1、宽带业务接入网络的规划设计宽带接入网络的筹划与设计2004-4-13周志敏宽带接入网是业务节点与数据用户端设备之间，为用户供给电信业务而提供所传送承载能力的实施系统。目前，接入层技能方案以光纤接入网为主，使光纤进一步向用户靠近，便于为用户提供高质量的综合业务。但宽带光纤接入网是一个对业务、技能、本钱十分敏感的领域，并且投资比重大、建立周期长。因此，结合本地现有电信网络和百姓经济生长的具体情况，总体结构、网络结构、范围容量，充实考虑建立本钱和网络的灵活性，制定出一套公道的宽带接入网筹划方案尤为重要。为此探讨宽带光纤接入网筹划及相关原则。 1.用户分类与业务预测 由于地区间生长的不均衡性，差别都市
2、在宽带城域网建立中所提供的办事平台也有所差别，这主要取决于都市特点、生长水平、办事重点等方面，同时业务内容主要取决于需求东西及工程重点项目内容。凭据业务需求东西即用户类型的差别，将宽带用户类型大抵分为以下七类： 1.1政府构造用户 政府构造是一个重要的市场领域，由于其职位特殊，对社会的影响力较大，他们对宽带接入的需求主要是来源于“政贵寓网工程”和办公的信息化。随着各行各业信息化进程的加快，都市范畴内盘算机网络互联业务需求变是越发迫切。 1.2金融证券用户 金融证券用户是电信运营商一大客户，主要开展数据通信、盘算机联网等种种交互式多媒体业务，为金融、银行及证券公司等提供专网办事，实现银行、信用社
3、的通存通兑等业务。 1.3智能大厦用户 智能大厦、高层写字楼是商业客户等团体用户最密集的地方，这些团体用户一般都是电信运营商的大客户，团体用户对资费的敏感度低于家庭用户，用户的需求是要能提供综合、可靠、宁静的网络业务，宽带高速互联接入、局域网互联及其他基于宽带接入网的业务如高速数据传输、数据中心、视频聚会会议等都有辽阔的市场前景，这些用户同样会有IP电话的需求。 1.4住宅小区用户 随着人们对社会信息化进程的加快，在智能小区、生活小区建立宽带信息化小区已成为各电信运营商竞争的一大核心，对付各电信运营商而言，这既是增值业务的生长点，也是一个介入电信业务新领域的切入点。在这些商住小区建立宽带信息化
4、，向用户提供高速上网业务、小区的信息社区办事包罗社区治理、电子商务、VOD、事务处理惩罚等等。 1.5宾馆酒店用户 随着酒店治理系统的不绝完善，酒店上网业务必将成为今后的热门话题。酒店上网业务提高了宾馆酒店的知名度以及办事档次，在为主顾提供优质办事的同时，在增加了其自身的效益。客人可以在酒店上Internet进行事情和商务运动，也可以通过Internet查询酒店情况，进行酒店的预定、结帐等运动，极大地方便了主顾。 1.6学校医院用户 学校医院对宽带接入的需求来源于电子化讲授、远程教诲、远程医疗和信息化社区等。 1.7企业科研用户 企业上网主要是通过上网了解国内外经济形式，在网上捕获商机，掘客新
5、的市场空间，同时还可以在网上宣传企业。科研单位通过上网实现远程数据处理惩罚、监测控制及异地科研相助等业务。 2.组网原则 2.1组网指导思想 现代的网络结构应满足当前迅速增长的多种业务需求和承载种种应用系统，提供网络能力、优化网络结构、增强网管成果、完善支撑系统和业务平台，满足用户对网络层面的业务需求，同时为应用层面的业务拓展提供底子包管。包管网络的可靠性和可治理性。 2.2组网根本原则 宽带光纤接入网筹划应结合现有光缆网络结构，以近中期相结合为原则。现在宽带城域网的建立正处于低级阶段，因各地区和都市内各区域生长不平衡，对业务需求不一，并且用户比力疏散，出现不确定性。考虑到占领市场和投资的经济
