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1、宽带IP城域网组网设计毕业论文毕业设计 摘 要 宽带IP城域网是IP骨干网在城域范围内的延伸和覆盖，是覆盖城市、郊区及其所辖的县市和地区，提供城域多业务的网络。宽带IP城域网承担集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租任务，具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样和接入方式灵活的特点。IP城域网界于全国骨干网或省网和用户驻地网或终端用户之间，将企业和个人客户的各种业务连接到骨干网中。 本规范主要规定了基于IPv4的我国宽带IP城域网的网路结构、网路组织、路由协议、路由策略、网间互联、网络性能、服务质量、网络管理、网络安全、传送技术、业务、编号方案、地址分配设备配置原则、机房设计等。 宽带I
2、P城域网的发展由于其应用的复杂性，出现了多样性的局面。在光缆网上直接架构吉位以太网 宽带IP城域网正在成为主流。弹性分组环RPR将发展成新标准。这些将为竞争的运营商广泛采用。而从SDH演化的多业务平台将更多为传统运营商用做向IP业务过渡的工具。原有基于ATM的多业务平台将逐渐退出这一领域。对于Tb/s以上的宽带城域核心网，将采用由DWDM和光交换机构成的光多业务平台。运营商建设宽带城域网采用何种方案、设备取决于它的市场定位，服务对象要求以及它所拥有的资源情况，进行综合分析做出选择。 关键词：宽带IP城域网 主干网 IPv4 弹性分组环RPR I 毕业设计 Abstract Broadband
3、IP intracity networks is IP backbone in metro within the scope of the extension and cover,is covering city,suburbs and the virtue of counties and regions, providing more business network metro. Broadband IP intracity networks bear group users, commercial buildings, intelligent community business acc
4、ess and circuit rent task, have coverage, amount invested large,access technology diverse and access the characteristics of flexible mode. IP man bounded littered backbone or provinces nets and user stations nets or end-user between, will enterprise and individual customers various business connecte
5、d to the backbone. This specification mainly provides the Chinese broadband IP based on IPv4 construction.this network structure, network organization, routing protocols, routing strategies, nets, network performance between interconnected, quality of service, network management, network security, t
6、ransmission technology, business, Numbers scheme, address assignment device configuration principle, the engine room design, etc. The development of broadband IP intracity networks because its application complexity, the emergence of a diversity of the situation. In fiber net direct architecture aus
