第4章 城域网技术

4.4 宽带城域网的主要技术指标
(8)链路利用率：
链路利用率是指：链路可用时间与运行总时间之比 链路利用率参考值为： POS链路为99.999% Ethernet链路为99.00% ATM 155Mb/s链路为99.99%。
(9)设备可用率：
设备可用率是指：设备可用时间与运行总时间之比 设备可用率参考值为： 核心路由器和交换机为99.99% 接入设备为99.00%。
宽带城域网技术的最基本特征：
以光传输网络为基础、以IP技术为核心、支持多种业务。
对宽带城域网的共识
完善的光纤传输网是宽带城域网的基础;
传统电信、有线电视与IP业务的融合成为了宽 带城域网的核心业务; 高端路由器和多层交换机是宽带城域网设备的 核心; 扩大宽带接入是发展宽带城域网应用的关键。
宽带城域网的定义
城域网的概念泛指网络运营商在城市范围内提供各 种信息服务业务的所有网络; 它是以宽带光传输网为开放平台，以TCP/IP协议 为基础，通过各种网络互联设备，实现语音、数据 、图像、多媒体视频、IP电话、IP接入和各种增值 业务服务与智能业务，并与运营商的广域计算机网 络、广播电视网、传统电话交换网PSTN互联互通 的本地综合业务网络; 为了满足语音、数据、图像、多媒体应用的需求， 现实意义上的城域网一定是能够提供高传输速率和 保证服务质量QoS的网络系统; 因此传统意义上的城域网扩展到宽带城域网。
城域网概念的发展与演变
早期城域网的概念与技术:
20世纪80年代后期, 人们提出了城域网MAN的概念 城域网的业务定位:城市地区范围内大量局域网系 统的互联上(IEEE 802.6 DQDB以及FDDI) 根据IEEE 802委员会的最初表述:城域网是以光纤 为传输介质，能够提供45Mbps到150Mbps高传输 速率，支持数据、语音、图形与视频综合业务数据 传输，可以覆盖跨度在50公里到100公里的城市范 围，实现高速宽带传输的数据通信网络。 早期的城域网的首选技术是FDDI。
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(2) 服务质量QoS ：
宽带城域网业务有多媒体业务、数据业务与普通的语音业 务，各种业务对网络的服务质量的要求是不同的； 在有限的网络资源下，应该按照使用业务等级制定付费标 准，划分不同的等级，制定不同的服务质量QoS要求； 保证服务质量QoS要求的技术主要有：资源预留RSVP、 区分服务DiffServ与多协议标记交换MPLS。
宽带城域网业务范围
大规模Internet接入服务、高速上网服务 城市范围内网络互联服务
(实现“同城信息，本地交换”)
电子政务与电子商务服务 智能社区服务
(一系列数字化信息服务、VoD点播、超市购物等)
网上教育与远程医疗服务
(使用宽带城域网的IP视频系统)
带宽与管道出租服务
(带宽租赁或专线服务等)
4.2 宽带城域网的结构
宽带城域网的总体结构
宽带城域网的逻辑结构：
典型的宽带城域网的层次结构
核心层：主要承担高速数据交换的功能 汇聚层：主要承担路由与流量汇聚的功能 接入层：主要承担用户接入与本地流量控制的功能
苏州宽带IP城域网举例
核 心 层 汇 聚 层 接 入 层
宽带IP城域网架构
宽带IP城域网由核心层、汇聚层、接入层组成。核心层主
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(8) 网络安全：
宽带城域网的网络安全问题涉及技术和管理两个层 面； 技术方面需要解决物理安全、网络安全和信息安全 等三方面的问题，管理方面涉及安全管理的规范的 制订、执行与监督； 宽带城域网组建方案要考虑设备冗余、线路冗余、 路由冗余，系统故障的快速诊断与自动恢复，宽带 城域网必须充分地考虑网络防攻击问题。
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 路由波动率 端-端延时 端-端的丢包率 端-端跳数 二层设备跳数值最大数 路由切换时间 生成树协议切换时间 链路利用率 设备可用率
4.4 宽带城域网的主要技术指标
(1) 路由波动率：
