数据通信网络与业务规划

数据通信网络与业务规划,我国的公众数据通信网,根据信息产业部2001年对数据业务的最新分类调整，与之对应的数据网分为以下两大类：因特网（IP网）基础数据传送网分组交换网DDN帧中继网ATM宽带网,我国数据网发展的总体思路,我国对数据网发展的总体思路是，除继续运行历史上建立的公众基础数据传送网外，重点是大力发展以IP技术为基础的因特网，未来将向着数据、话音和视频多种业务综合，提供通信和信息多种服务，具有电信级的服务质量，窄带和宽带一体化的公众平台的方向发展。,基础数据传送网,分组交换网的组成与结构,分组交换网以CCITTX.25协议为基础，由分组交换机、连接交换机的链路、远程集中器（含分组拆装设备）、网络管理中心（NMC）、数据终端等组成。分组交换网一般采用两级结构，根据业务量、流量、流向和地区情况设立一级和二级中心，一般一级骨干网采用网状或不完全网状连接，二级交换网可采用星形结构。,NMC,其他分组网,X.75,RCU,RCU,RCU,NPT,NPT,NPT,PT,PT,NPT非分组终端PT分组型终端RCU远程集中器NMC网管中心,高速线路高速或中速线路转接交换机本地交换机,分组交换网的特点,分组交换网通过交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）来提供面向连接的数据传输，传输质量高，可靠性高，可使不同终端之间进行通信，可实现一点对多点同时通信，线路利用率高，经济性好，但协议复杂，传输速率较低，数据业务量增大时，时延增大、传输效率低。,DDN,数字数据网（DDN）是利用光纤、数字微波或卫星等数字通道提供永久或半永久性连接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。一个数字数据传输系统主要由用户环路传输系统、复用及交叉连接系统，局间传输系统和同步定时系统组成。DDN一般由用户环路、数字信道、DDN节点和网络控制管理中心组成。DDN一般为分级网，根据网络的业务情况，DDN可以设二级干线网和本地网。,NMC,NMC,NMC,至其他国家或地区,一级干线网节点二级干线网节点本地网节点,DDN的特点,DDN是同步数据传输网，不具备交换功能，通过数字交叉连接设备可向用户提供固定的或半永久性的信道，并提供多种速率接入。传输速率高，网络时延小，目前提供Nx64kbit/s2Mbit/s的数据业务。DDN为全透明网，任何协议都可以支持，从而满足数据、图像、声音等多种业务的需要。组网欠灵活，线路利用率低。,帧中继网,帧中继网简化了X.25协议，可在分组交换网、DDN上增加软硬件设备来形成帧中继网，也可用专门的帧中继交换机和高速中继线组建专门的帧中继网络。帧中继网采用面向连接的技术，可提供PVC和SVC，传输效率高、经济性好、可靠性高、组网灵活，并可与ATM实现很好的互连。,ISDN,ISDN是在PSTN基础上升级实现用户端到端的全数字连接。与DDN只能实现点对点的永久连接不同，ISDN可实现交换连接，因而有较高的灵活性。但也由于灵活性降低了安全性，容易被非法访问。考虑到资费上的差异，一般ISDN可作为DDN和FR的补充，例如一些小企业使用ISDN或作为基本需要，或作为DDN/FR专线的备份线路应用。,ATM网络,ATM网络是采用ATM信元进行传输和交换，能支持更高、更宽、更灵活的带宽和速率。它可以面向不同业务的特点，不但可提供无级的固定速率带宽，同时可就某个连接提供可变速率以及时延控制等。它可以很好地解决带宽独占和统计复用两个似是矛盾的问题。,基础数据网未来的服务定位,DDN、ISDN、FR之间业务覆盖有较大的重叠，彼此间的影响也比较大。目前DDN资费采用包月制，适用于业务量持续较高的大用户。ISDN采用计时制收费，适用于业务量较小的用户，或可作为DDN用户对电路的备份。FR适用于多点的星形网互连，同时可满足较高的传输速率和虚电路连接功能，比较适合于中大型企业的网络连接，有较高的性价比和较低的总成本。,基础数据网未来的服务定位,ATM网络可提供多种功能的业务，但由于电路、网络接口复杂性和经济性的限制，一些中低速的连接一般是不采用ATM连接的，因此，ATM网络主要定位于综合多业务网络的骨干核心层、一些需要高速宽带接入同时存在多种业务需求的情况。