IP电话扩容承载网工程实施计划方案设计说明

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1、 . . . IP扩容承载网工程实施方案设计目 录网 络 详 细 设 计 及 实 施 方 案工程需求情况说明CNC正在建设一全国围的VoIP,整个VoIP网络的组成部分分为两大部分：l IP Backbone l VoIP系统 CNC的 IP 电 话 网 采 用 ITU-T H.323 组 网。中国网络通信公司IP网现状在经过割接后,CNC的原有北电VoIP系统已全部为Cisco的系统取代,系统经过这段时间的运营, 取得了良好的经济及社会效益,系统进入扩容阶段。整个CNCVoIP-Net系统：l 国IP部分l 国际IP部分通过专线接到FEG的LA和HK国部分：CNC现VoIP系统 - 国部分示

2、意图全网共有14个国城市,。全网国IP骨干部分为暂时使用原Bay的BLN路由器,全网为独立封闭的网络,现运行OSPF路由协议,Cisco5300网关通过Static路由指向Bay的OSPF AREA,并Redistribute到 OSPF,同时Bay 路由器的亦由Static路由指向Cisco5300网关。为方便VoIP系统设计,将全网设计分成3个区域：本地区域A：,本地区域B：,本地区域C：,各节点之间有2M物理链路对接,形成IP网络。为了全网的时钟同步,全网设有两台主备的NTP服务器,分别放在和。考虑到流量的分布,成本以及安全性,全网现暂时设TFTP服务器三台,分别在,和。在全网中心,包括

3、目录VoIP关守,计费系统网通公司选用以色列公司MIND的系统,负责认证,授权,记帐的RADIUS服务器,及计费系统和用户数据库。由于一台RADIUS服务器的处理能力的限制,故采用RTS的服务器阵列并行处理,全网的有认证,授权和记帐的网关设备设计成均衡指向5台RTS服务器,以分布处理提高相应速度,降低可能造成的拥塞。全网设统一的网管系统在,包括IP设备及网络管理,CVM话音及Channel管理。全网的DNS服务器也设在。IP地址采用保留IP地址。目前网通的VoIP和IP Backbone结构的示意图如下：国际部分：2M专线接到LA和HK,网关AS5300也以Static接入IP Backbon

4、e.在HK和LA设路由器,远程本地关守和网关,国到国际的话务和国际到国的话务成H.323的IP,数据通过国际IDL链路到达HK或LA的Cisco的网关设备,此时Cisco的网关由PRI接入前置的北电的MMCS交换机,再由北电的MMCS前置交换机路由选择话务去向,或汇接来话接入Cisco的网关设备。在HK的北电MMCS汇接和路由HK和Sydney的话务,在LA的北电MMCS汇接和路由LA和VAN Couvier 的 话 务。 此 方 案 是 基 于 原 有 的 系 统, 改 动 较 小。但话务去Sydney和VAN Couvier 的 需 多此 Packet。计费触发在北电的MMCS上,故系统在

5、FEG的部分使用原有的计费系统。CNCVoIP-Net网络总体方案设计VoIP系统顾名思义是建立在IP Backbone上,走Voice的IP Packet。 作为一个完整的VoIP系统,其一个重要的组成部分,IP Backbone。Cisco公司作为当今世界上最大,全球最有经验的网路设备供应商,拥有全系列各种容量,符合各种要求的路由交换机。作为VoIP系统的传输通道,IP Backbone的设备及系统设计至关重要。CNC的VoIP系统的IP Backbone是一封闭的系统,开始的规模为在十几个城市,逐步会扩容到50个城市,最终会扩容到全国一百多个城市。故设计时要考虑到网络的方便扩展性,也要考

