电信网规划与设计课件

电信网规划与设计电信网规划与设计南京邮电大学南京邮电大学通信与信息工程学院通信与信息工程学院张颖张颖5/9/20231第五章第五章 IP网络规划网络规划5.1 IP网络现状网络现状5.2 IP骨干网规划和设计骨干网规划和设计5.3 IP城域网规划和设计城域网规划和设计5/9/20232IP网络现状网络现状网络结构网络结构地址分配和路由协议地址分配和路由协议5/9/20233 IP网络现状网络现状随着随着TCP/IP技术的发展，运营商普遍接受技术的发展，运营商普遍接受了基于了基于TCP/IP协议的网络将成为下一代综协议的网络将成为下一代综合业务的承载网络。国内运营商纷纷建设合业务的承载网络。国内运营商纷纷建设自己的自己的IP网络，用以综合承载互联网数据类网络，用以综合承载互联网数据类业务，话音类业务和视频类实时多媒体业业务，话音类业务和视频类实时多媒体业务，从而降低运营成本。务，从而降低运营成本。5/9/20234中国电信中国电信IP骨干网发展历程骨干网发展历程 1994年开始建设年开始建设IP网络，最初只有北京、上海两网络，最初只有北京、上海两个节点，节点之间用个节点，节点之间用2M带宽相连。带宽相连。1995年中国电信开始对外提供业务，年中国电信开始对外提供业务，1996年中国年中国电信电信IP骨干网更名为骨干网更名为ChinaNet，节点逐步覆盖全，节点逐步覆盖全国所有省会，由于窄带拨号接入的入网领示号为国所有省会，由于窄带拨号接入的入网领示号为163，因此被称为，因此被称为163网络。网络。1996年底一个只能在国内访问的互联网建成，采年底一个只能在国内访问的互联网建成，采用私有地址用私有地址10.0.0.0/8，入网领示号，入网领示号169，称为，称为169网络。网络。5/9/202351997年各个中国电信省公司独立建设省内年各个中国电信省公司独立建设省内IP骨干网，骨干网，构成独立的路由域，采用私有构成独立的路由域，采用私有AS号码，号码，ChinaNet全网分为骨干网、省网和城域网三级结构，其中骨全网分为骨干网、省网和城域网三级结构，其中骨干网分为核心层、汇聚层两层。干网分为核心层、汇聚层两层。1999年到年到2000年年ChinaNet快速发展，逐步采用同快速发展，逐步采用同时期最先进的设备组网，核心、汇聚层之间采用时期最先进的设备组网，核心、汇聚层之间采用2.5G和和10G链路，网络国际出口带宽增加。链路，网络国际出口带宽增加。2001年中国电信利用原年中国电信利用原169网络设备通过网络设备通过POS155互连组建了互连组建了MPLS网络，向外提供网络，向外提供MPLS VPN业务。业务。2003年，年，ChinaNet进行优化整合，取消省网，网进行优化整合，取消省网，网络结构调整为骨干网和城域网两级，骨干网覆盖节络结构调整为骨干网和城域网两级，骨干网覆盖节点点300个节点左右，骨干网路由器约个节点左右，骨干网路由器约800台。台。5/9/20236互联网和互联网和IP承载网双平面的策略承载网双平面的策略 运营商已经建设的宽带互联网骨干网主要针对面向无连接运营商已经建设的宽带互联网骨干网主要针对面向无连接的互联网业务设计的，对于网络的服务质量，接入控制等的互联网业务设计的，对于网络的服务质量，接入控制等考虑较少。考虑较少。另外，随着近年来宽带用户的迅猛发展，运营另外，随着近年来宽带用户的迅猛发展，运营商现有的骨干网普遍十分拥塞，无法承载对于延时、抖动商现有的骨干网普遍十分拥塞，无法承载对于延时、抖动要求较高的电信级业务。要求较高的电信级业务。除了公众互联网业务以外，有高除了公众互联网业务以外，有高QOS要求的商业客户、要求的商业客户、NGN（软交换）（软交换）/3G语音中业务以及一些互联网增值业务语音中业务以及一些互联网增值业务系统，如系统，如IPTV/视频会议视频会议/CDN/Vnet 业务都对业务都对IP承载网提出承载网提出了更高的要求，需要提供较好的安全保障和更高的服务质了更高的要求，需要提供较好的安全保障和更高的服务质量。量。在上述背景下，国内主要的电信运营商都纷纷采用互联网在上述背景下，国内主要的电信运营商都纷纷采用互联网和和IP承载网双平面的策略，进行新的承载网双平面的策略，进行新的IP承载网建设。承载网建设。5/9/20237CN2CN2项目是中国电信着力为未来通信业务打造的项目是中国电信着力为未来通信业务打造的下一代承载网络，主要承载未来的下一代承载网络，主要承载未来的3G、NGN以及以及互联星空业务、互联星空业务、MPLS VPN等数据业务的骨干网等数据业务的骨干网络。络。而中国电信现有的而中国电信现有的ChinaNet互联网将主要作为普互联网将主要作为普通互联网业务的承载网络，两张网络将长期并存通互联网业务的承载网络，两张网络将长期并存和相互补充，共同承载中国电信的和相互补充，共同承载中国电信的IP 业务。业务。CN2共有共有600多台路由器，覆盖约多台路由器，覆盖约200个城市，骨个城市，骨干网总交换容量双向达到干网总交换容量双向达到152 Tb/s，边缘业务提，边缘业务提供网的交换容量供网的交换容量64 Tb/s。5/9/20238传统传统IP骨干网和新建的骨干网和新建的IP承载网的业务定位承载网的业务定位 传统传统IP骨干网业务定位骨干网业务定位l面向公众的普通互联网访问业务；面向其他面向公众的普通互联网访问业务；面向其他ISP的互联端口出租业务的互联端口出租业务;有条件承载大客户互有条件承载大客户互联网业务联网业务。IP承载网业务定位承载网业务定位l省际和省内省际和省内3G、NGN业务承载；省际和省内业务承载；省际和省内MPLS VPN业务；有条件承载大客户互联网业业务；有条件承载大客户互联网业务；部分增值应用系统的骨干网传送务；部分增值应用系统的骨干网传送。