城域网设计

主讲：易建勋第1页共142页城域网设计主讲：易建勋第2页共142页城域接入网设计1城域接入网结构2窄带城域接入网技术3宽带城域接入网设计【重点】4无线通信网络技术主讲：易建勋第3页共142页1城域接入网结构主讲：易建勋第4页共142页1城域接入网结构1.1城域网层次模型城域网是一个电信运营级网络。城域网要求在业务类型、服务质量、可靠性、安全性等方面有较高的保证。城域网结构：核心层汇聚层接入层主讲：易建勋第5页共142页1城域接入网结构城域网结构示意图主讲：易建勋第6页共142页1城域接入网结构城域网核心层功能：数据快速转发；骨干网之间的互连；城域网高速数据出口。核心节点选择：业务分布、机房条件、光纤布放、城市规划等。大城市核心节点一般3～6个；普通城市一般2～4个；采用全网状或半网状结构。主讲：易建勋第7页共142页1城域接入网结构汇聚层功能：汇聚分散的接入点；数据交换、流量控制和用户管理等。汇聚层节点的数量和位置与城市光纤分布和业务开展有关。汇聚层节点之间采用环形结构（如SDH）。主讲：易建勋第8页共142页1城域接入网结构接入层功能：为不同用户提供各种接入方案；进行用户流量控制。接入点选择原则：用户业务需求、地理位置、用户数量、用户分布密度等。窄带接入技术：PSTN、X.25、FR、DDN等。主讲：易建勋第9页共142页1城域接入网结构宽带接入技术：ADSL、Ethernet、HFC等。接入层一般采用树形或环形结构。接入网是否成功，很大程度决定城域网设计的成败。主讲：易建勋第10页共142页1城域接入网结构[案例]接入网技术的发展主讲：易建勋第11页共142页1城域接入网结构1.2接入网基本结构ITU-TY.1231对IP接入网的定义：在IP用户与IP服务者之间提供IP业务，提供接入到IP业务的网络实体。IP用户和IP服务者是终结IP层或IP相关功能的逻辑实体，并且可能包括较低层的功能。主讲：易建勋第12页共142页1城域接入网结构IP接入网总体结构CPN（用户驻地网）RP（参考点）TE（终端设备）IP核心网等主讲：易建勋第13页共142页1城域接入网结构“IP用户”和“IP服务者”都是逻辑实体。ISP可能是一个服务器集群，也可能是一台服务器主机，甚至可能是一个提供IP服务的系统进程，IP用户可以动态选择不同的ISP。IP接入网的功能：传输功能接入功能系统管理功能主讲：易建勋第14页共142页1城域接入网结构（1）传输功能不同的传输系统，IP接入网有不同的IP映射机制。典型的IP映射机制：IPoE（IPoverEthernet）；IPoDWDM（IPoverDWDM）；IPoSDH（IPoverSDH）等。主讲：易建勋第15页共142页1城域接入网结构（2）接入功能接入模块具有交换功能；接入模块可以为用户动态分配IP地址。（3）管理功能AAA系统（认证、授权、记账）；接入认证协议选择；数据加密等。主讲：易建勋第16页共142页1城域接入网结构1.3接入网常见类型接入网采用铜缆、光缆、无线等传输介质。接入网建设中，线路架设占用50%左右的资金。接入网呈现“光进铜退”的发展趋势，光接入将成为下一代接入网采用的主要技术。常见的接入网类型如表所示。主讲：易建勋第17页共142页1城域接入网结构接入网类型类型介质接入技术最大理论传输速率市场应用有线接入铜缆ADSL（非对称数字线路）★下行8Mbit/s，上行1Mbit/s广泛用于个人用户接入光纤Ethernet（以太网）★10/100/1000Mbit/s，10Gbit/s企业LAN主流接入方式DDN（数字数据网）★N×64kbit/s～155Mbit/s主要用于企业专线接入EPON（以太无源光网络）★10Gbit/s城域网应用，有发展前途SDH（同步光纤网络）51.84Mbit/s～2.5Gbit/s接入网应用较少混合HFC（混合光纤同轴电缆）★下行36Mbit/s，上行10Mbit/s部分城市应用，3网合1竞争中无线接入固定LMDS（本地多点分配业务）★N×64kbit/s～155Mbit/s微波，用于基站之间的接入DBS（直播卫星系统）下行108Mbit/s，上行6Mbit/s用于特殊领域，如股票、电视等移动WLAN（无线局域网）★300Mbit/s微波，应用较多，有发展前途3G（第3代无线移动通信）★下行14.4Mbit/s，上行5.7Mbit/s手机应用，发展趋势较好主讲：易建勋第18页共142页1城域接入网结构1.4接入网技术特征（1）业务量密度低骨干网中继电路的使用率在50%以上。