一网络系统结构与设计的基本原则

考点：1.宽带城域网的结构（层次结构的三层功能）2.管理运营宽带城域网的关键技术3.弹性分组环RPR技术4.宽带接入技术（xDSL、HFC、光纤接入技术、无线接入技术）1.2.1实训任务一：宽带城域网的结构一、宽带城域网的逻辑结构（08上）设计一个宽带城域网将涉及“三个平台和一个出口”，即网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口等问题。二、网络平台的层次结构从逻辑上来说，宽带城域网的网络平台的层次结构有可以进一步分为：核心交换层也称为核心层，边缘汇聚层也称为汇聚层，用户接入层也称为接入层，核心层主要承担高速数据交换的功能，汇聚层主要承担路由器和流量汇聚的功能，接入层主要承担用户接入和本地流量控制的功能。采用层次结构的优点，各层功能实体之间的定位清楚，接口开放，标准规范，便于组建和管理。三、核心交换层、边缘汇聚层与用户接入层的主要功能（08上、08下、13上）宽带城域网的核心交换层主要有以下几个基本功能：1）核心交换层将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发，为整个城市提供一个高速、安全与具有QOS保障能力的数据传输环境。2）核心交换层实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP出口。3）核心交换层提供宽带城域网的用户访问Internet所需要的路由访问。汇聚层处于宽带城域网核心交换层的边缘，它的基本功能是：1）汇聚接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换。2）根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QOS优先级管理，以及安全控制、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：接入层解决的是“最后一公里”问题。它是通过各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他的信息服务。三层结构思想：上层负责下层的数据汇集；核心层提供出口与QOS、汇聚本地路由、接入服务用户。1.2.2实训任务二：宽带城域网组建的基本原则（了解）可运营性、可管理性、可盈利性、可扩展性宽带的城域网设备必须支持对用户的身份认证、使用权限认证和计费功能（3A）。业务管理要支持多ISP（服务提供商，电信、移动、联通）、基于IP的虚拟专网VPN等多张增值业务。宽带城域网必须具备IP地址分配能力。能够支持动态和静态的地址分配，支持网络地址转换NAT功能。宽带城域网必须能为用户提供带宽保证，实现流量工程，提供个性化策略的QOS保证。1.2.3实训任务三：管理和运营宽带城域网的关键技术管理和运营宽带城域网的关键技术主要是：带宽管理、服务质量QOS、网络管理、用户管理、多业务接入、统计与计费、IP地址的分配与地址转换、网络安全等。知识点一：目前宽带城域网保证服务质量QOS要求的技术主要有：资源预留（RSVP）、区分服务（DiffServ）与多协议标记交换MPLS。（09上、09下、10上、11下、12上、12下）知识点二：宽带城域网带内网络管理是指利用数据通信网（DCN）或公共交换电话网（PSTN）拨号，对网络设备进行数据配置。带外网络管理是指利用网络管理协议（SNMP）建立网络管理系统。（09下）1.2.4实训任务四：构建宽带城域网的基本技术与方案一、基于SDH的城域网方案早期的SONET/SDH是为传统电信业务服务的，它并不适合于传输IP分组（也就是说不适用于计算机网络）。随着技术的发展，基于下一代的SONET/SDH技术的多业务传输平台（Multi-serviceTransportPlatform,MSTP）将取代功能单一的分插复用器（Add-dropMultiplexer,ADM）和数字交叉系统（DigitalCross-connectSystem,DCS），使IPoverSONET/SDH方案更为可行。二、基于10GE（万兆网）的城域网方案（08下）用于宽带城域网的光以太网（光纤传播）可以有多种实现形式，其中最为重要的有两种：基于10GE的技术和弹性分组环技术（RPR）。10Gbps光以太网的技术优势主要表现在以下几个方面：1）以太网与DMDW（多分复用）技术都十分成熟，并且已经广泛使用。经过估算，组建一个同样规模的宽带城域网，光以太网的造价是SONET的1/5，是ATM（异步传输模式）的1/10。2）IEEE已经对速率从10Mbps、100Mbps、1Gbps到10Gbps的以太网技术标准化了，100Gbps的以太网技术标准正在研究之中。他能够覆盖宽带城域网的核心层、汇聚层到接入层的各种需求，因此以太网技术在宽带城域网中提供端-端的多种方案中具有潜在的优势。3）如果一个宽带城域网的各个层次能够使用同一种技术，那么这种网络在设计、组建、运营、管理和人员培训都很方便、有效。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。它要克服传统以太网的不足，具备以下特征：1）能够根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证带宽资源充分、合理的应用。2）具有认证和授权功能，用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保用户和网络资源的安全及合法使用；3）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，支持按上网时间，用户流量，或包月计费方式，支持实时计费；4）支持VPN和防火墙，可以有效的保证网络安全；5）支持MPLS，具有一定的服务质量保证，提供分等级的QOS网络服务；6）能够方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。三、基于弹性分组环RPR技术的城域网（重点掌握）（08下、09上、09下、10上、10下、11上、12上、13上）弹性分组环（ResilientPacketRing,RPR）是一种直接在光纤上高效传输IP分组的传输技术，它的工作基础是Cisco公司提供的动态分组传送（DynamicPacketTransport,DPT）技术。