6、性，组建的原则应是统一筹划漫衍实施。 2.3汇接节点设置选址原则 由于宽带光纤接入网工程建立目前尚未形成既定的技能标准和范例凭据，汇接节点设置选址主要遵循以下原则 2.3.1一个汇接节点笼罩范畴为以500m为半径组成的小区或515幢多层修建群。 2.3.2一个汇接节点的收容用户数量一般为3001000信息点，最多不凌驾1000信息点。 2.3.3汇接节点尽量与其他电信设施适用，以解决节点设备机房问题。 2.3.4汇接节点的位置应便于光缆和电缆的收支。 2.3.5汇接节点的位置应制止有腐化性气体、易遭雷击、高压输电线下、强滋扰区、湿润地区、低洼地、防洪堤坝四周等易遭破坏的地方，设备必须放在室内。
7、 2.4节点带宽分派原则 从目前宽带用户的实际流量考虑，在筹划历程中，核心节点之间分派一个1000Mbit/s带宽，汇接节点按需要增加相应的接口板或互换机，以提供足够的用户接入端口，当用户流量到达一定范围以后，采取中继流量的负荷分管。近期筹划（1年），10Mbit/s的端口总数量应该和收容用户数量相当，楼道互换机上行接口速率至少应按接入速率总和的1/5收敛配置，即每个宽带用户至少分派2Mbit/s带宽。对付住宅小区，按20宽带接入率分派带宽。对付党政构造、金融证券、智能大厦、宾馆酒店、学校医院和企业科研用户，考虑其内部已有局域网、上行可分派100M1000Mbit/s带宽。 3. 宽带接入网络
8、结构 凭据RBB模型，宽带城域网可分为核心层、汇接层和接入层三层。核心层主要完成数据的传输成果，卖力全网业务的转接和业务疏通，实现城域内数据互换及与IP网络互联。汇接层主要卖力区域内业务的汇聚和疏导，要求提供业务调治和路由能力、多协议处理惩罚能力和多业务接入能力。接入层卖力将业务就近接入汇接节点，要求设备具有多业务接入能力、多种接入手段和良好组网能力，可以迅速灵活的接入用户。 在筹划中，光缆敷设应采取一步到位方法。宽带按入网网络结构的选择应结合宽带接入点漫衍的特点、路由情况及业务要求，综合考虑、适当选择。既要充实考虑到网络的经济性和技能性，又要顾及生长的需要，同时还要考虑宽带接入的窄带需求以及
9、网络的运行和调配灵活性，如扩容、调治及应急等因素，宽带接入网光缆网络结构，主要考虑以下两种方案。 3.1星型方法 母局汇接节点到汇接节点按星型点到点连接、组成有源星型或双星型网络结构。该结构的优点是：结构简单、容易筹划、光缆的投资相对较小、缺点是；占用管孔多，每个用户是单路由，宁静可靠性差。对一些用户密度疏、近期变革大且离局较远的地区不失为一种行之有效的方法。 3.2环型与总线型结合方法 母局汇接节点采取从本节点出来的光缆双向进纤方法，汇接环由大芯数主干光缆组成，环上光缆采取不递减方法，每个汇接环上一般接46个汇接节点。汇接节点至楼道互换机采取星形点到点连接。该结构的主要优点是汇接环光缆占用管
10、孔少，纤芯使用率高，易于调治，宁静性高。 对一些在母局汇接节点间总线上的重要其他汇接节点，为解决单一物理路由的不宁静性，每个光节点可采取通向两个母局汇接节点偏向的进纤方法，形成对该汇接节点的双向接入方法，当其中一个母局汇接节点出现妨碍时，可通过另一母局汇接节点疏通，增加了接入业务的可靠性，同时，当用户光缆有富余时可作为局间中继用。但该方法增加了汇接节点设备负载，同时使网络结构庞大，不宜大量使用。 对付距母局距离较远，用户较疏散，有待进一步筹划、开发的区域、汇接节点可采取星型方法来组网。对付现有管孔数量不敷，用户数量会合在本局范畴，而都市筹划根本成形的区域，应优先考虑采取环型与总线型结合方法组网
11、。 在光纤接入网组网中，一般采取光纤本局环网综合型，如图1所示。它的特点为：重要业务节点（如小区、大商场、机场、政府构造、大医院、大楼、大学、大宾馆、银行、无线基站等）均在环路上，次要节点接入较为灵活。 对付环网综合型接入方法，对网结构、光缆铺设等都有一系列细则要求，其中对自愈环网中主要节点的节点数的要求为48个为宜。 3.2.1主要与光传输容量有关。以使用的斯达康公司生产的400为例，在自愈环网中，对互换局或靠近互换局的节点设置成局端点（），其余节点设置成远端点（），假设图1中局端（）节点传输系统为32个2系统，、远端（）节点考虑其上、下线业务量相同，各节点传输系统定为8个2系统，如果节点数
