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1、网络优化方案的设计与实现正文最新范本模板网络优化方案的设计与实现学生姓名：尹辉勇 指导老师：刘青摘 要 本文分析了对现有某城域网络的现状和急需解决的问题，研究了可营运的IP城域网关键技术，对目前主要的路由协议、用户绑定技术、城域网的传输技术、宽带接入技术作了简单的阐述、分析及比较,还对IP城域网的IPTLV、MPLSVPN业务实现做了简单分析和探讨。最后,结合现有城域网的现状，提出了城域网网络结构优化方案和路由设计、QOS、IPTV、MPLSVPN等业务实现。通过优化改造后，实现了由交换型城域网向路由型城域网的转变,引入BRS和SR,构架清晰的业务控制层,启用VPN、组播技术和QOS，支持多业

2、务的开展.关键词 计算机网络；城域网；网络优化；多业务支持引言1。1 课题研究背景从上世纪末开始，中国的公共电信基础设旌逐渐步入了宽带化、分组化的进程。目前该进程的主要市场驱动力在于大众宽带上网，下一步更为强大的市场驱动力将来自于传统电信业务宽带化、分组化的需求，传统的固定和移动话音业务将逐步融合为下一代的综合多媒体业务。目前湖南省电信有限公司常德市分公司口城域网受历史发展条件限制，属于由三层交换机旁挂接入服务器组成的交换型网络,不能提供可控、可感知、有QOS质量保证的语音、数据、视频等综合服务.随着宽带业务不断地快速发展，以及MPLS VPN、NGN、IFRV、3G等新业务的不断成熟和规模商

3、用，城域网非常有必要由单一的宽带Interact访问业务向能够接入并可靠承载数据、分组语音,视频和流媒体等的多业务综合IP城域网发展。本文将结合常德城域网的实际,探讨面向下一代网络的电信级口城域网的优化改造。1.2 城域网的现状与发展进入二十一世纪的中国，Internet以极其迅猛的速度向前发展，各种网络新技术不断涌现，随着因特网所提供业务种类和业务量的不断增加,用户对上网速度的要求也越来越高。为了提高用户的上网带宽，一方面，中国的Internet运营商尽量将所经营的骨干网的设备容量和带宽不断扩大，保证骨干网通道的畅通，另一方面,接入宽带化和城域网的建设正成为网络建设的一个重点。目前国内运营商

4、城域网主要包括两种类型：路由核心城域网和交换核心城域网.路由核心城域网：在口业务量较大的城市，城域网骨干层直接采用高速路由器为核心来组建，并以GEPOS连接为主，底层采用光纤直连；交换核心城域网，对于业务量中等的城市，采用了高速I_AN交换机(同时支持第二和第三层)为核心来组建城域网，并完全以GE方式组网，仍采用光纤直连实现连接.随着业务和网络发展，对网络和业务的可控性要求向目前的三层网络结构模型提出了挑战。实现业务控制功能的BRASSR(宽带接入服务器业务路由器设备在城域网内承担了越来越重要的角色,是松散的口网络向可管理、可控制、可维护的电信级讲网络演进的关键环节。因此,上述城域组网中存在的

5、问题,应在新型城域网设计时尽力解决，以便宽带用户的接入和新型增值业务的开展，有必要对城域网内各种功能模块进行重新划分和定位，制定一个新的网络结构模型以指导城域网向目标网络的演进。宽带接入网是城域骨干网业务接入控制点以下、用户CPE客户端设备）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。宽带接入和网络服务的发展将呈现如下趋势：1)ADSL依然是宽带市场的主力军，其在宽带市场所占比重还会继续加大,新一 代的ADSL2+将得到很大应用；2）如何改善宽带接入的服务质量、提高运行维护水平将成为关键问题，运营商在网络维护支撑系统、网络QOS和安全保障等方面的投入将会加大;3） 为适应舻等

