宽带IP城域网工程设计规范.docx

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宽带IP城域网工程设计规范

YD

中华人民共和国通信行业标准

YDXXXX-XXXX

宽带IP城域网工程设计规范

CodefordesignofbroadbandIPmetroareanetwork

（2004年版）

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX实施

XXXX-XX-XX发布

中华人民共和国信息产业部发布

中华人民共和国通信行业标准

宽带IP城域网工程设计规范

CodefordesignofbroadbandIPmetroareanetwork

YDXXXX-XXXX

（2004年版）

主编部门：

中华人民共和国信息产业部综合规划司

批准部门：

中华人民共和国信息产业部

施行日期：

200X年XX月XX日

XXXX出版社

200X北京

目次

前言

宽带IP城域网是IP骨干网在城域范围内的延伸和覆盖，是覆盖城市、郊区及其所辖的县市和地区，提供城域多业务的网络。

宽带IP城域网承担集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租任务，具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样和接入方式灵活的特点。

IP城域网界于全国骨干网或省网和用户驻地网或终端用户之间，将企业和个人客户的各种业务连接到骨干网中。

本规范主要规定了基于IPv4的我国宽带IP城域网的网路结构、网路组织、路由协议、路由策略、网间互联、网络性能、服务质量、网络管理、网络安全、传送技术、业务、编号方案、地址分配设备配置原则、机房设计等。

本规范适用于基于IPv4的我国宽带IP城域网的工程规划和建设。

本规范由信息产业部综合规划司负责解释、修订、监督执行。

本规范起草单位：

京移通信设计院有限公司

本规范主要起草人：

XXX

1总则

1.0.1为了使宽带IP城域网工程设计有所依据，特制定本规范。

1.0.2本规范适用于宽带IP城域网新建工程设计，改扩建工程在合理利用原有设施的基础上参照本规范执行。

1.0.3设计必须贯彻国家基本建设方针和技术经济政策，符合相关技术标准、规范的规定。

1.0.4宽带IP城域网的设计应遵循开放性的原则，设计的网络应具有可运营性、可管理性、可增值性、可扩充性，设计的网络应安全可靠。

设计应进行多方案技术经济比较，努力降低工程造价，提高经济效益。

1.0.5设计应与业务和网络发展规划相适应，以近期业务需求为主，兼顾远期业务发展。

1.0.6当本规范与国家标准有矛盾时，应以国家标准为准。

1.0.7在特殊情况下执行本规范个别条款有困难时，设计中应充分阐述理由，并提出采用相应措施的报告，呈主管部门审批。

2术语、符号

本规范使用了以下术语：

AC接入控制器

ACL访问控制列表

ADSL非对称数字用户线

AP接入点

AS自治系统

ATM异步转移模式

BGP边界网关协议，BGP-4为边界网关协议版本4

BRAS宽带接入服务器

B/S浏览器/服务器模式

CAR承诺访问速率

CBWFQ基于类的加权公平排队

CIDR无类域间路由选择

CoS服务等级

C/S客户机/服务器模式

CSD电路交换数据

DDN数字数据网

DiffServ差分服务模式

DWDM密集型波分复用

ENUM电话号码到URI的映射

FR帧中继

GE千兆比特以太网

GPRS通用分组无线业务

GRE通用路由封装

GSM全球移动通信系统

GTS通用流量整形

ICP互联网内容提供商

IDCInternet数据中心

IEEE电气和电子工程师学会[美]

