【文章內(nèi)容簡介】 等。 1. 帶寬管理 寬帶城域網(wǎng)擁有比過去傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更高的帶寬。過去的帶寬接入速率大多是 56 kbps、 64 kbps、 128 kbps，而現(xiàn)在寬帶接入則多使用 1 Mbps、 10 Mbps、 100 Mbps。過去在主干網(wǎng)上多使用 155 Mbps或 622 Mbps,而現(xiàn)在多使用 1 Gbps 、 10 Gbps或更高的帶寬。帶寬的增加會激發(fā)新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，而新型業(yè)務(wù)的應(yīng)用也會帶動對帶寬需求的增長，帶寬與業(yè) 務(wù)呈良性的互動和增長。 因此，城域網(wǎng)的建設(shè)必須兼顧現(xiàn)有的帶寬管理能力與未來的擴充能力。能不能在寬帶城域網(wǎng)中提供無阻塞、高質(zhì)量的傳輸能力，已經(jīng)成為寬帶城域網(wǎng)運營商競爭的重要指標之一。 2． 服務(wù)質(zhì)量 QoS 在寬帶城域網(wǎng)業(yè)務(wù)中有很多媒體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和普通的語音業(yè)務(wù)。各種業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求是不同的。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量表現(xiàn)在延時、抖得、吞吐量和包丟失率等幾個方面。在有限的網(wǎng)絡(luò)資源下，應(yīng)該對用戶享受服務(wù)與使用資源的不同，來劃分不同的等級，并按照使用業(yè)務(wù)等級制定對應(yīng)的付費標準。同時，帶寬城域網(wǎng)運營商也必須對不同的服務(wù)制定不 同的服務(wù)質(zhì)量 QoS 要求。 目前寬帶城域網(wǎng)保證服務(wù)質(zhì)量 QoS 要求的技術(shù)主要有：資源預(yù)留（ RSVP） .區(qū)分服務(wù)（ DiffServ） 與多協(xié)議交換 MPLS。 2. 網(wǎng)絡(luò)管理 能夠提供電信級運營的寬帶城域網(wǎng)必須有嚴格的網(wǎng)絡(luò)管理能力。管理寬帶城域網(wǎng)又三種方案：帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理、帶外網(wǎng)絡(luò)管理、同時使 用帶內(nèi)和帶外網(wǎng)絡(luò)管理。 所謂“帶內(nèi)”與“帶外”網(wǎng)絡(luò)管理是以傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)為基準的。利用傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)管理稱為“帶內(nèi)”，而利用 IP 網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)管理的則稱為“帶外”。 帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)管理是指利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)（ DCN）或公共交換電話網(wǎng)（ PSTN） 撥號，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行數(shù)據(jù)配置。帶外網(wǎng)絡(luò)管理是指利用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（ SNMP） 建立網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實時采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生告警信息，顯示網(wǎng)絡(luò)拓撲，分析各類信息數(shù)據(jù)，供網(wǎng)絡(luò)管理人員了解、維護網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)運行狀態(tài)。對匯聚層及其以上設(shè)備采取帶外管理，而對匯聚層以下采用帶內(nèi)管理。 寬帶城域網(wǎng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)，一般采取設(shè)立一個網(wǎng)絡(luò)管理中心，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠運行。 3． 用戶管理 寬帶城域網(wǎng)的用戶管理應(yīng)該包括：用戶認證與接入管理、計費管理等。 用戶管理可以采用靜態(tài)配置的 IP 地址或通過 DHCP 自動獲得的IP 地址 ，與用戶設(shè)備的 MAC 地址、基于端口的 VLAN ID 捆綁，用戶開機后就自動接入網(wǎng)絡(luò)，不需要對用戶身份進行認證。這種方法可以用于包月制的用戶。對于利用以太網(wǎng)方式接入的用戶，通常根據(jù)接入的交換機端口號，來劃分 VLAN的方法來解決用戶接入的安全問題。 5．多業(yè)務(wù)接入 寬帶城域網(wǎng)的一個特點是允許多業(yè)務(wù)接入。接入的用戶可以使用低速專線、幀中繼、局域網(wǎng)接入、企業(yè) VPN、 IP 電話、視頻點播等。