7、picious bits Ethernet (the future is 10GbE) broadband IP intracity networks are become mainstream. Elastic grouping ring into new standard RPR will develop. These will be widely used for competitive operators.More from the SDH evolution will be more business platform for the traditional operators us
8、ed the tools to IP business transition. The original more business platform based on ATM will gradually to withdraw from the field. For Tb/s more broadband metro core nets,will use the light switch by DWDM (wavelength router) constitute light much business platform. Operators construction broadband
9、metropolitan design, equipment adopting which depends on its market position, service object request and it has the resources comprehensive analysis, choose. Keywords: Broadband IP intracity networks Backbone Network IPv4 standard RPR II 毕业设计 目 录 1. 绪论 . 1 2. 宽带IP城域网的基本理论 . 3 2.1 IP城域网的概念 . 3 2.2 宽带
10、IP城域网的网络结构 . 3 2.2.1核心层 . 4 2.2.2汇聚层 . 4 2.2.3接入层 . 5 2.3 宽带IP城域网分类 . 5 2.4 宽带IP城域网优化的意义 . 5 2.5 设计提出背景 . 6 3. 宽带IP城域网关键技术 . 8 3.1 宽带IP城域网网络技术 . 8 3.2 宽带IP城域网骨干层技术及性能对比分析 . 9 3.2.1千兆以太网技术 . 9 3.2.2异步转移模式 . 9 3.2.3POS技术 . 9 3.2.4动态分组传输输技术 . 9 3.2.5结论 . 10 3.3 宽带接入层技术 . 10 3.4 宽带城域网建设技术路线 . 13 3.4.1以A
11、TM为骨干的城域网 . 13 3.4.2以IP为骨干的城域网 . 13 3.4.3构建于layer2的城域网 . 13 3.4.4构建于layer3的城域网 . 13 3.4.5接入提供商共同面临的问题 . 14 4. 宽带城域网建设方案 . 18 4.1 电信业务新需求 . 18 4.1.1业务需求分析 . 18 4.1.2各种电信业务对线路带宽的要求 . 18 III 毕业设计 4.1.3市场需求分析 . 19 4.2 电信宽带技术应用选择分析 . 20 4.2.1宽带应用的特点 . 20 4.2.2电信宽带网的组网 . 20 4.2.3宽带技术的选取 . 21 4.3 电信级以太网组网与
12、设备选型 . 22 4.3.1电信以太网与传统园区网的区别 . 22 4.3.2电信以太网的设计 . 22 4.3.3路由规划 . 23 4.3.4地址翻译 . 24 4.3.5地址分配 . 24 4.4 网络设备的选择 . 25 4.4.1核心交换机 . 25 4.4.2接入层交换机 . 25 4.5 宽带IP城域网增值业务 . 26 4.5.1智能化社区服务系统 . 26 4.5.2电子商务 . 26 4.5.3会议电视 . 26 4.5.4网上教育 . 27 4.5.5远程医疗 . 27 5. 宽带城域网建设 . 28 5.1 网络规划设计 . 28 5.1.1网络技术发展简介 . 28
