等。,2.1、中国电信承载网ChinaNet,2.1、中国电信承载网ChinaNet,2.1、中国电信承载网ChinaNet,主要核心节点：,IGP设置：ChinaNet骨干网使用IS-IS协议作为IGP，所有设备运行在IS-IS的Level-2区域。BGP设置：ChinaNet骨干网为单一自治域，AS号为4134，与CN2、城域网及其他网络采用BGP-4互联。ChinaNet设置2级BGPRR，一级为北京、上海、广州三个大区各设置2台RR，负责与本区域路由器建立反射关系；在北京、上海、广州国际层面，设置二级RR，作为一级RR的CLIENT。,2.1、中国电信承载网CN2,2.1、中国电信承载网CN2,2.1、中国电信承载网CN2,IGP设置：CN2骨干网使用IS-IS协议作为IGP，所有设备运行在IS-IS的Level-2区域。BGP设置：CN2骨干网为单一自治域，与CN2、城域网及其他网络采用BGP-4互联。采用一级RR结构，全网GRR16台，VRR14台。,2.2、中国联通承载网总体情况,China169,IP承载A网,IP承载B网,骨干网,省网,城域网,接入网,北方七省省网,IP城域网（直辖市、地市）,南方部分地区大城域网,接入网,2.2、中国联通承载网China169网,网络结构：骨干网由北京1、北京2、上海、广州的核心层（C）节点,和位于31省/市/自治区的接入层（A）节点以及海外POP组成。全网分为四个大区：北方大区、华东大区、南方大区、西部大区。大区内各省的接入节点分别通过两条汇聚链路与相应的核心路由器相连,2.2、中国联通承载网IP承载网A网,业务定位固网软交换业务VPN业务其它需要较高质量保障的多媒体增值业务网络结构双平面结构组网核心层：分为七个大区大区北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳汇聚层：31个省会城市及绥化、通辽、吉林、大连、青岛、唐山、洛阳、宁波、深圳等40个城市。接入层：覆盖的C3节点达到334个。,2.2、中国联通承载网IP承载网A网,IGP设置：联通IP承载网使用IS-IS协议作为IGP。BGP设置：联通IP承载网骨干网为单一自治域，AS号为38351，与城域网、联通165网及其他网络采用BGP-4互联。采用一级RR结构，全网设置VRR8台。(联通IP承载网，一般不单独设置GRR),2.2、中国联通承载网IP承载网B网,业务定位：IP化2G和3G移动业务网络结构核心层：北京、上海、广州、武汉、西安、成都、沈阳7个节点汇聚层：包含除上述CR节点以外的24个省会节点接入层：覆盖上述31个省份的C3地市，共计330个城市,2.2、中国移动承载网总体情况,CMNET骨干网,IP承载网骨干网网,骨干网,省网,城域网,接入网,CMNET省网,IP城域网/PTN/MSTP,接入网,IP承载网接入,2.2、中国移动承载网CMNET,中国移动CMNET分为骨干网、省网和城域网三层。,2.2、中国移动承载网CMNET,业务定位：普通互联网业务、互通业务网络结构核心层：北京、上海、广州三大核心骨干层节点。汇聚层：沈阳、武汉、南京、成都、西安5个汇接骨干层节点接入层：其他54个一般骨干层节点，省汇聚节点。路由配置IGP采用IS-IS协议。EGP采用BGP4协议，AS号为AS9808。全国设置16台RR，分别负责8个核心区域的路由映射。,2.2、中国移动承载网CMNET,根据中国移动互联网技术体制CMNET网络质量要求：网内任意两点时延：1000公里以内=90%;认证响应时间小于5秒；认证成功率大于99.9%,2.2、中国移动承载网IP承载网,IGP：IS-ISEGP：BGP4全网设置16台VRR，对应8大核心。,3、承载网设计思路与内容,3.1承载网一般内容与要点3.2承载网网络架构设计与优化3.3承载网流量分析3.4承载网计费认证体系3.5承载网管理与优化,3.1、承载网设计内容与要点,3.2、承载网网络架构设计与优化,单节点组网,骨干网,汇聚路由器,接入路由器,接入路由器,接入路由器,单节点组网要点：每个节点设置1台路由器。路由器之间连接采用单链路存在问题：设备故障：每个节点只有1台设备，一旦设备出现故障，则区域网络将无法连接。线路故障：线路故障将导致区域网络无法连接。主要应用：网络可靠性要求不高的接入网络。汇聚、核心层网络不能使用。,3.2、承载网网络架构设计与优化,双节点组网,骨干网,汇聚路由器,接入路由器,接入路由器,双节点组网要点：每个节点设置2台路由器，2台路由器之间本地互联；2台路由器采用口字形，与上层网络连接。每台路由器，到其他路由器的连接至少有2条链路。网络架构特点：每个节点设备2台，投资成本高。网络可靠性高。若单台设备正常率为99.9%，则2台设备同时正常率达99.9999%，极大提高网络的可用性。主要应用：网络汇聚层、核心层。重要的接入层网络。对网络可用性要求高的环境。承载网中常用的网络结构。,3.2、承载网网络架构设计与优化,多平面组网,骨干网平面1,汇聚路由器,接入路由器,接入路由器,多平面组网要点：在汇聚层与核心层，通过多个平台，独立构成1套网络。接入层根据策略，选择某一个网络平面接入，在多个平台之间进行备份。网络架构特点：多核心网平面，投资成本高。网络健壮性高。多平面网络之间可做互备。网络管理复杂。主要应用：在单面、双面组网无法完成承载的情况下适用。,骨干网平面2,3.3、承载网流量分析总体流量分析,承载网中，一般情况下，流量从接入网汇聚，从骨干网出去。也就是：骨干网流量=汇聚层流量之和=接入网流量之和(=)在所在区域设有IDC的情况下：IDC流量+骨干网流量=汇聚层流量之和=接入网流量之和（+=）本地互联带宽一般按照与上行单链路一致考虑。（=;=）注意：流量分析必须与网络架构一致。,骨干网CR,骨干网CR,汇聚BR,汇聚BR,接入AR,接入AR,IDC,接入网,3.3、承载网流量分析接入流量计算,接入流量的2/8估算(20%用户占用80%带宽)：假设接入用户量为A，忙时并发率50%，用户接入带宽平均为B，则网络带宽需求可计算为：A*20%*50%*B/80%网络负荷：轻载负荷按照50%考虑；重载按照80%考虑。例子：接入10000户，接入带宽为2Mbps，网络带宽需求为10000*50%*20%*2/80%=2500Mbps按照轻载考虑，则需配置带宽5000Mbps2/8估算适宜于接入带宽较低的情况，因此只有在接入带宽较低时，20%用户采用用尽全部带宽。,统计法计算接入带宽：假设接入用户量为A，忙时并发率50%，根据历史数据统计，忙时在线用户平均使用带宽为B，则网络带宽需求可计算为：A*50%*B网络负荷：轻载负荷按