電話運維網方案選型綜述

2019-11-03 19:05:29

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電話運維網方案選型綜述一、提出背景隨著世界電信技術的發展，電信業務層出不窮，電信網絡規模越來越大，設備種類越來越多。為降低網絡成本，網絡運營者紛紛引入多廠家設備，使電信網絡管理越來越復雜。另外，為向用戶提供高質量、高可靠的電信服務，運營者也需要先進的技術和自動化的管理手段進行支撐。電信網絡管理的重要性日益突出。傳統的電信網絡管理系統沒有標準的互連接口，形成了許多孤島系統，相互之間難以協調互通，不能共享網絡及信息資源。如此復雜的網絡和多種多樣的電信業務已經不適應現在電信管理的需要，因此需要建設電信管理網。北京市電話局運行維護部擔負著北京市話網的維護和建設配合任務，直接負責全局網絡運行分析、障礙搶修的調度與指導、例行維護的監督等多項工作。運維部的工作職責決定了其對數據和信息系統的依賴性，缺乏及時、有效、準確的數據來源和傳播渠道，運維部對網絡運行情況的判斷及指導工作就會失去實效性，特別是對于搶修工作來說，時間就意味著企業的效益和信譽。隨著維護體制改革的進一步深化，迫切需要將管理層與操作層分離，以實現任務流轉過程中的工序與工序之間、管理與操作之間的相互監督和閉環管理。運維網是在98年提出的，目的是實現運維部大樓的辦公自動化，加強會議、文檔、備品、財務等方面的管理，同時充分利用市話局的光纜環，實現運維部和區局間的數據無時延傳遞，騰出以前所占用的DDN線路，并把下面這些已有和正在建設的網管系統：電話交換網、傳輸網、數據網、窄帶綜合業務數字網、NO.7信令網、數字同步網、動力環境系統（電源系統、空調、環境系統）、用戶接入網，培訓中心、線路資源管理系統、數據專線受理系統、112、號線系統（與經營管理相交叉）。備品備件管理系統、固定資產管理、故障板返修管理。運行維護系統辦公自動化等全部集成到這個系統中來。二、方案比較 1．選型過程綜述方案提出時流行用ATM的局域網仿真（LANE）方式組建城域網。別的任何一種以大網方案都不能達到采用單模光纖傳遞數據的水平。出于技術、價格等種種方面的考慮，我們當時選擇了3COM的產品系列。即用3COM的ATM交換機和路由器及小型以太網交換機等組網，運維部和區局之間采用單模光纖連接。在進一步分析需求的過程中發現區局下各個部門如交換、傳輸、電源等中心與區局所在地理位置比較遠，普通的雙絞線不能到達，這樣就需要增加一個以上ATM交換機，使硬件成本和光纖數量大幅度增加，并且網絡沒有自愈功能，安全性不能保證。我們考慮使用ATM光纜環的組網模式，用ipOA方式組建網絡。在對這項技術進行仔細研究后，發現其對組建城域IP網絡并不實用。這時我們從網上以及別的一些渠道開始接觸千兆以太網和路由式交換機。這是一種全新的技術，能使速率高達1.25G的以太網幀直接在單模光纖上走長距離，比ATM目前的OC－12速率還快一倍，并．且無需通過IP到ATM信元的映射，提高了傳輸效率。路由式交換機的推出使路由交換速率提高到傳統方式的幾百倍。從性價比、可擴展性、產品定位等多方面考慮，最終決定選用Packet Engines公司的PowerRail系列作為運維網的的骨干傳輸系統。下面就幾個方案技術、網絡拓撲等方面做一下介紹。 2．技術背景 ATM與TCP／IP是兩種不同的組網技術，其中ATM是由電信廠商為主的國際電聯為適應寬帶綜合業務網提出的面向連接的技術，用定長信元進行快速分組交換；而IP是計算機廠家提出的互連標準，特點是無連接和最大努力傳送，是目前最流行的組網方式。兩者相輔相成，互為輔助。INTERNET的盛行給予了ATM新的生命力，而ATM的QOS又督使IP網的改進和發展。在提供業務方面，IP以其無可爭議的方便、多種應用軟件API的支持、局域網的兼容性等特點位居首位。