宽带IP城域网建设探讨

柳瑞云 彭宇 章健聪

　　摘 要 宽带城域网建设已成为各运营商竞争的热点。对于许多新兴Internet运营商而言，网络建设起步较晚，客户基础薄弱，激烈的竞争中要取胜就必须合理规划，在技术和运营管理上多下功夫，从而后发制胜，获得较好的投资回报。

　　关键词 宽带城域网 DWDM MSPP RPR 宽带固定无线接入

一、引 言

　　我国宽带城域网建设是从1999年开始的，到目前为止已呈现出多个运营商共同竞争的局面。起步较早的运营商其网络建设已经初具规模，现在已转向发展业务阶段，而对于新兴运营商而言，网络基础薄弱，客户群小，但也有其优点：没有旧网络体制的约束，可以直接采用现有的新技术，以宽带化、智能化为目标，最初就以较高的平台向用户提供各种宽带业务。这种优势也为其快速进入市场、吸引客户打下了良好的基础。

　　城域网定位于运营级网络，在可靠性、业务质量、安全性方面应有较高的保障，从而可向公众提供丰富、易用、可靠的服务。

　　网络规划前一定要根据各地实际调研进行需求分析，在掌握用户需求的基础上，决定城域网建设的走法。第一步应抢占市场，以快速建设、快速收回投资为目标；第二步则考虑对整个网络的优化、扩容，进一步提高网络的安全性、可靠性和可管理性；第三步是在网络优化的基础上把重点转向开展新业务。对新兴运营商而言，抓零散居住区客户不现实，而应该将大的商业客户、商业住宅区作为重点发展对象。前期网络建设不宜求大、求全，因为最终的竞争不是网络规模的竞争，而是业务和服务的竞争。

二、网络建设的总体要求

　　对网络建设的总体要求是：

(1)先进性。采用目前先进的网络技术，千兆级线速路由器/交换机，DWDM或SDH光纤传输线路，提供多业务平台，能够承载和交换各种信息。

(2)统一性。应该遵循统一部署的原则，结合各地具体情况，按照各地市信息基础设施建设方案，做到统一建设、统一规划、统一管理。

(3)可扩充性。随着需求的增长，网络应留有可扩充的余地，包括地理覆盖面拓广以及总体系统扩容。

(4)安全性。具有多重防护能力，由于目前的宽带网络大多数为数据传输服务，一方面要保证客户数据的安全，另一方面要阻止网络外入侵者篡改路由窃取IP地址等非法行为。

(5)可运营、可管理性。作为运营级网络必须保证是可增值的，包括用户管理、业务管理、计费管理、安全管理、IP地址规划、QoS提供和统一网管等。

(6)低成本性。对新兴运营商而言，为了快速开展业务，尽量要确保低的网络建设费、运营管理费，以低成本快速切入市场。

三、网络拓扑结构与管理

1．网络分层及拓扑结构

　　城域网可分为业务网络层和传输网络层。传输网络层可分为核心层、汇聚层和接入层。核心层节点提供数据的高速转发，并和省内骨干网互联，提供城市IP业务的高速出口，核心节点选址应避免选用近期可能搬迁的局点，关键部分要热备份。核心层节点设备采用以IP技术为核心的设备，包括大容量路由器、三层高端交换机、优选路由器等。节点间的传输以SDH，MSPP，GE和DWDM等技术为主。汇聚层对用户接入数据汇聚、流量控制和管理，这一层是城域网实施业务管理的主要层面。汇聚层节点设备建议采用以IP技术为核心的设备，包括大容量路由器和三层高端交换机等。汇聚层的传输可以采用SDH，MSPP，GE等技术。接入层负责各类用户的快速接入。传输网络层通常由本地传输网和接入网以及用户驻地网等网络实体实现，一般采用DWDM+SDH技术。

　　宽带IP城域网常采用星形和环形的拓扑结构。星形结构应用较多，主要优点是组网方式简单，初期建设成本较低，管理和维护与目前模式相同，易于实现网络的平滑升级。缺点是对主节点依赖性高，骨干路由器负担过重。如果每个节点都需要冗余备份，则中心节点必须具有很高的端口密度，若进行大规模扩容，投资费用将较高。环形结构中心汇聚端口投资低，每增加一个节点只需增加2个端口，相对网状网每增加一个节点要增加2N个端口，可扩展性更强。具有全冗余、高带宽利用率和自愈环保护功能，网络安全可靠。缺点是初期投资大，配置和管理相对复杂，建议骨干节点和汇聚节点之间的链路采用星形结构，核心节点之间可采用网状或半网状结构，接入方式可以是SDH环接入或采用LAN树形接入，也可以是光纤接入星形网覆盖等多种方式。

2．管理模式

　　管理模式一般采用集中的或分布式管理模式，网络由骨干层、城域汇聚层、区域汇聚层和接入层组成。集中模式下骨干层可选GSR，而BAS挂在城域汇聚层，负责区域业务管理，区域汇聚层采用以太网交换机，接入层也可以采用以太网交换机接入用户。这种模式在用户数目不多时采用。而分布式管理模式骨干层采用GSR，区域汇聚层采用L3，BAS集成设备，负责区域业务管理，IP DSLAM作为ADSL二层接入设备位于接入层，作用类似于以太网交换机。这种方式BAS前推至区域汇聚层，不再成为网络的瓶颈，而便于业务拓展、管理和计费。