IETF因特网工程师任务组

IntServ集成服务模式

IP互联网协议

IP800基于IP的800号业务

IPv4互联网协议-第4版

IPv6互联网协议-第6版

IPSecIP安全协议

ISDN综合业务数字网

IS-IS中间系统-中间系统

ISP互联网服务提供商

L22层

L2TP第2层隧道协议

L33层

LMDS本地多点分配业务

MIB管理信息库

MPLS多协议标记交换

MSTP多业务传送平台

NAP网络接入点

NAS网络接入服务器

OSPF开放最短路径优先路由协议

PHB逐跳转发行为

PKI公共密钥基础设施

POSSDH上传送IP

PQ优先队列

PSTN公用电话交换网

QoS服务质量

RADIUS拨号用户远程认证服务

RED随机早期探测

RFC征求意见稿

RPR弹性分组环

RSVP资源预留协议

SDH同步数字体系

SmartCard智能卡

SMC安全管理中心

SNMP简单网络管理协议

SP服务提供商

TE流量工程

Token令牌

VLSM可变长子网掩码

VOIPIP承载语音

VPN虚拟专用网

WAP无线应用协议

WFQ加权公平排队

WRED加权随机早期检测

WLAN无线局域网

WWW万维网

XML扩充标识语言

E-LSP一种MPLSCoS方案，在LER上将IPDS字节映射到MPLS标记的EXP位，通过EXP位向LSR表示分组的QoS要求

L-LSP在LER上将IPDS字节映射为一个LSP，通过标记和EXP位向LSR表示分组的QoS要求

3网路结构

3.1网络层次

3.1.1宽带IP城域网的网络层次应根据运营、管理等因素确定。

IP城域网原则上采用核心层、汇聚层和接入层三层。

各汇聚层之间通过核心层实现互连。

在城域网建设初期，若业务量不大，核心层节点和汇聚层节点可以合为一体，随着业务需求的不断增长，再分开设置。

城域网接入层节点可直接接入汇聚层。

3.1.2宽带IP城域网应设置业务控制层和业务管理层。

业务控制层负责用户接入管理、用户策略控制、用户差别化服务，同时作为承载层和业务层相互连接的桥梁，对网络提供的各种业务进行控制和管理，实现对各类业务的接入、区分、带宽分配、流量控制以及ISP的动态选择等。

业务管理层负责提供统一的网络管理与业务管理、统一业务描述格式，根据业务开展的需要，实现业务的分级分权及网络管理，提供网络设备的故障、配置、计费、性能和安全的统一管理。

3.2节点设置

3.2.1宽带IP城域网的网络节点设置应根据业务发展需要确定，综合考虑业务流量和地理位置因素，未设置网络节点的区域，可通过传送网延伸业务。

3.2.2根据节点在网络中的功能定位，城域网节点可以分为核心节点、汇聚节点和接入节点。

上述节点可位于同一地点。

3.2.3宽带IP城域网核心节点宜设置在城区（含开发区）内。

核心节点位置选择应考虑业务分布、机房条件、出局光纤布放情况等综合因素，优先选择原有全国骨干网或省网节点设备所在局点。

3.2.4汇聚层节点和接入层节点的位置和数量应根据各地光纤和业务开展情况进行选定。

4网路组织

4.0.1宽带IP城域网核心节点间应采用网状或半网状连接，保证用户对业务中心的访问带宽，保证网络的冗余连接。

在网络建设初期，也可以采用简单的“双星型”网络结构，在保证网络安全的前提下有效的降低初期投资。

4.0.2汇聚节点至核心节点间应采用双星型、环形等组网方式。

4.0.3接入节点分布广、数量多，根据光纤资源情况，可选择环形组网方式（采用城域多业务传输或接入设备自组环）和星型（点对点）的组网结构。

4.0.4网络内中继电路的局向组织应充分考虑网络流量规划和路由选择方案的要求，每个方向的电路均应有明确的设置目的和疏通流量内容。

4.0.5网络内中继电路的局向组织应充分考虑网路的安全可靠。

根据传输路由情况和可提供中继电路的可能，网络接入节点应尽可能设置2个方向的中继电路联入核心或汇聚节点，网络核心节点应尽可能设置2个或2个以上方向的中继电路与其它核心节点连接。