接入网业务量密度较低如小区用户接入链路平均使用率在20%以下。（2）业务量分布为集中型城域骨干网的业务量分布均匀。接入网的业务量分布为集中型。接入网有明显的“主从”结构，适用于集中控制。主讲：易建勋第19页共142页1城域接入网结构（3）成本必须低廉城域骨干网每个用户分担的成本较低。接入网由个别或少数用户专用，平均使用率低，成本直接由用户承担。（4）成本差异大接入网要覆盖各种类型的用户，不同类型用户的需求不同，建设条件不同，导致成本差异较大。主讲：易建勋第20页共142页1城域接入网结构（5）成本与业务量无关接入网业务量密度低，尽管业务量变化较大，但对成本没有明显影响，其成本与业务量基本无关。（7）用户需求多样化不同用户在业务容量，业务性能，可靠性等方面有不同的要求。大企业用户要求QoS保证，安全保护等。居民用户对QoS要求不高，成本承受能力差。用户需求的多样化决定了接入网技术的多样化。主讲：易建勋第21页共142页1城域接入网结构（8）运行维护量大核心网设备一般在机房内；接入网设备一般在室外或建筑物楼道中。接入网故障率较高，运行维护工作量十分庞大。（9）覆盖半径较小。据统计，10km能覆盖95%以上的用户。主讲：易建勋第22页共142页1城域接入网结构（10）接入设备多样化企业网络常用接入设备：L3/L4交换机；路由器；防火墙；光纤Modem；DDN设备等。个人用户接入设备：各种Modem、交换机、AP等。主讲：易建勋第23页共142页2窄带城域接入网技术主讲：易建勋第24页共142页2窄带城域接入网技术2.1E1/T1数字化链路1．语音采样频率人类听觉频率在20Hz～20kHz之间，人耳在感觉4kHz的语音时较舒适。国内外电话都采用4kHz作为话音频率区。按照采样定理，要达到4kHz的语音频带，采样频率应当达到8kHz。如果采样量化范围在0～255（8bit）之间，则数据采样速率为：8bit×8000次/秒＝64kbit/s。说明电话语音的数据采样速率如果不低于64kbit/s，就可以得到很好得语音效果。主讲：易建勋第25页共142页2窄带城域接入网技术2．E1与T1标准E1接口是城域传输网和接入网中最常用的接口标准，绝大部分城域网设备都提供E1接口。E1是欧洲标准，T1是北美标准，中国采用E1标准。E1有32路时隙，其中30路为可用时隙。主讲：易建勋第26页共142页2窄带城域接入网技术E1帧结构主讲：易建勋第27页共142页2窄带城域接入网技术如图所示8bit语音编码组成一个时隙（TS）；32个时隙组成一个E1帧；一个E1帧的长度为256bit（8bit×32时隙）。成帧的E1中，TS0时隙用于帧同步、告警等信号，其余31个时隙可用于传输数据或话音编码信号。主讲：易建勋第28页共142页2窄带城域接入网技术成复帧的E1：TS0时隙用于传输帧同步、告警信号；TS16时隙用于传送随路控制信令信号；其余30路时隙用于传送话音编码或数据。PSTN往往使用成复帧的E1格式，这样一条E1链路可以满足30路电话同时进行通话。不成帧的E1，32路时隙都可用于传输数据。主讲：易建勋第29页共142页2窄带城域接入网技术3．E1链路传输速率E1链路采用PCM（脉冲编码调制）信号，规定每秒8000个E1帧通过E1链路，因此E1链路的数据传输速率为：8000×256bit=2.048Mbit/s。1个E1链路有32个64kbit/s的话音或数据信道。E1帧周期为：T＝1/f＝1/8000＝125μs主讲：易建勋第30页共142页2窄带城域接入网技术4．