寬帶城域網(wǎng)必須能夠快速、方便地為用戶接入提供服務(wù)，并且具有接入新的應(yīng)用和服務(wù)的功能。 良好的統(tǒng)計與計費能力是保證寬帶 城域網(wǎng)正常運行的基礎(chǔ)。統(tǒng)計與計費可以在不同的層次上實現(xiàn)，最簡單的是利用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（ SNMP）的管理信息庫（ MIB）來實現(xiàn)。計費可以是包月方式和計時方式，也可以按流量計費。統(tǒng)計和計費方式應(yīng)該支持靈活的市場營銷策略。 地址的分配與地址轉(zhuǎn)換 IP 地址資源一直是困擾寬帶城域網(wǎng)的難題。隨著寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)，這個問題可能會變得更加嚴重。要徹底的解決這個問題，需要過渡到下一代 IPv6網(wǎng)絡(luò)。 因為寬帶接入的用戶可以是一直在線，特別是在包月制的情況下，所以在寬帶城域網(wǎng)中，除了建設(shè)初期用戶 IP 地址可以采用公用IP 地址 之外，一般都采用內(nèi)部專用 IP 地址。 IP 地址資源是非常有限的，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大與用戶數(shù)是急劇增長，很快會出現(xiàn)地址耗盡問題。目前的基本方案是使用公用 IP 地址和內(nèi)部專用 IP 地址這兩類地址與網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 NAT 技術(shù)來解決。只為寬帶城域網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備與特殊用戶分配固定的公用 IP地址。 對于如何一個寬帶城域網(wǎng)來說，網(wǎng)絡(luò)安全策略不健全會給網(wǎng)絡(luò)造成災(zāi)難性的后果。寬帶城域網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)安全問題涉及技術(shù)和管理兩個層面。技術(shù)方面需要解決物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全等三方面的問題。管理方面涉及安全管理規(guī)范的制訂、執(zhí)行與監(jiān) 督。 寬帶城域網(wǎng)在組建過程中一定要按照電信級運營的要求，考慮設(shè)備冗余、線路冗余、路由冗余，系統(tǒng)故障的快速診斷與自我恢復(fù)。同時，寬帶城域網(wǎng)必須充分考慮網(wǎng)絡(luò)防攻擊問題。 實訓(xùn)任務(wù)四：構(gòu)建寬帶城域網(wǎng)的基本技術(shù)與方案 用于構(gòu)建寬帶城域網(wǎng)的基本技術(shù)與方案主要有三種：基于 SDH 的城域網(wǎng)方案、基于 10GE的城域網(wǎng)方案與基于 ATM的城域網(wǎng)方案。 寬帶城域網(wǎng)建設(shè)的最大風(fēng)險是基本技術(shù)方案的選擇，因為它決定了主要的資金投向和風(fēng)險。到底哪種方案比較適合，不同的城市、不同基礎(chǔ)與不同的應(yīng)用領(lǐng)域的運營商會有不同的選擇。 一、 基于 SDH技術(shù)的城域網(wǎng) 早期的 SONET/SDH是為傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)服務(wù)的，它并不適合于傳輸IP 分組。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于下一代的 SONET/SDH 技術(shù)的多業(yè)務(wù)傳輸平臺（ Multiservice Transport Platform, MSTP） 將取代功能單一的分插復(fù)用器（ Adddrop Multiplexer, ADM） 和數(shù)字交叉系統(tǒng)（ Digital Crossconnect System， DCS） ，使 IP over SONET/SDH方案更為可行。同時，在大多數(shù)運營商的網(wǎng)絡(luò)中存在大量的 SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)，僅美國投入運營的就至少有 10萬個 SONET環(huán)，世界其他地區(qū)的總和更多。電信運營商因經(jīng)濟的因素也不會完全放棄大量既存的、成熟可靠的 SONET/SDH技術(shù)。 傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)涉及固定電話。移動電話以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。相?yīng)的就有用于固定電話通信的電話交換網(wǎng)（ PSTN）、移動電話網(wǎng)以及 ATM網(wǎng)、 SDH網(wǎng)。它們各自有傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍和管理機制，使用各自的技術(shù)、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將成為未來電信業(yè)務(wù)的主體，傳統(tǒng)的多層獨立的、重疊的業(yè)務(wù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，已不能滿足寬帶城域網(wǎng)應(yīng)用的要求，以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺成為電信運營商組建寬帶 城域網(wǎng)的一個基本的選擇。