x广电宽带网络技术可行性研究报告112页.docx

1、x广电宽带网络技术可行性研究报告112页XXXXX宽带网络系统技术建议书附一：Avaya千兆以太网QoS技术白皮书附二：相关的第三方评测报告附三：XXXXX广电宽带网络系统设备清单前 言本技术建议书（以下简称建议书）是根据XXXXX广电提出的XX广电宽带网络业务需求编写的。本建议书根据买方技术规范要求，结合AVAYA公司及贝尔实验室多年来在网络通信尤其是在专网通信领域的经验，本着节约买方投资，兼顾多种应用，充分面向未来发展的原则，根据XXXXX广电现有网络资源和业务发展需求，提出了相应的整体解决方案。并为此整体解决方案提供相关的设备和技术服务。本建议书内容为AVAYA宽带多业务IP网络平台解决

2、方案。本方案建议采用AVAYA Cajun系列千兆以太网交换设备构建XXXXX广电宽带网络系统，在该宽带多业务IP网络平台之上实现企业既有的和即将发展的各种数据、语音、视频应用。Day One Ready的AVAYA Cajun系列产品不仅为客户提供强健的性能和可靠性保证，同时也为客户提供优异的QoS保证和灵活的策略管理支持。使得XXXXX广电此次建设的宽带网络系统能够充分利用XX广电现有网络资源优势，将该网络建设成为一个宽带多业务网络平台，满足企业自身业务应用的发展需求，具备条件将带宽资源用于社会公众服务，为企业带来相当可观的经济收益。本建议书的文档包括AVAYA公司介绍，项目需求分析和设计

3、目标，总体解决方案描述、QoS、主要相关产品介绍等主要部分。第1章 公司简介AVAYA公司的前身是朗讯科技有限公司。2000年10月1日，朗讯科技公司企业网络集团从朗讯科技公司独立，成为独立上市的全球性公司。作为朗讯科技企业网络部的AVAYA公司，拥有朗讯科技先进的语音交换产品、多媒体呼叫中心产品、高性能数据园区网/城域网产品、综合布线系统等丰富的全球领先产品，其市场将定位于下一代高性能企业融合网络解决方案，专注于企业的通信发展，公司成立之初便拥有近90亿美元的巨大市场。这一改组举措将保证AVAYA在迅速变化着的全球市场中保持竞争性和灵活性。AVAYA的产品是全球最可靠的企业通信系统。AVAY

4、A是在全球市场上处于领先地位的用户交换系统、集团电话系统和语音处理系统及高性能呼叫中心系统、高速数据网络、综合布线系统的供应商，同时，AVAYA亦是联网商业通讯系统的首席供应商。进入中国市场短短几年来，AVAYA以其先进的技术，完善的售后服务，赢得了用户的赞誉。AVAYA是一家以市场为导向，注重用户的企业，随着商业用户语音和数据网络的变化，公司的重点正在从传统的语音系统市场转变到多媒体通信产品方面。我们的目标是：“在通信产业变革之前、中、后，都要成为领先者”。AVAYA的承诺是：“提供最佳的通讯服务与支持”。AVAYA以单一厂商的概念为基础，支持研究、开发、制造、销售、安装、培训、高质量的服务

5、和维护。向客户提供高水平的技术和专业技能，这一切都是我们固有的组织部分。第2章 需求分析和设计目标2.1 项目需求分析XXXXX广电为满足社会日益增长的对宽带网络通信的需求要求，结合目前广电的网络资源，拟在XX地区建立宽带数据通信网络平台。以实现集数据、语音、视频等多种业务为一体的高效通信网络，面向社会公众提供交互式的数据业务，并充分利用新建网络的带宽优势和QoS特性，进一步发展多功能的增值业务，包括IP电话系统、视频点播，远程教学等应用系统。根据XXXXX对现有以及即将发展的各种业务应用系统的描述以及所提供的有关数据来分析，不难看出现有宽带数据网的基本功能对网络带宽的需求比较高，而且此类应用