不同方向的中继电路尽量由不同的传输系统开通。

每个宽带IP城域网应选择2个或2个以上核心节点与全国骨干网或省网路由器实现连接，提供宽带IP城域网的出口。

4.0.6网络每个局向中继电路的带宽设置应根据业务量矩阵、网络性能要求、网络流量流向规划等因素计算确定。

在条件允许的情况下，可采用网络仿真工具进行计算。

带宽设置必须同时考虑传输网络的带宽颗粒和可能的传输网络建设成本。

同局向多条同带宽电路的数量必须小于动态路由协议的相关功能限制。

4.0.7若在网络本身的设计中已经比较多的考虑保护问题，虽然IP网络本身的保护机制不尽完善，综合考虑性能价格因素，原则上可不要求传送网为IP城域网中继电路提供保护机制。

4.0.8为保证业务质量和用户感受的一致性，主备电路或者分担电路的传输延迟尽量一致。

5路由协议

5.1自治域划分原则

5.1.1对于较小规模的宽带IP城域网可不设置为独立的自治域，而是将其作为一个IGP路由域上联到省网或骨干网，并且通过IBGP会话向骨干网通报其内部路由。

5.1.2对于一些省份中的的省会或者经济比较发达的主要城市，其IP城域网可以划分为独立的自治域，分配公用的或保留的AS号，并通过EBGP会话向省内骨干网或省际骨干网通报其内部路由，若采用了保留AS号，应在省网与骨干网互连的边界进行过滤，转换为骨干网合法AS号向外广播。

5.2路由协议选择

5.2.1对于不拥有独立自治域的IP城域网，其被划分为省网IGP路由域，因此城域网IGP选择应考虑内部设备对路由协议的支持，还应根据省网的路由协议选择自己的内部路由协议。

5.2.2对于拥有独立自治域的宽带IP城域网在自治域内应选用合适的域内路由协议。

域内路由协议应采用动态路由机制，可以选用OSPF或IS-IS。

5.2.3对于IP城域网未设置独立自治域，其内部路由协议应同时作为IP城域网与省网骨干之间的路由协议。

5.2.4对于设置独立自治域的IP城域网应选用合适的域间路由协议。

与全国骨干网或省网域间路由协议采用BGP-4。

5.2.5根据业务需求，网络内可以配置有关组播路由协议。

5.2.6根据业务和用户需要，对于用户接入一般宜采用静态路由配置，部分有需求的用户也可采用BGP-4。

6路由策略

6.1路由策略设计原则

6.1.1宽带IP城域网的路由策略在工程设计中应遵守下列原则：

1通过路由策略的实施，实现正确的路由信息接收与宣告。

2通过路由策略的实施，在网络拓扑的配合下，应实现避免网络中出现单故障点、提高网络的生存能力。

3通过路由策略的实施，应实现预期的路由选择方案，实现网络流量规划，使网络业务流量合理的分布在各条电路上。

4路由策略应保证网络具有可扩展性，使得网络扩展后全部资源可以被优化利用。

5路由策略应简单、明了，含义明确、便于管理维护，应对业务流量流向的变化具有适应性，可以根据流量流向变化方便、快速地进行调整。

6.2路由信息的接收与宣告

6.2.1原则上，宽带IP城域网可采用域内路由协议承载网络中继电路信息，并确定BGP路由的下一跳路径；采用域间路由协议BGP承载外部网络路由信息以及用户路由信息。

6.2.2宽带IP城域网应根据与之互联的网络的互通协议以及对用户的服务内容，正确地接收与宣告对方网络的路由信息及用户的路由信息，并采用BGP实现对接收、宣告的内容的控制。