6、宽带应用的要求,ADSL提速将成为宽带接入发展的主旋律。4)宽带内容应用的发展将对应用支撑平台提出更高的要求，完善的宽带认证计费体系和平台是宽带应用发展和产业价值链成功的关键和基础,信息层计费等手段将发挥越来越重要的作用；5)ADSL提速将引发城域网的优化和改造,除了带宽的提升外，IPTV的发展还提出了对DSLAM和城域网组播以及内容分发网络N的新要求；6)VDSL、EPON等宽带接入新技术将会逐步引入市场；7)IPMPLS_VPN将成为运营商为大客户提供广域组网的重要手段.2 城域网现状和需要解决的问题现有某城域网中，本地网交换机容量116万门，宽带端口10。12万个，小灵通装机容量达20。

7、4万户，主线用户99。71万户，宽带用户7.47万户，小灵通用户13.58万户.全市通信能力、用户群数量及业务收入总量仅次子省会长沙。城域网受历史发展条件限制，属于由三层交换机旁挂接入服务器组成的交换型网络，主要只能提供Internet拨号接入、Internet专线接入及简单VPN业务，且受厂商设备技术限制，不能提供可控、可感知、有QOS质量保证的语音、数据、视频等综合服务。随着宽带业务不断地快速发展，以及MPLSVPN、NGN、IPTV，3G等新业务的不断成熟和规模商用，城域网非常有必要由单一的宽带Internet访问业务向能够接入并可靠承载数据、分组语音视频和流媒体等的多业务综合口城域网发

8、展.通过以下几个方面的分析进一步阐述其优化的必要性。1)城域网逻辑结构不清晰城域网中的三层交换机定位不清，无法满足综合的功能及性能要求。具体表现在: 同时做为以太网专线接入路由器、以太网二层汇聚交换机、三层汇聚层路由器.分布在城域网的三层交换机通常对MPLS的支持能力差,三层转发能力不足、上行链路带宽也不足，QOS和流量控制能力差、安全能力不足，易受攻击。2)业务发展需求及带宽的要求随着宽带接入的发展，用户不再满足简单的Internet上网，对通过Internet提供更多的宽带增值业务已显得越来越迫切。城域网业务发展趋势主要表现在；业务的快速发展，业务的宽带化、业务的综合化、业务的差异化、业务

9、的可控化。宽带应承载所有的业务,包括数据业务和实时语音，IPTV、视频等交互式多媒体、流媒体业务。IPTV所需要的容量是现有宽带接入容量的几倍到几十倍,大规模开放IPTV业务对于现有网络的容量和结构都将形成很大的挑战,但是现有网上的大多数老的DSLAM和BRAS不具备这个能力，现有城域网上的交换机、路由器和DSLAM的组播能力参差不齐，难以实现全程全网的组播能力.开展IFRV仅仅靠单播和大容量设备结合不是一个经济的长远解决方案。城域网组网层次复杂，设备功能划分不清、种类过多,宽带接入服务器BRAS不是直挂在汇聚路由器上，而是旁挂在三层交换机侧，导致流量瓶颈。BRAS板卡扩展性有限，只能旁挂.组

10、播能力支持不足,现有DSLAM设备的上行带宽受限。城域网的二层接入实现上无法实现用户的隔离和绑定，也影响了新业务的开展。因此无法开展IPTV业务. 3)差异化服务的需要城域网的二层接入实现中的以太网过大，受到了单域VLAN数量的限制.城域网的二层接入实现中缺乏二层保护机制、设备的QOS支持能力弱。无法为企业和VIP用户提供差异化的服务，实现优质优价。2.1网络业务现状城域网的三层交换机通常对MILS的支持能力差,三层转发能力不足,所以常德城域网开展的业务主要是普通INTERNET接入业务。主要包括以下业务: 1) Internet宽带拨号接入业务；全网ADSL端口容量有51276线；LAN端口