6、系统要求网络具有非常高的可靠性及可用性。而即将发展的各种基于视频和语音的应用系统则不但要求网络具有充足的带宽，更为重要的是新建的网络平台必须能够提供完善的QoS保证机制。除此之外，新建的网络系统除了必须具备技术先进性和高性能的优势，还必须拥有一套功能强大的集中化管理系统，并能够提供灵活的管理方式和手段，以充分发挥网络资源优势，保障各种应用系统的顺利运行。而且有如此强大的管理系统支持，使得XXXXX完全有能力对其广泛覆盖的宽带网络资源进行管理。AVAYA公司基于丰富的通信领域经验及凭借高精尖的领先通信技术，提供丰富全面的多业务通信系统解决方案，凭借AVAYA全面的Cajun系列产品线，完全有能力

7、为XXXXX广电通信综合网络提供全球领先的高效率多业务通信系统，并保证系统的良好扩充性，为今后系统的进一步升级做好充分的准备。2.2 设计目标鉴于XX现有网络基础情况及应用需求，本次网络建设主要建立基于成熟的千兆以太网技术的宽带数据网络平台。同时能兼顾将来通信发展的要求。当前系统建设目标是建立一个统一的综合性平台，通过统一的宽带网络接入，实现功能丰富、自动路由、全透明传输、全面业务受理等一体化的处理与管理。同时，系统需要最佳的性能/价格比，因此，本通信系统具有以下特点： 采用国际最新的通信科技，使其在专网通信领域具有较高的水平。 结合用户的业务实际，建立高可用性的通信网络平台。 扩充方便，设置

8、修改灵活，操作维护简单，系统构筑时间短，能够适应业务的快速变化。 充分利用现有各种系统的资源，考虑节省长期运行成本。 规范性与开放性。能够与Internet、公司生产系统、业务系统等直接或间接互联并集成合作。 提供全网统一的图形化管理工具，方便进行全面的管理和监控。提供全网统一路由功能，充分满足客户对高性能网络主干平台的要求。第3章 关于主干技术选型的建议3.1各种宽带技术选择合理的网络主干技术对于一个网络来说十分重要，因为它关系到网络的服务品质和可持续发展的特性。网络主干技术指主干网设备之间的连接技术，宽带网络的主干必须选用相应的宽带主干技术。目前，可供选择的宽带技术包括以下几种：千兆以太网

9、技术(GE)：最高传输速率为1Gbps，可扩展到10 Gbps，与以太网技术、快速以太网技术向下兼容。异步传输模式(ATM技术)：采用信元传输和交换技术，减少处理时延，保障服务质量，使其端口可以支持从E1(2Mbps)到STM-1(155Mbps)、STM-4(622Mbps)、STM-16(2.5Gbps)、STM-64(10Gbps)的传输速率。 ATM技术的最大问题是协议过于复杂和太多的信头开销，设备价格高而速率有上限（2.5G接口非常昂贵），ATM可以采用的技术有局域网仿真、ATM上的多协议MPOA、CLASICAL IP OVER ATM、永久虚电路等。ATM本来有很强的服务质量功能

10、，可以实现很好的多媒体传输网，但在与以太网设备互连时，不能体现端到端服务质量，需要在以太网的数据格式和ATM的数据格式间进行转换，效率比较低。POS(Packet Over SDH技术)：利用SDH进行高速率的透明传输和自愈保护能力。其端口可以支持从OC-12(622Mbps)到OC-48(2.5Gbps)、OC-192(10Gbps)的传输速率。POS技术在带宽利用率方面略强于ATM，其它特点则基本类似。GE千兆以太网技术基于传统的成熟稳定的以太网技术，可以与用户的以太网为主的网络无缝连接，中间不需要任何格式转换，大大提高了数据的转发和处理能力，减少了交换设备的负担。GE可以很轻松地划分虚拟

11、局域网，把分散在各楼层的用户连接起来，提供一个可靠快速的网络。GE的造价比ATM，POS技术便宜，性能价格比很好，投资的利用率较高。3.2千兆以太网(GIGABIT ETHERNET，GE)千兆以太网（ IEEE 802.3z、IEEE 802.3ab）是10M以太网和100M快速以太网标准的成功扩展，它使用了与传统以太网相同的碰撞检测（CSMACD）机制和相同的帧结构，为网络应用提供1000M的传输速率。千兆以太网作为以太网的升级产品，对10M、100M以太网具有更好的兼容性、易集成性，在技术上也具有更好的协调性；千兆以太网支持全双工和流量控制，在全双工方式下可以实现2Gbps的信息容量，千