13、 5.1.2网络设计的核心就是把握住应用需求 . 29 5.2 网络技术 . 29 5.2.1普通以太网 . 29 5.2.2快速以太网 . 30 5.2.3交换式以太网 . 30 5.2.4千兆位以太网 . 30 5.2.5光纤分布式数据接口 . 30 5.2.6异步传输模式 . 30 IV 毕业设计 5.3 网络通信协议 . 31 5.4 网络拓扑结构 . 33 5.4.1星型拓扑 . 33 5.4.2环型拓扑 . 33 5.4.3树型拓扑 . 33 5.4.4. 星型环拓扑 . 33 5.5 网络传输介质 . 34 5.6 网络互连设备 . 34 5.7 网络操作系统 . 34 5.7.
14、1网络操作系统的特点 . 34 5.7.2选择网络操作系统的策略 . 34 6. 宽带IP城域网组网案例 . 36 6.1 规模需求 . 36 6.2 主干部分 . 36 6.3 IP信息会聚点 . 36 6.4 综合业务需求 . 38 6.5 技术方案 . 38 6.6 网络设计说明 . 39 6.7 设备选型 . 39 6.8 主要指标 . 39 6.9 主要指标 . 40 6.10 网络设计方法 . 40 6.11 网络设计方案 . 41 总结 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 V 毕业设计 1. 绪论 宽带网络潮流正席卷全球。电信竞争正从核心网转移到接入网，尤其是宽带IP城
15、域网，其市场之大，前所未有，引起了所有制造商、运营公司和业务提供者关注。同时，由于它对管制、技术、业务和成本高度敏感，这使得它更富有挑战性。 网络的核心应该是服务，必须成为捆绑众多服务的载体。通过宽带网，人们可以足不出户与外界进行信息和物流交换，比如在线购物、视频点播、工作学习等。 业内专家认为，宽带建设和普及将在多个层次上造就巨大的商业机会。无论是光纤传输、光缆传输，还是无线传输，在目前带宽严重不足的形势之下，市场前景普遍看好。随着宽带逐渐成为现实，商业机会将越来越大。通过在住宅小区铺设宽带网，网络运营商可以销售各自的宽带软、硬件，同时可以参与甚至控制小区的智能化管理，将远程抄表、远程监控、
16、家电网络化等等开发为生财之道。此外，还可以推出远程医疗、网上购物、视频点播、网上教育等服务，通过生动的视频效果，掌握整个数字生活的主导权。 从技术上说，所谓宽带是指在同一传输介质上，利用不同的频道进行多重的传输，并且速率在原级以上，因此基于有线电视的Cable Modem技术、基于普通电话线路的DSL技术及基于卫星通信的DirecPC技术都是宽带技术的典型。基于IP协议的交换技术的发展使传统电信业务和网络数据业务的综合统一成为可能。所以近年来世界各大电信公司纷纷进行战略重组，采用高速宽带IP交换路由技术构筑电信业务网络。业内人士对宽带网的传输速率约定俗成的定义是至少应达到2Gbps以上。 在国
17、外，宽带网络的竞争已经如火如荼，以美国为首，随着宽带网络的发展涌现出了一批新的电信运营商。以Quest、Level3、Williams Cos等为代表的新兴电信公司，干脆直接重新铺设全国范围的新光纤，大规模建设基于IP技术的多业务通信网。新一代电信运营商和基于电路交换机制的传统电信网最大的区别是，前者采用了IP网络分组/包交换技术，以及高度自愈功能的光环网传输系统，可以同时提供语音、图像和数据等多媒体通信业务。这些公司在骨干网层面向传统电信公司发起了挑战。 在宽带接入市场成熟前提下，基于宽带网络的信息服务也日渐丰富，基于宽带才能实现的信息服务比如视频点播、网络游戏等都拥有了发展的空间和技术发展
