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IP城域网论文

摘要

电信IP城域网作为电信企业的基础网络，一方面要能承载传统的电信服务如语音、数据、ITV的接入承载服务，直接关系到软交换、数据、宽带和移动通信等电信业务的发展，同时还必须提供以信息服务为核心的增值服务，IP城域网在电信网络中扮演了非常重要的角色。

在业务推动和IT技术发展两者的作用下，IP城域网从需求到技术发生了巨大的变化，使得电信运营商不得不重新定位、建设和优化IP城域网。

本文从网络规划的角度出发，提出的主要观点是从宽带用户业务流量需求和城域网出口流量的预测，以及NGN的部署、ITV、“我的E家”等新业务对BAS、SR等设备将形成压力出发，遵循核心简洁化、业务边缘化的总体思路，对现有IP城域网进行逐层逐步优化扩容。

通过扩容，以解决现网瓶颈，避免网络出口拥塞，减少核心路由器层次，推进IP城域网扁平化，提高宽带接入网网络性能，提升宽带用户上网速度感知度。

本文通过对湖北及武汉城域网现状的分析以及新技术的跟进，结合通信业务需求和现有设备资源等，论述和分析了IP城域网的建设和优化方案。

该项目建设后，将为语音、数据增值、宽带等业务承载了大量高带宽IP电路，满足为宽带用户提速，宽带业务新增、网络优化等需求，对企业的业务发展起到强有力的支撑作用。

关键词：

IP城域网网络扁平化核心路由器BAS服务器城域骨干网宽带接入网汇聚交换机SR路由器流量模型优化

Abstract

Asthefoundationnetworkoftelecommunicationenterprises,thetelecommunicationtransmissionnetworkdirectlyrelatesthedevelopmentsoftelecommunicationservicessuchasexchange,dataandmobilecommunicationdevelopmentandactstheextremelyimportantroleinthecorrespondencenetwork.Underthecombinedfunctionsoftheserviceimpetusandtheopticalcommunicationtechnology,hugechangefromthedemandtothetechnologyinthetransmissionnetworkhastakenplace,enablingthetelecommunicationoperationbusinesstohavenoalternativebutre-tolocate,constructandoptimizetransmissionnetwork.

Fromnetworkplanangle,thisthesissuggeststoconstructaMESHstructureinthebackbonenetworktoconstituteahighbandwidthtransmissionplatform,usingadvancedASONtechnologyanduseittodispatchresourceofSDHBnetwork,whichsolvethebottleneckofpresentnetworkandcausethetransmissionnetworkaMSTP.

ThroughWuhanlocaltransmissionnetworkpresentsituationanalyzeandtheASONtechnologyfollowup,consideringservicedemandabilityandtheopticalfiberresourcesandsoon,theMESHconstructionofnewgenerationtransmissionnetworkandoptimizingplaniselaboratedandanalyzed.Sincethisprojectconstruction,ithasalreadybearmassiveIPlinkforthesoftexchange,thedataserviceandsoonandhasaverybigenhancementcomparedwiththeoriginalSDHnetworkinprovisionofservice,theservicetype,thebandwidthusagefactorandtheprotectionrestoredmechanismthusdevelopedthepowerfulstruttoenterprise’saffects.ASONisasignificantbreakthroughandamilestoneoftransmissionnetworkconstructionduetoitsintroductionofthecontrolplaneforthefirsttime.

Keywords:

TransmissionAutomaticallySwitchedOpticalNetwork（ASONMulti-ServiceTransportPlatform（MSTP）MESHOptimization