5/9/20239运营商运营商IP骨干网统计表骨干网统计表 运营商运营商 网络名称网络名称 中国电信中国电信 163、CN2（ChinaTelecomNextCarryingNetwork即即互联网互联网第二平面）第二平面）中国网通中国网通 China169、IP承载网承载网 中国联通中国联通 165、IP承载网承载网 中国移动中国移动 CMnet、IP专网专网 中国铁通中国铁通 CTTNET5/9/202310IP网络的网络结构网络的网络结构IP网络的网络结构组织根据运营、管理和地网络的网络结构组织根据运营、管理和地理区域等因素可分为三级：理区域等因素可分为三级：一级骨干网、一级骨干网、二级网和二级网和IP城域网。城域网。视各地的不同业务需求、视各地的不同业务需求、竞争和线路情况，可以将二级网和一级骨竞争和线路情况，可以将二级网和一级骨干网合二为一。干网合二为一。相应相应IP网络分为三级自治域网络分为三级自治域，一级骨干网为，一级骨干网为一级自治域，二级网为一级自治域，一级自治域，二级网为一级自治域，IP城域城域网为一级自治域。网为一级自治域。5/9/202311分层的分层的IP网络结构网络结构 5/9/202312一级骨干网一级骨干网 骨干节点的设置原则上可以根据地理区域，例如骨干节点的设置原则上可以根据地理区域，例如每省设置一个或一对骨干节点。每省设置一个或一对骨干节点。为保证一级骨干为保证一级骨干网服务质量，综合考虑业务流量合地理位置的因网服务质量，综合考虑业务流量合地理位置的因素，一些骨干节点可以作为核心节点，素，一些骨干节点可以作为核心节点，核心节点核心节点之间采用全网状连接。之间采用全网状连接。骨干节点之间允许相互连接，其连接应与路由协骨干节点之间允许相互连接，其连接应与路由协议中区域划分一致。议中区域划分一致。另外，根据网际电路组织和业务的要求，一级骨另外，根据网际电路组织和业务的要求，一级骨干网上干网上应选择枢纽节点作为国际出入口节点。应选择枢纽节点作为国际出入口节点。5/9/202313骨干路由节点的主要提供以下功能：骨干路由节点的主要提供以下功能：l（1）提供与其他骨干节点的连接；）提供与其他骨干节点的连接；l（2）提供与二级网汇接点的连接；）提供与二级网汇接点的连接；l（3）提供节点之间的路由选择机制；）提供节点之间的路由选择机制；l（4）转发）转发IP数据包；数据包；l（5）提供网络的安全机制；）提供网络的安全机制；l（6）提供相关业务的服务质量保证机制；）提供相关业务的服务质量保证机制；l（7）国际出入口节点转接来自所有一级节点的）国际出入口节点转接来自所有一级节点的国际业务。国际业务。5/9/202314二级网二级网 二级网由位于各城市和地区的多个节点组成，其二级网由位于各城市和地区的多个节点组成，其节点之间采用不完全网状结构。原则上两个二级节点之间采用不完全网状结构。原则上两个二级网只能通过一级骨干网互连。网只能通过一级骨干网互连。二级网汇接点的主要功能是：汇接从属于它的二级网汇接点的主要功能是：汇接从属于它的IP城域网的业务，转接来自本二级网其他节点的业城域网的业务，转接来自本二级网其他节点的业务，转接出入本二级网的业务，提供用户直接接务，转接出入本二级网的业务，提供用户直接接入的业务。入的业务。二级网普通接点的主要功能是：汇接从属于它的二级网普通接点的主要功能是：汇接从属于它的IP城域网的业务，提供用户直接接入的业务。城域网的业务，提供用户直接接入的业务。随着业务的发展，二级网最终会融入一级骨干网，随着业务的发展，二级网最终会融入一级骨干网，合并成为一级，而合并成为一级，而IP城域网直接连到一级骨干网城域网直接连到一级骨干网上，形成两级网络结构。上，形成两级网络结构。5/9/202315IP城域网城域网 在省内城市和地区可根据业务需求组建在省内城市和地区可根据业务需求组建IP城域网。城域网。IP城域网节点可以分为城域网节点可以分为城域核心节点和汇聚节点城域核心节点和汇聚节点。其中其中l城域核心节点的主要功能是：转接来自本城域核心节点的主要功能是：转接来自本IP城域网其他城域网其他节点的业务，转接出入本节点的业务，转接出入本IP城域网的业务，提供用户直城域网的业务，提供用户直接接入的业务等。接接入的业务等。l城域汇聚节点的主要功能是：扩展核心层设备的端口城域汇聚节点的主要功能是：扩展核心层设备的端口密度和端口种类，扩大核心层节点的业务覆盖范围，密度和端口种类，扩大核心层节点的业务覆盖范围，提供用户直接接入的业务，实现接入用户的可管理性提供用户直接接入的业务，实现接入用户的可管理性等。等。5/9/202316IP城域网城域网宽带宽带IP城域网作为骨干网在各地市范围的延伸，城域网作为骨干网在各地市范围的延伸，是本地宽带、窄带及是本地宽带、窄带及IP增值等多业务的承载平台，增值等多业务的承载平台，主要采用主要采用IP路由技术，按照核心层、汇聚层、业路由技术，按照核心层、汇聚层、业务接入控制层（接入层）结构，以本地网为单位务接入控制层（接入层）结构，以本地网为单位组成的三层路由网络。组成的三层路由网络。5/9/2023175/9/202318核心层核心层核心层的作用是把多个边缘汇聚层连接起来，为核心层的作用是把多个边缘汇聚层连接起来，为汇聚层网络提供数据的高速转发，同时实现与上汇聚层网络提供数据的高速转发，同时实现与上级网络的互连，提供城市的高速级网络的互连，提供城市的高速IP数据出口。数据出口。核心节点间采用网状连接，通过核心节点间采用网状连接，通过SDH或城域或城域DWDM连接，以确保网络的可扩展性。连接，以确保网络的可扩展性。核心节点设备通常采用大容量的路由交换机（支核心节点设备通常采用大容量的路由交换机（支持持MPLS、QoS），设备要求具有强路由功能，能），设备要求具有强路由功能，能够提供吉比特以上速率的够提供吉比特以上速率的IP接口，如接口，如POS、GE接接口。