商用大厦数据网和数据中心建设.docx

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商用大厦数据网和数据中心建设

1前言

商用大厦的网络建设往往是在综合布线的基础上独立的建设多张网络用以实现电话、线路租用、带宽租用、数据应用等多种业务。

中兴公司利用其产品和技术上的优势提出建设商用大厦网络的新思路：

主要以ATM到大厦以太网到桌面的方式承载多媒体业务，通过在数据中心经营增值性业务回笼资金。

1.1商用大厦数据中心建设的必要性

由于电子邮件的便捷、快速的信息传递，WWW的丰富的信息资源等网络应用，INTERNET的发展呈爆炸性增长趋势。

由于传统的商用大厦网络只是提供普遍的话音服务和低速的数据业务，这种传统的大厦的网络落明显后于INTERNET的飞速发展。

为了使传统商用大厦的网络能够跟上时代进步，必须对原有的商用大厦以综合布线为基础的网络进行全面的改造。

从全球来看，网络业务将从话音业务为主发展到以数据业务为主。

数据业务通信量每年的增长率为300％，而话音通信量则为6％。

1997年，在美国的主要通信网上，数据业务量已与话音业务量相当。

另据Electronicast预计，2000年数据业务量会占到整个通信业务量的80％，到2005年将会达到96％。

从我国来看，上网人数呈现指数增长的趋势，从1998年的210万到1999年迅速上升为890万，2000年预计将达2000万，网络上的数据流量在急剧增长，带宽需求每年增长10倍。

但目前无论是从用户数还是从数据通信业务量来看，我国数据通信还只是在高速发展的初期。

同时由于INTERNET的发展，带动政府、企业的上网工程，并引起社会生活的各个方面发生重大的变化。

人们的日常生活越来越依赖于网络。

传统的网络正面临越来越大的挑战。

因此提供INTERNET接入，到基于IP的虚拟专用网络，IP电话，甚至电子商务技术等等服务，都要求有一个覆盖范围广、提供高速、便捷服务的数据网络。

因此，新型的商用大厦数据网络必须提供新型的宽带网络业务，满足大厦中企业和用户对数据业务的需求，同时也应支持传统的网络业务，保护已有的网络投资和业务应用，例如满足对DDN网络，帧中继网络的业务扩展的需要。

同时网络还应能够适应新的网络业务的开展。

中兴公司结合多年数据网络的建设经验，建议在商用大厦中建设数据中心，用以同时满足用户对传统业务（如：

电话、DDN等）和新兴的宽带业务（如：

高速上网、VOD视频点播、高速网络互连等）的需求。

1.2商用大厦数据中心建设目标

商用大厦数据网必须采用先进的网络技术，目的是为各种业务网络提供统一的网络平台，可以满足用户不断发展的业务需求。

商用大厦数据中心应实现以下业务：

★★为ISP、ICP提供网络承载服务；

商用大厦数据中心的建设必须能够承载中国电信数据通信网的资源，满足ICP、ISP用户FR、E1、DDN、Ethernet、ATM等专线接入的需求。

★★高速Internet服务；

必须为大厦中的企业和用户提供各种高速上网的手段，用以高速访问内部的网站和公用网站。

为用户提供的接入方式可以是HFC、ADSL、以太网等方式，同时应以数据中心的内部网站为代理提供各种INTERNET加速服务，如安装高性能的CACHESERVER。