武汉电信IP城域网优化及扩容方案设计

目录

摘要I

AbstractII

目录Ⅲ

第一章绪论1

1.1背景1

1.2CNNIC互联网用户统计2

1.3武汉电信IP城域网简介3

1.4本文主要工作3

第二章湖北及武汉IP城域网现状分析5

2.1ChinaNet湖北省网现状5

2.1.1网络结构5

2.1.2用户情况6

2.1.3流量情况6

2.2CN2湖北省网现状7

2.3IP城域网现状8

2.4网络现状分析及存在问题8

第三章IP城域网发展思路和演进策略9

3.1城域网的定位9

3.2发展思路9

3.3总体思路9

3.4IP城域网模型10

3.4.1网络结构10

3.4.2路由模型11

3.4.3QOS保证12

3.4.4业务实现13

第四章IP城域网优化和扩容总体方案18

4.1相关计算方法与基础数据18

4.2需求预测18

4.3宽带用户预测19

4.4宽带用户流量模型20

4.5IP城域网至Chinanet出口带宽预测25

4.6IP城域网核心层/汇聚层扩容方案26

4.7IP城域网接入层扩容方案26

4.8宽带接入网的扩容建议33

4.9FTTX接入网建议34

4.10利旧退网原则37

第五章武汉IP城域网优化方案38

5.1武汉IP网城域网现状38

5.2用户、流量预测50

5.3需求分析50

5.3.1核心/汇聚层50

5.3.2业务控制层52

5.3.3汇聚接入层57

5.4扩容方案59

5.5本期新增及扩容设备清单61

5.6传输资源需求68

致谢69

参考文献70

第一章绪论

1.1背景

在全球互联网快速发展的时期，中国的互联网市场也出现了突飞猛进的发展，用户数和上网时长随着网络规模的扩大也不断增加。

尤其是从2000年宽带接入业务的出现，调动了用户上网的积极性，也推动了网络高带宽应用的市场发展。

根据中国互联网网络信息中心第二十四次中国互联网络发展状况统计报告，截止到2009年6月，中国网民人数已经达到3.38亿人，网民规模跃居世界第一位。

可见我国上网用户总数依然保持良好的增长态势。

由于城镇家庭计算机普及率、宽带在计算机中的渗透率仍在提升，加上终端多元化逐步加快，政企和农村宽带需求加大，全社会宽带业务仍有很大发展空间。

信息源及网络应用的开发与利用的水平是社会信息化程度的重要标志。

目前基于IP的各种公众信息源日益丰富，适合我国国情的各种中文信息和应用为人们带来了很大的方便，公用信息网上的各种数据库和应用系统已达到1000多个，国内已有数百家报纸，杂志上网，网络逐步成为新型媒体；网上证券交易、网络书店、网上购物、网络图书馆、网络订票系统及各种网络文化娱乐项目的应用逐步普及，正改变着人们传统的工作、学习和生活方式，网络开始步入人们的日常生活。

互联网业务充满了活力，新业务、新应用不断出现，并且随着网络应用开发的深入，宽带应用不断出现，宽带潜在市场规模还很大，成为源源不断的需求来源。

在中国互联网行业发展的大环境中，中国电信始终保持着互联网行业领头羊的地位。

中国电信目前提供的互联网业务主要有互联网接入业务、互联网数据中心业务以及VPN、电子商务等增值业务。

从电信业务组成和业务发展的趋势来看，毫无疑问，互联网业务将是中国电信潜力最大的业务，将成为新的利润增长点。

在中国电信再次分拆重组和海外成功上市后，国内电信运营业多强全面竞争的战略格局已经形成，行业竞争越来越激烈。

经过对湖北及武汉IP城域网进行多年的建设、扩容后，武汉IP城域网业务承载能力已有很大提高。

据统计，截至2009年11月，中国电信股份有限公司湖北分公司宽带用户数达到313.4万。

根据中国电信股份有限公司湖北分公司《湖北省2010－2012年网络发展滚动规划》结果，预计2011年底中国电信股份有限公司湖北分公司宽带家庭用户将达到479.3万。

随着网络用户数量和网络业务流量的不断增加，IP城域网网络的容量需不断地增加、网络结构需不断优化以满足业务需求。

为了适应互联网业务的高速发展，满足用户的增长，业务种类的不断扩展，进一步优化、完善IP城域网，适应中国电信股份有限公司武汉分公司企业转型的需要，非常有必要对武汉分公司的IP城域网进行优化扩容。

1.2CNNIC互联网用户统计

中国网民规模继续呈现持续快速发展的趋势，截至2009年6月底，中国网民数量达到3.38亿人，规模已跃居世界第一位。

比去年同期增长了8500万人，在2009年上半年，中国网民数量净增量为4000万人。

越来越多的居民认识到互联网的便捷作用，随着上网设备成本的下降和居民收入水平的提高，互联网正逐步走进千家万户。

中国网民人数和普及率增长情况如下图所示：

图1.2-1中国网民人数和普及率增长情况

截至2009年6月底，中国互联网普及率达到25.5%，略高于全球23.8%的平均水平。

尽管中国是网民规模和普及率持续快速增长，但由于中国人口基数大，互联网普及率在全球各个国家和地区中只能排在第87位。

中国的邻国韩国、日本的普及率分别为76.1%和73.8%。

与中国经济发展历程有相似性的俄罗斯互联网普及率则是27%。

全球部分国家互联网普及率如图1.2-1所示。

一方面，中国互联网与互联网发达国家还存在较大的发展差距，只有中国整体经济水平、居民文化水平再上一个台阶，才能够更快地促进中国互联网的发展；另一方面，这种互联网普及状况说明，中国的互联网处在发展的上升阶段，发展潜力较大。