,基础数据网未来的服务定位,分组交换网的发展思路是，停止扩容，但要充分利用好现有设备，提供低速、短信息通信等服务，引导新的用户向DDN网、FR或ATM网上转移，在分组交换网未完全退出市场之前，维持其骨干网单独组网，最后走向自然淘汰。,基础数据网发展规划,各类数据业务的用户预测。基础数据网用户应主要针对企业等机构进行分析，确定数据网的电路租用的需求量，分别以用户数、用户带宽以及距离等指标表示。同时按地区划分的出各地区指标，按专业网划分得出各专业网的需求指标。物理上按照省网和市网的网络组织，功能上可分为骨干层、会聚层/边缘层和接入层网分别进行规划，确定本地基础网接入省骨干层的接口类型、速率、数量等。,基础数据网的近期发展规划,总体思路：基本保留目前的拓扑结构，按照业务的实际需求平滑发展。分组交换网无需扩容，也无需在新的综合网络平台考虑分组业务。DDN仍将是一种提供专线业务的实用手段，应逐步实现DDN、FR用户端口资源共享，逐步对基于ATM的帧中继网和基于ATM的DDN网实施并网，进行优化组合和调整。ATM可作为宽带基础数据网的骨干，同时可支持不同速率、不同质量的数据专线接入，还提供宽带新业务接入。各数据网间的互联日益变得重要。,IP网的规划,IP网规划内容,IP网规划应包括下列内容：各类业务的用户预测与流量预测；骨干层、边缘层、接入层的规划；网上应用建设规划；IP地址规划；经济分析。,IP网络业务,会话型业务：IP电话、交互式游戏、电子数据交换等；检索型业务：Web浏览、文件下载、信息检索等；消息型业务：电子邮件、统一消息服务（或统一邮件服务）、IP传真等；分配型业务：视频点播、电子报纸等；最基本的业务：接入业务。,IP网用户预测,IP网上的两大类用户：信息提供类用户在Internet上提供大量丰富信息的用户，一般为企业、研究机构等集团用户，或者是专业的ICP（内容提供商）信息使用类用户以使用Internet信息资源为主要目的的用户，一般为个人用户。,IP网用户预测方法,Internet用户数发展超常，因此在进行用户预测时，不仅要选择多个方法模型进行预测，比较预测结果，还需要通过定性的分析来对预测结果进行判断和修正。作业：对2003年我国网民数量进行预测。,IP业务量的表示,IP业务量可以用IP业务传送信息的比特数来表示，也可以折算到某一数据速率（即比特率），而用数据流持续的时间来表示。,IP业务量的计算I,对于使用专线端口的IP网络用户而言，每月总业务量计算公式如下：D：节点月IP业务量（bit/月）；n：用户月通信次数（次/月户）；K：平均用户每次通信信息量（bit/次）；U：用户数（户）。,IP业务量的计算II,若用K表示平均每用户的端口速率（kb/s），如果所有的U个用户都同时传送数据，即可估算出该节点的总的数据流量D（kb/s）为：假设在最繁忙时间用户使用网络的概率为P，则该节点总的数据流量为：,IP业务量的计算III,对于使用拨号上网的用户而言，取如下公式计算该节点的业务量：D：该节点的IP业务流量（kb/s）；n：用户每月上网通信次数；T：用户平均每次通信时长（s）；Rd：忙日集中系数（1/20）；Rh：忙时集中系数（1/10）；K：平均用户实际通信速率（kb/s）（64kbit/s*1/3）；U：用户数。,数据业务流量流向规律,行政区划流向：数据用户组网一般有从行政上级至下级的组网规律，此类业务流向以纵向树状为主；集团性流向：数据用户通过网络组建内部网是主要应用之一，用户上网采用集体或集团性方式，同时可能有十几至几十用户，业务流量视信息量的大小而定。业务流向呈纵向树状；业务流量与经济发达程度密切相关，统计资料表明，经济越发达的城市，用户数越多，信息量越大；国际出口流向：尤其以IP业务最突出，国际业务约占70%80%。IP业务流量流向与网络应用类型与分布密切相关。,IP业务流量与应用的关系,美国MCI公司1997年在其骨干网上测量所得的数据：Web是通信链路上最主要的应用，占字节总数的75，包总数的70%，和流总数的75；DNS占流总数中的18，但DNS流很小，只占包总量中的3，占字节总数中的1；SMTP占字节总数的5，包总数的5，和流总数的2；FTP数据连接占字节总数的5，包总数的3，及不超过1的流；NNTP占字节总数的2，包总数和流总数中占有不到1；Telnet占字节总数的1%，包总数和流总数中占有不到1。