18、动力。对于用户来讲，丰富的宽带服务也使未来学家们描绘的一些数字化的未来，提前的来到了自己的身边。 加上中国电信原有的全国性光纤骨干网，广电、电信、联通、网通、铁通等中国宽1 毕业设计 带通信市场的主要竞争者将各就各位。宽带网络的信息服务对于大多数的ICP来说目前还是一个梦想，但一旦基础设施建设完善，用户需求必然会有大幅度增长，宽带信息服务将会成为国内网络热点。 在竞争当中，城域网以其灵活的组网、提供特色的宽带业务而成为今年的热门话题，并得到了迅速的发展。其中一个重要原因是互联网业务呈指数级的增长，使得电信数据业务负载急剧增加，而电子商务、网上医疗、*上网、企业上网、家庭上网和建设智能信息岛等城
19、市信息化工程都要求有一个高速、安全可靠的网络环境。 2 毕业设计 2. 宽带IP城域网的基本理论 2.1 IP城域网的概念 IP城域网的概念是由计算机网深化而来，指介于广域网和局域网之间，在城市及郊区范围内实现信息传输与交换的一种网络。这里所说的IP 城城网，是指覆施城市范围、为全市各类用户提供宽带接入的数字通信网络。对一个城市而言。IP城域网的建设是其信息化基础设施的重要组成部分；从技术和运营模式来看。IP城域网是计算机网络和传统电信网络的融合:从技术发展的趋势来看，IP城域网会是传统电信体系发展的必然跑势。宽带IP城域网是宽带IP骨干网络在城市范围内的延伸，可以支持高速上网、带宽租用、虚拟
20、专用网、窄带拨号接入、视顿、话音各种多娘体业务，是以通信网络的可管理性、可扩充性为基础，来满足*部门、企业、个人用户对各种带宽的基于IP的多媒体业务的需求。其典型技术特征是在城域范围内实现了传输的宽带化和节点的宽带化，使得城域网从接入到核心各个部分都实现了宽带化。 随着网络规模和用户规模的迅速扩大，对网络的优化和升级提出了更高的技术要求。网络通信经历了从渴望连接到渴望带宽再到渴望内容三个阶段。一些用户希望在宽带上开展类似窄带中的专线DDN 服务，还有些用户在不断熟悉和更多应用IP 网络后迫切希望在IP 网络中增加话音和视频的服务，与此同时，对IP 网络的稳定服务和质量也提出了更高的要求。这些情
21、况，无不说明市场和网络应用技术上都强烈地发出了需要实现多种业务的高速网络需求的呼声。随着多协议标签交换虚拟专用网、下一代网络、互联网电视、第三代移动通信系统 等新业务的不断成熟和规模商用，城域网也将由单一的宽带互联网访问业务向能够提供接入并可靠承载数据、分细语音、视频和流媒体等多业务的综合IP 城域网发展。 多业务宽带IP城域网不仅仅只是能够将网络带宽提速的简单方案，而是采用一些技术来提升IP网络的健壮性，开放增值业务，解决宽带通信的服务质量问题，加速投资回报。把原来不能有效开展的互联网语音业务，组播视频等高服务质量的业务完整实现。 2.2 宽带IP城域网的网络结构5 为了便于网络的管理、维护
22、和扩展，网络必须有合理的层次结构。 因此，大型网络的实际均遵循层次化设计的原则。 从网络结构上来分，根据目前的技术现状和发展趋势， 一般将城域阔的结构分为三层:核心层、汇聚层和接入层。如图2-1所示。 3 毕业设计 图2-1 城域网结构图 2.2.1核心层 宽带IP城域网核心层网络主要负责进行数据的快速转发以及整个城域网路出表的维护，同时实现与IP广域骨干网的互联，提供城市的高速IP数据出口，其目标结构重点考虑可靠性和可扩展性。 核心层主要出传输网络和核心交换设备构成。传输网络一般采用高容量的传输设备，负责完成数据的传送:核心路出交换设备负责建立和管理承载连接，并对这些连接近行交换和路由。 核
23、心层节点位置选择应结合业务分布、机房条件、光纤布放等情况综合考虑，一般应设置在城区内:核心层节点数量根据实际网络需要进行设置:核心节点原则上采用网状或半网状连接。 2.2.2汇聚层 IP城域网汇聚层位于核心层和接入层中间，主要实现如下功能:扩展核心层设备的端口密度和端口种类:扩大核心层节点的业务覆盖范围；汇聚接入节点，解决接入节点到核心节点问光纤资源紧张的问题: 实现接入用户的可管理性，当接入层节点设备不能保证用户流量控制时，需要由汇聚层设备提供用户流量控制及其他策略管理功能。此外，除基本的数据转发业务外，汇聚层还必须能够提供必要的服务层面的功能，包括带宽的控制、数据流QoS优先级的管理、安全