口。5/9/202319汇聚层汇聚层汇聚层的作用是完成本地业务的区域汇接，汇聚层的作用是完成本地业务的区域汇接，进行带宽和业务汇聚、收敛以及分发，并进行带宽和业务汇聚、收敛以及分发，并进行用户管理，通过识别定位用户实现基进行用户管理，通过识别定位用户实现基于用户的访问控制和带宽许可，以及提供于用户的访问控制和带宽许可，以及提供安全保证和灵活的计费方式。安全保证和灵活的计费方式。汇聚层上行采用汇聚层上行采用100Mbit/s LAN、GE、ATM或或POS与核心骨干连接，其下行接口与核心骨干连接，其下行接口是多样化的，为提高接入效率，汇聚层应是多样化的，为提高接入效率，汇聚层应采用具有采用具有IP和和ATM综合接入能力的设备。综合接入能力的设备。5/9/202320接入层接入层接入层通过各种接入技术和线路资源实现对接入层通过各种接入技术和线路资源实现对用户的覆盖，并提供多业务的用户接入，用户的覆盖，并提供多业务的用户接入，必要时配合完成用户流量控制功能。必要时配合完成用户流量控制功能。接入层传输可采用各种低成本、高可靠传输接入层传输可采用各种低成本、高可靠传输技术，当前提供宽带接入的方式主要有技术，当前提供宽带接入的方式主要有xDSL、光纤以太网、光纤以太网、HFC、PON等等。5/9/202321IP网络现状网络现状网络结构网络结构地址分配和路由协议地址分配和路由协议5/9/202322IP网络地址分配网络地址分配 IP网络地址的划分应有层次性，便于网络互连，网络地址的划分应有层次性，便于网络互连，便于简化路由表。便于简化路由表。骨干网络应保留足够的连续地址组成独立的自治骨干网络应保留足够的连续地址组成独立的自治域。域。各各IP城域网可以根据当地情况综合考虑，分配给城域网可以根据当地情况综合考虑，分配给不同的不同的IP地址容量，为了充分合理地利用地址资地址容量，为了充分合理地利用地址资源，源，应采用应采用CIDR和可变长子网掩码技术分配地址。和可变长子网掩码技术分配地址。在合理分配各自网络节点地在合理分配各自网络节点地IP地址时，地址时，应保留一应保留一定数量地定数量地IP地址为用户提供接入服务。地址为用户提供接入服务。最后地址的分配还应考虑到新型最后地址的分配还应考虑到新型IP业务以及各业务以及各IP网络运营上特殊的业务要求。网络运营上特殊的业务要求。5/9/202323IP网络路由协议网络路由协议一级骨干网内：一级骨干网内：一级骨干网设置成一个自治域，一级骨干网设置成一个自治域，内部采用路由协议内部采用路由协议OSPF或或IS-IS，目前大部分运目前大部分运营商选择营商选择IS-IS。二级网内：二级网内：每个二级网设置成一个自治域，内部每个二级网设置成一个自治域，内部采用路由协议采用路由协议OSPF或或IS-IS，优选优选OSPF。IP城域网内：每个城域网内：每个IP城域网设置成一个自治域，城域网设置成一个自治域，内部采用路由协议内部采用路由协议OSPF或或IS-IS，优选，优选OSPF。一级骨干网和二级网之间采用一级骨干网和二级网之间采用外部路由协议外部路由协议BGP-4。二级网和二级网和IP城域网之间采用城域网之间采用外部路由协议外部路由协议BGP-4。不同不同IP运营商网络之间采用外部路由协运营商网络之间采用外部路由协议议BGP-4。网络和国际互联网之间采用外部路由。网络和国际互联网之间采用外部路由协议协议BGP-4。5/9/202324第五章第五章 IP网络规划网络规划5.1 IP网络现状网络现状5.2 IP骨干网规划和设计骨干网规划和设计5.3 IP城域网规划和设计城域网规划和设计5/9/202325IP骨干网规划骨干网规划网络业务定位和总体发展策略网络业务定位和总体发展策略流量预测和带宽计算流量预测和带宽计算IP骨干网方案设计骨干网方案设计l网络结构设计网络结构设计l网络性能指标网络性能指标l带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则l自治域划分自治域划分l路由方案设计路由方案设计l高可靠性方案高可靠性方案lIP地址的规划地址的规划 网络安全系统设计网络安全系统设计 5/9/202326网络业务定位和总体发展策略网络业务定位和总体发展策略从业务和网络发展趋势来看，从业务和网络发展趋势来看，IP骨干网面临着省骨干网面临着省际和省内多业务承载的需求：际和省内多业务承载的需求：NGN和和3G业务的承业务的承载、载、MPLS VPN业务承载，以及少量重要大客户业务承载，以及少量重要大客户的互联网业务的承载。的互联网业务的承载。对于对于NGN和和3G业务的承载，应利用精细化的业务的承载，应利用精细化的QoS管理和网络轻载来保证电信级业务的服务质量；管理和网络轻载来保证电信级业务的服务质量；对于对于MPLS VPN业务承载，应引入二、三层的业务承载，应引入二、三层的VPN技术为大客户提供高质量的技术为大客户提供高质量的VPN业务；对于业务；对于大客户互联网业务承载，应逐步建立国际出口和大客户互联网业务承载，应逐步建立国际出口和与其他运营商的互联网出口，满足少量重要大客与其他运营商的互联网出口，满足少量重要大客户的互联质量保证。户的互联质量保证。5/9/202327流量预测及带宽设计流量预测及带宽设计 IP承载网业务预测主要根据业务调查和运营商发展目标，预测IP承载网承载的用户数量，并根据用户数量计算流量矩阵，最终得出带宽需求。5/9/202328预测依据预测依据 ITU,ICT Indicator 互联网统计报告。信息产业部发布的电信业务统计历史数据。信息产业部发布的电信业务发展指导。国家统计局历史数据。CNNIC统计报告。艾瑞市场调查相关统计报告。调研时运营商提供的互联网业务发展历史数据。国家发改委和国家计生委提供的2010年国家城镇化和人口的发展目标。