电信宽带IP城域网城域网技术建议书.doc
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1、电信宽带IP城域网技术建议书目 录1概述32德州城域网建设的可用资源42.1城域网出口42.2自治域号与IP地址52.3光缆资源63德州宽带IP城域网设计73.1网络技术与产品选型73.2网络结构83.2.1核心节点的功能93.2.2IP地址123.2.3宽带接入服务器(BRAS)163.2.4VLAN的划分173.3路由策略183.3.1省网路由183.3.2通过BGP互连183.3.3内部路由协议193.3.4用户路由193.3.5出口路由203.4网络管理203.4.1用户管理203.4.2设备管理21 1 概述今天的网络正处于一个飞速发展的时代,新的网络应用和新的网络技术不断涌现,随着
2、国内网络服务市场的逐步开放,新兴的网络服务商没有以前的投入成本,他们可以直接使用最新的网络技术,发布最新的网络应用,提供最新的网络业务,并逐渐渗入到传统电信运营商的传统业务市场,对电信运营商的语音和数据业务都带来了巨大的冲击,与此同时,国内传统电信运营商之间的竞争也日益激烈,游戏规则不断改写,可以说现在是国内网络市场诸侯并起、逐鹿中原的战国时代。新兴电信运营商和传统电信运营商以及新兴及传统电信运营商内部正在进行激烈的较量,较量的结果将产生下一代的国内网络服务市场格局。城域网并不是一项新兴的技术,相反不断新兴的网络技术和网络应用促进了城域网的产生和不断发展,并日益丰富着城域网的内涵,提升城域网的
3、价值。城域网是一个多种业务的宽带应用平台,是城市的信息高速公路,是一个城市信息化建设的标志和基础,对运营商来说,城域网更具有特别的意义。Internet在我国的发展为城域网的建设提供了一个广阔而富饶的发展空间,Internet的长足发展为城域网准备了丰富的业务模式和大量潜在的用户群,城域网建设是Internet在本地自然而然的延伸,运营商通过城域网去实现最终用户的接入。因此,城域网是网络运营商网络系统面向最终用户提供服务的核心,是运营商业务发展的立足之本,因此也是运营商在发展业务、发展用户方面竞争最激烈的地方。为了争取更大的市场份额,运营商在城域网建设中使用最新的最网技术,提供先进灵活的业务模
4、式。润汇公司拥有大量宽带IP城域网系统集成项目的成功经验,对宽带IP城域网建设和宽带业务用户管理和计费有着深刻的理解,本期山东德州宽带IP城域网建设主要是网络基础建设,润汇公司将重点对电信宽带IP城域网的拓扑设计、路由策略与路由设计、IP地址规划、用户接入、与电信省网的衔接、开展宽带业务网络应具备的基本功能等给出方案和建议,为山东德州设计一个合理的、优化、高速的宽带网络。2 德州城域网建设的可用资源在进行山东德州宽带IP城域网的网络方案设计之前,必须先明确建设德州城域网所必需的资源,其中最重要的三点就是:城域网出口、自治域号和IP地址、光缆资源。下面我们将就德州城域网建设此三项资源的可获得情况
5、进行分析。2.1 城域网出口德州宽带IP城域网是山东省全省宽带IP城域网建设的一个组成部分,德州城域网将使用山东电信的宽带IP网络系统作为本城域网的出口,城域网通过山东电信宽带IP网络与省内其他城域网通讯或访问Internet。山东电信宽带IP网络目前的拓扑结构如下图所示:全网以济南、青岛为核心成双星形结构,青岛和济南核心路由设备之间采用两条2.5GPOS链路互联,并且各自以一条2.5POS链路上联至国家骨干网济南和青岛的路由器;骨干节点采用单条2.5GPOS链路连接至核心节点的路由设备上,另外一条2.5GPOS 链路连接至其他骨干节点。路由协议方面,济南、青岛采用EBGP同国家骨干网进行路由