,数据网组网规律,网络分层，业务高度集中的节点作为骨干层，依次类推；较低层的节点可分成若干组，每组只对应于一个或两个较高层节点，从而在较低层上组成若干个独立的子网；吸引系数法为计算数据网流量流向的较好的方法。,Internet,兰州,重庆,贵阳,长沙,杭州,南昌,天津,南京,昆明,海口,福州,合肥,济南,南宁,呼和浩特,西宁,哈尔滨,石家庄,太原,长春,郑州,银川,拉萨,乌鲁木齐,CMNETIP网络一期工程备用方案网络结构图,155Mb/s,n2Mb/s,1Gb/s,北京,沈阳,上海,广州,西安,成都,武汉,NAP,Internet,Internet,典型因特网的组成,典型的Internet往往由WWW服务器、FTP服务器、邮件服务器、Gopher服务器等应用服务器，和域名服务器、路由器、网关、集线器、拨号服务器等通信服务器以及用于连接它们的局域网交换与传输介质和广域网信道组成。应用服务器往往通过局域网协议互联，而广域连接时则必须使用路由器以完成寻径和路由，高档路由器能提供以太网端口和多个广域网端口以用于网间互联。,IP网的设备与技术,IP网节点设备IP网传输技术IP网接入技术IP网软件系统,IP网络节点设备I,路由器路由器主要用于连接局域网和广域网，它工作在OSI模型的网络层，因此它访问的是对方的网络地址，可以在网络层上进行交换和路由数据帧。路由器的主要功能有：进行路径控制和管理；进行流量控制和分组分段；在网络分支之间提供一层安全屏障；防止网络风暴。,IP网络节点设备I,路由器在下列情况时，可以考虑使用路由器：多种类型的网络之间进行互连；网络比较大，子网数量较多；网络系统没有网络层；需要均衡负载；对网络分支之间的数据传递有安全性和路径控制要求。,IP网节点设备II,交换机交换机是数据链路层设备，通过硬件实现链路层的数据交换，从而将多个物理网络LAN网连接起来，交换机类型主要有ATM交换机、以太网交换机、广域网交换机（如X.25交换机）。,IP网节点设备III,接入服务器：远程访问接入设备，位于PSTN与IP网之间，将拨号用户接入IP网。各种应用服务器：包括域名服务器、认证与计费服务器，以及WWW、FTP等应用服务器。各种网关：使不同环境和不同体系结构的网络通信成为可能，网关的两端在体系结构、协议、网络操作系统和计算机数据结构等方面可以是不同的。,IP的传输技术I,IPoverATMIPoverATM技术是将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。由于ATM技术能提供QoS保证，因此可利用此特点提高IP业务的服务质量，ATM具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高，适用于多业务，具有良好的网络可扩展性。ATM技术复杂，管理复杂，IP数据包分割并加入大量头信息，造成20%30%的带宽浪费。,IP的传输技术II,IPoverSDHIPoverSDH技术是以SDH网络作为IP网的物理传输网。IPoverSDH能利用SDH技术本身的环路自愈合能力达到链路纠错，防止链路故障造成的网络停顿，提高网络的稳定性。此外，该传输方式对IP路由的支持能力强，具有很高的IP传输效率，由于省略了不必要的ATM层，简化了网络结构，降低了运行费用。不足之处在于仅对IP业务提供良好的支持，不适用于多业务平台，不能象IPoverATM技术那样提供较好的服务质量保障。,IP传输技术III,IPoverWDMIPoverSDH技术是利用波分复用技术，将IP数据包直接放在光路上传输，它省掉了中间的ATM层和SDH层，减少了网络设备，减轻了网管的复杂性，充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了传输带宽和相对传输速率，不仅可以与现有的通信网兼容，还可以支持未来的宽带业务网及网络升级，推广性强。,IP接入技术I,Modem接入56kbit/sModem技术是目前较为流行的一种利用现有电话用户线为用户提供下行速率可达56kbit/s的模拟调制解调技术。其主要优点是利用原有的模拟用户线，技术成熟，可用性强，价格低廉，主要缺点是数据传输速率有限。,IP接入技术II,ISDN技术ISDN允许一条电话线上同时可以有若干个数字通道工作，可以做到将各种不同的数字数据源混合到一起并将各种信息送到准确的目的地。