6、虑到网络的会移植到今后的大IP Backbone,故网络设计要考虑到可移植性。针对VoIP系统的特点,IP网络上跑IP Voice Packet和H.323的信令IP Packet,对路由交换的速度要求较高,故在设计VoIP的IP Backbone时不仅要保留原有的IP网络的设计要求,还要对网络的收敛性和交换速度、带宽等要素加强设计。IP BackboneCNCVoIP-Net网络设计IP Backbone-CNCVoIP-Net的网络拓扑设计：网通VoIP的IP Backbone是一全国性的WAN网络,各节点之间以2M的链路相连,其设计的准则为：规模：近期规模及远期规模可靠性网络延迟的要求W

7、AN网络的建设成本CNCVoIP-Net向CNC IP 的大网过渡和其它运营商的互连性网络的拓扑设计和路由的设计同时作用于网络,两者是相辅相成的。现计划为：20XX6月底第一阶段50城市网络建成。20XX9月底第二阶段23城市网络建成。20XX12月底第三阶段27城市网络建成。CNC的VoIP 的IP Backbone - CNCVoIP-Net是全国性的,近期将覆盖全国50个城市,不久的将来将覆盖到全国100多个城市。根据CNC的VoIP网扩容的实际情况,CNCVoIP-NET网可设计为一主多子的二级拓扑结构即一个主AREA,多个SUB AREA的方案。其中11个城市、为骨干层节点,除骨干城

8、市之外的省会城市为接入层节点,骨干节点和接入节点共同组成了骨干层平面。其余城市为边缘层节点,形成了接入层平面。骨干层中、和形成大的三角互连,其余的骨干节点和接入节点直接接入上述三点或经一次其余点中继。接入层节点以多路径方式接入骨干层,其他城市就近接入骨干层节点和接入层节点。CNC网络拓扑分层示意图总体的网络拓扑分两层：l 主干骨干层l 接入骨干层主干骨干层主要由那些大的骨干节点连结,整个主干骨干层的节点将属于一个路由协议的AREA0,属于主干骨干层的节点数不太多,网络可扩展性强,网络的收敛性好,路由的简单且交换速度快。接入骨干层数量较多,分布在各区域,每个地区的路由器形成本地区域。CNC IP

9、 Backbone 的区域区分示意图根据话务的统计情况和对将来话务的发展预计,以及全网的互连构架,我们对CNCVoIP-Net的节点的设备根据性能及容量要求原则上可分成几类：A类点-指全国性的大汇节点,包含国际出口B类点-指地区的大汇节点,一般为全省或几个省的汇节点C类点-指地区的一般汇接点D类点-指边缘的接入点主干骨干网将由A类点和B类点组成,为保证主干骨干网的路由速度以及路由的处理能力,并考虑到接入的密度,建议A类点使用Cisco7513系列高性能路由交换机,B类点采用Cisco7507系列路由交换机。因为C类点也为骨干层部分,故使用Cisco72XX系列,边缘接入点的密度低,路由设计要求

10、小,故建议采用Cisco36XX系列路由器,如以后因容量需要,可升级为Cisco72XX系列路由交换机。各类节点之间用2M长途链路,考虑到跳数、国际和国话务分布,及2M链路的成本2M链路分三种,全国800KM,省,以及路由的物理冗余,建议如下：A类节点和B类节点形成骨干层的骨干部分,此部分互连如上图,各点之间有直连并且之间采用相当数量条2M互连,应能保障话务流量,对于跨地域的话务流量将经过A类节点。C类节点就近接入物理位置上相邻A类或B类节点,同时考虑其归属的GK位置,其尽量靠近归属GK,尽量少的跳数到达归属GK。D类节点就近接入省汇接的省汇点。的D类点建议采用既连,也接。以用双链路,提高可靠

11、性,同时话务也分担。为提高10/100M的以太网的接入密度,每节点设置一台Cisco2924的以太网交换机,上连到路由器或路由交换机上。地区因考虑到连接计费系统的安全性,接入两台Cisco2924,有备份功能。VoIP的接入网关、关守以及计费等网络设备将接入到接入骨干层。5.1.1 CNCVoIP-Net路由设计CNCVoIP-Net网是全国性的,有跨地域等特性,在整个的IP Backbone中有各种不同档次的路由设备。路由的设计要考虑到Voice IP Packets 的高速路由的特性。网络路由结构分为3个部分：l 骨干AREA和SUB AREA的路由策略l GW路由接入策略l 国际出口IS

