宽带IP城域网现状及优化分析

白雪娇

铁通锦州分公司，辽宁 锦州 121002

0 引言

宽带IP城域网是电信运营商在城域范围内建设的城市IP骨干网络，是开展宽带增值应用的关键层面。目前，随着信息技术的迅速发展和IP网络用户规模的不断扩大，以及多协议标签交换虚拟专用网（MPLSVPN）、下一代网络（NGN）、互联网电视（IPTV）、第三代移动通信系统（3G）等新业务的不断成熟和规模商用，城域网正在由单一的宽带互联网访问业务向承载数据、分组语音、视频和流媒体等多业务的综合IP城域网发展。多样化的业务对IP网络提出了更高的要求，IP城域网组网技术的优劣将直接影响宽带用户的有效接入和新型增值业务的开展[1]。所以，如何构建一个层次清晰的网络结构、提供高效差异化的服务、实现管理和控制的集中化以及以最小的代价完成网络优化工作等，成为各个运营商关注的核心问题，优化IP城域网势在必行。基于此，本文对宽带IP城域网的现状及其存在的问题进行分析，并提出了城域网优化和调整的思路。

1 IP城域网发展现状及存在的问题

随着我国骨干网带宽扩展工作的完成，各电信运营商已将工作重心转移到宽带城域网的建设和运营上，直接推动着宽带城域网的快速发展。目前，我国很多地市已经搭建了比较完善的宽带IP城域网，逐步实现了宽带网络从线到面的辐射。但是，随着宽带接入的普及，网络游戏、视频在线等互联网增值业务的扩展，以及用户实用性和多样性选择要求的不断提高，各地的IP城域网建设中存在的问题也凸显出来。主要有几下几点：

1）网络结构不尽合理。目前的宽带IP城域网大多基于交换核心，核心层和汇聚层设备以三层交换机为主，采用集中式BRAS设备对用户进行接入控制。BRAS设备的过度集中，使得城域网内二层网络过大，导致网络内广播泛滥，用户管理混乱等问题。

2）传输方案不尽理想。目前IP城域网链路层大部分通过GE和POS端口采用光纤直连，无法达到电信级别50ms内保护倒换，而且，带宽得不到保证。虽然在一些网络比较发达的地区采用了DiffServ等QoS机制对网络中的业务流进行了划分和区分服务，但并不能真正满足多业务的需要。随着VoIP、视频在线、NGN、3G等电信级IP增值业务的开通，这个问题将越来越突出[2]。

3）业务组织不尽完善。大部分IP城域网基本没有设置业务路由器SR，出现服务区分不够，网络资源、带宽抢占严重的现象。另外，传统的IP网络是为了实现局部通信，强调的是开放性和高效性，因此对网络的安全、业务的安全没有充分的保障，对用户的控制与管理上也没有完善的制度，结算计费能力也比较差。

2 IP城域网优化调整的思路

IP城域网优化调整的目标是实现语音、视频、数据等多种业务的接入能力，具备不同服务等级的提供能力，支持MPLS VPN和组播的部署能力，完善对多种业务的可管理能力，进而最终实现“多业务、强管理、低成本”的可控、可管、可盈利、可持续发展的IP城域网优化建设。本文主要从网络结构、传输方案和业务组织3个方面提出优化策略。

1）网络结构优化

网络结构优化以理清网络拓扑结构、优化业务流量和流向、实现对用户的管理控制、增强网络对业务的适应能力和调配灵活性为主。

为了解决目前IP城域网所存在的诸多问题，建议以路由型IP城域网代替交换型IP城域网。在核心层，通过路由器与CN2骨干网路由器互联实现IP城域网与CN2间的策略路由转发[3]，同时核心层尽量采用一些高端路由设备，如Cisco的12xxx系列路由器、Juniper的T640和华为的NE16E等高端路由器。在汇聚层，为更好地实现对用户和业务的控制和管理，应分布式设置BRAS、业务路由器SR等业务接入控制点设备，让业务接入控制点设备以下的接入层网络为二层网络，做到二三层网络分离。同时，汇聚层传输设备应采用速率较高的多业务传输设备，容量较小的网络可采用稍小的带宽，汇聚点应具有强大的交叉能力和多业务接入能力，组网灵活，升级简便，节点设备应融合SDH、ATM、IP为一体，具备宽带传输能力，并能对接入的宽带业务进行统计复用和流量控制，以减轻骨干交换机端口、容量的压力。在接入层，为保证用户带宽及业务的服务质量，接入层网络结构层次应简化，建议从业务接入控制点BRAS/SR到用户终端之间的设备层次不超过3级，环路上的节点不应太多，在光纤资源允许的情况下，建议环上的节点数不应超过10个，不能成环的链路尽量控制在5个以内，以保持网络安全性和稳定性。通过网络结构的优化，进一步实现业务控制点QoS策略的集中统一部署，减少网络时延、抖动、丢包等问题。