12、兆以太网还采用了8023x的端到端的流量控制；千兆以太网利用现有的大量以太网管理标准和工具，所有设备的状态、参数都有统一的形式，故障诊断也同10M、100M设备类似。千兆以太网一经问世就以传统以太网技术为基础，从以太网和快速以太网升级方便、快捷，最大限度保护用户现有投资，这迎合了以太网用户的心理，很令人心动。由于千兆位以太网采用了许多与传统以太网相同的数据格式和传输协议，因而在从传统的以太网或是快速以太网升级的具体操作中只需增加插件或模块，在新的网络主干之间建立千兆位链路，或是增加千兆位以太网交换机，而将原先的网络主干结构移向下级应用即可。它保护了用户在设备和技术方面的投资，也为园区局域网升级

13、提供了较为合理的解决方案。千兆以太网标准IEEE802.3z已经通过，各主要网络厂商不断推出一系列的产品，千兆以太网的经济性、兼容性、协调性，千兆以太网丰富的带宽资源和技术的长处，这些决定了千兆以太网在城域主干网应用中必将取得主导地位。千兆以太网在向下兼容的同时，也没有结束继续发展的步伐。据估计，符合万兆以太网标准802.3ae的产品将于2001年底投入市场。届时，以太网家族将更加发扬广大。3.3 GE与其他宽带技术的比较1、保护现有投资(1) 能够进一步提高性能；(2) 费用最少（包括购置费用和技术支持费用）；(3) 对处理新的应用需求和新的数据类型的适应性。2、与已有网络的接口 以太网目前

14、有三种类型：10Mbps、100Mbps、1000Mbps。由于世界上有80的网络节点是以太网，并且以上3种网络是向上兼容的，因此，千兆以太网最能保护现有投资。另一方面，人们也可能会说，如果现在将网络换成ATM，或者POS技术，尽管初期会有损失或价格昂贵，但从长远看还是很值得的。ATM可将现有网络带宽提高若干数量级。尽管它的发展很慢，但是将ATM用于高速的广域网主干是无可非议的。然而，在宽带城域网中使用ATM和POS技术的必要性和可竞争性，将比不上易安装、易维护且价格低廉的千兆以太网。未来的宽带网将是数据直接在光纤上传输，ATM的地位将逐步缩减，而以太网作为接入方式将可以一致延续下去。在虚拟网

15、支持中，由于ATM服务开展大多采用永久虚电路（PVC，RFC1483），同一端口产生的2条PVC之间不能直接通讯，必需采用全网状拓扑结构或中心路由器进行转发，显然在扩充性和性能上比不上GE。IP over SDH是利用SDH作为网络平台，具有高速率、高可靠性的优势，主要用于长途骨干传输，但是其成本和后期维护费用要远高于其他几种骨干网构造方式。而且，SDH采用时分复用（TDM）技术，与IP协议的统计复用技术不能实现无缝连接。从网络升级的角度考虑，近几年SDH线路增长速率较慢，升级费用较高。3、后续支持费用对网络支持的费用也非常重要，据估计安装网络只是占组建网络总费用的20。今天的以太网用户在运行

16、以太网时已经取得了很多经验，所有这些经验仍然可用于千兆以太网，他们在跟踪网络最大负载及优化网络性能所做的开发，在千兆以太网也能保留使用。当然网络分析仪必须改进，以便用于帧格式和拓扑结构都不变，而速度提高了的以太网络。千兆以太网用于培训的费用也最少。4、服务质量保证新的Internet/Intranet应用，已开始出现声音和视频等新的数据类型。传统的以太网不适合实时的应用，事实上这也促使了在局域网上使用ATM。ATM的服务质量保证（QoS）给用户提供了理论上的服务级别保证，保证用户实时的传输。因为传统的以太网没有能力根据应用类型提供服务质量保证，所以它曾被认为不适合传输包括声音或视频的多媒体数据