弹性分组环RPR采用双环结构（内环、外环），这一点与FDDI（光纤分布式数据接口）结构相同，在双环中，两个RPR结点之间的裸光纤的最大长度可以达到100公里。RPR将沿顺时针传输的光纤叫做外环，将沿逆时针传输的光纤叫做内环。弹性分组环RPR的内环和外环都可以用统计复用的方法传输IP分组，同时可以实现“自愈环”的功能。RPR的内环和外环都可以传输数据分组与控制分组。每一个节点都可以使用两个方向的光纤与相邻结点通信。这样做的目的除了高效地利用光纤宽带之外，还有一个目的是加速控制分组传输，提高环的可靠性，实行“环自愈”功能，保证城域网的系统可靠性与服务质量。RPR技术主要具有以下几个特点：1）传统的SDH网络中，有50%的环带宽是冗余的；RPR采用双环结构传输数据分组和控制分组。传统的FDDI环网中，当源结点向目的结点成功地发送一个数据帧之后这个数据帧要有源结点从环中收回；而RPR环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帧之后，这个数据帧要由目的结点从环中收回。这样，该数据帧将不再占用下游段的环带宽，提高了环带宽的利用率。2）公平性好RPR环中每个结点都执行SPR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大而造成环拥塞。3）快速保护和恢复能力强RPR采用自愈环的设计思想，能够在50ms的时间内，隔离出现故障的节点和光纤段，提供SDH级快速保护和恢复，同时不需要像SDH那样必须有专用的带宽。4）保证服务质量（QOS）RPR环对不同的业务数据分配不同的优先级。1.2.5实训任务五：网络接入技术与方法三、接入技术与“数字会聚”、“三网融合”（计算机网络、电信通信网与电视通信网）目前，可以用作用户接入网的主要有三类：计算机网络、电信通信网与广播电视网目前，从技术的角度来看，接入网的接入方式主要分为五类：地面有线通信网络（计算机局域网）、无线通信和移动网络、卫星通信网、有线电视网和地面广播电视网。四、宽带接入技术的基本类型主要有：数字用户线xDSL、光纤同轴电缆混合网HFC技术、光纤接入技术、无线接入技术（无线局域网接入、无线城域网接入与无线Adhoc接入）、局域网接入技术。五、各种接入技术的特点（重点掌握）1.数字用户线xDSL接入技术（08上、11上、12下）又叫数字用户环路，是从用户到本地电话交换中心（又叫做中心局）的一对铜双绞线。按上行和下行速率是否相同分为速率对称型和速率非对称型。xDSL可以分为：1）非对称数字用户线ADSL1对双绞线2）高比特率数字用户线HDSL下/上行速率1.544Mbps（对称）2对3）速率自适应数字用户线RADSL2对4）甚高比特率数字用户线VDSL1对ADSL主要技术特点：1）ADSL允许用户保留他们已经申请的模拟电话业务。2）与本地环路的实际参数没什么关系，用户不需要专门为获得ADSL服务而重新铺设电缆。PSTN业务，“猫”调制解调器实现。3）非对称宽带特性，上行速率在64kbps~640kbps，下行速率在500kbps~7Mbps。可选择办理2M、4M。2.光纤同轴电缆混合网HFC的基本概念（08下、09上、10下）1）新一代有线电视网络，双向传输系统，光纤结点将光纤干线和同轴分配线相互连接。（传统有线电视CATV，单向）光纤结点通过同轴电缆下引线可以为500~2000个用户服务。共享同一根传输介质。HFC改善了信号质量，提高了可靠性，带宽甚至高达1GHz。用户通过有线电视宽带接入Internet的一种重要方式。2）电缆调制解调器CableModem的分类CableModem把用户计算机与有线电视同轴电缆连接起来。它不仅包含调制解调部分，也有加密解密和协议适配于网桥、路由器与集线器的部分功能。CableModem利用频分复用的方法。上行信道带宽一般在200kbps~10Mbps。从传输方式上，CableModem可以分为双向对称式传输（速率2Mbps~4Mbps，最高可达10Mbps）和非对称式传输两类（下行30Mbps，上行500kbps~2.56Mbps）。传输方向：单向、双向；同步方式：同步和异步交换；接入的角度：个人和宽带多用户；接口角度：外置式、内置式、交互式机顶盒。3.光纤接入技术（09下、10上、10下、11上、11下、12上、13上）光纤传输信号可通过很长的距离，无需中继。例如T1线路的中继距离为1.7km，典型的CATV网络要求在同轴电缆上每隔500~700m加一个放大器，而光纤传输系统的中继距离可达100km以上。无源光纤网PON是ITU（国际电信联盟）的SG15研究组进行标准化的，分为两部分：OC-3，155.520Mbps的对称业务。（1个信道带宽51.84）上行OC-3，155.520Mbps，下行OC-12，622.080Mbps的不对称业务。APON系统是PON和ATM相结合的产物。4.宽带无线接入技术（08上、09下、10上、11下、12下*2、13上）1）无线接入技术主要有：802.11标准的无线局域网（WLAN）接入、802.16标准的无线城域网（WMAN）接入（远距离，WiMAX技术），以及正在发展的Adhoc接入技术。2）IEEE802.16标准体系的主要目标是制定工作在2~66MHz频段，为保证无线网络对接入用户的服务质量，使用无线频段为10~66GHz，最大传输速率为70Mbps，最大覆盖范围可达50km。两个物理层标注：802.16d主要针对固定的无线网络部署，802.16e、802.16a针对火车、汽车等移动物体的无线通信标准。与IEEE802.16标准工作组对应的论坛组织为WiMAX。最高传输速率为134Mbps。3）802.11定义了使用红外、调频扩频与直接序列扩频，数据传输速率为1Mbps或2Mbps的无线局域网标准。802.11b直序扩频，1、2、5.5、11Mbps。802.11a，54Mbps。4）无线网格网WMN技术Adhoc技术（无线网卡支持这种技术）两个发展方向：无线传感器网络WSN；无线网格网WMN。802.11标准定义了无线局网的物理层与MAC层协议；在MAC层采用了CSMA/CA的访问控制方法（以太网使用CSMA