运用宽带ip技术建设郑州市catv网.doc

运用宽带IP技术建设郑州市CATV网吴明天一、需求分析与设计原则随着计算机网络技术尤其是TCP/IP技术的进步，电信网络的所有传统业务和新型业务都将 在以IP技术为主的数据网中传输，使投资和营运成本人为下降，并进一步推动各种宽带多 媒体业务进入社会和普通家庭这些变化使人们的工作、生活、学习和娱乐方式将发生重大 变革郑州IP CATV宽带IP网系统的目标是面向全市的公共信息服务平台本项目完成建 设的是一个以TCP/IP协议为基础、具有人容量高速传输能力的、可靠稳定保证服务质量的 营运级宽带IP网络1 •网络设计的总体要求(1) 先进性IP宽帶IP网计划采用世界先进的千兆IP线速路由器/交换机，能M ATM/SDH 宽带传输交换平台充分互联，能够承载和交换各种信息并将其接入公众用户2) 普遍性1P宽带IP网必须考虑到郑州公众用户的实际情况，以相应的可接受的价格向川 户捉供不同接入服务的方法3) 统一性IP宽带IP网必须遵循郑州信息基础设施建设方案及规划，科学地统一建设4) 可扩充性IP宽带IP网必须随着需求的变化，充分留有扩充余地5) 安全性及可管理性IP宽带IP网是郑州公众宽带网络，应注意保证整个系统的可管理性 和整个系统的安全性、可靠性。

2. 网络设计的技术要求⑴可靠性和自愈能力a) 链路冗余在主干连接(主干设备Z间及其与汇接设备Z间的连接)具备可靠的线路冗余方 式建议采用负载均衡的冗余方式，即通常情况下两条连接均提供数据传输，并互为备份 主线路切换到备份线路的时间应小于5()ms,以充分体现采用光纤技术的优越性这种高速的 网络自愈特性应可以保证不会引起IP路由的重新计算，不会引起业务的瞬间质量恶化，更 不会引起业务的中断b) 模块冗余主要设备(主干设备和业务汇聚点的核心设备)的所有模块和环境部件应具备 1+1或1： N热备份的功能，切换时间小于3秒所冇模块具备热插拔的功能系统具备 99.999%以上的可用性c) 设备兀余提供由两台或两台以上设备组成一个虚拟设备的能力当其中一个设备因故障 停止工作时，另一台设备自动接替英工作，并且不引起英他节点的路由表重新计算，从而提 高网络的稳定性切换时间小于3秒，以保证大部分IP应用不会出现超吋错误d) 路山冗余网络的结构设计应提供足够的路山冗余功能，在上述冗余特性仍不能解决问题 时，数据流应能寻找具他路径到达目的地址在一个足够复杂的网络坏境中，网络连接发牛 变化吋，路山表的收敛吋间应小于30秒。

2) 拥塞控制与服务质量保障拥塞控制和服务质最保障(QoS)是公众服务网的重要品质由于接入方式、接入速率、应用 方式、数据性质的丰富多样，网络的数据流量突发是不可避免的，因此，网络対拥塞的控制 和对不同性质数据流的不同处理是十分重要的a) 业务分类网络设备应支持6〜8种业务分类(COS)0当用户终端不提供业务分类信息时， 网络设备应根据用户所在网段、应用类型、流量人小等H动对业务进行分类b) 接入速率控制接入该网络的业务应遵守其接入速率承诺超过承诺速率的数据将被丢弃 或标以最低的优先级c) 队列机制具有先进的队列机制进行拥塞控制，对不同等级的业务进行不同的处理，包括 时延的不同和丢包率的不同d) 先期拥塞控制当网络出现真正的拥塞时，瞬间大最的丢包会引起人最TCP数据同时重 发，加剧网络拥塞的程度并引起网络的不稳定网络设备应具备先进的技术，在网路出现拥 塞前就口动采取适当的措施，进行先期拥塞控制，避免瞬间大量的丢包现彖e) 资源预留对非常重要的特殊应用，应可以采用保留带宽资源的方式保证其QoSo3. 网络的扩展能力(1) 交换容量扩展交换容量应具备在现有基础上继续扩充4〜8倍容量的能力，以适应IP 类业务急速膨胀的现实。

