烽火网络城域承载网络优化解决方案

    本文通过对于现有城域承载网所面临的问题和未来发展的需求的分析，并通过烽火网络的M8000系列产品阐述了多业务分组平台的主要特点及其在优化城域承载网中的技术优势和实用价值。

二、现有城域承载网存在的问题和需求
2.1 现有城域承载网面临的问题
    城域承载网作为覆盖城市及其郊县范围的多业务综合传送平台，需要有效的接入、疏导和会聚各种业务，现有的城域网多采用如下图所示的三层架构（核心、汇聚、接入）。在该网络模型中，宽带用户主要通过ADSL、以太网等方式接入，接入交换机和DSLAM主要通过FE/GE接口上联至汇聚设备，汇聚交换机通过GE接口与BRAS系统和城域核心网络互联。

    对于汇聚业务多采用星形接入和光纤直连等方式。接入节点（DSLAM、以太网交换机、路由器或其他接入设备）和骨干节点的ATM155M/FE /GE接口以点对点方式直连，这是最简单也是应用最为广泛的一种组网方式。光纤浪费严重，每个业务接入点需要一对光纤，有N个接入节点就需要N×2芯光纤，上百芯的城域网光缆很快就能消耗殆尽。此外，骨干节点端口压力大，每增加一个接入节点，网络骨干节点就需增加一个端口。

    在许多大中型城市，星型直连和光纤直驱方式大量消耗光纤资源，使光纤网络结构综合交错，对整个城域的光纤基础网络的建设和维护构成了相当大的威胁。

    在另一方面，由于没有传输层，传输质量的性能监测、光缆线路的保护无法实现。对于链路和节点的故障无法保护，难以实现对用户侧设备有效的管理和控制。这样对于用户的接入业务就难以提供相应的保护。

    P2P是当前用户使用宽带的主要驱动力之一，然而，随着P2P流量的不断增加，给运营商和用户带来了诸多影响。例如：给运营商带来额外的成本、降低用户体验质量、改变了网络规划的基础模型以及导致了诸多安全漏洞等。这些影响导致运营商在现有网络中提供业务时不断面临数据吞吐量的消耗超过了用户增长幅度的问题。

    在网络的业务提供能力上，难以提供有QoS保证的业务，对新兴的VoIP、IPTV等应用缺乏支持，不能提供端到端的以太网互联业务，无法直接提供VPN解决方案。

    总体而言，现有城域网存在问题包括：

    u       汇聚网络架构不合理

    u       缺乏业务感知和控制能力

    u       用户业务质量无法保证

    u       业务提供能力不足

2.2 城域承载网建设的需求
    当今的城域网络发展模式正在由粗放型向细分市场、可运营、可管理、多业务的方向发展。承载网络正在从SONET或SDH等传统网络基础设施向分组化承载网演进。据IDC预测，在未来5年内，分组化承载网设备市场将超越传统SONET/SDH设备市场。虽然基于TDM的MSTP上的以太网在短期内是一个不太贵的、较灵活的网络解决方案，但是它只是一个好的过渡性解决方案，大部分运营商最终必将从MSTP迁移到分组化承载网。这个转变正受到下一代宽带应用推动，包括视频、语音、高速数据的“Triple-Play”业务。

    由此，我们可以结合前面指出的问题，总结出城域网对于其承载网络的要求：

    ü         具备端到端的服务保障——具备QOS能力，提供业务的QOS保障满足IPTV等视频业务的对带宽、时延、抖动等参数的要求
    
    ü         完善的冗余备份保护机制——网络可靠性高，能够实现快速收敛，在50ms以内实现对于关键业务的保护倒换
    
    ü         有效承载语音、视频等业务——具有低时延、高效率的特征；同时针对视频业务需要提供组播支持，具备组播管理、组播安全控制、静态组播配置等可控组播的能力，支持单组播分离的能力，支持频道的快速切换
    
    ü         高效的管理和维护机制——在传统的网络管理功能基础上，还需要增强对于业务的管理能力。在边缘层，实现对业务的识别，从而进行流分类、调度、整形，并进入不同的处理（VPN）。能够有效地对诸如P2P业务进行流量控制
    
    ü         充分保证用户和网络的安全——对于用户可以安全隔离和区分，网络设备可以有效防止DOS/DDOS或网络病毒等的恶意攻击
    
    ü         保护已有投资、节省资源——与现存网络无缝兼容，支持平滑升级，从而可以保护已有投资。同时，在网络升级和演进过程中，能够有效节省光纤、接口等网络资源
    
三、烽火网络多业务分组平台解决方案
3.1 多业务分组承载平台简介
    烽火网络推出的F-engine M8000系列多业务分组承载平台是根据可运营和可管理的电信级IP城域网的需求，结合目前城域网的最新技术和自身特有的专利和技术标准研制而成的新一代城域网多业务分组承载解决方案。它主要面向IP城域网汇聚层/接入层、大型企业网和行业网络，也可作为中小城市新建网络的基础数据承载网络，提供数据、TDM和视频业务的承载和传输，适应客户多样化和组网扁平化的要求。它可以提供大管道的业务承载带宽，具备对业务的感知和控制能力，为运营商的高收入应用（如Triple-Play）提供高带宽和服务质量保证；提供更能够基于64Kbps为粒度配置业务带宽，实现多节点之间的动态带宽共享。

    F-engine M8000系列通过GE/2.5G/10G组成环形网络，实现流量的汇聚，并通过其特有的50ms自动保护倒换能力实现对关键业务的保护。此外，在M8000系统产品上可以通过配置全网的VLAN或QinQ实现对各个不同专网业务的逻辑隔离。在安全性方面，M8000还可以提供安全性保证，采用基于硬件的过滤器，可以针对可疑IP、病毒数据包、广播风暴等攻击进行限制，保证网络的安全和可靠。由于支持硬件动态组播转发和具有低时延特性，可以满足未来的视频业务（IPTV等）和3G业务对时延和业务动态流向的需求。