1.3武汉电信IP城域网简介

湖北电信IP城域网经过几年的快速发展，已初步建成了一个覆盖全省所有县市州的宽带IP数据网络；在此基础上，通过近几年对宽带业务的大力推广，各县市州宽带业务需求增长迅速，在社会上引起了很大的反响，市场需求比较旺盛，对现有的IP城域网提出了更高的要求。

武汉电信IP城域网历经多次扩容建设，已形成“核心出口—核心汇聚—业务接入控制—二层汇聚—二层接入”的网络架构，实现了从交换型城域网向路由型城域网的转变。

现拥有超过100万用户，为华中地区最大的城域网之一。

目前武汉在洪山路和宝丰路各设置1台思科CRS-1路由器，作为城域网出口路由器，每台CRS-1都通过4条40G电路上联到省平面C路由器，武汉城域网的出口到Chinanet骨干网的带宽目前为320G。

1.4本文的主要工作

本文主要从以下几个方面和步骤来论述对武汉电信IP城域网进行逐层优化：

（1）分析湖北及武汉宽带业务发展的方向，从业务需求及今后几年发展趋势，对宽带用户及城域网出口流量做出准确预测，作为网络优化扩容依据。

（2）分析电信传输网络目前现状和主要存在的问题,遵照集团公司的企业转型和网络发展指导意见以及集团公司颁布的城域网优化改造指导意见,提出IP城域网网络发展思路和演进策略。

（3）量化分析网络流量对IP城域网的业务需求，对武汉电信IP城域网逐层、逐网元优化进行论证和分析。

（4）提出最适合武汉电信IP城域网优化的具体优化方案。

第二章湖北及武汉IP城域网现状分析

2.1ChinaNet湖北省网现状

2.1.1网络结构

中国电信ChinaNet骨干网覆盖了湖北省武汉、荆州、襄樊、宜昌、黄冈、孝感、黄石、十堰、咸宁、荆门、鄂州、恩施、仙桃、随州。

中国电信ChinaNet省内骨干网在武汉、荆州、襄樊、宜昌、黄冈、孝感、黄石、十堰、咸宁、荆门、鄂州、恩施、江汉、随州本地网各设置2台Chinanet骨干网接入路由器，其中武汉Chinanet骨干网接入路由器通过8条40GPOS电路上联至武汉ChinaNet骨干网核心C平面路由器，荆州、襄樊、宜昌分别以6条10GPOS电路上联至C平面路由器，鄂州、随州的分别通过2条10GPOS电路上联至C路由器，其他市州的骨干网接入路由器都通过4条10G电路上联至C平面路由器。

Chinanet湖北省网现状如下图所示：

图2.1-1Chinanet湖北省网现状图

目前，中国电信Chinanet湖北省网设备主要有CiscoCRS-1、CiscoGSR12416、华为NE5000E和华为NE80E。

Chinanet网络湖北省网设备流量情况如表2.1-1所示：

表2.1-1Chinanet网络湖北省网设备流量情况表

2.1.2用户情况

根据湖北省电信有限公司统计，各分公司截至2009年11月底宽带用户发展情况如表2.1-2所示:

表2.1-2湖北电信2009年11月宽带用户数统计表

2.1.3流量情况

2009年12月份ChinaNet湖北省网流量现状汇总如表2.1-3所示。

表2.1-3ChinaNet湖北省网流量现状表单位：

Mb/s

2.2CN2湖北省网现状

中国电信CN2网络在湖北省内武汉、荆州、襄樊、仙桃、孝感、黄石、黄冈、鄂州、咸宁、荆门、宜昌、十堰、恩施、天门、潜江、随州等16个地市设置CN2节点。

武汉为CN2核心节点，配置2台A类JuniperT640、2台A类JuniperT1600做为节点骨干路由器；荆州、襄樊等配置2台B类CiscoGSR12816路由器作为节点骨干路由器；其他地市边缘节点各配置2台C类CiscoGSR12416路由器作为节点骨干路由器。