ATM網絡首先需要考慮的就是對IP的支持及如何在ATM環境下提供高速路由能力。ATM的完美的質量保證使其能在廣域骨干網充分發揮其優越性，而在局域網和城域網則主要是IP的應用。 ATM發展到今天，標準已經逐步完善，在流量控制、網絡管理、路由選擇等方面都有其獨到的地方，而IP也提出了一些質量保證的機制，如WFQ排隊、COS、QOSPF等，特別是近年來提出的千兆以太網標準、IP over SDH、交換式路由器的概念，對ATM提出了新的挑戰。在ATM與lP這兩種技術如何融合方面，ATM forum和IETF先后提出了IPOA、LANE、MPOA和MPLS等方法，使能夠在ATM網絡中傳輸IP數據。 ——IPOA介紹 Classical IP over ATM規范是IP和地址解析協議（ARP）在ATM網絡環境下的初期應用。Internet工作組（IETF）在 RFC1483（AAL5上的多協議封裝）和FRC1577（Classical IP and ARP over ATM）兩個文件中定義并規范了IPOA。它的主要用途是在ATM網絡上支持現有的IP協議，適用于只使用IP協議的互連網和局域網的情況。 IPOA成功地解決了IP地址與ATM地址直接映射的問題。在每個LIS（邏輯IP子網）中有一個地址解析協議服務器負責進行映射。當一個主機需要向被叫發送數據報時，由于它只知道被叫的IP地址，而不知道ATM地址，所以必須進行地址解析獲得被叫的ATM地址，才能建立ATM連接。 IPOA模型使在LIS上傳送的廣播業務量減少到最少，并由于簡化了主機間通信的步驟，從而改善了時延特性。并且它可以用最大傳輸單元進行數據傳輸。但是IPOA只規定了在LIS內的協議，當位于兩個LIS內的主機需要通信的話，必須經過一個中間路由器并每個LIS都需要一個ARP服務器。這樣傳統的路由器就成為通信的瓶頸。并且由呼叫轉接引人了額外的延時。同時IPOA的地址解析方法未定義IP廣播地址與ATM地址間的映射，不支持廣播方式和多傳送方式應用。 ——局域網仿真（LANE）局域網仿真是由ATM論壇提出的，它提供了在ATM網絡上運行現有的LAN協議（IEEE802.3以太網和802.5令牌環）的手段，定義了怎樣使用ATM網絡作為骨干網互連現有的LAN，以及現有的以太網和令牌環上的主機怎樣在對等的環境下與具有ATM接口。的主機以及其他符合ATM UNI標準的服務器、路由器、橋接器等各種高性能ATM終端設備間組成仿真。LAN進行高速通信。在ATM局域網仿真網絡中，對原局域網來說，ATM交換網絡的各種功能，包括呼叫建立、信元拆裝等都是透明的，不需要改變終端的軟硬件。而且由于LANE是數據鏈路層的服務，原有網絡的數據鏈路層和更高級的協議也不需要作改動。 LANE服務的體系結構基于客戶機／服務器的查詢隨著 ATM技術從廣域網不斷向局域網的推進，為了與之競爭桌面市場，IEEE802.3Z研究小組在繼承傳統以太網特點的基礎上推出千兆以太網技術，期望它成為未來局域網的骨干技術。它采用的幀格式、流量控制等機制與10M／100M以太網都相同，中繼帶寬可以達到1GbPs，并保留了802.3和以太網標準幀格式以及802.3管理的對象規格。因此，企業能夠在保留現有應用程序、操作系統、IP、IPX及AaaleTald等協議以及網絡管理平臺與工具的同時，方便地升級至千兆位以太如果千兆以太網僅僅增加帶寬，那就只能滿足大量傳輸非實時數據的要求。千兆以太網為盡可能滿足實時傳輸的要求，從 ATM技術中借鑒了服務質量的概念，提出了具有以太網特色的服務級別概念。同時在第三層以上，添加了資源保留協議（RSVP）和改進最短開通道優先（OSPF）協議。資源保留協議通過資源保留來支持不同的應用優先級，而改進的最短開通道優先協議可以在逐段鏈路上支持基于服務質量的路由選擇。對千兆以太網的第二層來說，為了滿足上層對服務級別作出的保障，需要IEEE 802.3q配合解決優先級問題，IEEE 802.3p配合解決有效廣播問題。