6.2.3对于设置独立自治域的IP城域网出口节点路由器应具备接收全部省外路由表的能力，要求对端发送全部路由表。

IP城域网对全部路由表可以照收，但在有特殊需求时，这些IP城域网可以有选择地过滤部分省外路由表。

6.2.4根据业务需求，网络可设计合适的组播路由域。

6.3流量流向规划与路由选择规则

6.3.1根据网络所承载的业务种类，对于网络存在多条可能路由的情况下，应进行合适的流量流向规划。

一般的规划方式有：

－主备疏通方式：

对于所有流量，网络正常情况下经正常路由疏通，正常路由异常时经由备用路由疏通；

－按流量分担疏通方式，对于所有流量，在网络正常情况下经由可能的路由以负载分担方式疏通，异常时业务疏通质量将有所降质；

－按业务分担疏通方式：

对于不同的流量（例如按业务种类），在网络正常情况下分别经由各自不同的主要路由进行疏通，异常时业务疏通质量将有所降质。

规划优化的原则为尽量满足网络所承载业务的质量、可靠性等要求，全网的整体资源利用率高，同时要易于维护管理，并方便进行流量调整。

6.3.2根据流量流向规划，网络应设计合适的路由选择规则。

一般的规则有：

－就近原则：

业务流量根据拓扑结构确定的最短路径进行疏通；

－指定路径原则：

业务流量根据预先规划的路径或者预先规划的路径关键点（例如出入口位置、不同网络平面等）进行疏通。

6.3.3网络的路由选择规则的实现可采用以下技术：

－合理设计域内路由协议的链路权值；

－运用域间路由协议的各种属性并合理设计赋值；

－采用MPLSTE技术。

6.3.4网络路由应尽可能进行聚合。

根据网络路由选择规则的需要，网络中可以存在适当的非聚合路由。

6.3.5网络中不应存在路由选择循环，不存在路由黑洞。

6.4路由协议运行的稳定性与扩展性

6.4.1为提高网络的稳定性，原则上在域内和域间两种路由协议之间不进行路由信息的互相注入。

6.4.2根据网络规模，合理设计域内路由协议的分级或分区域，以提高网络的稳定性。

在网络中继电路带宽较宽、网络节点设备的计算能力较强时，尽量采用不分级和不分区域的域内路由协议方案，以方便优化网络路由。

6.4.3为了快速跟踪网络中继电路状态变化情况，降低可能的电路中断对业务的影响，应合理运用域内路由协议的快速收敛技术，并合理设计有关的故障检测定时器范围。

6.4.4可以采用设置BGP阻尼的方式来减小由于中继电路不稳定对网络的影响。

7网间互联

7.1与骨干网或省网间互联

7.1.1宽带IP城域网应与全国IP骨干网或省网实现互联。

7.1.2宽带IP城域网选择2个或2个以上核心节点与全国骨干网或省网路由器实现连接，提供宽带IP城域网的出口。

7.1.3对于部分业务量大的城域网，可以开通城域网间互联电路，但是该互联电路应仅用于疏通城域网内部分两网间的互联业务。

7.1.4网间互联带宽应根据业务需求双方协商确定。

7.1.5网络应设计合理的网间互联路由策略，实现互联业务疏通的路由优化，尽量减少不合理的互联业务路由走向，并有效利用互联带宽。

7.1.6网间互联应对入网流量进行控制，主要可以通过控制向互联对方网络宣告的路由信息内容、通过配置调整相应BGP路由的有关属性参数，引导入网流量。

7.1.7网间互联应对出网流量进行控制，主要可以通过配置BGP路由的有关属性参数、与互联对方网络协商有关BGP路由有关属性参数赋值含义及方式，引导出网流量。

7.2与PSTN/ISDN网间互联

7.2.1宽带IP城域网与PSTN/ISDN网间互联包括采用网络接入服务器互联和IP电话网关互联2种方式。

7.2.2采用网络接入服务器方式，PSTN和ISDN用户通过网络接入服务器拨号接入到宽带IP城域网，网络接入服务器位于PSTN/ISDN网络与宽带IP城域网的接口处，网络接入服务器和PSTN/ISDN网络之间可以采用ISDNDSS1（30B+D），中国1号信令或中国7号信令。

7.2.3采用IP电话网关方式，PSTN和ISDN用户通过IP电话网关接入到宽带IP城域网，呼叫PC用户，也可以呼叫另一PSTN/ISDN网络的用户。

IP电话网关位于PSTN/ISDN网络与宽带IP城域网的接口处，IP电话网关和PSTN/ISDN网络之间可以采用ISDNDSS1（30B+D），中国1号信令或中国7号信令。