17、，然而最近提出的新协议标准可使以太网设备为传送多媒体数据或关键业务提供服务质量保证。新标准802.1Q（对虚拟桥接网络的标准）和802.1P（对桥接网络中传输的级别及动态多路广播滤波服务的标准）将提供虚拟网能力，并提供在所有网络上传输包的优先级信息，因此支持QoS服务质量保证的优点将会用于所有网络。而目前以太网交换机中广泛使用的的硬件队列处理技术可以为上述不同类别的流量提供端到端的服务质量保证。5、兼容性千兆以太网从定义上来讲与传统的以太网及应用最兼容，而ATM需要用局域网仿真来完成信元和数据包之间的转换。同样在今天的ATM还需要RFC1577、IPOA、IPNNI或MPOA来支持IP应用。采

18、用POS技术，亦需要将IP数据封装到PPP数据祯中，在PPP的数据祯与以太网祯之间转换。，而使用千兆以太网可以提供端到端完全兼容的解决方案。由于以上原因，千兆以太网是目前高速宽带网的最佳选择。而随着万兆以太网的出现和DWDM技术标准的日趋成熟，昂贵的ATM和POS将不再具有市场竞争力。未来的网络主干将是Ethernet over DWDM。3.4 主干设备网络主干设备即中心节点设备的系统结构直接决定了设备的性能和功能水平。这犹如先天很好的一个婴儿和一个先天不足的婴儿，即便后天成长条件完全相同，他们的能力依然有相当大的差别。因此，深入了解设备的系统结构设计，客观认知设备的性能和功能，这对正确选择

19、设备极有帮助，下面将从七个方面对该问题进行讨论。 3.4.1 交换结构 （Switching Fabric） 随着网络交换技术不断的发展，交换结构在网络设备的体系结构中占据着极为重要的地位。为了便于理解，这里仅简述三种典型的交换结构的特点： 共享总线：由于近年来网络设备的总线技术发展缓慢，所以导致了共享总线带宽低，访问效率不高；而且，它不能用来同时进行多点访问。另外，受CPU频率和总线位数的限制，其性能扩展困难。它适用于大部分流量在模块本地进行交换的网络模式。 共享内存：其访问效率高，适合同时进行多点访问（MULTICAST）。共享内存通常为DRAM和SRAM两种，DRAM速度慢，造价低，SR

20、AM速度快，造价高。共享内存方式对内存芯片的性能要求很高，至少为整机所有端口带宽之和的两倍（比如设备支持32个千兆以太网端口，则要求共享内存的性能要达到64Gbps）。由此可见，既便不考虑价格因素，内存芯片技术本身在某种程度上也限制了共享内存方式所能达到的性能水平。 交换矩阵（Cross bar）：由于ASIC技术发展迅速，目前ASIC芯片间的转发性能通常可达到1Gbps，甚至更高的性能，于是给交换矩阵提供了极好的物质基础。所有接口模块（包括控制模块）都连接到一个矩阵式背板上，通过ASIC芯片到ASIC芯片的直接转发，可同时进行多个模块之间的通信；每个模块的缓存只处理本模块上的输入/输出队列，

21、因此对内存芯片性能的要求大大低于共享内存方式。总之，交换矩阵的特点是访问效率高，适合同时进行多点访问，容易提供非常高的带宽，并且性能扩展方便，不易受CPU、总线以及内存技术的限制。Avaya Cajun P882和P550核心骨干路由交换机就是采用了广播优化的Cross Bar技术。3.4.2 阻塞与非阻塞配置 阻塞与非阻塞配置是两种截然不同的设计思想，它们各有优劣。在选型时，一定要根据实际需求来选择相应的网络设备。 阻塞配置：该种设计是指：机箱中所有交换端口的总带宽，超过前述交换结构的转发能力。因此，阻塞配置设计容易导致数据流从接口模块进入交换结构时，发生阻塞；一旦发生阻塞，便会降低系统的交

22、换性能。例如，一个交换接口模块上有8个千兆交换端口，其累加和为8Gbps，而该模块在交换矩阵的带宽只有2Gbps。当该模块满负荷工作时，势必发生阻塞。采用阻塞设计容易在千兆/百兆接口模块上提高端口密度，十分适合连接服务器集群（因为服务器本身受到操作系统、输入/输出总线、磁盘吞吐能力，以及应用软件等诸多因素的影响，通过其网卡进行交换的数据不可能达到网卡吞吐的标称值）。 非阻塞配置：该设计的目标为：机箱中全部交换端口的总带宽，低于或等于交换结构的转发能力，这就使得在任何情况下，数据流进入交换结构时不会发生阻塞。因此，非阻塞设计的网络设备适用于主干连接。在主干设备选型时，只需注意接口模块的端口密度和