該方案的出發(fā)點是利用技術(shù)成熟、已經(jīng)有多年運營基礎(chǔ)是SDH技術(shù)。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需要， SDH 的發(fā)展趨勢是支持 IP和 Ether業(yè)務(wù)的接入，并不斷融合 ATM和路由交換功能，構(gòu)成以SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺，這就是所謂的“ one box” 解決方案。 在已有 SDH 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上集成 IP、 Ether、 ATM 與幀中繼業(yè)務(wù)，SDH的多業(yè)務(wù)結(jié)點負責完成各種協(xié)議之間轉(zhuǎn)換。多業(yè)務(wù)結(jié)點將 ATM 邊緣交換機、 IP 邊緣路由器、終端復(fù)用器 TM、 ATM、 DXC 設(shè)備和 WDM 設(shè)備結(jié)合在一個物理實體中，統(tǒng) 一控制和管理。 二、 基于 10G Ether 技術(shù)的寬帶城域網(wǎng) 傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)并不適合在寬帶城域網(wǎng)終中使用。在寬帶城域網(wǎng)中占有統(tǒng)治地位的是 SONET/SDH技術(shù)，它是為了傳輸 TDM 語音業(yè)務(wù)而設(shè)計的。為了傳送 IP 分組的數(shù)據(jù)，先后開發(fā)了多種 IP over SDH的技術(shù)與協(xié)議，但相對來說都存在著帶寬利用率不高、管理困難等問題。 如果說寬帶城域網(wǎng)選擇網(wǎng)絡(luò)方案的三大驅(qū)動因素是成本、可擴展性和易用性的話，那么選擇 10G Ether 技術(shù)作為構(gòu)建寬帶城域網(wǎng)的主要技術(shù)是比較恰當?shù)?。因為以太網(wǎng)技術(shù)成熟，造價低廉，目前世界 上已經(jīng)擁有上億的用戶。以太網(wǎng)具有良好的可擴展性，能夠容易地實現(xiàn)從 10 Mbps 到 10 Gbps 的平滑升級，并且能夠覆蓋從幾十米到100 km 的范圍。目前流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都能夠在以太網(wǎng)環(huán)境中運行?；仡櫼蕴W(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程，在以太網(wǎng)技術(shù)從 10 Mbps到100 Mbps 的發(fā)展過程中，它的物理過程始終是以雙絞線為主、光纖為輔，結(jié)構(gòu)以共享介質(zhì)結(jié)構(gòu)半雙工方式為主；從 1 Gbps 到 10 Gbps到將來的 100 Gbps，它在物理層只定義了光纖接口標準，支持全雙工和點 點連接方式。顯然 10GE 技術(shù)的發(fā)展，是 為了適應(yīng)寬帶城域網(wǎng)和寬帶廣域網(wǎng)發(fā)展的需要而設(shè)計的。 從構(gòu)造電信級的寬帶局域網(wǎng)的角度來看，以太網(wǎng)技術(shù)還存在很多的不足。例如，以太網(wǎng)不能提供端到端的包延時和包丟失率的控制，不支持優(yōu)先級服務(wù)，不能保證 QoS；不能分離網(wǎng)管信息和用戶信息；不具備對用戶的認證能力，按時間和流量計費困難。其實這是非常容易理解的，因為初期設(shè)計以太網(wǎng)時，只是考慮它如何在局域網(wǎng)環(huán)境中工作。 從 2020 年下半年以來，一些電信設(shè)備公司提出了光以太網(wǎng)的概念。光以太網(wǎng)的出現(xiàn)能夠很好的解決上述問題。這種解決方案的核心是：利用光纖的巨大帶寬資源，以及成熟 和廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù)，為運營商建造新一代的寬帶城域網(wǎng)提供技術(shù)支持。光以太網(wǎng)的出現(xiàn)從根本上改變了寬帶城域網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、管理思想。用于寬帶城域網(wǎng)的光以太網(wǎng)可以有多種實現(xiàn)形式，其中最為重要的有兩種：基于 10GE的技術(shù)和彈性分組環(huán)技術(shù)。 可運營光以太網(wǎng)的設(shè)備和線路必須符合電信網(wǎng)絡(luò) %的高運行可靠性。它要克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)的不足，具備以下特征： 1) 能夠根據(jù)終端用戶的實際應(yīng)用需求分配帶寬，保證帶寬資源充分、合理的應(yīng)用。 2) 具有認證和授權(quán)功能，用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源必須經(jīng)過認證和授權(quán)，確保用戶和網(wǎng)絡(luò)資源的安全及合法使用； 3) 提供計費功能，能及時獲得用戶的上網(wǎng)時間記錄和流量記錄，支持按上網(wǎng)時間，用戶流量，或包月計費方式，支持實時計費； 4) 支持 VPN和防火墻，可以有效的保證網(wǎng)絡(luò)安全； 5) 支持 MPLS，具有一定的服務(wù)質(zhì)量保證，提供分等級的 QoS 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； 6) 能夠方便、快速、靈活地使用用戶和業(yè)務(wù)的擴展。 