6、信息的交换。根据山东省电信公司的业务需求,全省骨干节点将通过IBGP方式获取全网的路由信息,其中济南、青岛作为IBGP的RR(路由反射器)。从上图可以看到,山东电信宽带IP网在德州网络节点有一台AXI 580路由器,它将成为德州城域网与其他城域网互通以及Internet流量进出的枢纽,是德州城域网建设的核心资源之一。2.2 自治域号与IP地址自治域号和IP地址资源是城域网建设中另一个重要的资源。为了更好的完成山东全省城域网的建设以及实现各城域网之间的互连互通,山东电信根据各地市的宽带IP城域网建设规划和发展目标,对全省内部IP地址和保留自治域的使用做了如下规划:序号分配B类数客户IP地址分配范
7、围网络设备及管理IP范围保留自治域号1山东省21810 . 0 255 . 0 25510.250255.0255.02552济南2010 . 20 39 . 0 25510.255.128191.0255649713青岛3010 . 220 249 . 0 25510.255.64127.0255649724淄博2010 . 0 19 . 0 25510.255.063.0255649735烟台2010 . 40 59 . 0 25510.255.192255.0255649746威海810 . 60 67 . 0 25510.254.063.0255649757潍坊2010 . 68 87
8、 . 0 25510.254.64127.0255649768滨州810 . 88 95 . 0 25510.254.128191.0255649779东营610 . 96 101 . 0 25510.254.192255.02556497810德州1010 . 102 111 . 0 25510.253.063.02556497911聊城710 . 112 118 . 0 25510.253.64127.02556498112济宁1510 . 119 133 . 0 25510.253.128191.02556498213荷泽1010 . 134 143 . 0 25510.253.1922
9、55.02556498314枣庄810 . 144 151 . 0 25510.252.063.02556498415泰安1210 . 152 163 . 0 25510.252.64127.02556498516莱芜310 . 164 166 . 0 25510.252.128191.02556498617临沂1510 . 167 181 . 0 25510.252.192255.02556498718日照610 . 182 187 . 0 25510.251.063.02556498819备用2610 . 188 219 . 0 25520网络管理10 . 250 255 . 0 255从
10、表中可以看到,山东电信全省宽带IP城域网建设将使用合法IP地址与保留IP地址共用的方法(上表中没有谈及合法IP地址的分配),其中保留IP使用A类网段10.0.0.0,省内各城域网之间互通以及它们与山东电信宽带IP网络之间互连使用EBGP,各城域网使用山东电信分配的保留自治域号。山东电信给德州宽带IP城域网建设初步分配了64979的保留自治域号,10个B保留IP地址,范围是10.102111网段,另外还有64个C类地址用于网络设备之间的互连和网络管理,范围是10.253.063网段。2.3 光缆资源目前宽带网的传输介质全部采用光纤。从网络所服务的地域半径来说,城域网服务的范围远小于主干网的地理范
11、围,在城域的范围内,光纤的铺设和维护成本较低,因此相对比较容易获得。然而比起局域网和园区网,城市中大量的建筑和共用设施给光缆的铺设造成了很大的困难,往往是两栋建筑物仅仅相隔一条街道,想用光缆连接起来都不可能。从这个意义上来说,城域网建设中光缆的获得和走向往往非常不尽人意,事实上现在国内已建设的城域网往往是网络的拓扑受制于城域光缆路由的情况。因此,在设计山东电信德州宽带IP城域网的时候,必须先考察光缆的可获得情况和光缆走向及点到点之间的距离因素。由上图可以看出,德州现有可供城域网使用的主要光缆系统为两个大环加一个小环,而且网络接点之间的距离相对较远,最远的距离达83公里,这种光缆资源情况决定了运