23、交换结构的转发能力相匹配即可。当要构造高性能的网络主干时，必须选用非阻塞配置的主干设备。 Avaya Cajun P882和P550核心骨干路由交换机均采用无阻塞设计。3.4.3 采用何种方式实现第3层处理 众所周知，每一次网络通信都是在通信的机器之间产生一串数据包。这些数据包构成的数据流可分别在第3层进行识别。 在第3层（Network Layer，即网络层，以下简称L3），数据流是通过源站点和目的站点的网络地址被识别。因此，控制数据流的能力仅限于通信的源站点和目的站点的地址对，实现这种功能的设备称之为路由器。路由器在网络中占据着核心的地位。传统路由器是采用软件实现路由功能，其速度慢，且价格

24、昂贵，往往成为网络的瓶颈。随着网络技术的发展，路由器技术发生了革命，路由功能由专用的ASIC集成电路来完成。现在这种设备被称之为第三层交换机或叫做交换式路由器。 传统路由器具有阅读第3层报头信息的能力（通过软件实现），与第三层交换机（或交换式路由器）采用专用的ASIC集成电路相比，设备的性能几乎相差了两个数量级。 值得指出的是：网络主干设备的系统结构在设计上分成两大类：集中式和分布式。即便两者都采用了新的技术，但就其性能而言，仍存在着较大的差异。 集中式：所谓集中式，顾名思义，L3/L4数据流的转发由一个中央模块控制处理。因此，L3/L4层转发能力通常为3M4Mpps，最多达到15Mpps。

25、分布式：将L3/L4层数据流的转发策略设置到接口模块上，并且通过专用的ASIC芯片转发L3/L4层数据流，从而实现相关控制和服务功能。L3/L4层转发能力可达 40Mpps 至 106Mpps。 3.4.4 系统容量 由于网络规模越来越大，网络主干设备的系统容量也成为选型中的重要考核指标。建议重点考核以下两个方面： 物理容量各类网络协议的端口密度，如千兆以太网、快速以太网，尤其是非阻塞配置下的端口密度。 逻辑容量路由表、MAC地址表、应用数据流表、访问控制列表（ACL）大小，反映出设备支持网络规模大小的能力（先进的主干设备必须支持足够大的逻辑容量，以及非阻塞配置设计下的高端口密度。） 3.4.

26、5 关键部件冗余设计 人们已经普遍认同处于关键部位的网络设备不应存在单点故障。为此，网络主干设备应能实现如下三方面的冗余。 电源和机箱风扇冗余 控制模块冗余控制模块冗余功能应提供对主控制模块的“自动切换”支持。如：备份控制模块连续数次没有听到来自主控制模块的状态汇报，备份模块将进行初始化并执行硬件恢复。另外，各种模块均可热插拔。 交换结构冗余如果网络主干设备忽略交换结构的冗余设计，就无法达到设备冗余的完整性。因此，要充分考虑网络主干设备的可靠性，应该要求该设备支持交换结构冗余。此外，交换结构冗余功能也应具有对主交换结构“自动切换”的特性。 3.4.6 缓冲技术 缓冲技术在网络交换机的系统结构中

27、使用的越来越多，也越来越复杂。任何技术的使用都有着两面性，如过大的缓冲空间会影响正常通信状态下，数据包的转发速度（因为过大的缓冲空间需要相对多一点的寻址时间），并增加设备的成本。而过小的缓冲空间在发生拥塞时又容易丢包出错。所以，适当的缓冲空间加上先进的缓冲调度算法是解决缓冲问题的合理方式。对于网络主干设备，需要注意几点： 每端口是否享有独立的缓冲空间，而且该缓冲空间的工作状态不会影响其它端口缓冲的状态。 模块或端口是否设计有独立的输入缓冲、独立的输出缓冲，或是输入/输出缓冲。 是否具有一系列的缓冲管理调度算法，如RED、WRED、RR/FQ、WERR/WEFQ。 3.4.7 系统结构的技术寿命