★★电信级IPphone、IPFAX服务；

中国电信、中国联通、中国吉通、中国网通以及中国移动通信的IP电话业务发展很快，IP电话已经形成一定的社会效应，成为颇具规模的VOIP网。

因而，在商用大厦数据中心的建设中，要在提供POTS接入的同时为用户提供IP电话最优的网络承载，可以通过在数据中心安装IPPHONE网关实现之。

★★为企业VPN/VLAN；

通过VPN的实施，商用大厦内的用户通过我们提供的虚拟专网方式组建自己的网络。

一方面节约了大厦内部企业的建网成本，另一方面，也可以吸引更多的企业入住。

★★为数据大用户提供统一接入服务；

大厦内的用户的需求往往是语音、数据、多媒体等的综合业务，通过在数据中心建设ATM网络可以实现综合业务的承载。

★★能在数据中心提供增值性业务

建设商用大厦内的数据网和数据中心的目的不只是为多媒体业务提供承载的平台，通过在数据网上运行增值性业务可以更快回笼资金，更大程度上吸引客户。

2商用大厦数据网和数据中心建设技术选择

2.1商用大厦数据网技术体制选择

目前在商用大厦数据网建设中存在两种基本技术即采用纯ATM体制和纯IP体制，由于它们各有优缺点，所以又衍生出ATM+IP体制。

纯ATM体制全部采用ATM交换机和复用设备，纯IP体制采用路由器和以太网交换机，而ATM+IP体制仅在网络的接入部分采用以太网交换机，其他部分采用ATM设备。

本文详细讨论它们的优缺点。

2.1.1基本技术简介

2.1.1.1IP技术

IP技术是应用最为广泛的技术，实现起来比较简单，经济投入也比较低。

IP是源于计算机网络互连需要的一种异构网互连通信协议。

是当前发展最为迅速的体制，本身尚在演变过程中。

目前基于路由器网络的IP网的一个典型应用就是Internet，已经能够在其上传送无保证的话音和视频通信。

IP的主要技术线路是专线加路由器。

随着用户终端性能的提升和要求的增加，对路由器的性能要求也越来越高。

利用千兆以太网技术、POS技术、IPoverDWDM技术组建数据通信网络可以借鉴在局域网中已经取得的成功经验，能够实现局域网与广域网无缝的连接。

但要注意的是：

该技术只能承载IP业务，提供保证用户业务质量的服务等级而不能保证服务质量。

因此，它的未来取决于EverythingonIP相关技术的发展与用户对实时性业务的要求。

同时，IP技术对网络上的流量缺乏有力的控制，随着网络规模的扩大，网络复杂性呈现非线形增长的趋势，网络将越来越难以管理，甚至经常导致网络/服务器瘫痪。

特别是在城域网中用户群体成分复杂，恶意的攻击会使缺乏监控手段的网络更加雪上加霜。

基于路由器的宽带IP网络的优点

对LAN的兼容

IP技术屏蔽了不同网络的低层实现细节，采用统一的地址格式和协议，使得异种网互联只要在IP层取得一致即可交换信息。

各种应用的支持

IP技术成功的关键在于TCP/IP协议事实上被广泛接受和标准化，并具有良好的应用程序接口（API）。

使得用户此在基础上可以自主开发大量的应用软件，大大激发了用户的积极性和主动性，使得其业务越来越丰富。

基于路由器的宽带IP骨干网的缺点

IP网是一个无保证的尽力传送的网络。

用户到用户的可靠数据传输是通过TCP协议来完成的。

IP网寻址是通过路由器来实现的；随着网络数目的增加，路由器寻址的效能将急剧降低，需要存储的有关数据的规模增长要求将难以负担，由数据业务增加和网络规模扩大引发的路由器寻址方式的缺陷已成为制约IP发展的瓶颈。

采用路由器组建的IP网络的主要缺点为：

端到端时延大，开展多媒体业务困难（QOS保证困难），网络信息传送安全性差。

2.1.1.2ATM技术

ATM技术能够统一适配各种业务并保证服务质量的快速分组技术，采用固定长度的信元（53字节）适配所有的业务源。

具有高速、灵活、可综合多业务的能力，同时支持对服务质量的保证和动态的用户管理能力，促使资费降低和新业务的涌现，形成良性循环。

ATM是一项新技术，用于综合STM和IP的各项业务的统一网络技术平台，作为宽带综合业务数字网BISDN的最终解决方案；1991年，ATM被ITU-T确定为宽带综合业务数据网的传送模式。