5/9/202329预测方法及过程预测方法及过程 5/9/202330采用定量与定性结合的组合方法预测中国的宽带采用定量与定性结合的组合方法预测中国的宽带用户数据（注：宽带用户数据指宽带互联网的接用户数据（注：宽带用户数据指宽带互联网的接入用户）。入用户）。通过运营商在中国互联网业务的市场占有率，得通过运营商在中国互联网业务的市场占有率，得到该运营商的宽带用户数据。到该运营商的宽带用户数据。然后按照分省并结合未来宽带业务的种类和接入然后按照分省并结合未来宽带业务的种类和接入技术的发展情况，对用户带宽进行预测，最终得技术的发展情况，对用户带宽进行预测，最终得出出该运营商宽带用户对该运营商宽带用户对IP骨干网的带宽需求骨干网的带宽需求。结合结合3G业务规划和业务规划和NGN的业务规划对于的业务规划对于IP骨干网骨干网带宽的需求带宽的需求，最终得出规划期内，最终得出规划期内IP骨干网的带宽骨干网的带宽需求。需求。5/9/202331预测的步骤预测的步骤 通过通过多种趋势外推多种趋势外推（二次曲线、一次曲线）、人均（二次曲线、一次曲线）、人均GDP回归二次曲线法等定量分析方法得到回归二次曲线法等定量分析方法得到近期的宽带用户数近期的宽带用户数预测数据。预测数据。通过通过对比类推法对比类推法，采取与国外的类似业务的发展历程比，采取与国外的类似业务的发展历程比对进行预测对进行预测,得到远期用户的预测数据。得到远期用户的预测数据。与信息产业部发展的规划数据，并结合移动用户的发展与信息产业部发展的规划数据，并结合移动用户的发展趋势，进行定量的修正。趋势，进行定量的修正。分析运营商在中国电信市场各类业务的分析运营商在中国电信市场各类业务的市场占有率市场占有率，分，分析得到析得到建设期内用户数量建设期内用户数量。分析各种业务折合的带宽系数，并结合接入技术的发展，分析各种业务折合的带宽系数，并结合接入技术的发展，得到平均的得到平均的接入带宽接入带宽进行预测。进行预测。根据业务流源点和终点分布，得出根据业务流源点和终点分布，得出预测流量矩阵预测流量矩阵，并最，并最终预测出各省的终预测出各省的出省带宽出省带宽。5/9/202332IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202333IP骨干网方案设计骨干网方案设计IP骨干网设计原则骨干网设计原则 l轻载原则轻载原则：由于：由于IP网目前主要采用网目前主要采用DiffServ轻载轻载方式方式保障业务服务质量，网络设计时必须预留足够的余量，保障业务服务质量，网络设计时必须预留足够的余量，一般在初期负载应小于一般在初期负载应小于25，目标网小于，目标网小于50；l业务保障原则业务保障原则：对于承载的金牌客户和高：对于承载的金牌客户和高QoS要求业要求业务必须预留足够的网络资源；务必须预留足够的网络资源；l扁平化原则扁平化原则：为了便于全程全网业务的快速开发和部：为了便于全程全网业务的快速开发和部署，必须在全国有业务接入点的署，必须在全国有业务接入点的300多个城市实现直接多个城市实现直接覆盖；覆盖；l安全隔离原则安全隔离原则：各种不同等级的业务和客户必须实现：各种不同等级的业务和客户必须实现逻辑隔离。逻辑隔离。5/9/202334网络结构设计网络结构设计为适应为适应3G和和NGN业务全程全网的特性，业务全程全网的特性，IP骨干网全网采用骨干网全网采用扁平化结构扁平化结构，骨干网直接，骨干网直接覆盖到全国大部分覆盖到全国大部分C3城市。城市。为减少端到端的跳数，可借鉴传统为减少端到端的跳数，可借鉴传统PSTN网网络的组织结构，采用络的组织结构，采用核心层核心层/汇聚层汇聚层/接入接入层层3层网络结构，核心层网状互联。层网络结构，核心层网状互联。汇聚层双节点互为备份。汇聚层双节点互为备份。接入层双归上联至汇聚节点。接入层双归上联至汇聚节点。5/9/2023355/9/202336骨干层（骨干路由器）由骨干层（骨干路由器）由P路由器路由器组成，负责流量组成，负责流量在省际和省内的转发。在省际和省内的转发。骨干层又分为核心层和汇骨干层又分为核心层和汇接层。接层。l核心层由核心路由器核心层由核心路由器(CR)组成组成，根据传输条件、地理，根据传输条件、地理位置、业务量情况，建议全网设置多个核心节点。每位置、业务量情况，建议全网设置多个核心节点。每个核心节点配置个核心节点配置2台核心路由器。台核心路由器。l汇接层由省汇接路由器（汇接层由省汇接路由器（PR）组成）组成，每个省设置，每个省设置2台汇台汇接路由器。核心路由器兼作本省的省汇接路由器。接路由器。核心路由器兼作本省的省汇接路由器。接入层（接入路由器接入层（接入路由器AR）由）由PE路由器组成路由器组成，负，负责业务的接入和责业务的接入和VPN组织。组织。5/9/202337MPLS VPN网络结构网络结构5/9/202338首先，首先，MPLS VPN通过限制通过限制VPN路由信息的传播路由信息的传播仅在仅在VPN成员内部，可提供与第二层成员内部，可提供与第二层VPN相同的相同的私密性及安全性。私密性及安全性。其次，其次，MPLS的标签堆栈机制使其具有灵活的隧的标签堆栈机制使其具有灵活的隧道功能用于构建道功能用于构建VPN，通常采用两级标签结构，通常采用两级标签结构，高一级标签用于指明数据流的路径，低一级的标高一级标签用于指明数据流的路径，低一级的标签用于作为签用于作为VPN的专网标识，指明数据流所属的的专网标识，指明数据流所属的VPN。VPN是由若干不同的是由若干不同的site组成的集合，一个组成的集合，一个site可可以属于不同的以属于不同的VPN，属于同一，属于同一VPN的的site具有具有IP连连通性，不同通性，不同VPN间可以有控制地实现互访与隔离。间可以有控制地实现互访与隔离。5/9/202339MPLS VPN网络主要由网络主要由CE、PE和和P三部分组成。