⑵端口密度扩展设备的端口密度应能满足网络扩齐时设备间互联的需要3) 主干带宽扩展主干带宽应具备4〜8倍其至更高的带宽扩展能力，以适应IP类业务急 速膨胀的现实4) 网络规模扩展网络体系、路由协议的规划和设备的CPU路由处理能力，应能满足该网 络超过200个节点规模的要求4. 与具他网络的互联保证与INTERNET国内国际出口的无缝连接；保证与现有ATM/SDH网络的无缝互联；保 证与郑州各ISP网络和大型企业网的无缝互联5. 通信协议的支持⑴以支持TCP/IP协议为主，兼支持IPX、DECNET. APPLE-TALK等I办议设备商应提供 服务营运级别的网络通信软件和网际操作系统⑵支持RIP、RIPv2、OSPF、IGRP、IS・IS等多种国际标准的路由协议根据木网规模的需 求，必须支持OSPF和IS-IS路由协议然而，由于OSPF协议非常耗费CPU和内存，而该 网络十分庞大复杂(200个业务节点，每节点包含10个甚至更多的三层网络设备)，必须釆取 合理的区域划分和路山规划(例如网址汇总等)來保证网络的稳定性；应提供适当的路山规划 的后备方案⑶支持BGP4、IDRP等标准的域间路由协议,保证与其他IP网络的可靠互联。

⑷支持MPLS标准，提供与ATM网络的无缝互联6. 网络管理与安全体系(1) 支持整个网络系统各种网络设备的统一网络管理2) 支持故障管理、记帐管理、配置管理、性能管理和安全管理五大功能3) 支持系统级的管理，包括系统分析、系统规划等；支持基于策略的管理，对策略的修改 能够立即反应到所冇相关设备中⑷网络设备支持多级管理权限，支持RADIUS、TACACS+等认证机制5) 支持安全监控和控制机制，当发现存在安全漏洞和遭到攻击时，应及时通知网络管理人 员,并应白动采取适当的措施了以保护二、郑州CATV宽带IP网解决方案1. 设计思想动态IP光纤传输技术DPT是满足这些要求的最好的技术这些要求实际上主要反映了郑州 宽带IP网在实际运行阶段的需耍，因此网络中采用DPT光纤坏的结构来构架宽带IP网在设备选型上，选用业界最先进的GSR12000 T兆交换式路由器GSR采用的三层交换技 术为特快包转发技术(CEF),这种路由处理方式特别适合于包含上百个节点的人型网络；它 不会象其他三层交换技术那样，随着网络规模的扩大而处理性能迅速下降2. 郑州CATV宽带1P网络设计(1)网络拓扑结构郑州CATV宽带IP网络如图1所示，郑州宽带IP网络的四台骨干设备采用Cisco新一代千 兆位交换路由器GSR12000(Gigabit Switch Router 12000),其中三个GSR之间采用Cisco的 动态1P光纤传输技术DPT,采用两个STM-4光纤环连接，利用SRP技术，使得STM-4在两 个坏上实现负载均衡，这样，主干网络连接门J以实现口我冗余保护，保证网络主干连接在其 中一条岀现故障时，另外一条可以在很短的时间内(v5()ms)接管数据负载。