12、营商经常采用的双星形网络结构很难实现,而只能采用星加环的方式来实现。3 德州宽带IP城域网设计3.1 网络技术与产品选型目前运营商宽带IP城域网建设通常使用的技术有POS( IP Over SDH )、千兆以太网和DWDM(密集波分复用),在已建成的城域网中,POS和千兆以太网技术使用得更多一些。在设计德州宽带IP城域网时,我们推荐使用千兆以太网技术。使用千兆以太网作为网络主干,性价比高,兼容性好,易于用户网络接入及网络拓展,传输距离较远,两点之间不加中继器可达70公里。在设计城域网时,一个重要的问题就是如何控制用户或者是应用的带宽控制,根据用户或者应用的优先级别保证服务质量。目前业界大部分厂
13、商的产品均支持队列优先级控制即802.1p,但对带宽控制的支持比较差。队列优先级控制即802.1p是通过对Data Frame加入了3个bit的标示位来实现的。它可以标示由低到高总共8个不同的优先级别,从而可以确定不同服务级别数据的发送顺序,提高了服务质量和带宽利用率。不同的厂商对802.1p支持的优先级数量也不同,大部分厂商只支持4个,而Extreme可以支持到8个。带宽控制是指针对不同的应用可以分配给其不同的带宽,从而保证应用或用户的服务质量。也就是说,给某个应用或用户分配一定的带宽,就可以保证此应用或用户对所分配带宽的独享占用,而不会被其它应用所挤占。这种功能对于网络运营商的计费管理和一
14、些对带宽敏感的应用(比如:多媒体应用),有着极大的帮助。目前,业界大部分厂商对于带宽控制仅支持到最小带宽控制的功能(比如:RSVP),即保留多少带宽给某个应用。而当多个应用共存时,它的效果就会变得不明显,而且不利于网络运营商的计费管理;而Extreme的产品在这方面是做的最好的,它不但支持最小带宽控制的功能,而且支持最大带宽控制的功能。真正能为给某个应用或用户分配一定的带宽,来保证此应用或用户对所分配带宽的独享。这也是我们通过对很多厂商的产品进行对比后,决定使用EXTREME产品的主要原因。3.2 网络结构德州宽带IP城域网在组网功能结构上分为核心层、汇聚层和接入层。核心层负责进行数据的快速转
15、发,同时实现与省宽带IP骨干网络的互联;考虑到保留地址的采用,核心层需要使用地址转换模块完成保留地址的地址转换功能。汇聚层负责汇集分散的接入点,进行数据交换,提供流量控制和用户管理功能。接入层负责提供各种类型用户的接入,在有需要时提供用户流量控制功能。德州宽带IP城域网网络拓扑如下:德州宽带IP城域网采用核心层汇聚层接入层的三层结构,核心层节点和汇聚层节点采用Extreme公司的Black Diamond 6808高速路由交换机,接入层设备采用Extreme公司的Summit 24路由交换机和Alpine 3804路由交换机。Extreme公司路由交换机支持BGP、OSPF路由协议,并且支持P
16、olicy-Based Routing;可以根据IP源地址、目标地址和四层目标协议端口实现路由。3.2.1 核心节点的功能1、 城域网本地的三层交换功能德州城域网采用独立的路由自治域,域内建议采用OSPF动态路由协议,城域网出口的BD6808采用BGP路由协议实现和省网路由设备的路由信息交换。省网路由器向城域网路由交换机广播省网和其他城域网合法IP地址+保留IP地址路由;城域网路由交换机向省网广播城域网本地合法IP地址保留IP地址路由;省网出口路由器向外广播接受到的本省合法IP地址。全省保留IP使用进行同一规划,并且在省网内部广播其路由,保证省内合法IP地址和私有IP地址的互通。2、 城域网基
17、于源地址和目标地址策略路由考虑到城域网业务发展迅速,IP地址资源紧缺,根据局方的要求在德州城域网内部使用部分保留IP地址。全省内部实现保留IP地址可以路由。使用保留地址的用户在访问Internet(出省网)时,将通过城域网出口的地址翻译模块实现对保留IP的地址翻译功能。地址翻译模块由Summit 5i路由交换机和NAT设备Netscreen-1000组成,Summit 5i路由交换机实现策略路由;Netscreen-1000实现地址翻译。在一个核心节点配置地址翻译模块,其他核心节点采用GE链路连接至Summit 5i路由交换机。由于城域网核心路由交换机BD6808和省网骨干路由器AXI580直