12、P互联路由策略骨干路由策略：目前,可以用于大规模的ISP同时又基于标准的IGP的路由协议有 OSPF和IS-IS。两种路由协议均是基于链路状态计算的最短路径路由协议；采用同一种最短路径算法。两种算法在实现方法,网络结构上十分相似,均在大型ISP网络中得到成功应用。CNC VoIP Backbone 路由示意图无论那种路由协议,主干骨干的区域将有全网络的路由信息。CNCVoIP-Net的部路由协议：OSPF开放最短路径优先主要特征：协议开放,RFC1247OSPF是连接状态路由选择协议,它要求将连接状态通告发送到相同层次域的所有其他路由器在一个层次中,并划分为多个AREA,AREA 0为主干AR

13、EA,其有全网的路由信息,各其他AREA通过AREA 0交换路由信息,其他AREA可选择其所需的路由,以避免路由太大。主干的路由交换机处理能力大,而其他AREA的路由器可选处理能力适中的路由器。一Interface的cost 的计算公式为:cost= 10000 0000/bandwith in bps例如：cost 10 EXP8/10 EXP7 = 10 穿过10M以太网cost 10 EXP8/1544000 = 64 穿过T1 line.缺省时：cost由带宽计算,但也可以设 ip ospf cost OSPF Area 的划分：Area 0：包括11个城市、；Area 1：包括东北地

14、区的、和3省的各个城市,通过汇接到Area 0；Area 2：包括华北地区的、和蒙3省的各个城市,通过接入Area 0；Area 3：包括西北的、和5个省的各个城市,通过接入Area0；Area 4：包括、和4个省的各个城市,通过接入Area 0；Area 5：包括、和3省的各个城市,通过或接入Area 0；Area 6：包括和2省的各个城市,通过接入Area 0；Area 7：包括和2省的各个城市,通过接入Area 0；Area 8：包括和2省,通过接入Area 0；Area 9：包括 1个省,通过接入Area 0；Area 10：包括、2省,通过接入Area 0；IS-ISIS-IS为IS

15、O标准路由协议,可支持CLNS协议和IP协议。IS-IS路由协议标准化好。目前,Tier1 ISP大多数的IGP路由协议均采用IS-IS。IS-IS具有以下优点：扩展性较好；IS-IS的层次结构与OSPF不同。OSPF是单一的Backbone Area,IS-IS可以有多个Level-2 Area；这可以使骨干扩充更为容易。IS-IS占用网络资源较小；路由收敛和恢复时间快。IS-IS采用较小的协议数据包承载路由信息,这使得路由信息繁衍速度更快。Cisco的IOS系统可同时支持OSPF和IS-IS路由协议,同时不断在为这两种路由协议的标准化和扩展功能不断努力。关于IS-IS的路由设计,Cisco

16、建议使用一种1层的IS-IS结构以实现动态的最短路径路由选择。作为网络骨干汇接层,所有骨干路由作为IS-IS Level-2路由节点；每个节点在不同的域。IGP路由只用来建立骨干路由器之间的路径,确保骨干路由器之间的通道的畅通和可靠。其他路由和用户路由信息禁止加入IS-IS路由计算；以确保骨干稳定。今后当移植到CNCnet时,由于CNC网络链路的速度围可从STM-256c/OC-768c到2M,对于IS-IS的链路的metric设置必须能够区分链路速度和吞吐能力。对于相同的链路,也可以提供不同的metric来影响路由器路由选择；以达到最佳路径选择。CNCnet IS-IS链路metric规划如