三部分组成。CE（Custom Edge Router，用户网络边缘路由器），用户网络边缘路由器）设备直接与服务提供商设备直接与服务提供商MPLS骨干网络相连，它骨干网络相连，它“感知感知”不到不到VPN的存在；的存在；PE（Provider Edge Router，骨干网边缘路由器），骨干网边缘路由器）设备与用户的设备与用户的CE直接相连，负责直接相连，负责VPN业务接入，业务接入，处理处理VPN-IPv4路由，是路由，是MPLS三层三层VPN的主要实的主要实现者；现者；P（Provider Router，骨干网核心路由器），骨干网核心路由器）负责快负责快速转发数据，不与速转发数据，不与CE直接相连。直接相连。5/9/202340汇聚节点设置原则如下汇聚节点设置原则如下：l根据流量流向的预测，根据流量流向的预测，以主要信息源城市为中心以主要信息源城市为中心，充，充分考虑网络结构的优化，跨越行政区域的限制。分考虑网络结构的优化，跨越行政区域的限制。l每省有两个汇接节点，其中一个在省内省会城市每省有两个汇接节点，其中一个在省内省会城市，第，第二汇接节点根据以下情况实现：二汇接节点根据以下情况实现：u在经济紧密联系、通信量大的部分地区，考虑跨省汇接，在经济紧密联系、通信量大的部分地区，考虑跨省汇接，也就也就是第二个汇接节点在省外，如安徽汇接节点是合肥和南京（省是第二个汇接节点在省外，如安徽汇接节点是合肥和南京（省外）。外）。u在幅员较大、本地网较多、业务比较分散的省份，在省内不同在幅员较大、本地网较多、业务比较分散的省份，在省内不同城市设置第二汇接节点，城市设置第二汇接节点，如福建是福州和厦门。如福建是福州和厦门。u在业务不发达或传输有限制的省份，在省会城市的不同机房设在业务不发达或传输有限制的省份，在省会城市的不同机房设置两个汇接节点，置两个汇接节点，如贵州。如贵州。u在信息源和流量比较集中的省，汇接节点也可以设置在同一城在信息源和流量比较集中的省，汇接节点也可以设置在同一城市不同机房市不同机房，如广州，如广州A和广州和广州B。5/9/202341IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202342网络性能指标网络性能指标电信级业务对承载网的电信级业务对承载网的Qos和可靠性都提出了很高的指标，和可靠性都提出了很高的指标，IP网应在充分做好容量规划、区分业务和业务接入控制的网应在充分做好容量规划、区分业务和业务接入控制的基础上建立承载网的服务质量保证（基础上建立承载网的服务质量保证（QoS）体系，具体）体系，具体Qos策略实施建议如下：策略实施建议如下：l做好全网的网络拓扑和流量规划，做好全网的网络拓扑和流量规划，确保正常情况下，链路带宽利确保正常情况下，链路带宽利用率不超过用率不超过50，故障情况下，链路带宽利用率不超过，故障情况下，链路带宽利用率不超过70。l业务接入侧：业务接入侧：在业务的接入点实施流量限制在业务的接入点实施流量限制，以防止网络资源被，以防止网络资源被过度占用；基于不同的物理端口、逻辑端口、过度占用；基于不同的物理端口、逻辑端口、IP地址等设置地址等设置QOS标记。标记。l网络端到端设备：网络端到端设备：采用区分业务模式，实现优先级管理、队列控采用区分业务模式，实现优先级管理、队列控制和拥塞控制；将语音、信令流放到严格优先级队列制和拥塞控制；将语音、信令流放到严格优先级队列PQ，对，对PQ不作带宽限制。不作带宽限制。l关于网络的关于网络的Qos保证：保证：要求网络设备具备要求网络设备具备DS-TE功能功能。（。（DS-TE目前还不是很成熟）目前还不是很成熟）5/9/202343IP承载网网络质量要求承载网网络质量要求指标参数指标参数初期设计值初期设计值目标值目标值备注备注单向延时单向延时80ms60ms延时敏感业务延时敏感业务120ms90ms丢包敏感业务丢包敏感业务150ms120msBest effort双向延时双向延时150ms120ms快速转发业务快速转发业务延时抖动延时抖动15ms10ms快速转发业务快速转发业务丢包率丢包率0.20%0.10%快速转发业务快速转发业务0.30%0.10%快速转发业务快速转发业务乱序率乱序率1%=640G，支持高密度10G端口)u流量大于40G节点，配置2台顶级路由器（交换容量=640G，支持高密度10G端口）u流量大于7.5G节点，配置2台高端路由器（交换容量=320G，支持10G端口）u流量小于7.5G节点，配置2台中端路由器(交换容量40G，支持2.5G端口)5/9/202350IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202351自治域划分自治域划分 关于关于IP承载网自治域的划分，主要有以下两承载网自治域的划分，主要有以下两种方案：种方案：l方案一：全网采用一个自治域（单域）方案一：全网采用一个自治域（单域）l方案二：全网采用多个自治域（多域）方案二：全网采用多个自治域（多域）5/9/202352以上两个方案的比较以上两个方案的比较单域组网的优点：单域组网的优点：全网网络结构简单，网络层次全网网络结构简单，网络层次减少，减少，方便全网统一规划，也便于大规模实施方便全网统一规划，也便于大规模实施MPLS VPN、MPLS TE和组播等。和组播等。单域组网的缺点：单域组网的缺点：维护界面不清晰，与运营商现维护界面不清晰，与运营商现有维护体制不符，有维护体制不符，局部网络故障或调整会引发全局部网络故障或调整会引发全网路由收敛。网路由收敛。多域组网的缺点：多域组网的缺点：MPLS VPN跨域组织时，跨域组织时，实施实施与运维较复杂，与运维较复杂，一些特性需要特殊配置，业务实一些特性需要特殊配置，业务实施不便。施不便。