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面向綜合業務的新一代寬帶城域網

2019-11-04 22:15:46
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供稿:網友
一、 緒論

Internet的網絡發展已使通信領域發生了巨大的變化,隨著網絡應用的不斷延伸,寬帶數據業務迅猛發展,業務種類層出不窮,給各類典型運營商提供巨大的機會。各類新興電信運營商紛紛建立自己的寬帶網絡基礎設施以搶占寬帶業務的市場。發展寬帶城域網成為運營商爭取終端用戶、把握經營機遇的重點。

 新興的綜合業務運營商在建設寬帶城域網時除了考慮ip寬帶業務,也要兼顧傳統的窄帶數據業務,如DDN和FR,同時還要滿足語音接入。這時可以采用ATM+IP的技術體制,其中ATM組網采用ATM OVER SDH方式提供傳統的CES、FR和ATM專線業務;IP網采用DPT環+千兆以太網作為組網方案,通過以太網接入方式提供寬帶IP接入業務;基于SDH 的V5接入網提供傳統語音接入業務,構成了一個面向綜合業務的寬帶城域網業務平臺。

二、 ATM技術面臨的挑戰

ATM是作為支持寬帶綜合業務而專門開發的新技術,首先用于數據通信,用作LAN協議和互連各種LAN。其優點是能提供多種業務,并且具備完善QoS特性。ATM技術被電信界ITU-T和信息界ATM論壇共同選為下一代B-ISDN的基礎和核心。許多電信運營商采用ATM技術來建造寬帶骨干網,提供各種 CES、FR和ATM專線業務。

1994年后, Internet網絡取得了巨大的成功,用戶數量急劇增長,但隨著用戶數的增長,Internet的帶寬資源變得十分緊張,Internet網絡上經常發生擁塞,用戶業務質量的得不到保證,ATM技術為解決Internet出現的問題提供了解決方案。采用ATM作為Internet的骨干網,同時引入寬帶接入網,通過在路由器間引入ATM交換設備,可以減少以往過多的路由器跳數(HOP)所產生的花費,降低網絡的復雜性,同時還大幅度提高了性能。

ATM網絡上支持Internet,實際上可歸納到如何在ATM上支持TCP/IP的問題,即ATM如何承載IP包的問題。目前主要兩類方法:一類是疊加模型,包括PVC橋接、CLassical IP Over ATM 、局域網仿真(LANE),MPOA規范;另一類是集成模型,包括IP Switching、Tag Switching 、MPLS、IPNNI。

疊加模型對于ATM和IP分別定義不同的地址結構和相關的路由協議,需要ATM地址選擇協議來把IP地址映射到ATM地址。其中PVC橋接、CLassical IP Over ATM 、局域網仿真(LANE)與傳統純路由器相比,帶寬方面大大提高,但尚未很好解決在ATM上IP路由的問題,因而不同子網間還需通過路由器進行通信, MPOA解決了IP在ATM上直接路由的問題,但仍然存在傳送IP包的效率低;重復的地址和路由功能等。

集成模型將ATM層看作IP層的對等層,ATM端點只需使用IP地址來標志。其優點是傳送IP包的效率比較高,不需要地址解析協議等。但增加了ATM交換機的復雜性,使 ATM交換機看起來更像一個多協議的路由器,與標準的ATM融合較為困難,QoS支持較為困難等,而且標準的成熟性有待市場考驗。

三、 IP寬帶網絡技術的新發展

盡管IP網絡在支持QoS等方面存在缺陷,只能提供盡力而為的服務。但伴隨Internet的成功,IP已經無所不在。有人預計下一代網絡將是支持話音在內的所有業務的分組化網絡(IP網),IP協議將成為聯網的主導協議。

IP網絡技術也在不斷發展,隨著千兆位路由交換機的出現,使得IP數據包無需轉變成ATM信元就可在1000M甚至更高帶寬的網上進行交換和傳輸,POS和DPT技術解決了ATM構建IP寬帶網絡時IP OVER ATM存在的效率低下問題。

POS (Packet over SDH),更準確說,是IP/PPP/HDLC over SDH/SONET。PPP(Point-to-Point PRotocol)按RFC 1661的要求實現多協議封裝、錯誤控制和鏈路初始化控制,PPP把IP分組封裝以后,再按RFC 1662的要求形成HDLC(High-Level Data link Control)的幀以便定界,然后把該幀交給SDH/SONET處理后進行傳輸。POS技術的優點是傳輸速度和效率都很高。

DPT(Dynamic Packet Transport)即動態IP光纖傳輸技術,采用了一種全新機制,在光纖上直接傳輸IP包,而其MAC層地址采用空間復用MAC地址。SRP (Spatial Reuse Protocol)即空間復用協議是一種與媒體無關協議,典型的用法是由兩根反向光纖組成SRP環,也可以運行在DWDN或SDH光纖設施上。

DPT技術與POS技術相比,其優點主要在于可以動態使用帶寬,使帶寬的利用率得到大大的提高,并避免了點對點連接的限制,減少了端口數的需要。DPT 技術與POS技術一樣,避免了ATM技術協議復雜性、信令系統和過高的信頭開銷,并且由于直接支持IP,無需IP包的拆分和重組,從而大大提高了交換機的處理能力,并降低了設備的價格。