17、下：链路类型Metric值STM256/OC768c/10GE2STM64/OC192c8STM16/OC48c32GE100STM4/OC12c128STM1/OC3512FDDI/FE1024DS31536E3/T3204810M Ethernet10240T1/E140000上面的IS-IS链路metric值虽然按照链路速度分配了不同的值；但在链路速度相同时,可采用不同的metric以达到最佳效果。对于DS3速率以下的链路,主要是用来做用户接入应用,建议不要应用到CNCnet骨干部分。如果必须采用低速链路,以可参考以上Metric值。网络动态路由和呼叫的路由选择SUB AREA将只有本A

18、REA的全部路由信息,并通过骨干层的接入点将本SUB AREA的路由信息送入骨干AREA。GW路由接入策略：AS5300 GW接入边缘的路由节点的方式有以下一些：AS5300和上级路由节点开RIP协议,AS5300上两端口10M和10/100M分别接入相应的路由端口,而AS5300用LOOPBACK地址作为数据目的和源地址,以实现路由的动态备份。AS5300直接采用静态路由接入路由节点,这样可,减少AS5300路由波动对骨干路由造成影响,系统易于管理。AS5300可采用10/100M端口对10M端口的备份,但备份切换时需一定时间。国际间互连：CNCVoIP-Net在、三个节点的设置国际出入口路

19、由器与国际运营商网络节点互连。和国际运营商的互连为专线方式时,可采用多种点对点的路由方式。当和多个国际运营商相连接时,通过CNCnet连接,可采用BGP-4的路由协议的外部BGP协议,该路由协议提供不同运营商的互连路由。当系统割接入CNCnet,并使用CNCnet的国际出口时,按照CNCnet网络方案,在、和建立三个出口网关,作为超级IP骨干网络,可以作为全国的IP网络骨干；需要得到全部Internet路由信息。在国际出口的合作选择上希望考虑以下几建议：选择规模较大的Tier 1级ISP。考虑到链路开销,希望通过最短的链路连接。选择不同的ISP,分布在北美、欧洲和亚太区。Cisco推荐采用Qw

20、est,AT&T,NTT和DFN作为国际互联伙伴。CNCnet应采用多个出口连接1个ISP,例如：可以通过、两条链路同时连接到Qwest骨干,作为分流及备份。在EBGP路由策略上,CNCnet只需要向外广播CNCnet部BGP信息和CNCnet客户BGP信息；配置BGP路由过滤。为了避免造成非对称路由的出现；需要据实际运行情况调整BGP路径属性,人为的调整网络负载。在BGP接收路由信息上,需要对不同的Peer对象来的路由信息通过BGPcommunity加以区分；针对不同的BGP路由信息组,配置不同的路由策略,如：增加不同的路径属性,以达到出口的流量均衡。5.1.2 向骨干网 CNCNet移植设

21、计我们在设计CNCVoIP-Net时考虑到以下几个方面：1：设备的利用性今后当大IP Backbone- CNCNet建立起来后,主要是原骨干层2M传输将被大网的高速链路取代。而CNCVoIP-Net骨干节点和接入节点交换机将成为大IP Backbone的接入设备,骨干层多余的2M接口将接入扩容的或新增的省等下一级边缘节点。故现CNCVoIP-Net各设备将会在今后很好的被利用。2：物理拓扑上兼容CNCNet首期网络结构分为两层：核心交换网层和城域服务边缘接入网层。核心交换网由骨干汇接层和区域层组成；构成网络连接和交换平台,完成用户汇聚接入,实现全网业务的汇接、转接和国际业务的疏通。核心交换网

22、由汇接层和区域层组成,全网采用不完全网状结构。汇接层节点设置在、和4个城市,节点之间半网状连接；一般区域层节点根据DWDM链路和业务需求设置,分布在、。各节点分别以两条不同方向路由与汇接层节点或相邻区域层节点连接；其中节点,由于链路限制,只配置到骨干汇接节点的连接。本此CNCVoIP-Net设计时考虑到将来移植入CNCNet,故骨干层设计的拓扑结构上兼容,CNCVoIP-Net骨干层除包含CNCNet网的16个节点外,另加入12个省级节点,今后移植时取代CNCVoIP-Net中和CNCNet骨干层一致的链路,保留CNCNet未覆盖的链路。3：路由协议及IP地址的移植CNCVoIP-Net的IP