18、接运行EBGP协议,AXI 580仅广播省内的地址信息(省网、省内其他城域网),summit 5I广播自己为确省网关(OSPF),在核心BD6808上不设置策略路由。因此城域网 的所有IP地址的机器访问省内地址的时候通过正常路由(核心BD 6808上有省内路由地址的信息)到达AXI 580;如果城域网用户访问省外时,通过default route到达 Summit 5I。Summit 5I上通过OSPF学习到德州城域网的地址信息,同时设定策略路由如下: 源地址城域网内部保留IP地址,目标地址any,Next HopNAT 源地址城域网内部合法IP地址,目标地址any,Next HopAXI 5
19、80Summit 5i缺省路由设为AXI580端口。根据上述设定,则数据包路由如下:源地址为城域网内部合法地址保留地址目标地址为城域网内部合法保留地址BD6808上OSPF给出路由;源地址为城域网内部合法地址保留地址目标地址为省网内部合法保留地址BD6808上EBGP给出路由;源地址为城域网内部合法地址保留地址目标地址为省外地址Summit 5I给出策略路由; 源地址城域网内部保留IP地址,目标地址any,Next HopNAT 源地址城域网内部合法IP地址,目标地址any,Next HopAXI 580NAT地址翻译之后IP地址池路由,根据Summit 5I缺省路由指向AXI580。3、 N
20、AT的负载分担考虑NAT的设备负荷和可靠性,可以配置多台NAT设备实现NAT的负载分担,并且在NAT外面增加配置一台交换机。根据源地址段不同,静态配置策略路由到不同的NAT设备,实现静态的NAT负载分担。如果Summit支持基于TCP Session的端口绑定,也可以考虑采用动态负载分担。未来也可以考虑采用支持端口绑定的L4交换机实现动态的NAT负载分担。4、 本地信息服务,组播业务支持城域网的核心节点配置本地信息模块,建议德州城域网的信息源均采用合法IP。建议采用PIM-SM作为城域网内部组播的路由协议;PIM-SM是一种松散模式的组播路由协议,它独立于单播路由协议、比较易于设计管理。在局域
21、网交换机的选择中,我们建议的选择原则是既支持PIM-SM、又支持IGMP Snooping(Multicast过滤),要求局域网交换机可以自动了解它所连接的端口或用户是否属于某个组播组,直接过滤不在相应组播组的端口;从而避免低效的第二层广播,通过避免垃圾组播报文降低对于用户资源的开销。整个网络的组播方案如下:通过对组播的合理配置,我们可以在网络上支持组播式应用;如按时间调度的网络广播台和网络电视台等应用。这些多媒体流可能来自视频服务中心或者宽带用户。建议指定核心节点的Black Diamond 6808为RP,在需要开通组播业务的地点路由交换机上配置PIMSM协议,并且告知其RP地址。在接受方
22、最近的路由交换机上配置IGMP协议。对非信息服务中心的组播流,因为其First Hop的路由交换机知道RP的位置,其信息源可以直接向组播地址发送组播流,而不必关心组播路径的维护。对设备的要求:支持PIMSM,IGMP,IGMP Snooping。来自非本城域网的组播流:跨域的组播方案通常采用MBGPMSDP。MSDP(Multicast Source Discovery Protocol)用于连接不同的PIM-SM域(可以在一个自治域内,也可以在自治域间),了解域外组播源。MBGP(Multiprotocol BGP)实现PIMSM的跨域操作。由于需要MBGP和MSDP协议的支持,而本期选用的
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