【正文】 .............................................................................................26 節(jié)點(diǎn)維護(hù)管理終端 .........................................................................................................26 網(wǎng)管中心的功能 ......................................................................................................................27 XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 5 頁 共 29頁 第第 1章章 項(xiàng)項(xiàng) 目目 描描 述述 項(xiàng)項(xiàng) 目目 概概 況況 XX 市電信根據(jù)自己的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，決定建立一個(gè)高帶寬、高速率的信 息傳輸網(wǎng)，為用戶提供數(shù)據(jù)運(yùn)載服務(wù)及信息服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)覆蓋全市的 各個(gè)區(qū)，可以為用戶提供以 IP為基礎(chǔ)的新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如寬帶接入、電子商務(wù)、視頻傳輸、多點(diǎn)廣播、視頻點(diǎn)播、協(xié)同設(shè)計(jì)、桌面會(huì)議電視、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育的各種信息服務(wù)。 XX 市寬帶 IP城域網(wǎng)可為用戶提供以下服務(wù)： ? 利用該項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)的帶寬優(yōu)勢(shì)，提供保證質(zhì)量的多媒體應(yīng)用。 ? 為分散經(jīng)營的企業(yè)集團(tuán)建立虛擬專用網(wǎng)，以便統(tǒng)一管理其資產(chǎn)、物資、資金、市場(chǎng)、人事等。 ? 高中、職業(yè)高中、初中、小學(xué)、幼兒園為服務(wù)對(duì)象、建立普通教育或義務(wù)教育專用網(wǎng)。 ? 向家庭用戶、機(jī)關(guān)團(tuán)體提供多媒體 形式的信息查詢、國際聯(lián)網(wǎng)、視頻點(diǎn)播等信息服務(wù)。 建建 設(shè)設(shè) 范范 圍圍 XX 市寬帶 IP城域網(wǎng)由 3 個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)、 15 邊緣節(jié)點(diǎn)和多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)組成，覆蓋 XX 市各區(qū)縣。 營營 運(yùn)運(yùn) 級(jí)級(jí) 寬寬 帶帶 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 根據(jù) XX 市寬帶網(wǎng)的要求，本網(wǎng)定位為營運(yùn)級(jí)的寬帶網(wǎng)絡(luò)。 本網(wǎng)絡(luò)是一個(gè) IP網(wǎng)絡(luò)，以順應(yīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，提供對(duì)絕大部分IP業(yè)務(wù)的直接支持。 本網(wǎng)絡(luò)又必須是一個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)，以滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的迅速增長(zhǎng)，提供大容量高速傳輸?shù)哪芰?，符合其服?wù)平臺(tái)的角色。 本網(wǎng)絡(luò)還必須是一個(gè)服務(wù)性營運(yùn)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，以區(qū)別于供企業(yè)自用為主的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，而在可靠性、服務(wù)質(zhì)量 QoS、業(yè) 務(wù)類別方面有較高保障，從而對(duì)公眾提供豐富、易用、可靠的服務(wù)，并對(duì)二級(jí)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供可靠連XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 6 頁 共 29頁 接。 由于 IP 協(xié)議和 IP 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上會(huì)越來越普及，本網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該可以很好地支持 TCP/IP 協(xié)議，在時(shí)機(jī)成熟時(shí)，可以方便地轉(zhuǎn)成全寬帶 IP網(wǎng)。 因此，本項(xiàng)目將是一個(gè)以 TCP/IP 協(xié)議為基礎(chǔ)、具有大容量高速傳輸能力的、可靠穩(wěn)定保證服務(wù)質(zhì)量的營運(yùn)級(jí)寬帶網(wǎng)絡(luò)。 XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 7 頁 共 29頁 第第 2章章 XX 市市 寬寬 帶帶 網(wǎng)網(wǎng) 解解 決決 方方 案案 主主 干干 技技 術(shù)術(shù) 在充分研究了目前國際網(wǎng)絡(luò)界對(duì)城域網(wǎng)設(shè)計(jì)所采用的各種網(wǎng)絡(luò)主干技術(shù) ,并充分考慮到技術(shù)發(fā)展的主流和趨勢(shì)后 ,我們建議 XX 市寬帶網(wǎng)絡(luò)采用以千兆以太網(wǎng)或 POS 為核心層鏈路、以千兆以太網(wǎng)為核心層與邊緣層連接而組成的網(wǎng)絡(luò)主干。 設(shè)設(shè) 備備 選選 型型 XX 市寬帶 IP 網(wǎng)的主要用戶對(duì)象是企業(yè)用戶和家庭用戶。家庭用戶接入寬帶 IP網(wǎng)主要用于訪問 Inter。企業(yè)用戶主要通過寬帶 IP網(wǎng)進(jìn)行不同營業(yè)場(chǎng)所的互聯(lián)。此外，也可通過寬帶 IP網(wǎng)訪問 Inter。 企業(yè)用戶長(zhǎng)期使用電信的租用線路（即電路）連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，并且通過電信連接 INTERNET。他們的使用習(xí)慣值得尊重。這類用戶關(guān)心的是網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量。由于用戶數(shù)眾多，為保證全網(wǎng)的安全性和性能，同時(shí)保護(hù)企業(yè)用戶在網(wǎng)上傳輸?shù)男阅艿?安全性，保證他們有承諾的帶寬可以利用，對(duì)設(shè)備選型必需仔細(xì)比較和分析。 如第一章所述，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必需既支持虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，以提供透明的鏈路通道；又必須支持大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，開展網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。這就決定了所有設(shè)備必須是可以工作在第二層或第三層的，具有每層對(duì)應(yīng)的安全控制功能，如第二層的 MAC 過濾功能，第三層的訪問列表控制功能等。 為保證給與用戶所購買的帶寬，除了采用各種服務(wù)質(zhì)量機(jī)制和帶寬管理機(jī)制進(jìn)行帶寬管理外，設(shè)備必須提供全線速的交換和路由能力，有足夠大的 MAC 地址表和路由表。 為保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，設(shè)備本身必 須支持各種安全機(jī)制，確保設(shè)備本身不會(huì)被輕易入侵。 下面就骨干節(jié)點(diǎn)設(shè)備、邊緣節(jié)點(diǎn)設(shè)備和接入設(shè)備的選型進(jìn)行闡述。 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 主主 干干 設(shè)設(shè) 備備 的的 系系 統(tǒng)統(tǒng) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備即骨干節(jié)點(diǎn)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)直接決定了設(shè)備的性能和功能水平。這猶如先天很好的一個(gè)嬰兒和一個(gè)先天不足的嬰兒，即便后天成XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 8 頁 共 29頁 長(zhǎng)條件完全相同，他們的能力依然有相當(dāng)大的差別。因此，深入了解設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，客觀認(rèn)知設(shè)備的性能和功能，這對(duì)正確選擇設(shè)備極有幫助，下面將從七個(gè)方面進(jìn)行討論。 交交 換換 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) （（ Switching Fabric）） 隨著網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)不斷的發(fā)展 ，交換結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)中占據(jù)著極為重要的地位。為了便于理解，這里僅簡(jiǎn)述三種典型的交換結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 共享總線。 由于近年來網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總線技術(shù)發(fā)展緩慢，所以導(dǎo)致了共享總線帶寬低，訪問效率不高；而且，它不能用來同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)訪問。另外，受 CPU 頻率和總線位數(shù)的限制，其性能擴(kuò)展困難。它適用于大部分流量在模塊本地進(jìn)行交換的網(wǎng)絡(luò)模式。 共享內(nèi)存。 其訪問效率高，適合同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)訪問（ MULTICAST）。共享內(nèi)存通常為 DRAM 和 SRAM 兩種， DRAM 速度慢，造價(jià)低， SRAM速度快，造價(jià)高。共享內(nèi)存方式對(duì)內(nèi)存芯片的 性能要求很高，至少為整機(jī)所有端口帶寬之和的兩倍（比如設(shè)備支持 32 個(gè)千兆以太網(wǎng)端口，則要求共享內(nèi)存的性能要達(dá)到 64Gbps）。 