另一个GSR与 DPT环之间采用STM-4的POS接口相连接主干网络少各个网络二级节点的连接采用STM-l(155Mbps)POS (Packet Over SDH)接口，直 接通过裸光纤相连接各二级节点之间也采川STM-l(155Mbps)POS (Packet Over SDH)接口，直接通过裸光纤相连 接3. 网络主干在这个宽带IP网络中，主干上三台Cisco的GSR12008千兆位交换路由器通过STM-4光纤 接口利川DPT技术直接连接在DPT技术中，是利用SRP技术，将主干设备连接成两个 坏结构，每一个SRP的逻辑:接口都包括两个物理的SC光纤接口，这样，三台核心主干 GSR12008连接成SRP环，这包括两个物理IP光纤传输环，侮-•个IP光纤环都是622Mbps 的传输带宽，这两个IP光纤传输环同时可以做数据传输负载均衡和冗余背份，所以，其中 一个IP光纤传输环断掉后，另一个传输环接管数据传输，起到背份作用在本方案中采用的CiscoGSR 12008千兆位交换路山器是Cisco新一代的高端交换路山器交 换处理能力为10Gbps-40Gbps,可扩展到240Gbps的背板处理能力，共有8个物理插槽， GSR12008是网络核心主干设备，能提供下列网络接口形式：基于DPT技术的IP光纤传输 接口 SRP,现阶段能提供 622Mbps、2.4Gbps 的高速接口； POS(PackctOvcrSonct/SDH)接口， 现阶段能提供0C3、0C12、OC48、OC192的网络接口类型；ATM接口，现能提供0C3、 0C12、OC48、OC192的网络接口类型；千兆以太网络接口。

GSR12008是电信营运级的高端交换路由器，在这里主干Z间用DPT的622Mbps的IP光纤 传输接U相互两两连接成SRP双环主T网络与各个网络二级节点的连接采用STM-l(155Mbps)POS (Packet Over SDH)接口，直 接通过裸光纤相连接3. 网络二级节点在郑州宽带1P网络建设中，各个二级节点是解决郑州CATV宽带1P网络接入的一方面， 网络二级点通过和主干网络的连接，将全市所有信息网点连接起来，另一方而，各种形式的 网络接入技术都终结在网络信息汇聚点内，包括各小区的局域网接入，xDSL接入，Cable Modem接入等等各二级节点之间也采用STM-l(155Mbps)POS (Packet Over SDH)接口，直接通过裸光纤相连 接4. 用户接入方式⑴以太网接入对那些人最的小区局域网接入，通过网络的二级接入，用以太网交换设备连接，而人量快速 以太网络接入则分别接到汇聚点内的交换机上，利用第三层网络交换机实现虚拟网间的通讯 和分布式处理2)Cable Modem 用户接入Cable Modem目前的国际标准MCNS制定了详细的通过HFC网络传输IP数据的规范，卞行 吋,64/256-QAM调制每信道可提供27-40Mbps的有效帯宽，上行时,QPSK/16-QAM调制 每信道可提供2.5-5.0Mbps的有效带宽。

Cisco提供的Cable Modem头端(uBR 7223/7246) 所有的卡都同时支持双向和返回调制方式，这使得服务供应商能够在同一区域开展双 向和返回业务在才用回传方式时只盂在网络与电信局接口处配置接口网关，而 Cable Modem网(即HFC数据网)与IP骨干网的连接则可以通过POS或者是ATM与骨干网 设备进行连接三、网络增值业务降低成本增加收入的最好办法就是合理地进行网上投资，而做到这--点的最好方式就是使增 值服务有差別网络的许多增值服务，通过网络优化和适当的技术增强，往往可以以占整个 网络10%的投资，获得网络服务90%的利润这里，主耍讨论VPN技术，因为对于郑州IP宽带网來说，作为郑州的IP通川平台，需接 入许多二级网络和企业网络，提供VPN业务显得十分重要在如图2所示的VPN示意图中，可以看出，VPN所赖以运行的公网平台可以包括各种实际 的网络，例如IP网、帧中继网、ATM网，也可以就是因特网(Internet),因而也表明其网络 的范围口J以包插多个服务商从地理范围上看，VPN 口J以延伸到所冇互相联网的服务商所 覆盖的范围从用户接入方式看，VPN可以包插服务商所捉供的所有接入方式，如专线接 入、拨号接入、无线连接等。