【文章內容簡介】 等。 1. 帶寬管理 寬帶城域網擁有比過去傳統(tǒng)網絡更高的帶寬。過去的帶寬接入速率大多是 56 kbps、 64 kbps、 128 kbps，而現在寬帶接入則多使用 1 Mbps、 10 Mbps、 100 Mbps。過去在主干網上多使用 155 Mbps或 622 Mbps,而現在多使用 1 Gbps 、 10 Gbps或更高的帶寬。帶寬的增加會激發(fā)新型業(yè)務的出現，而新型業(yè)務的應用也會帶動對帶寬需求的增長，帶寬與業(yè) 務呈良性的互動和增長。 因此，城域網的建設必須兼顧現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中提供無阻塞、高質量的傳輸能力，已經成為寬帶城域網運營商競爭的重要指標之一。 2． 服務質量 QoS 在寬帶城域網業(yè)務中有很多媒體業(yè)務、數據業(yè)務和普通的語音業(yè)務。各種業(yè)務對網絡服務質量的要求是不同的。網絡服務質量表現在延時、抖得、吞吐量和包丟失率等幾個方面。在有限的網絡資源下，應該對用戶享受服務與使用資源的不同，來劃分不同的等級，并按照使用業(yè)務等級制定對應的付費標準。同時，帶寬城域網運營商也必須對不同的服務制定不 同的服務質量 QoS 要求。 目前寬帶城域網保證服務質量 QoS 要求的技術主要有：資源預留（ RSVP） .區(qū)分服務（ DiffServ） 與多協(xié)議交換 MPLS。 2. 網絡管理 能夠提供電信級運營的寬帶城域網必須有嚴格的網絡管理能力。管理寬帶城域網又三種方案：帶內網絡管理、帶外網絡管理、同時使 用帶內和帶外網絡管理。 所謂“帶內”與“帶外”網絡管理是以傳統(tǒng)的電信網絡為基準的。利用傳統(tǒng)的電信網絡進行網絡管理稱為“帶內”，而利用 IP 網絡及協(xié)議進行網絡管理的則稱為“帶外”。 帶內網絡管理是指利用數據通信網（ DCN）或公共交換電話網（ PSTN） 撥號，對網絡設備進行數據配置。帶外網絡管理是指利用網絡管理協(xié)議（ SNMP） 建立網絡管理系統(tǒng)，實時采集網絡數據，產生告警信息，顯示網絡拓撲，分析各類信息數據，供網絡管理人員了解、維護網絡設備和系統(tǒng)運行狀態(tài)。對匯聚層及其以上設備采取帶外管理，而對匯聚層以下采用帶內管理。 寬帶城域網根據其結構，一般采取設立一個網絡管理中心，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠運行。 3． 用戶管理 寬帶城域網的用戶管理應該包括：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絡，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。對于利用以太網方式接入的用戶，通常根據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)務接入 寬帶城域網的一個特點是允許多業(yè)務接入。接入的用戶可以使用低速專線、幀中繼、局域網接入、企業(yè) VPN、 IP 電話、視頻點播等。寬帶城域網必須能夠快速、方便地為用戶接入提供服務，并且具有接入新的應用和服務的功能。 良好的統(tǒng)計與計費能力是保證寬帶 城域網正常運行的基礎。統(tǒng)計與計費可以在不同的層次上實現，最簡單的是利用網絡管理協(xié)議（ SNMP）的管理信息庫（ MIB）來實現。計費可以是包月方式和計時方式，也可以按流量計費。統(tǒng)計和計費方式應該支持靈活的市場營銷策略。 地址的分配與地址轉換 IP 地址資源一直是困擾寬帶城域網的難題。隨著寬帶城域網的建設，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網絡。 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，所以在寬帶城域網中，除了建設初期用戶 IP 地址可以采用公用IP 地址 之外，一般都采用內部專用 IP 地址。 IP 地址資源是非常有限的，隨著網絡規(guī)模的不斷擴大與用戶數是急劇增長，很快會出現地址耗盡問題。目前的基本方案是使用公用 IP 地址和內部專用 IP 地址這兩類地址與網絡地址轉換 NAT 技術來解決。只為寬帶城域網的關鍵設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來說，網絡安全策略不健全會給網絡造成災難性的后果。寬帶城域網是網絡安全問題涉及技術和管理兩個層面。技術方面需要解決物理安全、網絡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。 