8网络性能

8.0.1IP网络性能指标包括：

－吞吐量：

网络两个节点之间特定业务流的平均速率；

－延迟：

IP包在进入网络节点和离开网络节点之间的平均历时，可以是单向延迟或是往返延迟；

－抖动：

IP包延迟的变化；

－包丢失率：

IP包在网络传送过程中丢失报文的百分比；

－可用性：

网络可以为用户提供服务的时间的百分比。

8.0.2不同的用户及业务对IP网络性能指标的要求是不同的，本规范只对网络轻载条件下的网络性能提出建议，在工程建设中，应该根据实际情况对上述性能指标提出建设要求。

一般宽带IP城域网网络性能指标参考建议如下：

－单向延迟：

≤20ms（暂定值，从接入节点至IP城域网出口，包括传输延迟和设备延迟）；

－抖动：

≤20ms（暂定值）；

－包丢失率：

≤1％（暂定值）；

－可用性：

≥99.99％（暂定值）。

9服务质量

9.0.1服务质量（QoS）是指IP网络的一种能力，可为特定的业务提供其所需要的服务。

通过有效地实施各项IPQoS技术，使得运营商能够有效地控制网络资源及其使用，在单一网络平台上融合语音、视频及数据等多种业务，能够在现有网络上细分客户、针对不同的客户需求提供特色的差别业务。

9.0.2宽带IP城域网应在仔细规划估算所承载的各种业务的平均速率和峰值速率的基础上，合理设计链路带宽。

在不采用各种QoS技术的情况下，网络可采用轻载方式提高服务质量：

－在采用主备疏通方式的流量规划方式下，中继电路的带宽利用率宜设计在50％～70％区间内；

－在采用分担疏通方式的流量规划方式下，中继电路的带宽利用率宜设计在40％～50％区间内。

9.0.3根据业务需求，宽带IP城域网可积极采用以下各种IPQoS技术：

1基于RSVP的IntServ方案是一种端到端基于流的QoS技术。

目前粒度为单个流的资源预留的解决思路在互联网上扩展性无法保证。

不建议采用。

2基于DSCP的DiffServ方案是一种基于类的QoS技术。

通过将业务定义为有限的类，可以较好地解决扩展性问题，建议主要采用。

3MPLS可以与DiffServ结合，提供MPLSCoS。

MPLS与DiffServ的结合可以将DS字节的设置融入MPLS的标记分配过程中，使得MPLS标记具备区分分组服务质量的能力。

包括E-LSP方案和L-LSP方案。

目前可主要采用E-LSP方案。

4MPLSTE是一种间接改善网络QoS的技术。

MPLSTE利用了LSP支持显示路由的能力，在网络资源有限的前提下，将网络流量合理引导，间接改善网络服务质量。

MPLSDiffServ-AwareTE在MPLSTE的基础上，增加了基于类别的资源管理，充分利用了DiffServ的可扩展性以及MPLS的显示路由能力，是解决IPQoS的较好技术之一。

9.0.4考虑到IPQoS现实技术成熟程度的限制和大规模运用经验的缺乏，IPQoS的引入实施及完善将是长期的过程。

宽带IP城域网的工程设计应随时注意新技术的发展和可能的实际应用。

IP网络中QoS的技术部署主要包括资源控制、资源隔离和资源调度等各种技术及策略的运用。

鉴于DiffServ是目前IP网络主要的QoS技术之一，本规范给出基于DiffServ的部署参考示例如下：

－总体上，网络接入边缘路由器根据业务的QoS要求将业务映射到一个类别中，然后用IP包头的DS字段加以标识。

所有的网络核心的路由器根据DS字段执行预定义的服务策略，即根据DS字段将IP包放入不同队列，对不同队列定义不同的处理策略，实现不同类别IP包的不同的逐跳转发行为（PHB）；