交換矩陣（ Cross bar）。 由于 ASIC 技術(shù)發(fā)展迅速，目前 ASIC 芯片間的轉(zhuǎn)發(fā)性能通?？蛇_(dá)到 1Gbps，甚至更高的性能，于是給交換矩陣提供了極好的物質(zhì)基礎(chǔ)。所有接口模塊（包括控制模塊）都連接到一個(gè)矩陣式背板上，通過 ASIC 芯片到 ASIC 芯片的直接轉(zhuǎn)發(fā)，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)模塊之間的通信；每個(gè)模塊的緩存只處理本模塊上的輸入 /輸出隊(duì)列，因此對(duì)內(nèi)存芯片性能的要求大大低于共享內(nèi)存方式?？傊?， 交換矩陣的特點(diǎn)是訪問效率高，適合同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)訪問，容易提供非常高的帶寬，并且性能擴(kuò)展方便，不易受 CPU、總線以及內(nèi)存技術(shù)的限制。目前大部分的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)廠商在其第三層核心交換設(shè)備中都越來越多地采用了這種技術(shù)。 阻阻 塞塞 與與 非非 阻阻 塞塞 配配 置置 阻塞與非阻塞配置是兩種截然不同的設(shè)計(jì)思想，它們各有優(yōu)劣。在選型時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際需求來選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 阻塞配置。 該種設(shè)計(jì)是指：機(jī)箱中所有交換端口的總帶寬，超過前述交換結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)發(fā)能力。因此，阻塞配置設(shè)計(jì)容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)流從接口模塊進(jìn)入交換結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)生阻塞；一旦發(fā)生阻塞，便 會(huì)降低系統(tǒng)的交換性能。例如，一個(gè)交換接口模塊上有 8 個(gè)千兆交換端口，其累加和為 8Gbps，而該模塊在交換矩陣的帶寬只有 2Gbps。當(dāng)該模塊滿負(fù)荷工作時(shí)，勢(shì)必發(fā)生阻塞。采用阻塞設(shè)計(jì)容易在千兆 /百兆接口模塊上提高端口密度，十分適合連XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 9 頁 共 29頁 接服務(wù)器集群（因?yàn)榉?wù)器本身受到操作系統(tǒng)、輸入 /輸出總線、磁盤吞吐能力，以及應(yīng)用軟件等諸多因素的影響，通過其網(wǎng)卡進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)不可能達(dá)到網(wǎng)卡吞吐的標(biāo)稱值）。 非阻塞配置 。該設(shè)計(jì)的目標(biāo)為：機(jī)箱中全部交換端口的總帶寬，低于或等于交換結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)發(fā)能力，這就使得在任何情況下，數(shù)據(jù)流進(jìn)入交換結(jié)構(gòu) 時(shí)不會(huì)發(fā)生阻塞。因此，非阻塞設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備適用于主干連接。在主干設(shè)備選型時(shí)，只需注意接口模塊的端口密度和交換結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)發(fā)能力相匹配即可。當(dāng)要構(gòu)造高性能的網(wǎng)絡(luò)主干時(shí)，必須選用非阻塞配置的主干設(shè)備。 采采 用用 何何 種種 方方 式式 實(shí)實(shí) 現(xiàn)現(xiàn) 第第 3 層層 和和 第第 4 層層 的的 處處 理理 眾所周知，每一次網(wǎng)絡(luò)通信都是在通信的機(jī)器之間產(chǎn)生一串?dāng)?shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)包構(gòu)成的數(shù)據(jù)流可分別在第 4 層進(jìn)行識(shí)別。 在第 3 層（ Network Layer，即網(wǎng)絡(luò)層，以下簡(jiǎn)稱 L3），數(shù)據(jù)流是通過源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址被識(shí)別。因此，控制數(shù)據(jù)流的能力僅限于通信的源站 點(diǎn)和目的站點(diǎn)的地址對(duì)，實(shí)現(xiàn)這種功能的設(shè)備稱之為路由器。路由器在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著核心的地位。傳統(tǒng)路由器是采用軟件實(shí)現(xiàn)路由功能，其速度慢，且價(jià)格昂貴，往往成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，路由器技術(shù)發(fā)生了革命，路由功能由專用的 ASIC 集成電路來完成?，F(xiàn)在這種設(shè)備被稱之為第三層交換機(jī)或叫做交換式路由器。 第 4 層（ Transport Layer 即傳輸層，以下簡(jiǎn)稱 L4），通過數(shù)據(jù)包的第4 層信息，設(shè)備能夠懂得所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包是何種應(yīng)用。