利用千兆以太网构建宽带城域网

　　随着IT的发展，互联网正在经历从窄带往宽带发展的历程，但是，目前这一历程才刚刚开始，真正能实现宽带网际互联的网络离我们还有一段距离。即使在宽带网际互联时代，我们也不能忽略服务的本质特性：本地化和个性化。

　　所有大型国际企业在实现全球化时都是以产品和服务的本地化为基础。因此，在相当长的时间里我们不应否认一定范围的宽带城域网具有很高的商业价值。宽带城域网并不意味着它们是一个个信息孤岛。有线电视网是标准的局域网络，就是这样的单向局域网络创造了一个产业，宽带城域网是有线电视局域网的一次进化，业务将相应从单向视频广播服务向宽带互动网络媒体服务进化。城域网的目标是在经济实用的网络平台上实现高质量的宽带交互式多媒体信息服务，做到真正的信息交互，资源共享，提高多媒体信息网的辐射面及影响力。

　　从二十世纪八十年代开始以太网就成为最普遍采用的网络技术，根据IDC的统计，以太网的端口数约为所有网络端口数的85%。1998年以太网卡的销售是4800万端口，而令牌网、FDDI网和ATM等网卡的销售量总共才是500万端口，只是整个销售量的10%。而以太网的这种优势仍然有继续保持下去的势头。

　　最早的以太网标准是在1985年发布的IEEE 802.3标准，所用的物理介质是两种同轴电缆（粗缆和细缆），1986年加入了无屏蔽双绞线（UTP），传输速率是10Mbps，所以称为10BASE-T标准。T是双绞线的意思。由于支持10BASE-T的集线器和交换机工作十分可靠，使得这种技术和10BASE-T标准得到了迅速推广。这种标准支持在共享介质上的半双工传输。并采用CSMA/CD协议来解决信息在共享介质上的冲突。

　　1995年，IEEE通过了802.3u标准，将以太网的带宽扩大为100Mbps。对于无屏蔽双绞线的标准称为100BASE-T。快速以太网除了继续支持在共享介质上的半双工通信外，还支持在两个通道上进行的双工通信。双工通信进一步改善了以太网的传输性能。另外，100Mbps以太网的网络设备的价格并不比10Mbps的设备贵多少。100BASE-T以太网在近几年得到非常快速的发展。

　　工作站之间用100Mbps以太网连接后，对于主干网络的传输速度就会提出更高的要求，1996年7月，IEEE802.3工作组成立了802.3z千兆以太网任务组，研究和制定千兆以太网的标准，这个标准满足以下要求：允许在1000Mbps速度下进行全双工和半双工通信；使用802。3以太网的帧格式；使用CSMA/CD访问控制方法来处理冲突问题；编址方式和10BASE-T、100BASE-T兼容。这些要求表明千兆以太网和以前的以太网完全兼容。1997年3月，又成立了另一个工作组802.3ab集中解决用五类线构造千兆以太网的标准问题，而802.3z任务组则集中制定使用光纤和对称屏蔽铜缆的千兆以太网标准。现在，802.3z标准已在1998年6月由IEEE标准化委员会批准。802.3ab标准计划已在1999年通过批准。千兆以太网共支持4种物理介质，分别定义为802。3 1000BASE-X和802。3ab 1000BASE-T。1000BASE-X标准主要基于光纤信道的物理层。1000BASE-T则是为使用5类非屏蔽双绞线的千兆以太网制定的标准，最大传输距离为100米，可用于网络工作站之间的水平布线。

　　千兆以太网标准的制定和实现，为城域网提供了一种新的选择，下面我们就讨论基于千兆以太网的城域网构建方案。

　　一、 城域网络的设计原则

　　城域网络应该是一个灵活的、可以管理的、高带宽、高可靠性、先进的网络系统。设计方案应遵循以下原则：

　　1．高带宽

　　为了支持数据、话音、视频等多媒体的传输能力，应大幅提高网络带宽，应实现从桌面至主干交换机各级网络设备全方位地消除网络瓶颈，尽量避免拥塞、显著改善响应时间，还应提供对服务质量的保障机制。

　　2．高可靠性

　　数据网络系统应采用可靠性高的产品和容错的网络结构，以使网络具有高度的可靠性。应采取多层次的冗余备份手段和技术，保证设备在发生故障时能在最短时间内恢复，以最大程度地保证网络的正常运转。

　　3．高安全性

　　应根据城域网管理制度和网络策略制定一套完善的安全政策，采用合适的技术手段，充分地保证网络的安全性。

　　第二层的安全性，可以通过基于MAC地址进行接入控制，甚至可以利用每端口VLAN来实现网络连接的安全性。

　　第三层的安全性，通过静态的ARP表，及第三层交换机访问列表（ACL），通过协议、网络地址、应用的端口号进行组合，形成安全的控制策略。

　　4．先进性

　　在技术上要到达当前的国际先进水平，要采用最先进网络技术以适应大量数据和多媒体信息的传输，既要满足目前的业务需求，又要充分考虑未来的发展。保证网络建成后3～5年不落后。应选用符合国际标准的系统和产品，以保证系统具有较强的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。