11、容量有49947个；宽带用户总数为74772户，其中LAN用户36800户、XDSL用户 37972户。2) Internet专线接入业务；ADSL专线用户，ADSL接入网接入，静态IP地址,BRAS作网关；信息化小区专线用户；城域网专线用户;基础数据网专线用户。3) VLAN互联用户；省ADSL专线网和MSTP网。2.2 现行网络结构网络结构按逻辑划分为核心层、汇聚层、接入层。1) 核心层设备GSRl2016与三台汇接层设备呈星型连接，分别提供一条1000M电路,实现本地出口数据和路由转发,并分别通过开至长沙节点25G电路和开至衡阳节点155M电路的实现双上行电路备份。2) 汇聚层由CISC

12、06509、ALPINE380等设备组成，设备之间呈不完全网状结构，实现出口业务负荷分担和网络路由的备份。网内汇接由ERXl400、ALPINE3808、S6506、 ESR8825、MA5200、SUMMTl48i等共计12台设备组成；其中4台为三层交换机、8台为宽带接入服务器。市局BR_AS旁路于3层交换机,县局的6台BRAS直接接入用户，也支持非以太网用户的接入.3）接入层主要由11台MA5200、6台CISC03524,16台S3026E组成，主要放置在园区机房，主要负责最后一公里的用户接入，同时承担一部分业务承载和网络安全隔离功能。IP城域骨干网现行网络结构如图2。1所示。图2.1

13、IP骨干网现行网络结构图2.3网络存在的问题由于使用三层交换机和BRAS作为城域网核心设备，导致城域网中三层交换机（Cisc06509和华为S8016 S6506)存在功能复杂，身兼三职但层汇聚、3层汇聚、LAN专线接入）及性能较差(不支持MPLS，不支持组播,同时OOS、流量控制、安全能力等功能较弱，三层转发能力不足等问题.城域网中两台BRAS设备（ISN8850和ERXX400）存在板卡扩展性有限,MPLS和组播功能不足等问题。宽带接入网则存在缺乏二层保护机制,设备QOS能力弱，以太网过大VLAN数量受限,不支持组播，无法实现用户隔离和绑定等问题。以上问题迭加到一起又导致了城域网在网络整体

14、上存在以下问题:1）网络结构不清晰，设各级联数偏多；2）网络对新业务支撑能力不足;3)网络管理及业务控制相对分散,无法满足业务需求;4)缺乏统一的设备规范，功能参差不齐。2。4 网络覆盖问题1）以太网接入方式以太网园区分布在市、县城区用户密集住宅小区、单位、学校、写字楼和酒店，市区和县城区大部分网吧也采用光纤接入。由于受接入光缆限制，造成园区小而多，层次级联较多，造成网络性能下降，不利于业务的开展部署。尤其是原有园区交换机不支持QinQ、组播等新技术，楼道交换机支持VLAN数量较少，不能对用户进行精确定位，开通各种新业务也受到了限制，需要更换交换机. 2)XDSL接入方式由于原有模块局的设置关

15、系，部分交接箱主干电缆设置过长,加上线路质量不好,使部分用户不能开通或开通后速率过低，经常掉线。另外，对于宽带网络的ADSL接入，上行接入方式大部分采用E1上行，所以存在上行带宽瓶颈。同时ADSL覆盖网络面积广，线路质量无法测试，故障发生率高。3）“极速通”网络接入根据业务发展的速度,“极速通”网络已经覆盖到了乡镇一级。由于“极速通”用户与普通ADSL用户相比,需要稳定的速率，但目前由于设备覆盖的关系，部分线路质量较差，造成“极速通”用户不能达到要求的速率，影响了业务的开通。也存在覆盖范围内速率较低的问题，只能开通低速率的客户互联业务。 4)MSTP接入接入网系统分为华为接入网和中兴接入网,主

16、要用于网元出租和模块局交换、数据等业务。华为接入网的网元均能支持MSTP的业务，中兴接入网的网元通过主机软件升级也能支持MSTP的业务，但是网管不能支持MSTP单板，需将E100网管升级至E300。现大客户接入传输网全都接入华为接入网.如表2。1所示,表2。1 华为接入网情况网络名称网管系统网络结构规模容量系统利用率华为接入网T2000 V2155M环4个155M93%155M链33个155M83%622M环2个622M48.5%622M环0个622M0%大客户接入网络资源利用率非常高，传输颗粒主要以2M为主。出租业务和数据业务近年来蓬勃发展，对网络的安全和带宽提出了更高的要求。1)网络安全接