23、地址如建立在保留的IP地址上,当向CNCNet移植时,可采用在CNCNet上开一个用MPLS的IPVPN专网,这样原来CNCVoIP-Net的IP地址、路由方式等可直接沿用,此方式有网络移植快方便,是较为推荐方法。也可以采用Traffic Engineering,此方法和MPLS 的IP VPN比较,在骨干设置上的需建很多TE Tunel。另一种方案,当移植入CNCNet时,IP地址将采用public的IP地址,原CNCVoIP-Net的节点将和连接的CNCNet的POP节点形成AREA。4:安全性考虑为安全,当CNCVoIP-Net对接其它ISP时,可在出口出建立防火墙,建立过滤屏障,同时也

24、可将计费等重要系统用防火墙隔离。并加强各种权限和口令控制,建立完善的鉴权机制。5.1.3 IP地址分配设计为优化IP网路由性能,IP地址应整块地、连续地分配使用。主要目的是：l 减少路由表条目数l 便于部路由协议实现汇总l 便于外部路由协议向其他自治系统广播本网IP地址l 便于实现路由政策IP地址应以16个C为最小单位,分配给各个地理大区。尽可能保证各个大区IP地址的连续。在各个大区,IP地址以4个C为最小单位,分配给各个一级节点。应根据业务发展预测,对网络扩展规模作出预测,并预留IP地址空间。二级节点使用附近一级节点的IP地址。本期IP承载网IP地址方案CNCVoIP-NET作为骨干需要大量

25、的IP地址空间,现IP Backbone是独立封闭的网络,地址空间可以用保留的地址。IP地址的分配可以根据以下几个层次考虑：第一层：以网络汇接区域来划分根据网络汇接分布的地理区域来划分大块连续的IP地址空间；有利于路由协议的计算和地址汇聚。在CNCVoIP-NET首期网络工程的地址划分需要考虑网络的接入层的扩展；需要为网络的扩展预留地址空间。第二层：在区域接入网,以网络功能来划分可以根据不同的应用和网络功能来划分,如：用户网络接入地址；数据服务器地址空间和网络管理操作。可以从上识别出应用和功能；根据CNCVoIP-NET的具体地址空间,可以给出每个区域和接入层的地址空间。在地址分配中需要的从地

26、址的应用类型上给出以下规则：路由器loopback地址,每台路由器需要一个32位掩码的IP地址。点到点的广域网链路,需要30位最小的子网。局域网地址按照主机接入数量和设备数量来分配子网空间。对应网络的层次化地址分配,需要配合以层次化的域名服务,可在不的区域建立CNCVoIP-NET的层次化域名服务体系。5.1.4 域名方案设计域名解析原则：在全国中心设置顶级域名服务器,提供全系统的域名解析,同时应增设一台备份域名服务器。域名定义原则如下：顶级域名设定可根据买方要求协商解决。二级域名定义：系统服务器和主机域名：域名格式如下：格式：province_name-/其中：为此服务器或主机所在省名编码；

27、city_name：为此服务器或主机所在的城市名编码；/为服务器或主机名系统网路由器域名：域名格式如下：路由器广域端：格式：-city_name-E-R-其中：为此网络设备所在省名编码；city_name：为此网络设备所在的城市名编码；R:代表此网络节点为路由器E：代表此路由器端口属于广域出口端;n：同一安装地点的路由器编号；port:路由器端口类型及编号；路由器局域端：格式：-city_name-I-R-其中：为此网络设备所在省名编码；city_name：为此网络设备所在的城市名编码；R:代表此网络节点为路由器I：代表此路由器端口属于局域端;n：同一安装地点的路由器编号；port:路由器端口类型及编号；说明：上述域名中的省、市、自治区直辖市的编码遵照中国互联网络域名注册暂行管理办法执行。5.1.5 典型节点拓扑设计节点逻辑图和物理图：一般节点逻辑图和物理图：19 / 19