　　5．灵活性及开放性

　　网络系统应能支持多种协议（IP、IPX、NetBios等），形成一个开放型的网络，支持各种协议的互连。应能够根据网络的应用类型灵活地划分和管理虚拟网，支持动态地跨区组建虚拟网，从而有效地隔绝各部分应用，减少不必要的网络流量。

　　6．易管理、易维护

　　由于城域网系统规模庞大，需要网络系统具有良好的可管理性，网络系统应具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能，同时应尽可能选取集成度高、模块化、可通用的产品，以便于管理和维护。

　　7.可扩展性

　　网络系统应具有良好可扩展性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络应可平滑地扩展和升级，而不需要对网络和设备进行大的改动。

　　二、 利用千兆以太网构建宽带城域网的可行性分析

　　建立宽带城域网需要考虑以下因素：快速的传输速度、安全的访问控制和多媒体网络应用。

　　这些因素的解决均需首先从网络的平台入手，也就是说网络的基础入手，因此要根据网络小区的需求特点来设计网络的建设方案。

　　无论是企业网、城域网还是广域网，用户并不因地域的扩大而放弃所须的各种各样的应用，信息应用正以前所未有的速度发展，尤其是多媒体应用及数据应用对带宽和传输质量提出了更高的要求。网络的主要负载量是从边缘接入设备到核心设备的数据量交换，随着网络规模的扩大，应用信息交换量增加，使得网络的核心设备发生了拥塞，形成了瓶颈，扩充核心设备的吞吐能力、增加边缘设备到核心的数据通讯带宽是改善网络性能的关键。因此在设计城域网的原则上，首先应该考虑满足网络规模所要求的核心设备交换能力，以及边缘设备到核心的链路带宽。而且作为大型城域网所采用的解决方案应具有开放技术、支持行业标准，以及保护用户的投资，提高设备的互操作性。网络方案要求采用主流技术、开放的标准协议，具有良好的互操作性，能够支持不同厂商的多系列产品，减少设备的互连的问题。

　　随着千兆以太网成为标准，千兆以太网现日益成为当前主流的主干技术，为城域网建设提供了新的思想。1998年六月已经制定完成的第一个千兆以太网标准802.3z.以使用广纤线缆和短程铜线线缆的全双工链接为对象，针对半双工和远程铜缆的标准802.Ab于1999年六月正式确定。

　　采用千兆以太网的优势在于：千兆以太网提供10倍于快速以太网的传输交换性能，并与现有的10/100Mbps以太网标准、CSMA/CD协议完全兼容，同时千兆以太网支持以太网、快速以太网的802.1QVLAN标准、802.1p优先级标准及802.3x流量控制协议，千兆以太网已成为构建网络主干的主流技术。

　　千兆以太网提供了完美的升级方案，可保护现有网络设备的投资。千兆以太网将保留802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格，从而将使企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具。

　　千兆以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，提供了另一条改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。网络设计人员将能够建立有效、高速、任务关键的应用程序和文件备份的高速基础设施。网络管理人员将为用户提供Internet、intranet城域网与广域网的更快速的访问。

　　千兆以太网比其它的主干技术具有更有效的带宽优势，并且具有良好的发展空间，10G以太网技术规范和标准已在制定中，基于以太网帧层及IP层的优先级控制机制和协议标准及QOS支持技术日趋成熟，为高要求服务质量提供了保证基础。随着光纤制造和传输技术的进步，千兆以太网的传输距离可以达到几十里甚至百公里，因此千兆以太网成为了构建城域网的一种技术选择。

　　三、 宽带城域网络的结构设计

　　采用千兆以太网技术建造的城域网络小区网络主要包括三个方面：城域网络小区及城域网络的结构布线、城域网络小区网络的设计和城域网络互联的设计。在此方案中网络由两部分组成：城域网络小区网络部分（即园区内网络）和城域网络互联部分（即城域网络）。根据这两部分网络的需求和不同特性，将整体的网络规划为三个区域：核心层、骨干层和接入层

　　1．城域网络小区及城域网络的结构化布线?

　　在城域网络小区内及城域网络间铺设光纤主干，包括核心主干和二级主干，根据距离可以选择不同类型及型号的光纤及其它相关设备，并依据各区相距的距离选择光纤铺设结构：环形和网状星形。各楼宇内部铺设五类以上双绞线，在住户家中预留RJ45信息插座。

　　2．城域网络小区网络的设计：

　　城域网络小区网络的设计主要涉及接入层及与城域网骨干层的连接。