28、 所选择的网络主干设备，其系统结构应能满足用户的功能需求，并具有足够长的技术生命周期。换言之，要避免通过硬件补丁的办法（不断增加新的硬件单元对系统结构中存在的不足进行补偿，或彻底更换新设备的方式），才能满足用户1至2年内不断增长的功能需求。 业界有很多设备的系统结构是第2层交换的设计概念，需要通过增加第3层的硬件模块才能实现第3层或第3/4层交换的功能，而且第3/4层数据包的转发能力远低于第2层交换的转发能力。另外，短期内还可能出现用新产品来替代原有产品的情况，这对用户的投资保护十分不利。 3.5 选型结论基于上述考虑，我们为XXXXX广电一期工程的核心节点提供了业界先进的Cajun P882

29、交换机。Cajun P882采用广播优化的Croaa Bar结构，基于特殊的交换方式设计提供三层交换技术，每个模块都可以进行分布式路由和交换。Cajun P882的背板采用139.39Gbps交叉矩阵，连接每个模块，可以实现真正的全线速第二层和第三层交换。每个模块可以热插拔，电源可以最多配置三个，所有的交换和路由功能通过ASIC芯片完成，交换能力达106Mpps。Cajun P882交换机在实验室和实际应用环境中得到了充分的考验，被证明是成熟稳定而先进的。而从总体的网络规划，网络主干则应根据XXXXX广电局现有光纤资源，结合对各种技术的综合比较，考虑采用10 G以太网技术和DWDM技术。第4章

30、 设计方案总体描述4.1 设计原则本方案的设计在追求性能优越、经济实用的前提下，本着严谨、慎重的态度，从系统结构、技术措施、设备选择、系统应用、技术服务和实施过程等方面综合进行系统的总体设计，力图使该系统真正成为符合XXXXX广电业务发展需求的网络系统。从技术措施角度来讲，在系统的设计和实现中，我公司将严格遵守以下原则： 实用性和集成性系统的软硬件设计、还是集成，均应以适用为第一宗旨，在系统充分适应应用需求的基础上进而再来考虑其他的性能。该系统所包含的内容很多，系统设计者必须能将各种先进的软硬件设备有效地集成在一起，使系统的各个组成部分能充分发挥作用，协调一致地进行高效工作。 标准性和开放性只

31、有支持标准性和开放性的系统，才能支持与其他开放型系统一起协同工作，在网络中采用的硬件设备及软件产品应支持国际工业标准或事实上的标准，以便能和不同厂家的开放型产品在同一网络中同时共存；通信中应采用标准的通信协议以使不同的操作系统与不同的网络系统及不同的网络之间顺利进行通讯。 先进性和安全性系统所有的组成要素均应充分地考虑其先进性。我们不能一味地追求实用而忽略先进，只有将当今最先进的技术和我们的实际应用要求紧密结合，才能获得最大的系统性能和效益。网络的安全是至关重要的，在某些情况下，宁可牺牲系统的部分功能也必须保证系统的安全。 成熟性和高可靠性作为信息系统基础的网络结构和网络设备的配置及带宽应能充

32、分地满足网络通信的需要。网络硬件体系结构应在实际应用中能经过较长时间的考验，在运行速度和性能上都应是稳定可靠的、拥有完善的、实用的解决方案，并得到较多的第三方开发商和用户在全球范围的广泛支持和使用。同时，应从长远的技术发展来选择具有很好前景的、较为先进的技术和产品，以适应系统未来的发展需要。可靠性也是衡量一个计算机应用系统的重要标准之一。在确保系统网络环境中单独设备稳定、可靠运行的前提下，还需要考虑网络整体的容错能力、安全性及稳定性，使系统出现问题和故障时能迅速地修复。因此需要采取一定的预防措施，如对关键应用和主干设备考虑有适当的冗余。应急处理信息系统能够全天候工作，达到每周7x24小时工作的要求。一个高可用性的系统才能使用户的投资真正得到回报。 可维护性和可管理性整个信息网络系统中的互连设备，应是使用方便、操作简单易学，并便于维护和管理。对复杂和庞大的网络，要求有强有力的网络管理手段，以便合理的管理网络资源，