路由波动率是指：单位时间内允许路由表变化的次数，单 位为次/分钟 路由波动可以指BGP、IS-IS与OSPF等路由协议的波动 参考值： 城域网核心交换网为 1次/15分钟 广域网骨干网为 1次/30分钟
4.1 城域网的基本概念
宽带城域网技术的主要特征：
(1) 基于计算机网络技术、IP协议，以电信网的可扩展性、可管理 性为基础，在城市范围内汇聚宽带、窄带用户的接入，以满足集团和 个人用户对Internet和宽带多媒体服务业务需求为目标组建的综合宽 带网络； (2)从传输技术角度看是公共电话交换网、移动通信网、计算机网络 和有线电视网基础上，为语音、数字、视频提供互连互通的通信平台； (3) 设计重点在重点保证高数据交换容量、交换结点的性能和容量， 保证大量接入用户的服务质量QoS，宽带城域网应该是一个在城市区 域内，为大量用户提供接入和各种信息服务的综合网络平台 ； (4) 是传统计算机网、电信网、有线电视网及它们服务的融合；
接入层
解决“最后一公里”问题。通过各种接入技术，连接最终用户， 为它覆盖范围内的用户提供访问Internet，以及其它的信息服务。
4.3 组建宽带城域网的基本原则
宽带城域网的可运营性
24x7服务，保证QoS，组建一个电信级或准电信级网络系统
宽带城域网的可管理性
电信级的接入管理、业务管理、网络安全、计费能力、IP地 址分配、QoS保证，实现分级别、分权限、分区域网络管理
宽带城域网的可盈利性
必须是可盈利的，定位可以开展的各项业务、定位客户群、 培育和构建合理的宽带价值链
宽带城域网的可扩展性
可扩展性，灵活性，对新业务与网络规模、用户规模扩展 的适应性，慎重选择方案与设备，制定统一的规划，分阶段、 分步骤的逐步实施，逐步调整建设步骤和规模
4.4 宽带城域网的主要技术指标Hale Waihona Puke Baidu
宽带城域网建设对电信业的影响
传统的局域网、城域网与广域网在技术上的界限越来越模糊了 传统的电信传输网技术与计算机网络技术的界限越来越模糊了
传统的电信服务业务与Internet应用的界限越来越模糊了
电信传输网、计算机网络与广播电视网的界限越来越模糊了 宽带城域网的建设与应用引起了世界范围内的大规模的产业结 构的调整和企业重组 宽带城域网已经成为现代化城市建设的重要基础设施之一
(3) 网络管理基本方案：
带内网络管理 带外网络管理 同时使用带内和带外网络管理 对汇聚层及以上设备采取带外管理，而对汇聚层以下采 用带内管理
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(4) 用户管理：
用户管理包括：用户认证与接入管理、计费管理等； 用户管理可以采用将用户静态配置的IP地址或通过DHCP自 动获得的IP地址，与用户设备的MAC地址、基于端口的 VLAN ID捆绑； 对于利用Ethernet方式接入的用户，通常根据接入的交换机 端口号，来划分VLAN的方法来解决用户接入的安全问题 。
(4) 端—端跳数：
端—端跳数hop是指：从任意接入设备到另一接入设备之 间经过的最大的设备数，包括网桥或网络交换机等二层设 备与路由器等三层设备； 参考值为广域骨干网络小于4，城域网范围内小于8。
4.4 宽带城域网的主要技术指标
(5) 二层设备跳数值最大数： 二层设备最大跳数hop是指：帧通过网桥或网络交换机等二 层设备的转发数； 二层设备跳数值最大数的参考值为 7。 (6) 路由切换时间： 路由切换时间是指：由主路由切换到备份路由时，分组不能 正确传送的最大时间； 路由切换时间的参考值为 500ms。 (7) 生成树协议切换时间： 生成树协议STP切换时间是指：STP从一种稳定拓扑结构过 渡到另一种稳定拓扑结构的过程中，不能正确传送数据分组 的最大时间； 生成树协议切换时间参考值是 50 s 。
(5) 多业务接入：
宽带城域网的一个重要的特点是允许多业务接入。接入的 业务可以是低速专线、帧中继、局域网接入、企业VPN、 IP电话、视频点播等； 宽带城域网必须能够快速、方便地为用户接入提供服务， 并且具有接入新的应用和服务的能力；
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(6) 统计与计费：
