光纤IP城域网组网技术初探

　　一、引言

　　随着中国加入WTO，电信业务市场将面临激烈的竞争，不论来自国内同行还是来自国际电信巨头的竞争，现代企业管理、服务产品的多样化、服务的个性化、新技术的采用等等必定是竞争的筹码。新技术的采用成为决胜市场的重要因素。

　　终端用户对日益增长带宽的需求又带动光纤城域网和城际网的发展，老运营商面临对原有城域网和城际网改造的问题，新运营商则采用各种宽带骨干网络组网技术，设计、规划自己的城域网和城际网。新运营商通过IP+光纤方式构建城域网，具有技术先进、带宽高易于扩展、投资节省等优势。

　　城域网设计和规划是一个很大的课题，需要根据一个城市自然条件、市场定位、发展规划，结合城域骨干组网技术、网络管理体系、运维体系等因素综合考察、论证。本文从城域网光缆工程角度出发，结合城域骨干组网技术，探讨光纤IP城域网设计与规划。

　　二、光纤城域网设计与规划总体原则

　　由于光纤技术的发展，城域骨干组网技术普遍采用单模光纤，一则传输距离远，二则波分复用技术（WDM）的要求。

　　一个城域网物理光纤路由结构以环状为主，骨干光缆一般为48芯-96芯，汇接到骨干之间光缆一般为24芯-48芯。如图1所示：

图1、城域网物理光纤路由结构图

　　城域骨干机房的选择要考虑市场定位、机房可使用的稳定性、供电、光缆路由工程实现等各种因素。

　　三、落实光纤城域网路由资源

　　光纤城域网设计与规划和路由资源的落实实际上是同步进行的。光纤城域网设计与规划必须考虑实际路由资源情况，以决定哪些路由租用、哪些路由自建，在可能的情况下，新运营商大多选择自建方式，这样可以保证将来有一个较低的运营成本。

　　在大多数城市，拥有现成城域网资源的主要是老运营商，如电信、广电等，而拥有杆路、管道等自建光缆路由资源的主要是电力部门，其他如电信、市政部门有管道路由资源，路桥公司有过桥路由资源，铁通公司依托铁路有部分铁路沿线杆路、管道资源。

　　四、城域网、骨干机房与城域网络拓扑

　　城域网设计与规划重要环节是骨干机房的选定，这也决定了未来的城域网络拓扑结构。这里所说的骨干机房包括城市中心机房、中心汇聚机房和汇聚点机房。城市中心机房是一个城市的网络核心，可以根据城市的大小设置一个到两个中心机房。中心汇聚机房是环形城域网重要的骨干机房，机房数量与位置的选择主要根据城域网的规划和用户群的分布。汇聚机房的作用是连接边缘机房和中心机房或者中心汇聚机房，使边缘机房能够最终连接到城域网上，这样终端用户就可以通过城域网连接到Internet。汇聚机房位置的选择主要是根据终端用户如社区用户或商业用户的分布情况。

　　光纤路由和骨干机房确定并建成以后，可以通过光纤分芯，使中心机房、中心汇聚机房和汇聚机房互联具有光纤路由保护功能，从物理链路上确保城域网的可靠性。

　　根据以上设计与规划，可以实现城域网网络拓扑结构如下图2所示：

图2、城域网网络拓扑结构图

　　五、城域网络技术初探

　　5.1 光纤IP城域网特点

　　无论是老运营商还是新运营商，工程实现的模式差别不大。而通过不同技术实现城域网建设是新、老运营商的重要标志。

　　老运营商一般在物理光纤网上建设一个传输网，然后在传输网上构建IP网，如光纤+SDH+IP网，或光纤+DWDM+SDH+IP网，主干速率为155Mbps、622Mbps或更高，对客户可以提供电路，也可以提供以太网端口，采用这种技术最大特点在于技术成熟、服务多样化、带宽可保证、可按照流量计费等。

　　新运营商采用光纤+IP的方式构建城域交换网，主干速率为1Gbps或更高，对客户只提供以太网端口，采用这种技术最大特点在于投资少、见效快、主干带宽易扩展等。

　　5.2 光纤IP城域网络结构

　　按照网络层次化结构原理，新运营商城域网分为城域核心层、汇聚层、用户接入层三个层次和城域数据中心、网络管理中心二个中心。图3是一个典型的新运营商IP宽带骨干网络结构示意图。

图3、IP宽带骨干网络结构示意图

　　5.3 城域网主要技术概述

　　核心层、中心汇聚层网络节点构成城域核心网络有二种方式，一种方式通过在网络层启用路由协议实现；另一种方式在链路层利用路由交换机交换功能来构建城域核心网络，这种方式需要启用SPANNING TREE协议避免回路。

　　城域核心层位于宽带IP网络城市中心，包括城市核心交换网络设备。考虑性能、可靠性、价格等因素，核心层采用高性能路由交换机作中央交换机，采用两台中央交换机来做冗余设计。

　　两台中央交换机通过多条1Gbps的线路以GEC（Giga Ethernet Channel）方式互连。

　　每台中央交换机用两条1Gbps的线路和一条100Mbps的线路供数据中心连接；中央交换机划分专门的VLAN以连接网管中心服务器，网管中心的每台服务器直接使用100Mbps的线路连接到其中一台中央交换机的端口上；到中心汇聚点的多层交换机也各使用多条1Gbps的线路以GEC（Giga Ethernet Channel）方式连接。

　　两台核心中央交换机本身通过OSPF路由协议对汇聚点的连接提供路由冗余。一般情况下，汇聚点交换机直接连接到中央交换机上，则采用基于目的地址的流量负载均衡。对于汇聚点交换机没有直接连接到两台中央交换机上的例外情况，不考虑负载均衡的设置。

　　汇聚层根据城市大小、城市光缆资源、社区分布等情况，结构是多变的。根据一般城市情况，可以分为中心汇聚和边缘汇聚二层汇聚层。

　　中心汇聚节点与中央交换机之间的连接可以选择多条1Gbps的线路以GEC（Giga Ethernet Channel）方式连接。这种情况下，中心汇聚点交换机可以选择各以多条1Gbps以GEC方式连接到两台中央交换机上，提供高带宽上连。

　　边缘汇聚节点与中心汇聚点之间的连接选择2条1Gbps的线路以GEC（Giga Ethernet Channel）方式连接。边缘汇聚向下为用户接入层设备提供1Gbps或100Mbps的出口通道。

　　在数据中心采用一台高性能内容交换机，以GE链路分别和两台中央交换机相连，提供冗余的连接，通过OSPF协议提供负载均衡。VOD、Mail、Web等数据中心的服务器均用100Mbps链路连接到内容交换机，通过内容交换机提供SLB功能，对服务器群的内容交换和负载均衡。为避免多个用户同时点播VOD节目过多占用城域骨干带宽，在核心和汇聚层网络设备上启用组播协议。采用两台Cache服务器，每台Cache服务器以冗余的方式分别以1G和100M链路连接到两台中央交换机上，提供城市用户访问外部WEB等服务的透明CACHE服务支持。

　　网络管理中心提供的基本服务的连接有：DHCP服务，DNS服务，网络管理服务等。网络管理中心的服务器各使用一条百兆线路和两台中央交换机之一直接相连，提供相应的管理服务。依据实际需要DHCP服务器和DNS服务器都可以同时配置多台，提供负载均衡和备份服务。

　　六、结论

　　这二年宽带网络建设热火朝天，本文主要针对从事宽带网络建设的新运营商，探讨一下光纤IP城域网建设遇到的问题，当然有些观点还不成熟，需要大家共同研究与探索，为国家信息化建设贡献力量。