2）传输方案优化

目前，宽带IP城域网的主流传输技术主要有：MSTP/MSPP、PBT、RPR技术和DWDM/CWDM技术等。

MSTP/MSPP 是在SDH技术基础上增加“多业务”能力的多业务传输平台。MSTP/MSPP技术能够提供多种物理接口，进而满足新业务快速接入[4]。同时MSTP/MSPP还具有传输的高可靠性和50ms内的快速保护倒换功能。MSTP/MSPP技术能够很好地融合原有网络及新的业务需求，但不足之处是，仍然无法从根本上解决带宽利用率低的问题。

PBT技术是在PBB标准之上改进而来的。PBT采用伪运营商以太网（MAC再次封装）形式，所以能够使以太网数据帧快速有效地在骨干网上传输，因此有效结合了以太网和MPLS的特征，便于运营商节约成本。不足之处是，PBT只能支持环形组网，对组播的支持和灵活性还需要进一步提高，而且尚没有确定的公平算法机制，对于突发性、大规模业务应对能力较弱。从长远看，PBT适合于流量相对稳定的电信级城域网的建设。

RPR是一种为传输IP分组而优化的传输技术。它采用SDH的环形光纤结构，能够高效支持多播/广播业务，支持IP包的优先级以及其它IP业务控制功能，并吸收了SDH系统50ms环保护特性和吉比特以太网的经济性。RPR技术定义了一种新型的MAC层协议，采用了共享介质传输和空间重用协议以及故障保护时的弹性机制。另外还能有效地利用光纤带宽、公平算法、双光纤的统计复用等技术来保证高效利用带宽。但从成本方面看，由于RPR采用硬件环的方式，成本比较高[5]。

DWDM/CWDM是采用波分复用方式进行数据同步传输的技术。WDM系统传输容量很大，可大量节约光纤资源。还可以传输不同类型的信号（如数字信号、模拟信号等），并能对其进行合成和分解。另外，WDM技术也是比较理想的扩容手段。由于其具有易于重构、易于扩展等优点，已成为未来高速传输网的发展方向。但目前WDM系统的网络管理尚不成熟，与传统系统间互连、互通性需进一步加强。

3）业务组织优化

业务组织优化主要包括服务质量、业务（包括接入方式、计费与结算、宽带用户管理等）、网络管理和网络安全等方面的优化。

服务质量优化主要是通过有效的实施各项IP QoS技术，使运营商能够有效地控制网络资源及其使用，在单一网络平台上融合语音、视频及数据等多种业务，能够在现有网络上细分客户、针对不同的客户需求提供特色的差别业务。

业务优化主要是通过BRAS/SR实现用户的访问权限、安全、QoS、增值业务的提供和控制等，实现用户唯一标志、端口溯源、限制用户恶意申请IP地址以及用户非法代理等，并采用RADIUS协议传送用户的认证、鉴权、计费信息。

网络管理和安全优化主要是将IP城域网的网管系统通过特定的接口与综合网管系统连接，以实现综合的资源、故障、性能等管理功能，实现网络运行安全和业务安全。

3 结论

笔者从IP城域网现状着眼，针对现有网络存在的问题，从网络结构、传输方案和业务组织3个方面提出了优化的思路。目前IP城域网技术和建设处于快速发展过程中，随着用户需求的提升，竞争也将更加激烈，高质量的、优质的网络是参与竞争的重要保证。因此，认真解决技术问题，努力提升网络质量，为不同业务和不同用户提供更加优质的服务，才能更好的适应未来全业务的竞争，才能推进IP城域网健康快速持续的发展。

[1]徐荣，舒建军，任磊.面向3G和全业务的城域网发展探讨[J].电信科学，2009(1)：74-80.

[2]李向华.广东省IP城域网现状及优化思路探讨[J].中国数据通信，2005(5)：66-68.

[3]青岚昊.IP城域网优化浅析[J].通信与信息技术，2007(3)：179-182.

[4]李学军，李洪，朱英军，等编著.宽带IP城域网的优化策略与实践[M].北京：人民邮电出版社，2003：12-48.

[5]赵慧玲.IP城域网技术的研究[J].中国新通信（技术版），2008(2)：5-9.