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 带宽管理 服务质量QoS 网络管理 用户管理 多业务接入 统计与计费 IP地址的分配与地址转换 网络安全
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(1) 带宽管理：
宽带城域网拥有比过去传统网络更高的带宽，宽带接入速 率多使用1Mkbps、10 Mbps、100 Mbps，主干网多使用 155 Mbps或622 Mbps，而现在则多使用1Gbps、10Gbps 或更高的带宽； 带宽的增加会激发新型业务的出现，而新型业务的应用也 会带动带宽的需求的增长，带宽与业务呈良性的互动与增 长； 城域网的建设必须兼顾现有的带宽管理能力与未来的扩充 能力； 能不能在宽带城域网中提供无阻塞、高质量的传输能力， 已经成为宽带城域网运营商竞争的重要指标之一。
(研究生课程：计算机网络高级教程)
第4章 城域网技术
4.1 城域网的基本概念
城域网发展的背景:
2000年前后北美电信市场上出现了长途线路的带宽 过剩的局面 造成这种现象的主要原因是：低速调制解调器和电 话线路带宽已经成为用户接入的瓶颈 很多电信运营商虽然拥有大量的广域网带宽资源， 却无法有效地将大量的用户接入进来 制约大规模Internet接入的瓶颈在城域网 电信运营商就必须提供全程、全网、端─端、可灵 活配置的宽带城域网。
良好的统计与计费能力是保证宽带城域网正常 运行的基础； 统计与计费可以在不同的层次上实现，最简单 的是利用网络管理协议SNMP的管理信息库MIB 来实现； 计费可以是包月或计时方式付费，也可以按流 量付费。
4.5 管理和运营宽带城域网的关键技术
(7) IP地址的分配与地址转换：
在宽带城域网中，除了建设初期用户IP地址可 以采用公用IP地址之外，一般都采用内部专用 IP地址； 基本方案：使用公用IP地址和内部专用IP地址 两类地址和网络地址转换NTA技术来解决； 为宽带城域网的关键设备与特殊用户分配固定 的公用IP地址。
要完成城域网内高带宽传输与高速调度、高速传送与交换， 实现与其它网络的互联互通，而汇聚层主要完成信息的汇 聚与分发，接入层为用户提供具体的接入手段。核心层和 汇聚层由运营商统一规划与建设，接入层则可能由运营商、 ISP及企事业单位建设。 核心层由高性能核心路由器与高速核心交换机组成 汇聚层由高性能三层交换机组成 接入层由低端交换机和低端路由器组成 城域网的骨干一般由千兆/万兆以太网(GE/10GE)、ATM、 POS(Packet Over SDH)、IP Over DWDM等高速链路连接 可提供用户ADSL、Cable Modem 、 LAN等方式的接入
宽带城域网的核心交换层、汇聚层与接入层
核心交换层
(1) 将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发 (2) 实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP出口 (3) 提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由服务
汇聚层
(1) 汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换 (2) 根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS 优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理 (3) 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理
(2) 端─端延时：
端—端延时是指：从任意接入设备的接入侧，到另一个接 入设备的接入侧，IP分组的传输延迟时间； 参考值是城域网范围内的端─端延时应该小于40ms，城域 网之间的端─端延时应该小于100ms。
4.4 宽带城域网的主要技术指标
(3) 端—端的丢包率：
端—端的丢包率是指：任意两个结点之间IP分组传输时， 正确接收分组数与发送分组数之比； 参考值是城域网范围内与城域网之间的端—端的丢包率都 应该小于0.01%。