12、增加，其节点内的传输系统数将淘汰，不能满足节点内上、下线业务量的需求。 3.2.2与光传输设备的性能有关。用于监控、倒换、数据业务、帧同步码等信息也同时在自愈环环路中传送，节点数的增多，无疑使这些控制信息庞大化，并引起传输容量相对下降及倒换时延增加。 3.2.3光纤自愈环掩护对环路中两个节点间全部断纤形成的环路掩护其可靠性相似于我们在设备段经常使用的1：（这里为节点数），即当产生多个节点间光纤中断时，只能掩护其中的一个。如果自愈环节点数增多，那么自愈环的掩护可靠性就相对低落。 另外，组成环形网至少要有3个节点以上，所以要求节点下限是4个为宜不难理解。 另外，需说明的是，光纤辅设的多少不影响传输
13、设备容量：在每一个接入点，它的传输容量（能力）仅与设备自己的性能有关，如光端机输出4个3数据流，在实际事情中有些人理解为辅设光纤进入接入网点的数量越多，传输容量就越大的看法是不正确的。 3.3纤芯配置原则 3.3.1汇接节点；对付星型组网方法，每个汇接节点下6芯光缆，从主干到分支光缆逐级递减。 对付环型与总线型结合组网方法，汇接节点从汇接环上双向24芯，同时汇接环上至少预留12-24芯。汇接环采取单模光纤光缆，通常从几十到几百芯不等，发起采取带状光缆。 3.3.2汇接节点至楼道互换机；凭据业务需求配置纤芯数：每一个100M/1000Mbit/s以太网端口占用2芯，并用适当纤芯预留。发起采取多模
14、光纤光缆。 以图2为例说明。设环网所需的光缆芯数为72芯，凭据各节点业务量、预留考虑等实际情况，网中的纤芯编号如下： 主干节点编号：148 配线区编号：4960 配线区编号：6166 配线区编号：6772 配线区无次要业务节点，不分派配线区纤芯。今后生长需求可从主干光纤预留纤芯中解决。【未完待续】编者按：上一篇文章宽带接入网络的筹划与设计(一)我们介绍了用户分类与业务预测、组网原则、宽带接入网络结构，本文就宽带接入办事器的网络定位、宽带接入办事器的扩展、宽带接入办事器组网应用进行论述。 4.宽带接入办事器的网络定位 目前宽带网络性能的提高,以实现了带宽接入的扩展；在处理惩罚性能方面，背景成果强
15、大的城域FR/ATM网络或高速局域网络逐渐替代成果单一的PSTN网络。为此对宽带接入办事器在性能上和成果上都提出了更新、更高的要求。 4.1硬件设计结构 宽带接入办事器必须具有高速、高效的包转发特性，在性能上有效地解决宽带网络高性能、高负荷、高突发所带来的问题，性能不佳的宽带接入办事器势必成为网络的“瓶颈点”。目前具有2G以上的互换背板容量，100Kpps以上的独立包转发性能成为业界对宽带接入办事器的根本要求。从硬件系统结构上看，宽带接入办事器已从低效的会合式包处理惩罚结构向漫衍式处理惩罚结构演变，前后插板（接口板和处理惩罚板）的设计思路成为主流。采取这样的系统结构，处理惩罚模块可以直接处理惩
16、罚来自同一槽位接口模块的用户流量，并且对付输出在同一槽位上的网络流量能够不经过系统背板和互换矩阵模块直接进行转发，从而有效减轻系统负荷。另一方面，为了实现在差别槽位间的包转发，系统结构必须提供高容量、相对独立、有冗余备份能力的系统互换矩阵模块（Switch Fabric）和相应容量的背板总线，包管宽带接入办事器总体性能随接口模块增加呈线性增长的态势。 4.2接口类型和接入方法 为了实现对种种宽带接入类型的支持，宽带接入办事器必须尽可能多地提供富厚的接口类型。在用户侧方面，宽带接入办事器已经可以提供DS3/OC3/OC12的ATM光接口实现纯ATM接入或DSLAM（DSL的用户会合器）的接入，提