综合考虑，鉴于目前尚未有大规模跨域实施综合考虑，鉴于目前尚未有大规模跨域实施MPLS VPN的商用案例，并且厂家均不建议采用此方式，的商用案例，并且厂家均不建议采用此方式，建议采用建议采用单自治域的模式单自治域的模式建设建设IP承载专网。承载专网。5/9/202353IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202354路由方案设计路由方案设计 参考互联网网络的运维经验，建议参考互联网网络的运维经验，建议IP骨干承载网的路由采用以骨干承载网的路由采用以下协议：下协议：l域内域内IGP路由协议采用路由协议采用IS-IS，所有节点位于一个所有节点位于一个LEVEL-2。l采用采用MP-BGP发布发布VPN IPv4私网路由，全网设置私网路由，全网设置3对对MP-BGP的路由反射器（的路由反射器（RR),AR路由器与所在大区路由器与所在大区RR路由器路由器建立双建立双MP-BGP连接。连接。lPE-ASBR与外部网络之间采用与外部网络之间采用MP-eBGP协议（协议（option B方方式）。式）。l业务网络接入业务网络接入PE路由器可采用路由器可采用BGP协议、静态路由或者协议、静态路由或者IGP协议。协议。lIP承载网承载网IGP采用采用ISIS路由协议，路由协议，采用平面路由设计，所采用平面路由设计，所有核心路由器置于有核心路由器置于Level 2层中；层中；MPLS PE等设备置于等设备置于Level 1中。中。5/9/202355lIP承载网域间路由协议采用承载网域间路由协议采用BGP-4。在在AS边界通过边界通过EBGP或静态路由或静态路由(尽可能用尽可能用EBGP)控制路由的发送、控制路由的发送、接收、汇总和属性修改。接收、汇总和属性修改。lBGP 采用采用1级路由反射器级路由反射器(RR)设计，保证设计，保证BGP peer数数量小于量小于100/RR。l路由器管理地址和链路地址的路由由路由器管理地址和链路地址的路由由IGP承载；其他路承载；其他路由由由由BGP承载，承载，如如CN1、城域网、城域网、IDC、专线用户、专线用户、3G设备地址和地址池、设备地址和地址池、NGN设备地址等。设备地址等。lIP承载网流量尽量以省为单元调整，也可以城域网为单承载网流量尽量以省为单元调整，也可以城域网为单元进行微调，尽量实现流量的均衡，提高链路利用率。元进行微调，尽量实现流量的均衡，提高链路利用率。5/9/202356IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202357高可靠性方案高可靠性方案 网络的可靠性主要是体现在网络发生故障时网络的可靠性主要是体现在网络发生故障时的自愈能力。的自愈能力。通常一个网络的可靠性由网通常一个网络的可靠性由网络的自愈时间来体现。络的自愈时间来体现。自愈时间自愈时间是指网络在故障发生时，网络检测是指网络在故障发生时，网络检测错误，重新计算路由并启动新的配置所需错误，重新计算路由并启动新的配置所需要的时间。要的时间。l网络的自愈时间差别很大，网络的自愈时间差别很大，SDH系统的自愈时系统的自愈时间可以小于间可以小于50毫秒，而传统基于毫秒，而传统基于STP算法的以算法的以太网的自愈时间甚至达到几十秒。太网的自愈时间甚至达到几十秒。5/9/202358承载网的高可靠性指标要求承载网的高可靠性指标要求 网络规划要求网络规划要求l网络拓扑和传输的设计避免单点故障。网络拓扑和传输的设计避免单点故障。l传输尽可能提供高可靠性保护。传输尽可能提供高可靠性保护。IP承载网链路和节点保护措施启用后的网络可靠承载网链路和节点保护措施启用后的网络可靠性指标要求性指标要求l核心层全部链路启用核心层全部链路启用MPLS TE FRR保护。具备条件的保护。具备条件的情况下，尽量扩展到骨干层部署。要求切换时间小于情况下，尽量扩展到骨干层部署。要求切换时间小于100毫秒。毫秒。l全网启用快速全网启用快速IGP/LDP收敛。要求小于收敛。要求小于700毫秒。毫秒。lPE节点故障和节点故障和VPN路由的快速收敛。要求小于路由的快速收敛。要求小于1秒秒。5/9/202359承载网设备的高可靠措施及要求承载网设备的高可靠措施及要求 单台设备支持关键部件（路由引擎、交换矩单台设备支持关键部件（路由引擎、交换矩阵、电源模块、风扇等）冗余备份。阵、电源模块、风扇等）冗余备份。软件采用模块化结构，支持在线升级。软件采用模块化结构，支持在线升级。5/9/202360承载网网络层面的高可靠措施及部署建议承载网网络层面的高可靠措施及部署建议 网络层面可采用的主要高可靠性技术网络层面可采用的主要高可靠性技术lTE FRR，基于，基于TE的故障保护技术，可以保护的故障保护技术，可以保护节点和链路。采用节点和链路。采用RSVP做为信令，可扩展性做为信令，可扩展性不强。不强。lIGP快速收敛。快速收敛。lBFD快速故障检测。快速故障检测。lBGP的的NEXT HOP TRACKING技术。技术。lMP-BGP路由的保护。路由的保护。lAPS保护。保护。5/9/202361高可靠性技术部署建议高可靠性技术部署建议l全网部署全网部署IGP快速收敛。快速收敛。l骨干层部署骨干层部署TE FRR。lVPN业务业务PE部署部署NEXT HOP TRACKING。lPE支持快速支持快速VRRP。5/9/202362IP骨干网方案设计骨干网方案设计网络结构设计网络结构设计网络性能指标网络性能指标带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则自治域划分自治域划分路由方案设计路由方案设计高可靠性方案高可靠性方案IP地址的规划地址的规划5/9/202363IP地址的规划地址的规划 IP地址的规划应该满足业务长期发展的需要。为地址的规划应该满足业务长期发展的需要。