－根据业务需要，定义服务等级；

－在网络接入边缘，主要采用业务分类与标记（例如基于IP五元组、ACL等）、速率限制（例如CAR、GTS等）等技术；

－在网络核心，主要采用队列调度（例如PQ/WFQ/CBWFQ/MDRR、LLS/NLS/PBS等）、拥塞控制（例如RED/WRED等）等技术。

如下表9.0.4所示：

表9.0.4IPQoS技术部署示例

服务等级

PHB

调度方式

拥塞控制

业务

7

最高优先

LLS

无

网络设备间协议通信

6

EF

LLS

无

实时语音业务

5

EF

LLS

无

实时视频业务

4

AF4

NLS

WRED

大客户金牌数据业务

3

预留

－

－

－

2

AF2

NLS

WRED

大客户银牌数据业务

1

AF1

NLS

WRED

大客户铜牌数据业务

0

BE

FIFO

WRED

一般公众互联网业务

10网络管理

10.1网管体系结构

10.1.1宽带IP城域网可以设置单独的专业网管系统。

宽带IP城域网也可采用全省集中管理的方式，各城域网内只设置操作维护中心。

10.1.2网管系统与被管设备之间的网管信息通道一般可采用带内方式，也可采用带内带外相结合的方式。

10.1.3宽带IP城域网的网管系统可通过特定的接口与综合网管系统实现连接，以实现综合的资源、故障、性能等管理功能。

10.2网管接口

10.2.1网管接口协议：

1网管系统与被管设备之间采用基于SNMP的接口。

2网管系统和省网管中心之间采用SNMP或基于XML的WebServices接口。

10.2.2网管接口信息模型：

宽带IP城域网中采用的网络设备必须支持通用的公有信息模型，同时也允许提供针对自身产品特色的私有信息模型。

10.2.3网管接口功能：

网管接口的功能要求主要包括故障管理、计费管理、配置管理、性能管理和安全管理。

宽带IP城域网中采用的网络设备必须支持网管接口功能要求，要求提供实时的告警信息、准实时的性能信息和动态的资源配置信息，以及提供计费和安全信息。

10.3网管功能

10.3.1资源管理：

实现设备管理、电路管理、路径管理、IP地址管理、AS管理、软件版本管理、资源报表统计、资源预警等功能。

10.3.2拓扑管理：

实现拓扑管理功能。

拓扑管理既要有C/S的界面也要能够通过B/S访问。

根据不同的视角和不同的侧重层次，拓扑图可以有不同的视图；实现拓扑自动发现、监视与浏览；实现基于拓扑的流量显示、资源显示、故障显示。

10.3.3故障管理：

应能提供列表形式的告警监视窗口，网管人员可以在视图上监视到网元的实时告警，对相关告警操作或启动相关网元的告警历史信息查询浏览功能；应具备声、光、电的告警功能；支持告警过滤、告警转发、告警确认和告警升级、告警清除；支持一定的故障关联分析。

10.3.4性能监测与分析：

应提供及时有效的手段对网络性能进行监测，可以从网元、路由信息、端到端路径、网络应用等不同层次、不同方面，对网络的性能进行分析。

通过性能数据的波动，及时发现故障，并进行前期预警。

10.3.5流量采集与分析：

通过采集网络的链路层流量和业务流量，实现对各个网络层次的电路负载和电路拥塞的分析，对网络流量流向及网络业务类型分布进行分析。

10.3.6路由管理：

对网络中的路由实体进行监测，对网络路由信息及其变化情况进行分析。

10.3.7QoS管理：

在网络提供QoS时，应提供面向网络的QoS的管理功能，主要包括网络层QoS参数配置、基于QoS的性能监测、基于QoS的流量分析等功能。

10.3.8前端信息服务管理：

应提供面向前端、面向业务、面向客户的功能，支持以WEB形式发布各种与前端、与业务的相关的统计信息。

10.3.9报表统计：

实现对网络的业务、资源、故障以及性能等信息进行统计发布，为网管使用人员提供多种形式的