CE1链路CE1是将E1的2M带宽划分为N个64kbit/s的信道，用户仅使用其中的几个信道，如128kbit/s等。通信量不大的用户大都采用CE1链路。E1链路的传输介质可以是电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、微波和红外线。主讲：易建勋第31页共142页2窄带城域接入网技术5．E1接口的连接E1连接设备有基带Modem、光纤收发器、光端机、路由器等。电信运营商开通E1或CE1链路后，E1链路两侧的设备由用户进行控制。使用E1链路时，网络两端路由器E1接口的参数配置必须完全一致。双方接口参数不一致时，会造成数据链路不通、误码、失步等现象。主讲：易建勋第32页共142页2窄带城域接入网技术[案例]E1数字链路连接主讲：易建勋第33页共142页2窄带城域接入网技术[案例]E1数字链路的网络连接主讲：易建勋第34页共142页2窄带城域接入网技术2.2PSTN接入网技术PSTN拨号接入网的最大传输速率可达56kbit/s。PSTN接入速率太低，目前已被淘汰。PSTN接入网基本结构主讲：易建勋第35页共142页2窄带城域接入网技术2.3X.25接入网技术1．X.25分组交换数据网工作原理X.25基于存储转发原理。X.25的数据传输速率低于64kbit/s。X.25通信费用与通信量有关。X.25在同一条虚电路上既传输控制分组，又传输数据分组，这就是通常所说的带内信令。主讲：易建勋第36页共142页2窄带城域接入网技术2．X.25分组交换网的结构X.25分组交换网结构主讲：易建勋第37页共142页2窄带城域接入网技术（1）分组交换机（PSN）提供交换虚电路和永久虚电路，提供用户识别、路由选择以及流量控制等功能。（2）网络管理中心（NMC）（3）网络集中器（NC）将多个终端集中起来，接入高速线路。（4）分组装拆设备（PAD）将终端的信息组装成分组，再送入分组交换网。（5）分组终端/非分组终端（PT/DT）具有X.25协议的接口。主讲：易建勋第38页共142页2窄带城域接入网技术支持拓扑结构星形、树形、网状形等。用户可租用市话模拟线或数字专线，采用X.28（模拟电话）或X.25（数字专线）规程进入X.25分组网络。主讲：易建勋第39页共142页2窄带城域接入网技术[案例]X.25网络应用主讲：易建勋第40页共142页2窄带城域接入网技术2.4DDN接入网技术1．DDN的基本特性DDN提供永久或半永久性电路。电信运营商将DDN链路租给用户后，DDN链路就成为了用户的数字专线。DDN电路采用固定连接方式，不需经过交换设备，所以也称为DDN专线。主讲：易建勋第41页共142页2窄带城域接入网技术DDN网络特点：采用点对点传输模式；仅用于数据传输服务；电信运营商只提供相应的连接线路；常用传输速率为9.6kbit/s～2Mbit/s（E1）。DDN主干为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，传输质量高。专线连接方式不必选择路由，因此时延小，速度快，适用于业务量大、实时性强的用户。主讲：易建勋第42页共142页2窄带城域接入网技术2．DDN网络结构DDN由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成。DDN网络结构主讲：易建勋第43页共142页2窄带城域接入网技术3．DDN用户接入方式NTU通常与DSU（如基带Modem）配套使用，支持128kbit/s以下速率，提供V.24或V.35接口。DDN网络用户Modem接入低速接入支持64kbit/s以下速率，采用V.24接口。高速接入支持CE1的N×64kbit/s，采用V.35接口。主讲：易建勋第44页共142页2窄带城域接入网技术[案例]DDN网络结构主讲：易建勋第45页共142页3宽带城域接入网设计主讲：易建勋第46页共142页3宽带城域接入网设计3.1电话线路接入ADSL1．xDSL技术的类型ADSL是以电话线为传输介质的一种