武汉配置4台CiscoGSR12416作为业务路由器，荆州、襄樊、黄石、黄冈、孝感、荆门、宜昌、鄂州、仙桃、咸宁、十堰、恩施、随州、天门、潜江等15地市各配置2台CiscoGSR12416作为业务路由器，各业务路由器都配置了一定的GE端口作为预留。

湖北电信CN2网络整体网络结构如下图所示：

图2.2-1湖北电信CN2网络整体网络结构图

2.3IP城域网现状

2009年湖北电信IP城域网扩容工程建成后，形成了用路由器构建的IP城域网核心层和汇接层，二三层网络分离、物理和逻辑层次清晰的三层路由网络和二层接入网络，简化了城域网结构；用宽带接入服务器（BAS）、业务路由器（SR）构建清晰的IP城域网业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制；提高设备要求，城域网逐步支持MPLSVPN、组播等新业务，并提供二三层网络QOS保证。

2.4网络现状分析及存在问题

2009年湖北电信城域网扩容工程建成后，已基本建立了清晰的城域网络结构，但是随着宽带用户的迅猛发展，宽带业务的多样化，以及业务对承载网络的高标准要求，使得现有IP城域网不能很好地适应宽带业务的发展，不利于完全满足企业转型的要求。

不足主要表现在以下几个方面：

1、城域网出口带宽饱和，宽带用户上网速度感知度较差。

2、部分本地网出口路由器槽位已基本用完，面临新增带宽无法接入问题。

3、部分本地网城域骨干层存在汇聚层，不利于网络发展。

4、随着“我的E家”、IPTV和WLAN等新业务的逐步推广，我省IP城域网BAS上行带宽无法完全新业务的承载需求。

5、目前城域网没有对BAS进行冗余备份，也存在一定的安全隐患。

6、城域网SR数量较少，无法满足未来EPON、NGN、IPTV业务和大客户专线用户的承载。

7、部分地区二层汇聚交换机数量较少，无法满足宽带提速业务发展需求。

第三章IP城域网发展思路和演进策略

3.1城域网的定位

中国电信IP网络由骨干网和城域网两级结构组成。

骨干网分为ChinaNet和CN2两个并行的、各自拥有独立AS的网络。

ChinaNet网络定位于公共信息交换平台，承载基本的互联网业务；CN2网络定位于承载有QoS要求的业务和中国电信自身的关键业务。

IP城域网定位为骨干网络CN2和ChinaNet在本地的延伸，是业务的接入和汇聚平台，同时承载基本的互联网业务和有QOS要求的上网业务。

3.2发展思路

中国电信IP网络发展目标是可运营、可管理、可赢利的多业务承载平台，满足商业客户、NGN、Vnet和互联网接入等业务在语音、数据和视频等应用方面的需求。

根据这个总体目标，武汉电信IP城域网网络扩容建设原则如下：

1、以业务驱动为前提，进一步优化和调整网络结构，实现全网流量的整体优化，提高网络资源利用率。

2、加强网络可维护、可控制和可管理能力的建设，强化网络安全意识，完善网络安全防范体系，提高网络的可靠性和安全性。

IP城域网应建成具有QOS保证的、可运营、可维护、可管理的多业务承载网络，满足CN2和ChinaNet业务在本地延伸的要求。

3、遵循核心简洁化、业务边缘化的总体思路。

4、以满足至2012年第四季度的用户数和业务需求来确定2011年IP城域网的扩容规模。

3.3总体思路

城域网的优化和调整原则上以当前本地网为基础，根据业务的发展需求，对结构进行调整，对设备和链路进行扩容和升级。

主要思路如下：

1、根据业务发展预测，省内各本地网带宽需求将继续增长，IP城域网现网出口链路将达到饱和，为避免网络拥塞，提升宽带用户上网速度感知度，对有需求的城域网出口链路进行扩容。

2、“大容量、高端口密度、少设备”的原则，在路由矩阵技术成熟度满足业务开展所需的功能、性能、管理和安全等要求的前提下，统筹考虑网络结构扁平化需要，在有业务需求的节点逐步引入路由矩阵设备。