寬帶城域網在組建過程中一定要按照電信級運營的要求，考慮設備冗余、線路冗余、路由冗余，系統(tǒng)故障的快速診斷與自我恢復。同時，寬帶城域網必須充分考慮網絡防攻擊問題。 實訓任務四：構建寬帶城域網的基本技術與方案 用于構建寬帶城域網的基本技術與方案主要有三種：基于 SDH 的城域網方案、基于 10GE的城域網方案與基于 ATM的城域網方案。 寬帶城域網建設的最大風險是基本技術方案的選擇，因為它決定了主要的資金投向和風險。到底哪種方案比較適合，不同的城市、不同基礎與不同的應用領域的運營商會有不同的選擇。 一、 基于 SDH技術的城域網 早期的 SONET/SDH是為傳統(tǒng)電信業(yè)務服務的，它并不適合于傳輸IP 分組。隨著技術的發(fā)展，基于下一代的 SONET/SDH 技術的多業(yè)務傳輸平臺（ Multiservice Transport Platform, MSTP） 將取代功能單一的分插復用器（ Adddrop Multiplexer, ADM） 和數字交叉系統(tǒng)（ Digital Crossconnect System， DCS） ，使 IP over SONET/SDH方案更為可行。同時，在大多數運營商的網絡中存在大量的 SONET/SDH網絡，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。 傳統(tǒng)的電信業(yè)務涉及固定電話。移動電話以及數據傳輸等。相應的就有用于固定電話通信的電話交換網（ PSTN）、移動電話網以及 ATM網、 SDH網。它們各自有傳統(tǒng)的業(yè)務范圍和管理機制，使用各自的技術、設備和網絡。數據業(yè)務將成為未來電信業(yè)務的主體，傳統(tǒng)的多層獨立的、重疊的業(yè)務網結構，已不能滿足寬帶城域網應用的要求，以SDH為基礎的多業(yè)務平臺成為電信運營商組建寬帶 城域網的一個基本的選擇。該方案的出發(fā)點是利用技術成熟、已經有多年運營基礎是SDH技術。為了適應數據業(yè)務的發(fā)展需要， SDH 的發(fā)展趨勢是支持 IP和 Ether業(yè)務的接入，并不斷融合 ATM和路由交換功能，構成以SDH為基礎的多業(yè)務網絡平臺，這就是所謂的“ one box” 解決方案。 在已有 SDH 網絡的基礎上集成 IP、 Ether、 ATM 與幀中繼業(yè)務，SDH的多業(yè)務結點負責完成各種協(xié)議之間轉換。多業(yè)務結點將 ATM 邊緣交換機、 IP 邊緣路由器、終端復用器 TM、 ATM、 DXC 設備和 WDM 設備結合在一個物理實體中，統(tǒng) 一控制和管理。 二、 基于 10G Ether 技術的寬帶城域網 傳統(tǒng)的以太網技術并不適合在寬帶城域網終中使用。在寬帶城域網中占有統(tǒng)治地位的是 SONET/SDH技術，它是為了傳輸 TDM 語音業(yè)務而設計的。為了傳送 IP 分組的數據，先后開發(fā)了多種 IP over SDH的技術與協(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。 如果說寬帶城域網選擇網絡方案的三大驅動因素是成本、可擴展性和易用性的話，那么選擇 10G Ether 技術作為構建寬帶城域網的主要技術是比較恰當的。因為以太網技術成熟，造價低廉，目前世界 上已經擁有上億的用戶。以太網具有良好的可擴展性，能夠容易地實現從 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)和應用程序都能夠在以太網環(huán)境中運行。回顧以太網技術的發(fā)展過程，在以太網技術從 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，結構以共享介質結構半雙工方式為主；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 技術的發(fā)展，是 為了適應寬帶城域網和寬帶廣域網發(fā)展的需要而設計的。 從構造電信級的寬帶局域網的角度來看，以太網技術還存在很多的不足。例如，以太網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，不能保證 QoS；不能分離網管信息和用戶信息；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，因為初期設計以太網時，只是考慮它如何在局域網環(huán)境中工作。 從 2020 年下半年以來，一些電信設備公司提出了光以太網的概念。光以太網的出現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 和廣泛應用的以太網技術，為運營商建造新一代的寬帶城域網提供技術支持。