ATM在当今最有应用前途的是在公众多媒体通信网上。

即有多业务接入的传输的网络上。

ATM是经ITU-T认可的未来BISDN网的最终解决方案，是一种独立于终端和业务的通用信息传输和交换的体制。

其主要的特性和发展状况如下：

（1）ATM采用53个八位组的定长分组，即信元结构，作为各种信息传输和交换的基础结构和统一平台。

因而可对各类不同的业务（数据、话音、视频），不同的业务特征（比特率、服务质量QOS、突发和时延特性），在不同的媒体上传送。

并能同时在同一媒体提供多种业务的应用。

（2）ATM具有可伸缩性，传输速率可从Mbit/S到Gbit/S。

能灵活地有效地支持已知和未知的新业务的特性要求；如对带宽展宽和降低等，此时不需要修改ATM网络或降低ATM网效率。

因而给网络的未来发展安全提供了可靠保证。

（3）ATM能有效地利用资源，能被所有业务使用，并能达到最佳的统计共享资源状态。

能对所有用户动态地实现按需分配（带宽、优先级别、时延等）。

（4）ATM是一种通用网络。

既适用于公用网，也是适应于专用网或局域网。

只需要一种网络结构就能适应各种需要。

因而在设计、控制、生产、管理和维

护各方面，总的系统成本可望降低，从而对用户、营运商和制造商都能受益。

总之，ATM技术是在分析、总结传统电话网络的电路交换和数据网络的分组交换技术优缺点的基础上而发展起来的，融合了两者的优点，即面向连接以保证服务质量和统计复用以实现高的带宽利用率。

它采用固定长度的短分组在网中传送各种通信信息，便于硬件的高速处理，实现高速、大容量的宽带交换。

而且，具有相当完善的流量控制功能和拥塞控制功能，可以在保证带宽利用率最高的情况下交换各种通信量，在保证网络运行效率的同时保证网络的安全性和可靠性。

采用ATM技术组建数据通信网络，能够承载各种现有的和将来可能有的业务，适应未来网络发展的需要。

从市场上看，ATM技术较新，发展也是近十年的事，其开发成本相对较高。

但以目前的发展速度，预计其成本也会和当初以太网设备一样，随着大规模被采用，成本大规模下降。

2.1.1.3MPLS技术

MPLS技术将IP技术与ATM技术的优点结合起来，提供基于第三层路由与第二层交换功能，既可以在IP网络上实现，也可以在ATM网络上实现。

但相对来说，在ATM网络上实现比较容易，管理比较方便，标准也比较成熟，能够为用户业务提供可靠的服务质量和强有力的流量控制功能，是业界最为看好的组建大规模IPoverATM网络的技术。