因此，第 4 層交換提供應(yīng)用級(jí)的控制，即支持安全過濾和提供對(duì)應(yīng)用流施加特定的 QoS 策略。傳 統(tǒng)路由器具有閱讀第 4 層報(bào)頭信息的能力（通過軟件實(shí)現(xiàn)），與第三層交換機(jī)（或交換式路由器）采用專用的 ASIC 集成電路相比，設(shè)備的性能幾乎相差了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，傳統(tǒng)路由器無法實(shí)現(xiàn)第 4 層交換。 值得指出的是：網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上分成兩大類：集中式和分布式。即便兩者都采用了新的技術(shù)，但就其性能而言，仍存在著較大的差異。 集中式 所謂集中式，顧名思義， L3/L4 數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)由一個(gè)中央模塊控制處理。因此， L3/L4 層轉(zhuǎn)發(fā)能力通常為 3M－ 4Mpps，最多達(dá)到 15Mpps。 分布式 將 L3/L4 層數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn) 發(fā)策略設(shè)置到接口模塊上，并且通過專用的ASIC 芯片轉(zhuǎn)發(fā) L3/L4 層數(shù)據(jù)流，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制和服務(wù)功能。 L3/L4 層轉(zhuǎn)發(fā)能力可達(dá) 40Mpps 至 100Mpps，甚至 180Mpps。 XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 10 頁 共 29頁 系系 統(tǒng)統(tǒng) 容容 量量 由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備的系統(tǒng)容量也成為選型中的重要考核指標(biāo)。建議重點(diǎn)考核以下兩個(gè)方面： 物理容量 各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的端口密度，如千兆以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)，尤其是非阻塞配置下的端口密度。 邏輯容量 路由表、 MAC 地址表、應(yīng)用數(shù)據(jù)流表、訪問控制列表（ ACL）大小，反映出設(shè)備支持網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大 小的能力（先進(jìn)的主干設(shè)備必須支持足夠大的邏輯容量，以及非阻塞配置設(shè)計(jì)下的高端口密度。） 關(guān)關(guān) 鍵鍵 部部 件件 冗冗 余余 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 人們已經(jīng)普遍認(rèn)同處于關(guān)鍵部位的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不應(yīng)存在單點(diǎn)故障。為此，網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備應(yīng)能實(shí)現(xiàn)如下三方面的冗余。 電源和機(jī)箱風(fēng)扇冗余 控制模塊冗余 控制模塊冗余功能應(yīng)提供對(duì)主控制模塊的“自動(dòng)切換”支持。如：備份控制模塊連續(xù) 5 次沒有聽到來自主控制模塊的匯報(bào)，備份模塊將進(jìn)行初始化并執(zhí)行硬件恢復(fù)。另外，各種模塊均可熱插拔。 交換結(jié)構(gòu)冗余 如果網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備忽略交換結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)，就無法達(dá)到設(shè)備冗 余的完整性。因此，要充分考慮網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備的可靠性，應(yīng)該要求該設(shè)備支持交換結(jié)構(gòu)冗余。此外，交換結(jié)構(gòu)冗余功能也應(yīng)具有對(duì)主交換結(jié)構(gòu)“自動(dòng)切換”的特性。 緩緩 沖沖 技技 術(shù)術(shù) 緩沖技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中使用的越來越多，也越來越復(fù)雜。任何技術(shù)的使用都有著兩面性，如過大的緩沖空間會(huì)影響正常通信狀態(tài)下，數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度（因?yàn)檫^大的緩沖空間需要相對(duì)多一點(diǎn)的尋址時(shí)間），并增加設(shè)備的成本。而過小的緩沖空間在發(fā)生擁塞時(shí)又容易丟包出錯(cuò)。所以，適當(dāng)?shù)木彌_空間加上先進(jìn)的緩沖調(diào)度算法是解決緩沖問題的合理方式。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)主干設(shè)備， 需要注意幾點(diǎn)： ? 每端口是否享有獨(dú)立的緩沖空間，而且該緩沖空間的工作狀態(tài)不會(huì)影響其它端口緩沖的狀態(tài)。 XX 市寬帶 IP網(wǎng)建設(shè)方案 2021 年 9 月 第 11 頁 共 29頁 ? 模塊或端口是否設(shè)計(jì)有獨(dú)立的輸入緩沖、獨(dú)立的輸出緩沖，或是輸入 /輸出緩沖。 ? 是否具有一系列的緩沖