为了保证今后与其它网络互通，建议了保证今后与其它网络互通，建议IP承载网承载网使用使用公用的自治域号。公用的自治域号。承载网设备承载网设备loopback地址和链路互联地址采用公地址和链路互联地址采用公有地址。有地址。跨域跨域VPN的互联地址，采用公网地址。的互联地址，采用公网地址。电信业务网电信业务网IP地址（公地址（公/私有地址）应由总部统一私有地址）应由总部统一分配和管理，避免地址冲突。分配和管理，避免地址冲突。公众三层公众三层VPN地址采用用户规划的地址或者使用地址采用用户规划的地址或者使用公网地址。建议采用用户地址。公网地址。建议采用用户地址。5/9/202364IP骨干网规划骨干网规划网络业务定位和总体发展策略网络业务定位和总体发展策略流量预测和带宽计算流量预测和带宽计算IP骨干网方案设计骨干网方案设计l网络结构设计网络结构设计l网络性能指标网络性能指标l带宽及设备配置原则带宽及设备配置原则l自治域划分自治域划分l路由方案设计路由方案设计l高可靠性方案高可靠性方案lIP地址的规划地址的规划 网络安全系统设计网络安全系统设计 5/9/202365网络安全系统设计网络安全系统设计网络的安全性包括网络的安全性包括业务系统的安全业务系统的安全和和业务数业务数据的安全据的安全两个方面。两个方面。对于业务数据，可以采用一些认证和加密等对于业务数据，可以采用一些认证和加密等机制，防止攻击者对业务的侦听和伪造。机制，防止攻击者对业务的侦听和伪造。对业务系统，安全性可以通过设置地址转换对业务系统，安全性可以通过设置地址转换屏蔽对设备的攻击，通过包过滤、设置单屏蔽对设备的攻击，通过包过滤、设置单独的独的VPN网络等手段防范黑客的入侵等。网络等手段防范黑客的入侵等。5/9/202366安全性问题是整个系统的问题，需要全盘安全性问题是整个系统的问题，需要全盘的规划。具体涉及：的规划。具体涉及：l网络基础设施安全性网络基础设施安全性l路由安全路由安全l带宽资源安全带宽资源安全l业务接入安全策略业务接入安全策略l协议保护措施协议保护措施l网络操作安全管理网络操作安全管理l建立安全管理技术支撑系统建立安全管理技术支撑系统 5/9/202367网络基础设施安全性网络基础设施安全性网络安全边界保护网络安全边界保护l在在IP承载网网络边缘路由器所有接入接口上采用承载网网络边缘路由器所有接入接口上采用ACL封闭所有对封闭所有对IP承载网路由器管理和链路地址的访问，形承载网路由器管理和链路地址的访问，形成封闭的骨干网络。成封闭的骨干网络。设备自身保护设备自身保护l在路由器上设置在路由器上设置ACL，控制非法访问，如，控制非法访问，如Telnet、SNMP等。等。配置操作安全保护配置操作安全保护l采用采用Radius协议实现用户管理员的认证、授权和审计协议实现用户管理员的认证、授权和审计l通过通过syslog实现配置修改等安全关键信息的审计实现配置修改等安全关键信息的审计5/9/202368路由安全路由安全在在IP承载网边缘路由器接口上使用承载网边缘路由器接口上使用IS-IS MD5加密认证加密认证在没有在没有EBGP的路由器接口上封闭的路由器接口上封闭BGP使用使用的的TCP=179端口。端口。5/9/202369业务接入安全策略业务接入安全策略业务之间通过业务之间通过MPLS VPN进行隔离。进行隔离。应用系统配置防病毒软件，应用系统配置防病毒软件，关键业务节点（如：关键业务节点（如：softswitch）也应通过防火墙保护。）也应通过防火墙保护。IP承载网应采取相关的安全措施控制流量的冲击带来的安全承载网应采取相关的安全措施控制流量的冲击带来的安全风险，以保证风险，以保证PE的安全：的安全：l路由过滤路由过滤：在：在PE与与CE的接口上应用访问控制列表（的接口上应用访问控制列表（ACL）来限制，）来限制，只允许来自只允许来自CE的路由协议进入的路由协议进入PEl路由限制路由限制：限制：限制VRF路由条目，避免可能来自用户网络的海量路由路由条目，避免可能来自用户网络的海量路由攻击对该攻击对该PE所接其他所接其他VPN的不良影响的不良影响l路由认证路由认证：CE与与PE之间应当通过配置静态路由或者运行带有验证之间应当通过配置静态路由或者运行带有验证功能的路由协议来进行路由交换，对路由协议交换进行功能的路由协议来进行路由交换，对路由协议交换进行MD5和和DES加密认证控制，防止恶意路由攻击加密认证控制，防止恶意路由攻击 l流量过滤流量过滤：CAR，采用，采用ACL区分流量，并进行流量监管区分流量，并进行流量监管luRPF：采用：采用uRPF反向路径查询功能，有效地阻挡来自接入层的虚反向路径查询功能，有效地阻挡来自接入层的虚假地址攻击假地址攻击5/9/202370第五章第五章 IP网络规划网络规划5.1 IP网络现状网络现状5.2 IP骨干网规划和设计骨干网规划和设计5.3 IP城域网规划和设计城域网规划和设计5/9/202371IP城域网规划和设计城域网规划和设计城域网最初是一个计算机网概念，目前谈论的城域网最初是一个计算机网概念，目前谈论的城域网指的是城域以太网城域网指的是城域以太网IP城域网，是数据城域网，是数据网的范畴。网的范畴。IP城域网是各地市的宽带、窄带等城域网是各地市的宽带、窄带等IP业务的承业务的承载平台，所有载平台，所有IP业务都将在城域网内接入开展。业务都将在城域网内接入开展。它是电信营运商开展宽带增值应用的关键层面。它是电信营运商开展宽带增值应用的关键层面。IP城域网基本组网原则：城域网基本组网原则：l网络层次清晰、结构扁平、网络质量确保服务差异化、网络层次清晰、结构扁平、网络质量确保服务差异化、管理控制集中管理控制集中。