四、骨干技术比较

　　城域网骨干技术主要有IP OVER ATM，IP OVER SDH，IP OVER WDM，DPT和MSPP等。其性能比较见表1。

　　宽带城域网主要提供Internet数据业务，其主要的赢利点在于提供多种业务吸引大客户和集团用户。比如集团IP电话、会议电视、VPN等业务。仅从业务上考虑，ATM由于支持多业务，服务质量有保证，采用MPLS技术使IP和ATM结合，边缘采用以太网交换机，内部采用ATM交换机或标记交换机，整个方案也具有价格竞争力。

　　如果考虑初期用户数量有限，利用SDH网传输IP包投资比ATM方式小，在已有SDH网的地市采用这种方式将更为实际，也便于管理。纯WDM技术在城域网范围内的应用主要是DWDM和CWDM，DWDM节约传输成本，更适合远距离传输，使用CWDM可以降低对波长窗口的要求，实现全波范围内的波分复用。采用DWDM+SDH的方式更符合全光网发展趋势。注意到在新的宽带IP城域网中数据业务将成为主要业务，但原有的TDM业务仍将广泛存在，考虑市场当前需求以及今后的发展，建立承载多业务的平台成为趋势，MSPP目前已经成为新一代城域网建设探讨的焦点。由CISCO提出的DPT技术和由Luminous提供的弹性分组数据传送平台技术（RPR），都是应用于新一代城域网的新技术，但目前还不是通用的标准，随着研究的深入，相信日后会成为发展趋势。

五、接入技术比较

　　接入技术大致可以分为有线接入方式和无线接入方式两种。主要技术比较见表2。

　　无线接入方式可以作为有线接入方式的补充，在人口较为稠密的老城区，海岛城市等铺设光缆比较麻烦，或者在电话线老化区域，质量差等情况下，适合采用无线方式。对于新兴Internet运营商而言，无线接入建设速度快，受用户地理位置分布影响小，建议适当开展，实现接入业务多元化。有线方式仍以HTTx+LAN为主。

六、用户认证与计费

　　众所周知，目前IP地址越来越紧缺，尤其对一些新的Internet运营商而言，申请足够的公用IP地址更为困难。因此，结合IP地址规划做好用户的认证与计费显得尤其重要。

　　对于某些特殊的用户，可以为其分配静态IP地址，这种方式下主要是包月制，适宜在网络运行初期应用，这时用户量较少，而且以集团客户为主，这种方式操作方便也便于管理。如果用户有特别需求，也可以在接入层网络设备提供基于硬件的流量控制，实现基于带宽的月租方式。

　　如果向用户分配动态IP地址，即当用户访问网络资源时，从IP地址池中临时申请到一个IP地址，使用完后归还到IP地址池中，或者采取网络内部私有IP地址，这样就必须进行认证。目前主要有两种用户接入认证方式：PPPoE，DHCP+。

　　PPPoE方式，用户以虚拟拨号方式接入宽带接入服务器，通过用户名密码验证后才能得到IP地址并连接网络，能够实现一个客户端和多个远程主机连接的功能，提供类似PPP的访问控制和计费功能。由于宽带接入服务器可以实现对用户上网时段、带宽控制、连接方向等多方面的灵活控制，并能记录用户上下网时间、数据包流量等，所以可以提供计时、计流量并考虑各种优惠促销的计费方式。

　　DHCP+是对DHCP的改进，增加了认证功能，DHCP服务器在将配置参数发给客户端之前，必须将客户端提供的用户名和密码送往RADIUS服务器进行认证，认证通过后将配置信息发给客户端，PPPoE不能穿过三层网络设备，而DHCP+客户端服务器可以通过每个子网内增加中继代理而跨过三层，不一定要在同一个二层内。

　　相比之下，PPPoE技术能利用现有的用户认证、管理和计费系统实现宽窄带用户的统一管理和认证计费，方便地提供动态业务选择特性。DHCP+不能提供流量管理，也不能防止地址冲突和地址盗用，有待进一步改进，实际应用仍多用PPPoE认证方式。

七、结束语

　　随着对城域网研究的不断深入，无论是电信级运营商、基础网络提供商、硬件设备制造商都投入了极大的热情，使得城域网的概念已经突破了过去以城域界定的含义，而更多地强调网络的融合与应用，网络的发展也越来越需要能够融合多种业务，在满足数据、语音、图像传输的同时确保良好的QoS性能。因此，象弹性分组数据环技术以及多业务提供平台等很多新的技术也应运而生，并可能成为发展的趋势。对于新兴运营商而言，一定要找到好的切入点，处理好技术驱动和市场驱动的关系，技术上要便于平滑升级。同时，通过特色和灵活资费占领市场，从而确保资金尽快回笼，减少市场风险。

摘自《电信网技术》