17、入网大部分都是链，安全上存在隐患，需规划将链尽量成环。目前接入网安全性较差，主要表现在：LAN园区还共用着1个或2个VLAN；DSLAM设备都是共用1个VLAN。在园区级设备上没有部署ACL控制策略,造成同一个园区用户之间存在着恶意攻击、病毒感染等众多问题,同时引发了帐号盗用等严重问题。需要加紧实施PUPV部署，实现用户隔离，提高安全控制的精确性。2）网络容量升级现有的接入网大部分都无多余的电路。华为接入网有部分155M网元,主要是出租业务为主的网元需升级至622M,如建行、地税、工行、农行、中行等网元，有部分网元只需增加支路板就可完成今后三年内的需求，如农业发展银行、中国人寿等。3）网络改造

18、有一些网元业务量比较大，但还是采用PDH设备,如交警，开了2套PDH光端机,并且只剩下1个2M可用,今后客户要增加新业务将会比较困难,规划将交警的设备替换为SDH。2。5网络管理方面存在的问题在接入层,还没有统一的口网接入层网管系统，目前创发天辰公司正在常德电信进行全省碑网接入层网管系统的试点开发工作。目前有两套ADSL网管系统：一套是华为iManagerN2000网管系统,针对华为DSLAM设备;还有一套是西门子ADSL网管系统，针对西门子DSLAM设备。两套网管系统实现了网元管理，但配置简单,功能单一，无法提供基于网络层次的管理。对于以太网接入还没有进行网管，所有配置和管理都需要人工TEL

19、NET到该设备进行，更不用说日常的告警和信息采集。无法对网络维护提供有效的支撑。3网络优化中应考虑的技术问题城域网成了整个网络基础建设中的重中之重，不但业务需求快速的增长，网络结 构、协议和技术也在不断改进，波分复用(WMD）的出现、高速光连接的增加、话音和数据的融合,都在推动现有网络结构的变革.本章主要对城域网的传输技术、路由协议、QOS实现机制做较为简单的阐述、分析和比较，并对MPLS VPN、 IPTV业务的实现技术进行分析3。1 MPLSVPN技术MPLS VPN技术是一种基于MPLS技术的IPVPN，是在网络路由和交换设备上应用MPLS技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统

20、路由技术的标记交换实现口虚拟专用网络。基于MPLS技术的VPN用户可以将不同地区的办公室、分公司以及连锁店等内部网络进行无缝连接。MPLSVPN在网络互联中的优势体现在：高安全性、多业务的融合，强大的扩展性、低廉的费用以及灵活的OOS支持. MPLSVPN组网方案 MPLS的一个重要应用是VPN。根据PE(ProviderEdge）设备是否参与VPN路由又细分为二层VPN和三层VPN。其中三层MPLS BGPVPN相对来说比较成熟，三层MPLS BGPVPN组网方案如图3。1所示。 图3.1三层MPLSVPN组网方案图 从图示可以看出,三层MPLSBGPVPN组网方案包含下列组件：PE:Pro

21、vider Edge Router，骨干网边缘路由器IP,存储VRF(Vmual Routing ForwardingInstance）,处理VPN-IPv4路由，是MPLS三层VPN的主要实现者。 3。2 IPTV技术 IPTV （InteractProtocl BasedTelevision）是一种个性化、交互式服务的崭新的媒体形态。它通过电信通道，利用ADSL或以太网或者有限电视网络等接入宽带网,通过互联网协议（IF协议）来传送电视信号，以家用电视机或电脑作为主要终端电器。提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。IPTV由6部分组成：视频压缩、应用层oos控制、连续的媒体发布服务、流式服