24、性的控制、IP地址翻译NAT、数据流流量整形等一系列的功能。 汇聚层节点的数量和位贵的选定与当地的光纤和业务开展状况相关，一般在城市的远郊和所辖县城设啻汇聚层节点:核心层节点与汇聚层节点采用星形连接，在光纤数量可以保证的情况下每个汇聚层节点最好能够与两个核心层节点级连。 4 毕业设计 2.2.3接入层 接入层网络负责提供各种类型用户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。接入层节点的设置主要是为了将不同地理分布的用户快速有效地接入骨干节点。接入层节点可以根据实际环境中用户数量、距离、密度等的不同，设为一级或级联接入。由于用户端设备端口需求量较大，因此要求接入设备要有优良的性价比。 当前用于提供
25、宽带接入的方式主要有xDSL、Cable Modem和光纤+LAN等技术。其中， xDSL适用于零散分布用户或不计划改造现有双绞布线计划的小区、大厦用户，并可作为信息化大厦小区建设的补充接入方式:光纤+LAN方式主要适用于用户密集的住宅小区和商业大厦。 2.3 宽带IP城域网分类 宽带IP城域网按规模可分为特大型、大型、中型、小型四种类型，如表2-1。 表2-1 宽带IP城域网分类 2.4 宽带IP城域网优化的意义7 宽带IP城域网网络优化的主要目的是在现有城域网络的基础上进一步提高网络的性能、网络的可用性、安全性和可扩展性，使宽带IP城域网能够更好地满足用户的需要，为用户提供优质的服务，从而
26、进一步提高运营商的市场竞争力。 一、对IP城域网实施优化，使IP城域网具备更好的扩展性IP 业务和用户的需求在不断变化之中，原来规划的网络不可能永远满足不断发展的业务需求。通过对IP城域网实施优化。确评估网络承载能力和业务需求，及时发现潜在的网络扩展问题，才能根据实际情况不断修正网络扩展方案，使网络实现平滑扩展。 二、对宽带IP城域网实施优化，有利于宽带IP城域网资源的合理使用，宽带IP城域网资源的合理配备和有效使用是提高城域网投资放益比的一个重要的方面。在宽带IP城域网的建设与业务发展过程中，通过持续实施城域网优化工作，对网络运行情况进行深入了5 毕业设计 解和分析，对网络资源利用率进行评估
27、，可以及时发现网络资源调配的不合理使用或过度使用情况，从而实现调整优化网络结构、合理配责网络设备、充分挖掘网络潜力、提高对现有网络资源利用率以及提高投资效益的目的。 三、对宽带IP城域网实施优化、有利于对宽带IP城域网性能分析和结构进行优化通过对IP 城域网的优化，对城域网络中各种参数、网络流量的采集和分析，将有利于更全面、深入地了解网络运行现状，并根据城域网网络流量分布状况，合理调配资源：另外，可以预测网络故障以及业务量增长趋势，为科学的规划设计提供可靠的参考依据。 2.5 设计提出背景 随着社会经济和技术的发展，人们对通信的需求在发生深刻的变化，宽带化、数字化、无线化、综合化、个人化成为发
28、展的趋势。以语音业务为主体的整个通信产业正处在一个整体转型的关键时期。业务发展主要有四大趋势：一是以电话业务为主向数据业务为主转移，表现在数据业务量超过电话、话音的IP化、数据收入增长迅速； 二是由单一媒体向多媒体转移，表现在家庭娱乐需求、*信息化需求、企业应用等向集声音、文字、图像、视频于一体的多媒体化发展；三是业务呈现个性化、全球化、泛在性，表现在变技术驱动为市场驱动、定制化业需求增加、端到端的全球性服务、无所不在的服务；四是电信服务与信息服务的融合，表现在内容服务己经成为最具活力的业务、市场需求从简单通信到集成服务的变化、价值链的拉长等。 从整体网络的发展趋势来看，目前业界己普遍达成共识
29、，主要是向宽带化、分组化、融合化、智能化的网络发展。随着IP网络的广泛应用，IP 网络逐步成为未来网络融合的核心，国内各大电信运营商都把建设面向IP业务的基础网作为其网络建设的重点。城域网是IP网络建设中非常重要的一个环节，当前的城域网不但要实现互联网上网业务的接入，还要实现IPTV、语音、大客户等多种业务的接入。面对多种业务的接入需求，宽带IP城域网同样面临着网络转型。 电信业务IP化的发展，推动传统电信业务通过IP网络来承载，客户以及业务均对运营商的IP 城域网提出了新的要求:城域网路由化、接入差异化、业务多样化、网络层次化。由于原有网络设备和网络结构存在的不足，仅依赖传统城域网是不能完全