可以预测，MPLS技术必将成为组建下一代因特网骨干网络的主流技术。

（关于MPLS，详见附件）

2.1.1.4SDH技术

另外值得一提的是SDH技术，SDH作为一种成熟的传输技术在现代通信网络中广泛运用。

目前大部分SDH设备虽然也能提供DDN、FR、IP等接入手段，但由于基于时分复用机制，接入的用户数有限，开业务十分困难，总体性价比大大降低。

2.1.2商用大厦建网应选择的技术

组建商用大厦宽带网时采用哪一种技术应该由技术发展趋势、技术的特点、技术成熟性及将在此网络之上开放的业务特性等因素决定。

商用大厦数据网应是一个能提供数据、话音、视频的综合性平台。

如果采用IP技术组建，则在可见的几年时间内将不能向用户提供话音接入、带宽电路出租等业务，不能真正做到一网多用，满足用户的各种需要。

如果采用ATM技术组建，就能充分利用ATM技术的优点，灵活组网，向用户提供现有的和将来可能有的各种业务。

而且，ATM的主要优势在于对各种业务包括Internet业务的统计复用。

ATM和IP技术的性能比较

★传输效率

从表面上看，POS（IPOVERSDH）技术的传输效率高出ATM25%~30%。

这是因为POS没有ATM这一层，IP包通过PPP协议直接影射在SDH帧中，没有将IP打成ATM信元的这部分开销。

但是POS的基础是路由器，在大规模网络中路由表庞大，转发时延和瓶颈问题突出。

路由器路由表建立、学习、修改、查找路由信息大约消耗网络带宽的30%~50%，网络开销极大。

因此，和ATM相比，IP带宽利用率更低。

（有些评论家认为，ATM约10%的开销对用户来说是一种浪费，但事实上，这种开销很容易通过ATM骨干网的性能优化得到补充。

相对而言，IP的开销虽然很低，但考虑到整个网络的路由管理开销，IP网络的效率下降到50%。

）

另外：

根据实际监测统计结果，IP分组的流量特性是一个自相似的PARETO模型。

PARETO模型属重尾巴分布模型，其峰值和平均值相差很大，在几倍到十几倍之间，且不受统计时间尺度变化和接入用户数量多少的影响。

因而没有流量控制的IP网，必须在路由器上大幅度增加缓冲存储器和降低传输线上的有效带宽。

IP分组的内部开销约为2.3%；但传输线的带宽利用率很低，虽然加上大容量的缓冲存储器（不可能无限）和允许一定的损失（由用户间通过TCP协议重传丢失的部分，但重传增加的无效数据率实际是降低利用率）；总的可用数据率，现尚无实际监测的结果，但从计算机仿真试验结果和TCP效率推算一级约在50%左右。

这就是说没有流量控制的IP传输，总的效率是相当低的。

★多业务支持

基于路由器的组网方案，包括线速路由器和基于POS的路由器组网方案都不适合多业务平台。

除了IP的纯数据业务外，不能很好支持其他业务。

ATM技术是一种综合性的应用，能很好的提供全面的服务平台。

★服务质量保证

无论对运营者还是用户，QOS是服务信誉的标志。

实现服务质量保证的关键是解决网络拥塞问题。

应用于广域网的服务质量保证的主要技术为：

IEEEDiffServ（IP交换技术的业务服务等级划分）、ATMTrafficContracts（ATM交换技术的优先级排队和流量管理）。

以上技术都可为不同应用的数据流标记不同的服务质量要求，在网络交换协议配合下共同保证QOS。

从目前成熟的可以商业应用的角度出发，只有ATM可以在网络核心层保证业务的服务质量。

IP因其面向非连接的特性，是一种尽力而为的保证。

为了弥补IP在服务质量上的缺陷，IETF提出了RTP（实时传输协议）、RTCP（实时传输控制协议）、RSVP（资源预留协议）和划分优先级等方法。

能够区分不同的业务等级，但不能针对不同的需求划分不同的服务质量等级和优先级。

就目前技术的实际情况而言，由于IP自身的限制，协议实现复杂，进展缓慢。

ATM技术使用固定长度信元使打包、拆包时延相当，减小时延抖动，并且小信元长度降低了时延值。

另外，ATM采用流量控制技术，在建立连接之前，就通过信令协议协商是否能保证用户的服务质量要求，只有当网络确认之后才接受入网，保证每个虚电路提供不同的服务质量。

这才是真正意义上的QOS。

★安全性

随着Internet网络的快速膨胀，IP网络的安全性问题已经引起人们的高度重视。

根据可行性研究表明：

衡量任何一种网络技术是否存在“解决网络安全”的可行性，就是要判断它是否同时满足以下两个条件：

是否具有实时性，网络层协议是否具有面向连接特性。

简单的说，保证网络安全的要素是：

实时性、面向连接和加密。

实时性可以防止篡改；面向连接可以防止隐蔽信源；加密可以传输过程的安全性。

显然，IP协议是典型的无连接协议，也不属于实时性网络技术范畴，因而不可能拥有必要的防范能力。

而ATM可以实现面向连接和具有实时性传输的特性，可以保证网络核心层的安全。

★网络扩容

IP网的发展存在两个问题：

其一是网络的复杂性成非线形增长，其二是网络性能退化。

网络越来越难以管理，在阻塞、分组丢失、时延日益增长的同时，吞吐量也在下降。

部署更多的设备并不能支持其持续发展。

交换机、端口、电路、网管和服务管理综合费用的增加并不会使收入成比例增加。

ATM骨干网减少了昂贵的分组处理，性能得到改善。

进入骨干网的边缘路由器通过ATM网一次交换就可以接入任何边缘设备。

由于整个网络容量十倍速增长，链路数越少越容易管理，网络性能明显改善。

运营公司发现，采用ATM骨干网升级的IP网最多可以减少总开资的50%

★发展趋势

ATM技术是电信界思想的体现，网络可靠、可管理、以路为中心；IP技术是计算机界思想的体现，网络可用、尽力而为、以端为中心。

如何将这两种完全不同的技术完美结合在一起，产业和学术界进行了大量的研究和论证，认为集成ATM和IP的方案——多协议标记交换（MPLS）可以充分发挥ATM和IP的优势，可以支持网络运营商组建大规模的运营商级的网络。