22、务器、媒体同步机制和流媒体协议。3。3宽带接入技术 用户的需求是多样化的，用户驻地网络所用的传输媒质不一、用户带宽需求不一、 用户的业务流量模型不一，不可能用一种接入技术解决所有的问题，不同的技术均有其特点和适用的领域.所以，应根据终端用户的业务类型和线路资源情况选择最合适的接入手段.3.4城域网接入网技术的比较和选择 Cable Modem接入方式对传统的有线电视公司来说，成本较低，功能和性能却不尽人意,采用Cable Modem接入方式需要考虑的一个问题是用户不能太集中,否则每个用户的带宽没办法保证。XDSL接入方式1261能最大限度地利用传输线路资源。即使对视频电话和视频会议等流量对称的

23、多媒体业务，其上行速率640KBS也可以提供较为满意的效果，对中国宽带用户来说，XDSL是一种非常合适的接入方式，特别是 ADSL2+、VDSL。以太网接入方式的使用成本很高，适合用户非常集中的商厦和住宅小区.WEAN随着移动用户的增加和移动习惯的日趋形成,也是一种不可忽视的接入方式。3。5路由选择协议 典型的路由选择方式有两种:静态路由和动态路由。根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分内部网关协议（IGP）和外部网关协议(EGP)。自治域内部采用的路 由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、IGRP、EIGRP、IS-IS、OSPF等;外部网 关协议主要用于多个自治域之间的路由选择

24、，常用的是BGP和BGP-4。对于大型网络，采用链路状态算法的ISIS与OSPF都较为有效。4网优化方案设计与实现结合现有某城域网存在的问题，本章主要提出了优化改造的总体思想和优化改造目标，并提出了城域骨干网改造方案，对路由设计、典型业务的实现、QOS提出了实施方案。4。1优化改造总体思路IP城域网优化改造应以业务为导向，充分满足语音、视频、数据业务的发展需要，做好网络长远规划。在实施中。应结合网络和业务实际情况，分步实施，平滑演进，城域网优化改造应遵循”理清层次、提升功能，规范设备、注重实效”的总体思路，体现以下原则:一是网络层次清晰化。通过二三层网络分离,构建物理和逻辑层次清晰的三层路由网

25、络(城域骨干网)和二层接入网络（宽带接入网）。二是网络结构扁平化。通过城域骨干网的大容量、少节点，宽带接入网的广覆盖，减少坤城域网的物理和逻辑级联数。三是网络质量差异化.通过在口城域网部署区分服务机制，为不同用户和不同业务提供不同QOS等级的差异化服务。四是管理控制集中化。用宽带接入服务器（BRAS）和业务路由器（SR)构建清晰的业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制.五是设备要求规范化.通过制定规范，明确新增网络设备支持口城域网业务开展所需的功能、性能、管理和互通性等要求,确保未来网络对业务的支撑。1)IP城域网优化思路本网为中型本地网、中型城域网，因此全市设两台核心路由器，城域网汇聚层扩

26、容，设置专门SR：BRAS选择大容量高性能设备,满足直挂要求;在仍可满足现业务需求的前提下，现网设备(路由器，BRAS）应尽量利旧使用。2）宽带接入网优化思路（1)、加强MSTP网络的建设和利用，作为高质量需求用户的主承载平面；（2)、二三层网络分离,关闭现网交换机3层路由功能，通过QinQ实现用户可溯;(3)、部分分布式小BRAS关闭BRAS功能,作为汇聚层二层交换机使用；(4）、新增DSLAM选择口内核，功能要求满足指导意见的要求.4.2优化改造目标优化改造后的IP城域网，在功能上应具备下述能力：1）IP城域网具备差异化服务能力,能够提供不同的服务等级；2）IP城域网具备商用规模的组播能力

27、,支持组播类IPTV业务的开展;3)城域网具备多种接入方式的二、三层VPN业务能力，能够实现物理或逻辑上的企业互连；4)IP城域网具备网络层防攻击能力，实现网络的安全防护.4.3网结构优化改造方案本次IP城域网优化改造工作主要集中在以下几个方面：1)城域骨干网设备和网络结构的优化改造；2)城域网出口到CN2和CHINANET骨干网的双挂并实现业务分流；3）选取若干个业务需求较明确的片区进行宽带接入网的试点改造，实现用户隔离和物理标识的唯一性。4.4城域骨干网优化经过IP城域网优化改造后，IP城域网的网络结构分为城域骨干网与宽带接入网两个层面。城域骨干网是业务接入控制点（包括BRAS和业务路由器