流量控制方面，目前對半雙工鏈路而言，底層仍沿用了CSMA／CD的流控手段。對全雙工鏈路和帶有存儲分配器的鏈路，已經決定首先采用IEEE 802.3X形成實際標準的開關流控協議。目前流行的千兆以太網交換機都采取硬件進行交換，而傳統路由器是采用軟件做路由轉發。交換機按其功能來說分成第二層交換和第三層交換兩種。其中第二層交換采用成熟的技術、價格較低、配置簡單、集成容易，但需在下一層配置三層交換機或路由器，對IP包的處理吞吐量不一定與其對MAC的Frame的吞吐量一致，易導致速度瓶頸和廣播風暴，沒有高級的網絡管理手段，QOS差。相比之下，第三層交換性能較高，以線速或接近線速來轉發IP包，具備高級的網絡管理手段，對網絡流量、安全等有良好的控制，缺點是配置較復雜。 ——虛擬局域網（VLAN） VLAN是取代路由器實現廣播的一種解決方法，它從傳統的LAN概念上引申出來，在功能和操作上與傳統LAN基本相同，提供一定范圍內終端系統的互連和數據傳輸。 VLAN的定義方法主要有瑞口的VLAN、MACVLAN、三層VLAN、IP多播組VLAN等。使用VLAN有兩個主要的優點：減少工作站移動和變化所需的費用，能建立虛擬工作組。VLAN可以擴展到ATM和ATM設備上。在IPOA和LANE、MPOA等都提出了VLAN的概念。由于網絡中多數業務在客戶和ATM服務器間，建立疊加在ATM服務器上的VLAN可以大大減少VLAN間的通信業務量，減少通過路由器轉發的數據幀。 3．網絡結構 ——方案一：LANE組網方式該網絡以3COM ATM交換機為中心組成的星型結構，采用局域網仿真（LANE）方式。中心節點配置一臺ATM交換機CoreBulder700O，中心各科室采用SWitCh1000）劃分成多個VLAN。SWitCh1000與ATM交換機間。路由器與ATM交換機間都用155M多?？谶B接。中心節點與遠端節點之間用單模光纖（155M）連接。各遠端節點采用SWitCh1000處理本地IP交換和與ATM交換機之間的包交換。各區級維護站點暫考慮18個點，加上維護部已經占用的155M端口7個共需25個。由于本方案選用的CoreBulder 7000只能提供16端口，此種網絡結構不能滿足需求。改進后的方案，由兩臺CB7000串聯達到覆蓋18～20個局點目的，此方案拓展性差。另一方案為在中心局配C8 7000HD，其端口數為32個，與 C87000共同組網，CB7000可以放在遠端。但是，兩種改進方案都沒有解決網絡的自愈問題，并且由于增加了一臺交換機，提高了成本；另外由于網絡是星型結構，這就導致了從維護部出去的光纖數量達到40對之多（加上備用），浪費資源；星型網絡對主節點的安全性要求也就特別高，一旦ATM交換機或者路由器出了問題，整個網絡的通信將中斷；LANE方式也無法承受這么大網絡的數據量，單獨一個路由器肯定成為瓶頸。 ——方案二：ATM光纜環組網方式 ATM光纜環方式采用IDN設備組成一個7個節點的622M的環型網。其中維護部為主控節點。每個節點配置交換卡后具有交換能力，可以提供10M／100Mbase一T的以太網口。遠端節點經光纖／Ethernet轉換器接入主節點100M以太網端口，然后用hUb或SWitCh1000組成局域網。維護部的各個科室的VLAN由下接的SWitch1000來實現，在環上的軟件目前不支持VLAN功能，升級后可以支持8個，VLAN間需通過路由器互通。 IDN設備定位在接入網，它提供多種X.25／DDN／FR、話音、ISDN、VOD、局域網互聯等接入方式。網絡建成雙向自愈環結構。在作為局域網互聯時，采用ET－10板，提供10M／100MbPS以太網口。每個ET－10模塊實現6X 100M的交換功能。該環網由4個155M環構成，各通道可相對獨立，不同通道間通信需通過主節點的互連接口通信。1個155M上支持8000個IP地址，IP地址不能自動學習，需人工輸入。