MPLS将IP路由和ATM交换技术紧密结合，融合了IP与ATM的优点，结合了第二层的高速交换和流量管理、第三层的可扩展性和灵活性；支持多种网络协议（IP、IPX）；可以运行在不同的分组交换方式的链路层技术。

这种框架结构可以基于受控连接的基础交换设施提供无连接IP分组交换的服务，可以满足宽带分配和QOS要求。

MPLS支持DifferentedServices，能够使业务提供者充分利用现有网络资源去获得最大利润。

在MPLS上除了提供传统因特网业务外，还能够提供各种实时性业务，很容易提供IPVPN和VOIP业务，这将是电信运营商近期的业务增长点。

MPLS给我们展示了基于ATM交换的IP技术的良好前景，我们有理由相信，随着ATMMPLS标准、协议的制定和不断完善，采用ATM交换技术作为综合业务网的核心交换，既能保证目前对传统电信的支持和宽带业务的统一支持，保证网络的QOS和安全性。

又能顺利的过渡到未来统一的信息网络时代。

综上所述，由于网络技术和应用的发展，未来网络建设必须既要满足新兴网络业务的发展需要，同时业务兼顾传统的数据网络业务的扩展。

由于ATM技术的综合多业务能力、适合组建大型高性能网络的特征、优异的网络管理性能以及对IP业务的高效支持，ATM技术是构筑未来网络的重要技术之一。

在其上既可构建话音网络、IP网络、FR网络、ATM网络和专线网络，同时可满足传统数据网络的扩展和综合。

并且在此网络平台的基础之上，可以开展如虚拟专网、IP电话等网络业务。

同时也满足和适应未来整个电信网络的发展和演变趋势。

以2M接入为例，IP只能提供尽力而为的服务，按流量计费；SDH只能提供完全保证的服务，按时长计费；而ATM可以CBR、VBR、ABR、UBR等多种服务类别，可以按时长、端口、流量、平均流量、最小流量等或组合方式来计费，消费者可根据自己的情况自由选择。

从以上分析来看，采用ATM似乎是最好选择，但必须是和IP融合的ATM。

但是，相对IP技术来说，采用ATM技术目前投资要大一些。

例如在信息化小区的建设中，需要提供成千上万的以太网端口，直接由ATM设备来提供，成本太高。

如果采用千兆以太网+以太网交换机价格便宜，但业务单一，管理不方便。

因此采用ATM+IP（更准确地说是ATM+以太网）方案可以具有ATM和IP的优点：

既方便管理，提供多业务，又大大降低了成本。

采用ATM+IP技术体制是目前城域网建设的最佳选择，这是考虑到：

（1）ATM网络具有强有力的网络管理功能；

（2）目前宽带城域网一般通过向大用户和集团用户提供话音接入、带宽出租、会议电视等业务而参与电信市场竞争的；（3）能很容易地过渡到采用MPLS技术以支持IP业务，从而很好地解决如何在ATM网络上承载IP业务的问题，适应IP业务将成为数据通信业务中主导业务的发展趋势；（4）逐步适应光纤到户、提供全网全光交互式数字化的发展趋势。

（5）边缘采用以太网交换机，可以提供和纯IP方案相当的价格竞争力。

3商用大厦数据中心总体规划

3.1商用大厦数据中心的设计原则

商用大厦数据网络的设计从技术上来说一般应遵循如下原则：

1.统一性：

要多方考虑，统一规划。

既要考虑传输和交换的统一，又要考虑IP和ATM的统一、网络平台和业务应用的统一、现在和未来的统一、骨干和接入技术的统一；特别是北京电信总公司的骨干在已选择ATM的基础上，商用大厦数据中心可采用ATM复用技术。

