在廣電網上構建可運營寬帶IP城域網

2019-11-03 09:09:30

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供稿：網友

陳峰　　采用寬帶ip技術構建城域網具有投資小，操作簡單等優點，但在廣電系統構建IP城域網也存在一些問題，主要是網絡設計思路不清晰，申請到的IP地址有限，對用戶的管理和計費較困難等。

　　威海有限電視網發展起步于20世紀90年代初期，1995年與省有線電視網相連。目前，威海有線電視網絡總長度為310公里，市區光纜100公里，支干線電纜400公里。以前，威海有線電視網的主要功能是傳輸有線電視節目，從1999年下半年開始經營數據業務。

　　在構建威海市廣電寬帶IP城域網的過程中，北京城市熱點網絡技術有限公司針對上述問題設計了較合理的解決方案，減輕了網絡設備的負載，同時提高了網絡的可運營性。

網絡拓撲結構的設計

　　如何設計合理的網絡拓撲結構呢？比較簡單的辦法是把一個大規模的網絡劃分為幾個較小的、可以分別處理的部分。目前大多數的IP城域網都是分層設計的，或者說是分層的。通常分層結構的網絡中定義了三層：核心層、分布層、訪問層。

　　確定好各層后，還應該按照以下的兩條原則來檢查其分層是否合理：

1. 網絡中受到拓撲結構影響的設備的數目是否最少。

2. 在網絡負載相同的情況下，網絡設備應當傳輸盡量少的信息。

　　當然分層的網絡中固有的缺陷也是明顯的，某一設備的故障或某一失敗的鏈接有可能會造成網絡的嚴重損壞，因此一般要采用一些冗余的手段來補償這些缺陷，如路由器的冗余和光纖線路的冗余等。

IP 地址的分配

　　由于Internet中合法的IP地址數量較少，在城域網中一般都使用專用IP地址。C類的專用地址范圍較小，而且不便被Cable Modem 等占用大量IP地址的設備所采用，因此在城域網中一般都采用A類和B類的專用地址。

在城域網中，IP地址一般可以按下面兩種形式分配：

1. 按照地理位置分配；

2. 按網絡的拓撲結構分配。

　　其中，按網絡的拓撲結構劃分地址是較常用的方法，也便于配置和維護。在地址劃分的具體實施過程中可以靈活采用VLSM(變長子網掩碼)。比如，可以將一個A類地址劃分為幾個B類地址，其中一個B類地址預留給Cable Modem設備，其他幾個B類地址則可以繼續用VLSM劃分為更小的子網提供給企業專線用戶。地址分配是IP城域網設計中相當重要的部分，因為用戶的IP地址一旦確定再想更改工作量就很大了。

地址轉換與透明Cache設計

　　廣電系統一般能夠申請到的Internet 合法IP地址較少，而城域網內的用戶往往需要成千上萬的合法IP地址, IP地址短缺已成為一個十分突出的問題。因此在城域網內使用的保留地址必須經過地址轉換實現。為了解決這個問題，出現了多種解決方案。下面介紹一種在目前網絡環境中比較有效的方法，即地址轉換(NAT)功能。

　　NAT(Network Address Translation)的功能就是指在一個網絡內部，根據需要，可以隨意定義IP地址，而不需要經過申請。

　　NAT設置一般可以分為靜態地址轉換、動態地址轉換、復用動態地址轉換。在IP城域網上一般采用靜態地址轉換或復用地址轉換的方式，地址轉換設備可以采用防火墻或高性能的路由器。同時，地址轉換也帶來一些問題，如添加內網的DNS解析服務器。這些在設計NAT時都需要加以考慮。

　　Cache 的采用在一定程度上可以緩解Internet出口緊張的問題。Cache服務器與相應的路由器或三、四層交換機相配合。路由器、負載均衡交換機可以把通信數據傳遞給Cache，這樣，就不用對用戶端的瀏覽器進行改動，而只要對交換機或路由器進行配置就行了。這要求與Cache服務器相連的路由器或交換機具有Webcache重定向功能，它能對經過它的所有數據包進行分析，檢查數據包的TCP端口號，如果是配置中的端口（如WWW的80端口），它就會重定向到與它相連的Cache服務器，這一切對客戶端都是透明的。它的好處是它的數據包檢查并且重定向的過程一般是用專用的芯片來實現的;提高了速度減輕了Cache服務器的負載，因為并不是所有的數據包都要經過Cache服務器。而且所有的設置都是在ISP端，用戶不需要作任何設置。透明的Cache 服務器應該放置在NAT設備的前面，這樣目標端口為WWW的數據包就不用進行地址轉換，降低了NAT設備的負載。網絡結構如圖所示。

網絡設備的管理

　　網絡管理系統的任務是采集網絡中各種設備和設施的工作狀態，將網絡運行狀態信息提交給網絡管理員監視和處理；接受網絡管理員的管理指令，向網絡設備和設施發出控制指令，控制設備和設施的工作狀態。

　　選擇一種開放的、基于標準的網絡管理軟件系統是保證網管系統兼容性和可用性的必要條件。目前，ISO TCP/IP簡單網絡管理協議(SNMP)在性能方面都可以達到上述要求，而且SNMP的應用較為廣泛、系統簡單、更易于理解，因此IP城域網中一般都選擇SNMP協議作為網管協議。

對用戶的認證計費和管理

　　構建城域網的主要目的是為了運營，這點是城域網與企業網的最大區別之一。而 IP網絡從開始就是一個開放式的網絡，對用戶的認證、計費和管理是IP網絡的先天不足。因此，在IP城域網中需要一種專用計費系統實現對網絡的運營，對于廣電系統來說，可以采用的用戶接入方式一般是Cable Modem 和以太網接入，因此它所選用的計費系統必須能夠實現對這兩種接入方式的認證、計費和管理。為了減小對網絡結構的影響，計費系統最好是采用透明的結構，而不要采用網關的形式。同時，計費系統必須和城域網的網絡結構結合實現對不同服務類型（Internet 股票、遠程教育等）的計費。北京城市熱點的Dr.com（AAA）計費系統較好地處理了這些問題。

　　當用戶數量較少時，Dr.com 計費系統放置在中心機房內，對用戶實現集中計費，同時對個人用戶的IP地址與用戶名口令進行綁定，以防止用戶賬號被盜用。

　　當用戶數量較多時，Dr.com計費系統放在城域網的邊緣部分，實現分布式計費。

方案總結

　　構建城域網的主要目的是為了贏利，所以，有線電視臺在構建廣電寬帶IP城域網時必須全盤考慮。由于網絡并不是由一臺設備組成的，網絡的優劣往往取決于網絡的整體，因此只有把握住網絡的整體，才能做好網絡的設計，為今后的運營打好基礎.

摘自《計算機世界網》

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