17、供100/1000M快速以太网接口实现局域网用户和HFC用户的接入，提供高密度信道化或非信道化E1/T1/DS3的帧中继接口实现帧中继用户的接入；在网络侧方面，一般通过100/1000M快速以太网接口，OC3/OC12的ATM接口，甚至可能是OC12的POS接口来实现流量的汇聚转发，满足宽带业务的实际带宽需求。 宽带接入办事器接入历程是依托于底层（数据链路层，主要是ATM层和以太网层）对数据包的封装重组，利用底层的技能特点，不但在接入组网方法上灵活多变，并且可以有效地捆绑上ATM和以太网自身的技能优势，实现办事质量包管。具体来说，通过RFC1490和RFC1483第二层的桥接技能，RFC157
18、7第三层的IP路由技能，实现宽带用户的静态IP接入；通过PPP Over ATM和PPP Over Ethernet实现用户的动态IP接入；通过L2TP的二层VPN隧道技能实现企业用户和小型ISP的VPN接入要求。从当前接入应用的趋势上看，PPP接入方法肯定是宽带接入主流的应用偏向。而在PPP接入技能中，由于PPPOE可以适用于多种接入网络，应用灵活，易于实现业务选择，同时又掩护目前用户的已有投资。 4.3接入数量 在宽带网络中，宽带接入办事器由接口处理惩罚模块直接完成对种种协议栈的封装重组处理惩罚，例如：PPPOE或PPPOA的呼唤。由于ASIC（专用集成电路）技能的引入，系统包处理惩罚能力
19、显著提高，接入实现的时长大大低落（通常要求小于5秒，包罗RADIUS认证时间）；系统各处理惩罚模块的公道配合使得系统越发稳定，并且能够很好地完成对多用户并发接入情况的调治处理惩罚。目前，一台中等范围的宽带接入办事器应能支持8000个以上的并发PPP（包罗PPPOA和PPPOE）呼唤，大型的宽带接入办事器可以实现100K个呼唤接入。宽带接入办事器具有这样的处理惩罚能力应该说已经完全能够满足实际大范围宽带接入应用的需要。 5.宽带接入办事器的扩展 宽带接入办事器定位是在主干网络的边沿，主要实现种种接入用户的业务汇聚和流量汇聚，重突出其接入方面的处理惩罚能力，希望宽带接入办事器包袱种种百般网络成果的
20、想法显然是不现实的。因此，针对目前宽带接入的实际需求和应用趋势去扩展宽带接入办事器的成果，才华越发高效地实现宽带接入。 5.1业务选择 业务选择的作用就是要实现：用户通过一条终结到宽带接入办事器的连接来自主地选择背景网络运营商所提供的多种业务。一方面，种种业务的具体实现在技能上的偏重点是差别的，它对网络性能要求也不尽相同。这样，通过在宽带接入办事器上分别出适当的业务模型，使之针对种种业务特点公道有序地捆绑系统及其网络资源，在有限的资源条件下更好的实现种种业务。另一方面，从今后网络应用的生长上看，网络内容办事供给商ICP与网络接入商ISP的疏散是一定的趋势。在接入汇聚侧，ISP必须将用户选择的业
21、务流转发到相应的ICP中去，同时在ISP网络上要严格包管对种种业务的断绝，也就是对ICP的断绝。因此，通过宽带接入办事器对接入用户实现业务选择是一定的应用要求。在具体实现上，根本采取以下两种模式：由终端直接进行业务选择模式和统一通事背景办事选择网关（Service Selection Gateway）模式。 由终端直接进行业务选择，如今一些宽带接入方法已经引入了业务选择的看法，要求用户在拨号前选择相应的业务，如目前遍及使用的PPPOE拨号接入。对付没有提供这一成果的接入方法，如PPPOA，可以通过用户名的结构化域名模式来激活接入办事器相应的业务模型。总之，这种业务选择方法首先是通过拨号软件由用