2.先进性：

基础网络的投资是巨大的，长期的，因此要保证网络能支持多种业务的综合平台，这样可以减少投资和运营维护成本。

可采用业界领先的ATM复用设备，能够承载和交换各种业务信息。

3．普遍性：

所采用的设备及其技术应是一种可开发的、可持续发展、通用的设备和技术。

4．可靠性：

关键硬件、软件的冗余备份设计，保证系统的可靠运行；

5．可扩充性：

从网络拓扑设计、主要设备的选型、关键技术选择等方面均要考虑系统将来的扩充与升级。

6．安全性及可管理性：

要有一体化的完整的系统管理能力。

包括配置管理、故障管理、性能管理等基本网络管理功能，具有强大的用户管理和安全控制策略，并将各种接入设备、用户终端设备等设备统一管理。

保证整个系统的可管理性和整个系统的安全性、可靠性。

7．经济性：

宽带通信网络建设应充分考虑其建设成本，以最小的投入得到最大的回报。

3.2商用大厦数据中心网络设计

根据红帆公司的要求的组网示意图如下：

从电信据的机房，利用光纤连接到本商用大厦的数据中心，光纤上的传输速率可根据业务的发展得以逐步提升，从155M到2.5G，能满足整个大厦未来相当长时期内的需要。

由于ATM所采取的统计复用功能，当一条链路处于空闲时，其带宽可被其它链路借用，整个网络处于动态自行调整，带宽利用率较同速率的SDH高出数倍。

根据此商用大厦的业务的要求状况，分别在电信机房和商用大厦的机房内放置中兴ATM交换机ZXB10-AX，中间利用光纤连接，速率暂定为155M。

在电信机房的AX主要起连接业务网的作用，通过E1仿真把商用大厦的业务接入到DDN的节点机。

利用其155的STM-1的接口板，与北京的宽带的数据网络相连。

如果有更多的商用大厦接入到电信机房，可以在电信机房的AX上平滑扩容，每个AX最多可以支持7块线路接口卡＋6块业务板或5块线路接口卡＋8块业务板，可以满足不同组网需求。

每个接口板可以支持4*155或1*622的光口接入。

在商用大厦的数据中心的AX主要业务汇聚的作用，可以通过的DDN、以太网、ADSL等多种接入手段把数据业务引入到AX中。

具体实现：

用AX的以太网仿真板提供10/100的802.3MAC接口与可堆叠的中兴以太网交换机相连，为整个商用大厦提供以太网的接入；用AX的E1仿真板提供E1接口与DDN的业务子框相连，为大厦内的用户提供DDN线路租用的业务；利用AX的155M（STM-1）的线路接口和ADSL的复用设备DSLAM相连，实现ADSL业务的接入。

每块业务板可以提供8*E1或者8*10/100M的接口。

ADSL、DDN、AX和以太网交换机在后面详细介绍。

3.3各种接入手段的实现

DDN用户入网

本商用大厦数据网支持DDN用户的入网，并满足以下速率：

提供子速率、Nx64K、2M等经典接口速率。

接口标准满足V.24/V.35/G.703等尽可能丰富种类的接口。

子速率产品及调制解调器提供了多种类型的接口和各种速率，详见如下：

（1）子速率板插在DDN接入单元框中可提供5个端口，端口类型包括：

V.35/G.703端口，提供64kbit/s同步数据的接入，传输距离不小于500米，端口类型可通过跳线设置。

2.4/4.8/9.6/19.2kbit/s同步/异步子速率端口或64kbit/s同步端口。

每个端口均提供RS232C/V.24/V.28接口和V.11/RS422接口。

采用RS232C/V.24/V.28接口时最大传输距离为50米，采用V.11/RS422接口时最大传输距离为2000米。

（2）子速率板插在普通用户单元框中可提供5个端口，端口类型包括：

LE与DDN节点机时钟不同步时：

提供5个2.4/4.8/9.6kbit/s或2个19.2kbit/s异步子速率端口。

LE与DDN节点机时钟同步时：

提供5个2.4/4.8/9.6kbit/s或2个19.2kbit/s同步/异步子速率端口或5个64kbit/s同步速率端口。

以上每个端口均提供RS232C/V.24/V.28接口和V.11/RS422接口。

端口类型可通过跳线设置为DTE或DCE。

采用RS232C/V.24/V.28接口时最大传输距离为50米，采用V.11/RS422接口时最大传输距离为2000米。

（3）基带调制解调器ZXLink2000的线路接口为U接口，用户接口为两个同步/异步V.35/V.24/G.703/RS-530接口。

通过U接口连DSL板时的最大传输距离不小于5000米（0.4线径）。

（4）子速率复用