28、)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。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。4。5 IP城域骨干网核心层IP城域网核心层是城域网交换路由的核心，需要完成内部横向业务流量和出网纵向流量的转发，同时需要随时掌握全网路由状况,并能实施复杂的路由控制策略，能够提供不同业务所需的QOS保证.该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城域到骨干网的出口。核心层要求设备的性能和功能齐全可靠(冗余主控、冗余电源），并具有良好的可扩展性（支持多种接口技术)和安全性；要

29、求支持10G/2.5G POS、10GE、GE等接口,同时提供高密度的接口，实现对接入层的汇接;要求支持OSPF、ISIS、BGP等动态路由。4。6宽带接入网优化按照中国电信城域网优化改造的指导思想，BRAS以下为二层汇聚网络，目前组网方式很多，主要是以SDH为基础的多业务传输平台似STP）和星型以太网两种方式为主.宽带接入网汇聚层负责二层链路的接入和汇聚，将DSLAM汇聚到BRAS，将以太专线、窄带拨号业务汇聚到SR；提供二层接入通道，直接接入用户，并对二层通道进行统一管理。本次优化改造的目标：建立结构清晰(分汇聚、园区、楼道三层）;带宽提升（提升到GE、采用ADSL2+)；安全保障（采用双

30、上行)；质量保障，(支持802.Ip，端口限速）；用户唯一（支持QinQ,每个用户每种业务一个VLAN）,多种业务（开启组播功能)。城域网优化改造方案中针对宽带接入网汇聚层的优化改造主要是市局的中心局、北分局新增两台B类BRAS设备(cisco 6506）,武陵、丹阳楼、皂果、德山四个分局新增华为S3552F交换机。4.7宽带接入网的优化改造1）新建宽带接入网宽带用户接入以ADSL为主，ADSL局端设备尽量靠近用户，新增设备尽量采用ADSL2+设备，新增ADSL设备应能为每个用户提供3个VLAN。LAN接入分为汇聚一园区一楼道三级结构，园区交换机距楼道交换机一般不超过lkm。园区交换机要支持Q

31、inQ，采用双上行经不同物理路由到汇聚层交换机.在园区交换机开启组播功能.LAN接入楼道交换机直挂到园区交换机。楼道交换机需采用超静音无风扇设计,必须支持128个以上VLAN、支持802。1p、支持端121限速.采用网线预埋入户，并考虑NGN及IPTV开通的需要。2)现已建成宽带接入网的改造已建成ADSL/LAN设备逐步按指导意见改造。2006年底前完成汇聚一园区一楼道三层结构改造，每个用户分配一个VLAN。仅对需开通IPTV或NGN的区域更换楼道交换机。3）交换机的改造园区交换机：本次改造58个园区，新购58台华为S3552F。楼道交换机：本次更换150台楼道交换机，拆除交换机调到乡镇和企业

32、网使用。（楼道交换机的更换根据IPTV/NGN开放程度确定)4。8路由设计方案 优化前的城域网IGP路由协议采用的OSPF,Area 101。城域网路由方式采用动态和静态相结合的方式，用户路由均为静态配置，网内设备互联采用的IGP路由协议为OSPF，所有本地三层设备规划到同一域当中，通过省干的自治系统域与其他地市互通OSPF路由。本地路由表再通过redistribute注入到干线路由进程. 优化后城域网IGP路由协议继续延用OSPF，城域网内分成1个OSPF Area;EGP路由协议采用BGP。城域网出口核心路由器、SR、BRAS设备尽量都参与IGP动态路由协议，通过IGP路由协议来学习整个城域网的路由。将CN2或CHINANET上学来的路由引入OSPF。SR和BRAS设备将所接用户的口地址段引入OSPF。整个OSPF路