5/9/202372IP城域网规划和设计内容城域网规划和设计内容宽带业务、网络现状分析宽带业务、网络现状分析业务预测和流量分析业务预测和流量分析业务及网络发展总体思路业务及网络发展总体思路l总体目标总体目标l网络组织策略网络组织策略l网络性能指标网络性能指标lQOS策略策略l分阶段目标分阶段目标网络设计和优化相关原则和规范网络设计和优化相关原则和规范lIP地址规范地址规范 l安全管理安全管理l设备要求设备要求l路由策略路由策略5/9/202373宽带业务现状分析宽带业务现状分析业务类型以及发展比例业务类型以及发展比例l目前宽带网能够提供的业务主要有上网业务，目前宽带网能够提供的业务主要有上网业务，互联业务和增值业务三大类。互联业务和增值业务三大类。u上网业务上网业务方面，网络能够提供的业务包括方面，网络能够提供的业务包括ADSL网网络快车、络快车、FTTB+LAN宽带通、宽带通、WLAN、专线上网；、专线上网；u互联互联业务方面，网络能够提供的业务包括业务方面，网络能够提供的业务包括FR/ATM、VPN等；等；u增值业务增值业务方面，网络能够提供的业务包括网络游戏、方面，网络能够提供的业务包括网络游戏、视频点播、电子邮件、全球眼、主机托管、网络代视频点播、电子邮件、全球眼、主机托管、网络代维等。维等。5/9/202374业务特征分析业务特征分析l目前宽带网提供的业务主要以目前宽带网提供的业务主要以互联网接入互联网接入为主，为主，在大中城域网在大中城域网VPN、全球眼等互联业务和增值、全球眼等互联业务和增值业务有一定的需求。业务有一定的需求。l但是随着宽带业务的发展，宽带业务呈现出多但是随着宽带业务的发展，宽带业务呈现出多样化的趋势，已不仅仅要满足宽带互联网接入样化的趋势，已不仅仅要满足宽带互联网接入的业务需求，随着市场细分、增值业务不断丰的业务需求，随着市场细分、增值业务不断丰富、网络安全稳定的需要，宽带业务呈现出富、网络安全稳定的需要，宽带业务呈现出多多样化、宽带高速化、差异化、管理控制精确化样化、宽带高速化、差异化、管理控制精确化的特点，对城域网提出更高的要求。的特点，对城域网提出更高的要求。5/9/202375网络现状分析网络现状分析宽带宽带IP城域网作为骨干网在各地市范围的延伸，城域网作为骨干网在各地市范围的延伸，是本地宽带、窄带及是本地宽带、窄带及IP增值等多业务的承载平台，增值等多业务的承载平台，主要采用主要采用IP路由技术，按照路由技术，按照核心层、汇聚层、业核心层、汇聚层、业务接入控制层（接入层）结构，务接入控制层（接入层）结构，以本地网为单位以本地网为单位组成的三层路由网络。组成的三层路由网络。5/9/202376按照网络结构和设备类型，具体分为三种情况：按照网络结构和设备类型，具体分为三种情况：l核心层采用路由器，汇聚层采用三层交换机，业务接核心层采用路由器，汇聚层采用三层交换机，业务接入控制层采用窄带接入服务器、宽带接入服务器、专入控制层采用窄带接入服务器、宽带接入服务器、专线接入路由器等，线接入路由器等，组成三层结构路由交换型网络。组成三层结构路由交换型网络。l核心层由路由器和三层交换机混合组成，同时兼做汇核心层由路由器和三层交换机混合组成，同时兼做汇聚层，业务接入控制层采用窄带接入服务器、宽带接聚层，业务接入控制层采用窄带接入服务器、宽带接入服务器、专线接入路由器等，入服务器、专线接入路由器等，组成二层结构交换型组成二层结构交换型网络。网络。l核心层采用交换机，同时兼做汇聚层，业务接入控制核心层采用交换机，同时兼做汇聚层，业务接入控制层采用窄带接入服务器、宽带接入服务器、专线接入层采用窄带接入服务器、宽带接入服务器、专线接入路由器等，路由器等，组成二层结构交换型网络。组成二层结构交换型网络。5/9/202377存在的问题存在的问题l设备功能和性能不足设备功能和性能不足u采用三层交换机组网的城域网，由于三层交换机存在路由性能不高、业务控制功能弱、抗攻击能力差、不支持MPLS、组播功能不强、QoS性能弱等缺点，一方面难以实现差异化服务，另一方面制约了新业务的开展。u部分设备接口、槽位资源不足，包转发能力不高，部分链路存在瓶颈，影响了网络和业务的扩展性 5/9/202378l网络结构和功能定位不尽合理网络结构和功能定位不尽合理u部分城域网核心层设备为三层交换机和性能较低的部分城域网核心层设备为三层交换机和性能较低的路由器，难以实现城域网到骨干网的路由器，难以实现城域网到骨干网的BGP双宿连接，双宿连接，稳定安全的网络结构得不到保障，以及基于稳定安全的网络结构得不到保障，以及基于BGP路路由策略、由策略、QoS策略的业务分流和引导。策略的业务分流和引导。u部分城域网缺少双归属路由保护，部分城域网缺少双归属路由保护，存在单点、单链存在单点、单链路故障隐患。路故障隐患。u网络层次模糊网络层次模糊，如业务接入控制层界线不明确，如业务接入控制层界线不明确，BRAS单臂旁挂三层交换机，导致二三层网络重叠、单臂旁挂三层交换机，导致二三层网络重叠、网络结构复杂。网络结构复杂。u设备功能定位不清晰设备功能定位不清晰如路由器兼做如路由器兼做BRAS，BRAS兼做兼做SR，制约了新业务开展。，制约了新业务开展。5/9/202379l业务缺乏集中接入控制和差异化服务业务缺乏集中接入控制和差异化服务u专线接入比较随意（多为就近接入），传输没有保障，不能集中进行接入策略实施（如流量控制、QoS策略、安全措施等）。u对优先级要求较高的业务难以做到差异化质量保证。u缺乏对业务的感知能力和基于业务、客户的管理监控手段。5/9/202380业务及网络发展总体思路业务及网络发展总体思路结合目前的业务开展情况，城域网近期的业结合目前的业务开展情况，城域网近期的业务发展重点务发展重点l互联网接入业务互联网接入业务u对普通客户提供ADSL/LAN PPPOE宽带上网业务u商业客户主要针对网吧、中小企业等，主要提供专线上网业务，结合城域网QOS的进程，在有COS能力的设备上为用户提供共享专线及商业拨号。u大客户上网业务，根据用户的要求