3、继续推进网络扁平化，减少核心路由器层次，BRAS设备直挂出口核心路由器。

4、随着NGN的部署、IPTV和“我的E家”等新业务的开展，对BAS、SR等设备将形成压力，2010年城域网建设中，BAS、SR设备的扩容和新建应结合用户发展和业务发展综合考虑。

在10GE技术成熟的情况下，应考虑在城域网内部规模引入10GE链路，进一步扩容BAS、SR上行带宽。

5、为提升业务质量和网络可靠性，应逐步考虑对BAS进行冗余备份。

6、为实现对重要业务的质量保障，减轻网络复杂度，减轻管理和运维难度，对业务确实有需求的大型城域网，可以考虑精品网的试点建设。

7、为适应用户带宽提速和新业务发展需求，宽带接入网设备应根据业务发展逐步下沉，减少宽带接入网汇聚设备层次，提高宽带接入网网络性能。

8、城域网的优化和调整时应考虑现有设备及板卡利旧，充分发挥现网设备的能力，满足业务发展需求的同时节省优化扩容的投资。

3.4IP城域网模型

3.4.1网络结构

IP城域网网络结构模型如图3.4-1所示。

图3.4-1IP城域网模型

IP城域网主要由城域骨干网和宽带接入网组成。

城域骨干网是业务接入控制点（包括BRAS和业务路由器）及控制点以上的城域网核心路由器组成的三层路由网络，划分为核心层和业务接入控制层两层。

核心层由核心路由器组成，负责对业务接入控制点设备进行汇接并提供IP城域网到骨干网的唯一出口。

核心路由器可级联为两级。

其中，出口路由器双挂ChinaNet和CN2，提供IP城域网到骨干网的出口；其他核心路由器上联出口路由器，完成业务接入控制点的分片汇接。

城域网出口配置高性能的出口路由器，具备业务识别、标识和策略路由功能。

业务接入控制层又称业务网关，由宽带接入服务器（BRAS）与业务路由器（SR）两种业务接入控制点组成，主要负责业务接入控制。

BRAS主要实现拨号和专线接入互联网网关、组播网关功能，也可实现MPLSPE功能；SR主要实现大客户专线接入互联网、MPLSPE和组播网关功能。

业务接入控制层是二层网络与三层网络的转换点，以下为二层网络，以上为三层网络。

业务接入控制点是业务实现、提供和管理的关键节点，如安全控制、QOS控制、访问权限控制，以及增值业务的提供和控制。

相当于IP网的业务端局，要统一业务接入控制点设备的技术规范，并适当控制业务接入控制点的设备种类和数量，提高网络对业务的支撑能力。

宽带接入网是城域骨干网业务接入控制点以下、用户CPE以上（不含CPE）的二层接入网络，层次上划分为汇聚层和接入层。

汇聚层网络主要由以太汇聚交换机和MSTP/RPR设备组成，可级联组网。

接入层包含xDSL接入点（DSLAM）和LAN接入点（园区交换机），以及接入点到用户CPE之间的设备和线缆，包括楼道交换机、铜缆、五类线和光纤等。

3.4.2路由模型

城域网尽量采用独立的AS。

IP城域网与骨干网之间的EGP原则上都应采用BGPv4，现阶段如果城域网规模较小也可用静态路由与国家骨干网相联。

IGP路由协议运行到业务接入控制点设备。

IP城域网为需要穿越CN2的高质量用户（VIP用户、RP、组播应用服务器）和穿越ChinaNet的普通用户分配不同网段的IP地址，标记不同的QOS等级，便于实现业务分流。

分配给高质量用户的IP地址段应相对连续。

IP城域网与骨干网之间原则上通过EBGP交换路由信息，城域网出口路由器对IP城域网路由做汇总后，发布给CN2和ChinaNet，同时还把VIP客户路由、组播RPF路由（含城域网内RP和组播应用服务器的路由）发送给CN2。

特大型IP城域网可接受来自ChinaNet的全Internet路由，其余IP城域网只从ChinaNet接受缺省路由。

所有IP城域网从CN2接受CN2网络、VIP客户、组播RPF路由。

IP城域网不允许配置指向CN2的缺省路由。

IP城域网出口主要根据目的地址进行路由，实现ChinaNet和CN2