宽带城域网的结构

  1. 完整的宽带城域网主要包括 ：

    • 网络平台

    • 业务平台

    • 管理平台

    • 城市带宽一个出口

  2. 宽带城域网网络平台各层的主要功能 ：

    • 核心交换层（核心层） ：主要承担高速数据交换的功能

    • 边缘汇聚层（汇聚层） ：主要承担路由与流量汇聚的功能

    • 用户接入层（接入层） ：主要承担用户接入与本地流量控制的功能

    核心交换层的基本功能

    1. 将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速转发，为整个城域网提供一个高速、安全、具有QoS保障能力的数据传输环境。

    2. 实现与主干网络的互联，提供城市的带宽IP数据出口。

    3. 提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由服务。

    汇聚层的基本功能

    1. 汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换。

    2. 根据汇聚层接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理、安全控制、IP地址转换、流量整形等处理。

    3. 根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或本地进行路由处理。

    接入层的基本功能

    1. 解决“最后一公里”问题，通过各种接入技术连接最终用户，为覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他信息服务。

    2. 三层结构思想：上层负责下层的数据汇聚；核心层提供出口与QoS、汇聚本地路由，接入服务用户。

管理和运营宽带城域网的关键技术

1. 网络管理

  1. 宽带城域网必须有严格的网络管理能力 。管理宽带城域网有3种基本方案：

    • 带内网络管理

    • 带外网络管理

    • 同时使用带内和带外网络管理

  2. 带内网络管理 ：

    • 利用传统的电信网络（如数据通信网DCN或公共交换电话网PSTN拨号）对网络设备进行数据配置。

  3. 带外网络管理 ：

    • 利用IP网络及协议进行网络管理，使用简单网络管理协议（SNMP）建立网络管理系统。

  4. 注意 ：

    • 对汇聚层以下（接入层）采用带内管理，而对汇聚层及其以上（核心层）设备采取带外管理。

2. QoS（服务质量）

  1. 宽带城域网业务中的QoS ：

    • 多媒体业务、数据业务与普通的语音服务。

    • 网络服务质量表现在延时、抖动、吞吐量和丢包率等几个方面。

  2. 保证QoS要求的技术 ：

    • 资源预留（RSVP）

    • 区分服务（DiffServ）

    • 多协议标记交换（MPLS）

3. 用户管理

  • 宽带城域网的用户管理应包括用户认证与接入管理、计费管理等，能够为用户提供带宽保证，实现流量工程。

4. IP地址分配与地址转换

  • 为了解决IP地址不足的问题，目前的基本方案是使用内部专用IP地址与网络地址转换（NAT）技术，只为宽带城域网的关键设备与特殊用户分配固定的公用IP地址。

构建宽带城域网基本技术

光以太网

  • 基于10GE技术的宽带城域网

  • 光以太网是以太网与DWDM（密集型光波复用）技术相结合的产物，可运营光以太网的设备和线路必须符合电信网络99.999%的高运行可靠性，并具备以下特征：

    1. 能够根据终端用户的实际需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理地应用。

    2. 具有认证与授权功能，用户访问网络资源必须要经过认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用。支持VPN和防火墙，可以有效地保证网络安全。

    3. 支持MPLS（多协议标签交换），具有一定的服务质量保证，提供分等级的QoS网络服务。

    4. 提供计费功能，能及时获得用户的上网时间记录和流量记录，支持上网时间、用户流量计费，或提供包月计费方式，支持实时计费。

    5. 能够方便、快速、灵活地适应用户和业务的拓展。

  • ATM 以“信元”为单位传输数据，光以太网 以“数据帧”为单位传输数据。

基于弹性分组环技术的宽带城域网

  1. RPR采用双环结构 ，有内环和外环，内环沿逆时针方向传输，外环沿顺时针方向传输，两个RPR结点之间的裸光纤最长100km，两环均可以实现“自愈环”的功能，并同时可以传输数据分组与控制分组，且皆可用统计复用 的方法传输IP分组。

  2. 特点 ：

    • 公平性好 ：RPR环中每个结点都执行SRP公平算法，使得结点之间能够获得平等的带宽，防止个别结点因流量过大而造成环拥塞。

    • 带宽的利用率高 ：RPR采用双环结构传输数据分组和控制分组，并限制数据帧只在源结点与目的结点之间的光纤段上传输，当源结点成功地发送一个数据后，这个数据帧要由目的结点从环中收回，从而提高了环带宽的利用率。