IDN作為一個多媒體的傳輸平臺，特點在于能夠綜合多種業務。它采用ATMoverSDH的傳輸方式，具備ATM流量控制性能和SDH的自愈能力，但為兼顧其窄帶業務，IP包只能通過CIPOA方式打成ATM AAL5包送到背板，然后在光發射扳重新打包成電路仿真的格式送到環上。這樣對傳輸數據業務來說，不是一種比較恰當的做法。特別對于在我們這個網絡上僅僅傳輸IP業務情況下，不僅容易造成擁塞，而且會有較大的時延，和我們建運維網的初衷不符。 ——方案三：千兆以太網組網方式在千兆以太網方案的選型上，我們挑選了5家知名的廠家來根據他們產品特點做方案，包括PacketEngines、Cisco、3COM、Cabletron、Intel。要求首先解決節點數量和距離問題，其次容量盡可能大，有自愈功能。經過談判，從幾個方面：網絡解決方案，包括交換策略、網絡拓撲層次性、距離解決辦法；產品本身性能，包括交換結構、接口數量、協議支持、路由數量支持、產品定位等；設備安全冗余度和可擴展性，擴容成本估算；網管能力和兼容性；售后支持和公司業績等綜合考慮下，選擇了現在被Alcatel收購的PE公司產品PowerRail系列。 Packet Engines設備PR5200定位在骨干層，為第三層交換產品，基于硬件的路由交換。它的傳送能力達到37M分組／秒。每端口可以多達570個VLAN，總的路由數達125萬個路由。支持多種路由協議如RIPV1／V2、OSPF、IPX／RIP、IPX／SAP、BGP-4等，在所有的端口上以線速使用IGMP、DVMRP、PIM－DM、GMkP和MOSPF協議來路由IP的多點傳送業務。采用預定帶寬（RSVP），基于應用的過濾和前轉，基于IP服務類型（TOS）的路由和優先分配，優先級標記（IEEE802.1pIEEE8O2.1Q）等方式保證完全各種業務的服務質量。支持最高瑞口達240個10／100BPS或25個千兆比端口同時還提供FDDI、POS、ATM的接口。除了VLAN外還可以組成IP專用網VPN，便于提供業務。網絡總共為7個節點，組成3個冗余環形結構。6個區級節點兩兩配對建一條冗余路由，與中心節點共同組成環狀，環上速率均為1000MbpS。中心節點即維護部設容量為52C千兆以太網路由式交換機，區級節點設容量22G同性能的千兆以太網交換機。各節點均提供足夠的100M光口和電口用于提供本地或周圍端局的內部網接口。同一區所屬不同地點的各二級運維中心，配 SWitCh 110O或相近的設備，其通過100M端口經光電轉換器，連接各區節點機。和管局的運維網可以通過ATM接口互通，或者用幾個100M口捆綁做中繼互通。各個區局下面各端局LAN間通信可在區局進行，不需要到運維部進行交換，增加了網絡的處理能力和可靠性。由于現有配置遠遠未達到滿配置，所以擴容時，只需增加相應的接口板既可。三、網絡前景隨著計算機的普及、推廣，應用和信息社會的到來，社會對數據通信和增值業務的需求越來越緊迫，用戶已開始由傳統的電報電話業務向多種數據業務、多媒體通信等綜合通信信息網的方向發展。電信業正在經歷一場前所未有的技術變革。電訊競爭的關鍵是網絡的競爭。這就對我們提出一個高要求。如何充分利用我們地下暗光纖（darkfibre）資源，提供最好的、高性能的網絡服務是我們目前的課題。而運維網的提出正符合這個寬帶化的潮流。千兆交換機的容量和線速交換等性能．為Vdeo.voice在這個網上傳輸創造了條件。我們可以立足于千兆網絡，同管局寬帶ATM網絡、傳統PSTN網、DDN剛等做各種互連試驗，接入多個ISP和用戶大樓，把這個網絡發展成為一個以承載礦業務為主的新的多媒體貿帶網絡，向公眾提供視頻、話音、VPN、高速INTERNET接入多種寬帶業務，面向競爭，充分發揮我們的優勢。

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