30、解决业务发展的需求。为了满足不断提升的用户带宽、更加精细的服务质量以及更全面的业务开展，对现有城域网的网络优化或改造势在必行。作为承载业务且直接面向用户的城域网，其对用户的覆盖率、业务支撑能力及网络的扩展性是体现运营商竞争实力的关键指标，同时也是电信网络的投资重点。城域网如何发展，各大运营商都在探索研究，找出合适的网络建设模式，去满足更细分的用户需求，将通信网络的价值更加充分的体现出来，6 毕业设计 城域网的改造和升级是运营商长需要面对的课题。 7 毕业设计 3. 宽带IP城域网关键技术 城域网业务需求快速增长，网络结构、协议和技术在经历彻底的改变。波分复用的出现、高速光连接的增加以及话音和数
31、据的融合，都在推动现有网络结构的变革。另外，MAN服务提供商的竞争与WAN是不同的，新一代的运营商没有传统网络设施的束缚。 早期MAN是由TDM光纤环网组成。XX年代中期，ATM成为建设MAN的主导性技术。这是由于ATM被认为是可以融合数据、语音和图像的技术，而且ATM可以和SDH环网很好地适应。但以后发生了很多变化，SDH网络的建设和维护一直很昂贵，基于SDH的带宽速率等级并不适合连接单个用户，ATM在高速数据通信中的应用也没有得到广泛认可。 城域网面临最深刻挑战是Internet业务呈指数级增长，除了每月数百万新加入的用户，Internet上的应用对带宽的需求也越来越高。Cable mod
32、em和DSL的出现给了用户更快的接入速度，使他们可以使用更多的宽带网络应用。 业务融合是另外一个推动城域网发展演变的主要因素。传统的城域网主要是为话音业务优化建设的，它没有考虑到数据业务会变得如此之大。现在，数据业务已经成为主要的业务类型，这就需要一个优化的网络将数据、话音和图像业务无缝地融合在一起。 城域网的变革给那些没有传统网络束缚的运营商提供了很好的机会。直到不久前，企业用户还必须依赖传统的电信服务提供商，通过租用T1、T3、OC3或其他速率的电路在MAN中传送数据。通常，提供这种电路需要很长的等待时间，基于流量的资费非常昂贵，而且将LAN中的以太网协议转换成MAN中的ATM、SDH或帧
33、中继协议会带来额外的开销。由于以太网作为LAN中事实上的标准，企业用户希望使用同样的协议实现和MAN的无缝连接，而不需要与ATM和SDH进行转换。因为这样不但可以大大简化网络拓扑结构，而且使网络变得更容易扩容和维护。 这对于新的MAN服务提供商是很好的机遇，因为可以利用基于千兆以太网、为数据业务优化的网络来满足这些用户的需求。通过对GE能力的加强，这些新的网络可以提供灵活的数据业务，同时提供与SDH相当的电路保护、最小时延和带宽保障。 3.1 宽带IP城域网网络技术 电信宽带网，从功能和结构上可划分成骨干层、汇聚层、接入层。 在各层中都有多种技术可供运营商选择，这些技术各有优缺点；一种技术能否
34、生存和发展不仅取决于技术本身，还有市场因素。 8 毕业设计 3.2 宽带IP城域网骨干层技术及性能对比分析 3.2.1千兆以太网技术 GE与以太网、快速以太网兼容，世界80以上的网络节点为以太网形式，GE的实施具有直接、快速和千兆位的特点，设备便宜；传输距离达100km，可以满足城域网需要。 GE技术核心为简单提高传输带宽和交换容量；主干可靠性由TRUNK技术提供，耗费端口多，切换时间、网络自愈等方面不能发挥光纤网络潜力。其沿用的以太网机制CSMA/CD具有不确定性，媒质接入取决于概率，缺少优先级机制；业务流量等待时间不定，不适于实时多媒体应用。虽然资源预留协议提供了基本的QoS，但公共电信网
35、要求更高级的QoS，关键是目前许多应用对实时业务不敏感；GE能否成为主流技术取决于市场所需的QoS方向。 GE技术的优势是低价的设备、简单的技术路线和以太网、快速以太网兼容的接口。 3.2.2异步转移模式 ATM采用53字节固定长度的信元作为基本传输数据单元，是一种面向连接的传输技术，数据传送前需先建立虚通道，接下去的数据传送将一直沿着这条虚通道进行。 以信元为传输单元、采用虚通道连接的网络具有良好的流量控制机制和QoS；减少信号传输时延；ATM的工作机制使其在实时应用和服务质量分级方面具有不可比拟的优势。 ATM协议复杂和信头开销多、设备价高、需局域网仿真才能完成信元和数据包间的转换来支持IP应用；ATM可以在本地和广域提供QoS，但目前企业端到端的ATM难以实现这一点。 3.2.3POS技术 POS技术将IP包直接封装到SDH帧中，提高了传输效率；采用高速