因此，研究可運營的光以太網(wǎng)已經(jīng)不是單一技術(shù)的研究，而是要提出一個解決方案。由于光以太網(wǎng)是以太網(wǎng)與 DWDM 技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此它在寬帶城域網(wǎng)的運營中具有明顯的優(yōu)勢。 10 Gbps 光以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1) 以太網(wǎng)與 DMDW 技術(shù)都十分成熟，并且已經(jīng)廣泛使用。經(jīng)過估算，組建一個同樣規(guī)模的寬帶城域網(wǎng)，光以太網(wǎng)的造價是SONET的 1/5，是 ATM 的 1/10。 2) IEEE已經(jīng)對速率從 10 Mbps、 100 Mbps、 1 Gbps 到 10 Gbps的以太網(wǎng)技術(shù)標準化了， 100 Gbps的以太網(wǎng)技術(shù)標準正在研究之中。它能夠覆蓋寬帶城域網(wǎng)的核心層、匯聚層到接入層的各種需求，因此以太網(wǎng)技術(shù)在寬帶城域網(wǎng)中提供端 端的多種方案中具有潛在的優(yōu)勢。 3) 如果一個寬帶城域網(wǎng)的各個層次能夠使用同一種技術(shù)，那么這種網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計、組建、運營、管理和人員培訓(xùn)都很方 便、有效。 美國 Infoics研究公司在 2020年底發(fā)布的市場分析報告指出：全球城域網(wǎng)產(chǎn)品中發(fā)展勢頭最好的是運營級的以太網(wǎng)交換機和路由器。 2020 年全球城域網(wǎng)以太網(wǎng)交換機和路由器產(chǎn)品的銷售額達 21億美元，預(yù)測 2020 年可以達到 46 億美元； 2020 年城域網(wǎng)以太網(wǎng)端口數(shù)量將在 2020年的基數(shù)上增長 7倍。 三、 基于彈性分組環(huán) RPR技術(shù)的城域網(wǎng) 彈性分組環(huán)（ Resilient Packet Ring, RPR）是一種直接在光纖上高效傳輸 IP 分組的傳輸技術(shù)，它的工作基礎(chǔ)是 Cisco公司提出的動態(tài)分組傳送（ Dynamic Packet Transport, DPT）技術(shù)。研究彈性分組環(huán) RPR 標準的 IEEE 2020 年 1月成立，目標是致力于研究為 IP 和其他分組交換網(wǎng)絡(luò)提供高速、可生存的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 2020年 1月 工作組提出了第一個標準草案， 2020 年制定了 彈 性 分 組 環(huán) RPR 標準（ 。 Cisco、Nortel、 Luminous、 Fujitsu、 Sun 等大公司聯(lián)合成立了 RPR 聯(lián)盟，以“促進 RPR 技 術(shù)的標準化，并將其作為一種關(guān)鍵技術(shù)在各種計算、數(shù)據(jù)和電信設(shè)施中推廣應(yīng)用?！? 環(huán)形結(jié)構(gòu)是目前城域網(wǎng)的主要拓撲構(gòu)型。在典型的核心交換層有3~10 個結(jié)點的城域網(wǎng)中，使用環(huán)形結(jié)構(gòu)可以簡化光纖的配置，并解決網(wǎng)絡(luò)保護機制與帶寬共享問題。與多個點 點結(jié)構(gòu)相比，環(huán)形結(jié)構(gòu)將使接入點 /匯聚點（ Point of Presence, POP） 具有更好的擴展性。與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相比，環(huán)形結(jié)構(gòu)將更容易提供點到多點的業(yè)務(wù)。 彈性分組環(huán) RPR 采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，這一點與 FDDI 結(jié)構(gòu)相同。在 RPR環(huán)中，兩個 RPR 結(jié)點之間的裸光纖的最大長度可以達到 100 km。 RPR將沿順時針傳輸?shù)墓饫w叫做外環(huán)，將沿逆時針傳輸?shù)墓饫w叫做內(nèi)環(huán)。彈性分組環(huán) RPR的內(nèi)環(huán)和外環(huán)都可以用統(tǒng)計復(fù)用的方法傳輸 IP分組，同時可以實現(xiàn)“自愈環(huán)”的功能。 RPR 的內(nèi)環(huán)和外環(huán)都可以傳輸數(shù)據(jù)分組與控制分組。每一個結(jié)點都可以使用兩個方向的光纖與相鄰結(jié)點通信。這樣做的目的除了高效地利用光纖帶寬之外，還有一個目的是加速控制分組傳輸，提高環(huán)的可靠性，實行“環(huán)自愈”功能，保證城域網(wǎng)的系統(tǒng)可靠性與服務(wù)質(zhì)量。 RPR 技術(shù)主要具有以下幾個特點： 傳統(tǒng)的 SDH 網(wǎng)絡(luò)中，有 50%的環(huán)帶寬是冗余的； RPR 采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)分組和控制分組。傳統(tǒng)的 FDDI 環(huán)網(wǎng)中，當源結(jié)點向目的結(jié)點成功地發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀之后，