四、 綜合業務的寬帶城域網建網方案

綜合業務的寬帶城域網采用了IP+ATM的技術體制,本地接入網以IP交換網絡為主發展,ATM網依托面向全國服務的ATM骨干網,作為VOIP的承載網,同時兼顧傳統的FR和DDN業務。

考慮V5接入網的建設用來承載語音業務,很大部分需要到傳統的時分復用電路,ATM網采用ATM OVER SDH方式。ATM OVER SDH技術,利用SDH的遠距離的傳輸能力,將SDH作為物理層的傳輸介質,傳送ATM信元。ATM的信元交換,通過SDH的幀的封裝,在SDH的傳輸環上進行ATM之間的交換,并通過SDH的保護環保障ATM信元的極低的損失。SDH同時作為V5接入網的傳輸,提供本地語音交換機與用戶之間的連接。

面向綜合業務的新一代寬帶城域網



五、 IP城域網結構

IP城域網按網絡結構分,可分為骨干層/匯接層/接入層。分別采用了DPT環技術和千兆以太網技術。

在骨干層,GSR12000千兆交換式路由器組成5G帶寬DPT環,采用動態IP光纖傳輸技術DPT(Dynamic Packet Transport)。其光纖連接快速切換、50ms恢復IP業務,無路由表重算,帶寬動態分配,高速的廣播和跨網QoS等功能。

接入層負責將以太用戶流量引入網絡,接入層的二層交換機安裝在各個接入POP點機房內,負責該區域的集團和信息化小區的接入,采用 10/100/100M光纖接入集團用戶;采用光纖接入信息化小區,提供100M或1000M的上聯接口。通過二層交換機劃分VLAN,讓不同功能的部門、用戶分布在不同VLAN上,增強用戶的安全和減少網絡廣播風暴。VLAN間通信通過匯接層的三層交換機實現。接入層通過裸纖與匯接層三層交換機 1000M口相連。

在匯接層,三層交換機和寬帶接入網關一起完成接入控制以及數據流量治理和VPN等基于網絡的IP增值業務。匯接層通過網線與骨干層交換式路由器1000M口相連。

寬帶接入網關作為實現用戶匯集和提供網絡增值業務的平臺,支持以下功能:

1. 可以與現有的RADIUS和AAA系統集成,實現用戶接入控制和靈活計費模式。

2. 提供快速的業務開發和定制,如VPN,防火墻,反電子欺詐、入口反電子欺詐、差分業務標記,業務監管和業務整形。

3. 虛擬ISP環境,提供IP業務批發。

對集團用戶,需要固定的IP地址,采用VLAN方式以太網接入,采用專線方式收費。對小區家庭用戶,采用PPPoE方式以太網接入,按時長收費。

六、 ATM城域網/ V5接入網結構

ATM城域網/V5接入網按網絡結構分,可分為骨干層/匯接層/接入層。分別采用了ATM OVER SDH技術和V5接入網技術。

ATM骨干層負責進行數據的快速轉發,通過上聯光口與核心ATM 交換機連接,提供城市的高速ATM出口。

ATM匯接層完成本地傳統數據業務和IP語音業務的交換、匯聚及疏導。這些功能的實現由基于ATM的多業務交換機來完成,并通過上聯光口與骨干層交換機相連。為了滿足傳統用戶接入IP城域網的需要,匯接層交換機通過光口與IP網的寬帶接入網關側連。

ATM接入層采用SDH E1透明電路將匯接層ATM交換機的多業務E1端口引出延長形成POP點。接入層提供多路復用器,可將多業務信道化E1端口分成N*64K的V.35端口,提供低速數據業務DDN/FR。多路復用器是一種綜合接入設備,除了實現2M到N*64K復用外,還提供了V5接口與匯接層的前置交換機相連,配備了模擬語音線提供語音用戶接入。

接入網AN功能由接入層多路復用器實現,與匯接層的前置交換機采用V5.2接口。接入網是ITU提出,用以綜合考慮本地交換機LE、用戶環路與用戶終端設備TE,利用有限種類的標準接口和傳輸媒介(如金屬線、光纖、無線等)來靈活支持混合的接入類型與業務。

V5.2接口按需要可由1個到16個2M鏈路組成。對應的AN可含集中器功能,支持PSTN模擬電話接入、ISDN基本接入、ISDN基群接入(ISDN-PRA)。接入類型對應的業務可以是按需要或租用的(永久或半永久)。

七、 未來展望

美國最大的本地運營商Verizon在2001年7月16日的一份研究報告中表明:寬帶服務在美國普及后,每年對美國經濟的貢獻將超過5000億美元。 Verizon,SBC等電信運營商正在力促美國政府立法,以鼓勵寬帶服務的發展。毫無疑問,寬帶網將極大地改善人們的生活、工作以及娛樂方式,并且對經濟的發展產生巨大的推進作用。在中國隨著寬帶業務的推廣與普及,同樣會對社會發展產生深遠的影響,但必須采取穩步前進的發展策略。

應該看到,我國的寬帶業務才剛剛起步,寬帶市場在相當長時間內還有待培育,電信運營商在建立城域網應能提供靈活帶寬的,質量服務優良的多業務需求,既要適應新技術、新業務的發展趨勢,便于快速提供新業務,涉及新領域,同時也要兼顧傳統業務的需求,減少網絡建設的風險,多種網絡技術共存、多種業務共存將成為將來寬帶綜合業務網絡的特征。


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