小型局域网互联以及Internet访问适合采用ISDN链路，同等速率，设备投资与通信费用要低于专线方式。,IP接入技术III,xDSLxDSL是各种数字用户环路技术的统称。DSL是指采用不同调制方式将信息在现有的PSTN引入线上高速传输的技术，包括ADSL，HDSL，RADSL，SDSL和VDSL等，速率从128kb/s51Mb/s。在Internet高速接入方面，以ADSL和简易ADSL最具吸引力。,IP接入技术IV,CableModemCableModem方案是以HFC为基础的技术。HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术及高度分布式智能技术的宽带接入网络，是CATV网和电话网结合的产物。,IP接入技术V,固定无线接入主要的固定宽带无线接入技术有三类，即多路多点分配业务（MMDS）、直播卫星系统（DBS）和本地多点分配业务（LMDS）。固定宽带无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势，敷设开通快、维护简单、用户较密时成本低，适用于新的电信竞争者与传统电信公司或有线电视公司展开竞争，也可以作为电信公司有线接入的重要补充而得到应有的发展。,IP接入技术VI,移动无线接入移动Internet接入主要技术有：蜂窝数字分组数据技术和高速移动数据技术等。蜂窝数字分组数据技术：中低速率Internet接入，发出的就是TCP和UDP分组；为适应用户对移动高速Internet数据接入的需求，GSM推出了两种规范，即高速电路交换数据业务（HSCSD）和通用分组无线业务（GPRS）。,网络软件系统,网络软件系统的层次：,应用程序,编程语言和网络协议软件,网络通信和网络协议软件,网络操作系统,网络硬件,IP地址规划IP地址的结构,根据IP地址中表示网络地址字节数的不同将IP地址划分为三类，A类，B类，C类。A类用于超大型网络(百万结点)，B类用于中等规模的网络(上千结点)，C类用于小网络(最多254个结点)。子网掩码用于找出IP地址中网络及结点地址部分。子网掩码长32位，其中1表示网络部分，0表示结点地址部分。,IP地址的分配,有时为了方便网络管理，需要将网络划分为若干个网段。具体说来，建立子网掩码需要以下两步：确定运行IP的网段数确定子网掩码在确定了IP网段数后，再确定从结点地址空间中截取几位才能为每个网段创建一个子网络号。方法是计算这些位数的组合值。静态IP分配与动态IP分配。,城域网组网技术选择,宽带城域网来说，目前可供选择的宽带技术从原理上可以包括以下几种：千兆以太网技术(GE)ATMPOS技术(或PacketOverSDH技术)动态IP光纤传输技术DPT(DynamicPacketTransport),城域网解决方案一,在这种方案中，以大容量的吉位(太位)交换路由器为核心，以高性能三层交换机为主体，设备之间主要采用PacketOverSDH或者千兆以太(捆绑的千兆以太、DWDM)的方式，接入层采用以太、快速以太的方式，构建整个城域的宽带网络。在这种方案中，网关层、骨干层和汇聚层可以采用如图所示的拓扑。,城域网解决方案一,汇聚层、边缘层、接入层可以采用如下图所示的拓扑。,城域网解决方案二,在这种方案中，以大容量的吉位(太位)交换路由器为核心，以吉比特交换路由器和高性能路由器主体，设备之间主要采用PacketOverSDH或者DynamicPacketTransport的方式，接入层采用以太、快速以太的方式，构建整个城域的宽带网络。在这种方案中，网关层、骨干层和汇聚层可以采用如图所示的拓扑。,城域网解决方案二,汇聚层、边缘层、接入层可以采用如下图所示的拓扑。,城域网解决方案二,更详细的接入层的示意图如下图所示：,局域网组网应考虑的因素,局域网组网技术介质访问控制方法的选择传输介质及带宽选择服务器的选择网络软件的选择,局域网规划实例：校园网,校园网规划的原则：开放性和可扩充性原则，即要求采取较为成熟和标准化的技术，应支持当前比较流行的网络通信协议，以有利于与其他网络互联。实用性原则：满足教学、科研和管理的需要。安全性原则和可靠性原则。长远规划、分步实施原则，充分考虑网络扩充和升级的便利性。,校园网的特点,地域上覆盖整个校园数公里的范围，连接多个建筑