22、户进行业务选择，然后利用远端RADIUS办事器对用户进行业务授权确认，最后激活接入办事器内部相应的业务模型实现业务的指向。但是，采取这种业务选择方法，终端用户无法直观地、全面地获知宽带接入办事器提供的种种业务类型，增加了终端用户的实际操纵，具有一定的局限性。另一方面，用户要实现业务间的切换必须重新进行虚拟拨号，实现上也不方便。 采取背景办事选择网关模式，用户通过PPP或DHCP方法接入并动态得到IP地点后，被强制访问与宽带接入办事器直连的办事选择网关。在用户终端一般可以通过Web的交互式界面得到可选择业务的相关信息，填入相应的用户数据后，通过远端RADIUS对申请进入这一业务的用户进行授权认证
23、，然后凭据业务的差别对用户实行须要的IP笼罩，最后仍然是通过激活接入办事器内部相应的业务模型实现业务的选择。从成果上讲，我们可以认为背景的办事选择网关（SSG）是一台具有Web Server成果，同时提供成果强大的业务治理与用户治理的办事器。它通事背景数据库，界说种种用户的业务范畴和操纵权限。 其实，这两种选择模式的实现内核根本趋于一致，业务选择的核心都是在宽带接入办事器实现，差别仅仅在用户接口形式上。但是，从运营的实际需要出发，采取SSG办事选择网关模式不但大大提高了接入用户操纵的透明度，淘汰了用户终端的配置历程，并且可以起到业务门户的作用，为下一步的办事扩展提供空间。对付运营商来讲，这确实
24、是一种理想的业务选择运营模式。 5.2 QoS支持 QoS问题一直是包互换网络所存眷的核心问题之一，尤其是在IP网络中。如今的宽带网络，尤其是在主干网，主要采取点对点传输的组网方法，在很洪流平上是通过高带宽来调换QoS。但是，对付宽带接入办事器而言，它包袱着种种业务的汇聚，并且上连带宽究竟有限，一味地通过高带宽来实现QoS显然是不现实的。这样，在接入侧QoS成果的实现就显得尤其重要。因宽带接入办事器支持ATM和FR接入，通过ATM或FR自身的QoS实现机理就可以很好地解决用户的QoS问题。但在宽带接入办事器中除了ATM和FR接入外，另有种种类型的纯IP接入。对付这一类型的接入流量，可以利用IP
25、报头的办事类型标记（ToS）字段。通过业务提倡侧对IP包打上相应的ToS标记，在接入办事器内部进行相应的流量映射或业务映射，区分种种流量品级，实现网络的QoS。 5.3 VPN（虚拟专用网络）实现 虚拟专用网络就是要实现在大众网络平台上宁静高效地传送，使网络具有良好的扩展性和伸缩性。VPN技能的核心会合在数据包的加密和网络传送上。IETF已经制订了一些VPN技能标准，如：二层L2TP隧道技能和三层IPSec加密技能。这两项技能标准的颁布为VPN的应用打下了坚固的底子。从目前VPN的实际应用上看，VPN业务多数会合在网络的边沿上实现，对付主干网络设备而言往往是透明的。宽带接入办事器作为网络接入和
26、业务汇聚的脚色，往往是VPN应用的最初提倡端，它对VPN应用的实现至关重要。目前，在网络第二层的VPN实现上，宽带接入办事器提供L2TP隧道加密技能。它一般既可以作为LAC（L2TP访问会合器），也可以作为LNS（L2TP网络办事器），组网应用灵活。在网络第三层的VPN实现上，由于IPSec是较新的协议标准，因此这种VPN的实现还不普及。如今只有部分的宽带接入办事器开始支持该项成果。 5.4 端口批发 由于业务扩展的需要，端口租赁也将是今后宽带接入应用的趋势。尤其是企业类的团体用户，他们通过在接入侧端口租赁和带宽租赁可以迅速地实现自身网络建立，节省网络建立所需的大量投资。对付这类应用的需求，在
27、宽带接入办事器中可以通过分别VLAN或创建虚拟路由器（Virtual Router）的方法来实现。这些技能的实现，在本质上都是将系统进行子资源分别，在每一个子系统中独立完成网络二、三层的相应成果，完成端口批发业务。其实，站在VPN的角度上看，我们也可以认为端口批发业务是实现VPN应用的另一途径，且应用灵活方便。 5.5组播支持 从全网位置上看，宽带接入办事器必须支持组播，在网络层上完成组播视频流的末端分发。网络主机安装相应的组播应用步伐来支持组播协议，通过主动提出组播申请，选择所需的组播办事，以使之连接到本地支持IGMP的路由器或组播办事器上。从技能实现的角度上和目前实际设备对组播支持情况上看