光以太網的出現從根本上改變了寬帶城域網的規(guī)劃、建設、管理思想。用于寬帶城域網的光以太網可以有多種實現形式，其中最為重要的有兩種：基于 10GE的技術和彈性分組環(huán)技術。 可運營光以太網的設備和線路必須符合電信網絡 %的高運行可靠性。它要克服傳統(tǒng)以太網的不足，具備以下特征： 1) 能夠根據終端用戶的實際應用需求分配帶寬，保證帶寬資源充分、合理的應用。 2) 具有認證和授權功能，用戶訪問網絡資源必須經過認證和授權，確保用戶和網絡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時間記錄和流量記錄，支持按上網時間，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，可以有效的保證網絡安全； 5) 支持 MPLS，具有一定的服務質量保證，提供分等級的 QoS 網絡服務； 6) 能夠方便、快速、靈活地使用用戶和業(yè)務的擴展。 因此，研究可運營的光以太網已經不是單一技術的研究，而是要提出一個解決方案。由于光以太網是以太網與 DWDM 技術相結合的產物，因此它在寬帶城域網的運營中具有明顯的優(yōu)勢。 10 Gbps 光以太網的技術優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面： 1) 以太網與 DMDW 技術都十分成熟，并且已經廣泛使用。經過估算，組建一個同樣規(guī)模的寬帶城域網，光以太網的造價是SONET的 1/5，是 ATM 的 1/10。 2) IEEE已經對速率從 10 Mbps、 100 Mbps、 1 Gbps 到 10 Gbps的以太網技術標準化了， 100 Gbps的以太網技術標準正在研究之中。它能夠覆蓋寬帶城域網的核心層、匯聚層到接入層的各種需求，因此以太網技術在寬帶城域網中提供端 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的各個層次能夠使用同一種技術，那么這種網絡在設計、組建、運營、管理和人員培訓都很方 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：全球城域網產品中發(fā)展勢頭最好的是運營級的以太網交換機和路由器。 2020 年全球城域網以太網交換機和路由器產品的銷售額達 21億美元，預測 2020 年可以達到 46 億美元； 2020 年城域網以太網端口數量將在 2020年的基數上增長 7倍。 三、 基于彈性分組環(huán) RPR技術的城域網 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，它的工作基礎是 Cisco公司提出的動態(tài)分組傳送（ Dynamic Packet Transport, DPT）技術。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 和其他分組交換網絡提供高速、可生存的環(huán)形網絡技術。 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 術的標準化，并將其作為一種關鍵技術在各種計算、數據和電信設施中推廣應用?！? 環(huán)形結構是目前城域網的主要拓撲構型。在典型的核心交換層有3~10 個結點的城域網中，使用環(huán)形結構可以簡化光纖的配置，并解決網絡保護機制與帶寬共享問題。與多個點 點結構相比，環(huán)形結構將使接入點 /匯聚點（ Point of Presence, POP） 具有更好的擴展性。與網狀結構相比，環(huán)形結構將更容易提供點到多點的業(yè)務。 彈性分組環(huán) RPR 采用雙環(huán)結構，這一點與 FDDI 結構相同。在 RPR環(huán)中，兩個 RPR 結點之間的裸光纖的最大長度可以達到 100 km。 RPR將沿順時針傳輸的光纖叫做外環(huán)，將沿逆時針傳輸的光纖叫做內環(huán)。彈性分組環(huán) RPR的內環(huán)和外環(huán)都可以用統(tǒng)計復用的方法傳輸 IP分組，同時可以實現“自愈環(huán)”的功能。 RPR 的內環(huán)和外環(huán)都可以傳輸數據分組與控制分組。每一個結點都可以使用兩個方向的光纖與相鄰結點通信。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，保證城域網的系統(tǒng)可靠性與服務質量。 RPR 技術主要具有以下幾個特點： 傳統(tǒng)的 SDH 網絡中，有 50%的環(huán)帶寬是冗余的； RPR 采用雙環(huán)結構傳輸數據分組和控制分組。傳統(tǒng)的 FDDI 環(huán)網中，當源結點向目的結點成功地發(fā)送一個數據幀之后，