    • 保证服务质量 ：RPR环对不同的业务数据分配不同的优先级，以保证高优先级信息的可靠传输。

    • 快速保护和恢复能力强大 ：RPR有自愈环的功能，能够在50ms的时间内隔离出现故障的结点和光纤段，并可在没有专用带宽的前提下提供SDH级的快速保护和恢复。

网络接入技术

宽带接入技术的基本类型

  1. 从用户接入的角度 ，宽带接入可以分为接入技术与接入方式两种类型，其中接入方式与用户工作环境与需求相关。

  2. 从技术实现角度 ，目前宽带接入技术主要有：

    • 数字用户线（xDSL）技术

    • 光纤同轴电缆混合网（HFC）技术

    • 光纤接入技术

    • 局域接入技术

    • 无线接入技术

  3. 无线接入分为 ：

    • 无线局域网接入

    • 无线城域网接入

    • 无线Ad hoc接入

数字用户线xDSL接入技术

  • xDSL全概况框架 ： 根据信号传输的速率、距离以及上行速率与下行速率的不同，xDSL主要可以分为以下几种：

    1. 非对称数字用户线（ADSL）

    2. 高比特率数字用户线（HDSL）

    3. 速率自适应数字用户线（RADSL）

    4. 甚高比特率数字用户线（VDSL）

ADSL

  1. 特点 ：

    • 能够利用现有的用户电话铜双绞线，以重叠和不干扰传统模拟电话业务的方式，提供高速数字业务。

    • 用户不需要进行电缆的重新铺设。

    • 上行速率在64-640kbit/s，下行速率在500kbit/s-7Mbit/s，用户可以根据需要自行选择。

光纤同轴电缆混合网（HFC）

  • 基本结构 ：

    • HFC由有线电视头端、长距离干线、放大器、馈线与下引线组成。

  1. 特点 ：

    • HFC是新一代的有线电视网络，是一个双向传输系统，光纤结点通过同轴电缆下引线可以为500～2000个用户服务。

    • HFC改善了信号质量，提高了可靠性，线路可以使用的带宽甚至可以达到1GHz。

    • 从用户接入的角度来看，光纤到HFC是经过双向改造的有线电视网络，是用户通过有线电视宽带接入Internet的一种重要方式。

    • HFC使用Cable Modem，通过有线电视宽带接入Internet，数据传输速率可达10-36Mbit/s。

电缆调制解调器（Cable Modem）

  1. 功能 ：

    • Cable Modem把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来，不仅有调制解调功能，也带有加密解密和协议适配，以及网桥、路由器与集线的部分功能。

    • Cable Modem利用频分复用（FDM）的方法，将双向信道分为上行信道和下行信道。

  2. 分类 ：

    • 从数据传输方向上，Cable Modem可以分为单向、双向两类。

    • 从传输方式上，Cable Modem可以分为双向对称式传输和非对称式传输两类。

    • 从同步方式上，Cable Modem可以分为类似于Ethernet的同步交换和类似于ATM技术的异步交换两类。

    • 从接入的角度，Cable Modem可以分为个人Cable Modem和宽带多用户Cable Modem。

    • 从接口的角度，Cable Modem可分为外置式、内置式和交互式机顶盒3种。

光纤接入技术

  • APON（宽带无源光网络） ：

    • 是ATMPON的简称，ATM是一种基于信元的传输协议，能为接入网提供动态的带宽分配，从而更适合宽带数据业务需要。

  • EPON（以太网无源光网络） ：

    • 是基于以太网的PON技术，采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务，是实现光纤到户的重要技术。

  • 无源光纤网（PON） ：

    • 是ITU“基于无源光纤网的高速光纤接入系统”下进行标准化的。

    • OC-1对应的是51.84Mbit/s。

    • 上行OC-3，155.520Mbit/s；下行OC-12，622.080Mbit/s的不对称业务。

    • 传输介质可以是一根或两根单模光纤，双向传输通过波分复用（一根或两根光纤）实现。

宽带无线接入技术

  • 无线技术的分类与应用 ：

    1. 无线接入技术主要有 ：

      • IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）接入

      • IEEE 802.16标准的无线城域网（WMAN）接入

      • 正在发展的Ad hoc接入技术

    2. 近距离使用 可采用IEEE 802.11标准的无线局域网技术，满足一定地理范围内的用户无线接入需求；远距离使用 则采用IEEE 802.16标准WiMAX技术，可以在50km范围内提供最高70Mbit/s的传输速率。

    3. IEEE 802.11标准与IEEE 802.16标准 ：

      • IEEE 802.11标准的重点在解决局域网范围的移动节点通信问题。

      • IEEE 802.16标准的重点是解决建筑物之间的数据通信问题。

IEEE 802.11标准与无线局域网

  • IEEE 802.11 定义了使用红外、跳频扩频与直接序列扩频技术，数据传输速率为1Mbit/s或2Mbit/s。

  • IEEE 802.11a 将传输速率提高到54Mbit/s。

  • 802.11b 的最大数据传输率为11Mbps，802.11a 的最大数据传输率为54Mbps，802.11g 的最大数据传输率为54Mbps。

IEEE 802.16标准与无线城域网

  • IEEE 802.16 标准规定了无线网络使用更高的、毫米波的10-66GHz波段的频率。

  • 在IEEE 802.16标准上增加了两个物理层标准IEEE 802.16d与IEEE 802.16e。

  • 与IEEE 802.16标准工作组对应的论坛组织是WiMAX，最高的传输速率为134Mbit/s。

复用技术总结

  • 基于弹性分组环技术的宽带城域网 ：统计复用

  • 电缆调制解调器 ：频分复用

  • 无源光纤网 ：波分复用