28、，宽带接入办事器主要起到转发在网络终端和支持IGMP的组播办事器或路由器之间的组播流量。它一般都支持IGMP 第一、二版的协议标准，但是在很洪流平上仅仅是饰演着IGMP署理（Proxy）或IGMP欺骗（Snooping）的脚色，简单地完成网络末端组播包的透明通报和分发，终端用户感觉不到与实际应用时的差别。为了进一步提高宽带接入办事器组播应用的灵活性，一些设备厂商在实际的产物中已经开始对组播路由协议（如：PIM，DVMRP等）的支持。 5.6 IP流量的转发治理，实现防火墙成果 宽带接入办事器的IP流量转发治理主要是凭据差别用户的实际权限向用户提供相应的接入能力，在一定水平上完成IP防火墙的成果
29、，实现内部网络宁静。IP的流量转发治理在很洪流平上是与宽带接入办事器的VPN和业务选择相捆绑，与上层主干边沿路由器相配合，灵活有效地实现对种种业务类型的IP疏散。在技能实现上，该成果可以通过自身IP包过滤（IP Filter），针对差别业务灵活分派IP地点段和网络侧NAT（网络地点翻译）来实现。同时，从网络宁静的角度出发，宽带接入办事器还应该提供防IP打击和IP欺骗的成果。 对付IP过滤技能，系统在完成用户接入的同时凭据用户选择的业务类型指定相应的IP过滤战略，向差别权限的用户进行三、四层的数据包过滤。这样既实现了业务的需要，又可以有效地限制用户的访问权限，实现与相应业务的捆绑。这一成果的实现
30、由宽带接入办事器内部独立完成，不需要上层路由器的配合。 对付接入用户IP地点的分派，宽带接入办事器通过与背景RADIUS办事器的配合，由宽带接入办事器，背景RADIUS办事器，甚至还可以由挂接在接入办事器上的DHCP server来实现用户牢固地点和动态地点的分派。在这种方法下要实现IP流量转发控制，一方面可以通过在宽带接入办事器上对差别的IP地点段设置差别的路由转发战略来实现；另一方面也可以由上层路由器通过IP包的解析，对差别的IP源、目的地点进行过滤或路由，来限制差别用户的接入能力。 对付NAT技能的引入，一方面它可以充实利用私网地点，缓解公网IP地点资源有限的压力。另一方面，NAT通过I
31、P流量的单向转发处理惩罚，实现用户内部的网络宁静。 宽带接入办事器提供非IP业务向IP业务的转换。从IP网络宁静方面考虑，IP防火墙成果的实现会合在网络的边沿。因此，它提供须要的防IP打击和IP欺骗的成果对付整个IP网络宁静来讲是十分重要的。可以说，IP防火墙成果的提高是网络应用对宽带接入办事器的实际要求。同时，由于SSG具有强大的用户治理成果且交互式界面良好，将IP防火墙成果与SSG集成具有很好的实际应用前景。 6.宽带接入办事器组网应用 宽带接入办事器主要是为了适应当前种种DSL接入应用要求，尤其是ADSL接入。目前ADSL接入都是基于ATM网络平台，是ATM的ADSL。但是，目前的网络架构以纯IP网居多且范围较大。同时，对付ATM技能的争论仍是业界讨论的核心。ATM网络的进一步扩大有一定的困难，实现ADSL直接IP接入的要求有现实意义。另一方面，随着接入侧接入网设备集成度的提高，在一个上连的接入网络单位（如DSLAM），往往能够挂接成百上千个实际用户。对付这样的网络漫衍和如此多的单点上连用户，将宽带接入办事器由会合式接入转为疏散接入，也是一种理想的选择。甚至可以在接入侧将其与边沿接入设备直接集成，直接接入网络的IP一体化。这种组网方案不但有利于宽带接入办事器自身设备的简化，易于实现用户的QoS，并且将接入用户数据IP化