3.2 烽火网络基于多业务分组平台解决方案优化城域承载网
    多业务分组承载平台在城域网中的组网应用如图2所示。

    针对前面分析得到的现有城域承载网所面临的问题，多业务分组承载平台在优化城域网中的技术优势和实用价值主要在于：

    ü         优化汇聚网络架构

    环型拓扑可以大大节省接入层到汇聚层的光纤和端口占用。多业务分组承载平台可以组成GE/2.5G/10G的环网，支持环网的背靠背、单点或两点的跨接，大量节省模块局到中心局的光纤资源。此外，可通过配置实现灵活的业务负载均衡。

    与基于TDM的MSTP等其它城域网承载平台相比，在同等带宽情况下，多业务分组承载平台设备无论在带宽利用率和组播功能上还是成本上都占有很大优势，降低建网成本和维护成本，以便于运营商快速收回投资成本。

    在环形拓扑中，多业务分组承载平台很好地解决了环网广播风暴问题，同时采用特有的分布式故障检测和单环双向资源的高速冗余技术实现拓扑的动态学习和更新、故障的隔离、定位和恢复，提供对客户关键应用的50ms快速保护倒换。基于其专利技术能够实现环路之间完全独立，从而确保不会因为某点故障而导致整个网络的瘫痪。

    ü         灵活的业务感知和控制能力

    烽火网络的M8000多业务分组化承载平台，具有业务感知能力，能够收集网络流量和应用数据吞吐量等准确信息，并提供使用情况报告，为提高服务供应商利润水平提供详实有效的参考资料。

    业务感知和控制解决方案可以检查应用及其基础协议，以及每个应用或每股流量的使用方式。另外，它还可以根据服务等级、期限、时间和事务处理类型等参数分析用户应用的使用情况。另外，业务感知和控制解决方案还能产生定制的使用报告，说明使用了多高的吞吐量、使用的是哪种类型的应用等。服务供应商不但可以利用这些详细报告制订产品开发、战略规划、服务销售、客户保留和营销等行动计划，还可以识别欺诈行为，提供客户、运作、计费和销售支持。

    利用多业务分组承载平台的业务感知和控制能力，运营商可以获得主动解决问题所需要的数据，从而有效管理网络发展。另外，运营商还可以分配业务带宽，专门限制某些流量的吞吐量，或者使用整形技术将其移动到高峰以外的时间处理，以提高高峰期的性能。通过应用这些主动策略，不但可以防止网络瓶颈，还可以加强SLA，从而以有限的带宽创造更多的利润。

    ü         有效保证用户服务质量和安全性
    
    通过对转发报文的深度分析，结合业务行为等，可以动态智能地标识业务流，从而为后续的QoS调度操作打下基础。 

    网络核心根据业务报文中的QoS标记进行有差别的调度处理。一般网络核心对报文的调度操作主要分为两类：拥塞管理及拥塞避免。 
    
    烽火网络的M8000系统业务分组化承载平台可以提供多种QoS算法和调度策略，包括RED和WRED等丢弃算法，WFQ和PQ等多种队列调度策略，为不同业务提供不同的带宽保证。
    
    在业务安全性方面，多业务分组承载网络提供VLAN的业务隔离方式，保证用户业务的安全性和可靠性。另外，多业务分组承载平台采用基于硬件的过滤器，能够针对数据包的前80个字节进行过滤，能够针对可疑IP、病毒数据包、广播风暴等攻击进行限制，保证网络的安全和可靠。用户可以根据需要定制过滤规则，可以避免恶意攻击和进行病毒防范。

    ü         快速的业务生成

    多业务分组承载平台可以组成千兆/10G的环网，能够提供以太网接口、E1/155M TDM接口和DVB视频等多种业务接口，运营商可以在多业务分组承载平台上同时提供多种业务，包括：以太网专线业务、DSLAM业务汇聚、企业专网业务、流媒体业务和未来的NGN和3G业务等。

    以3G和视频业务为例，这类业务对时延有严格的要求，如3G网络中对话音的要求为时延小于15ms，对数据的要求为时延小于50ms。而基于 TDM的MSTP方案由于增加了分组到SDH帧中的映射和解映射，导致了时延过大（多个站点间可能达到一百多ms），无法满足实时业务对时延的严格要求。而多业务分组承载平台基于纯分组处理，不引入额外开销，并且采用基于ASIC和硬件处理器的转发处理，满足重载下低时延的要求，适合视频和未来3G业务的要求。

    ü         高效的组播应用和控制

    在组播应用方面，多业务分组承载平台支持支持IGMP SNOOPING/PROXY功能，实现组播条目的动态创建和组播数据的高效转发，大大节约了网络带宽。系统支持数百个组播组，同时支持MVR（Multicast VLAN Registration）功能，可以基于不同VLAN的组播复制功能，减轻上联组播路由设备的业务分发负荷，提供多个组播VLAN和多种组网方式的支持等。支路业务侧有多个上行端口（n×FE或n×GE），可实现用于组播源的专用接口，并实现组播业务与其它业务的分离。

    在组播控制方面，多业务分组承载平台支持频道访问控制功能，实现控制用户访问组播频道的范围，实现用户对购买的组播频道有权限观看，一部分频道有预览权限，其余拒绝访问的功能。因此系统支持每频道的三种用户权限：禁止、预览和允许；同时，还支持本地静态配置用户的频道访问控制权限。通过预留的协议接口，多业务分组承载平台支持从网管系统或运营系统中动态获取用户的频道访问控制权限，从而有效管理组播应用。

    ü         灵活方便的运营维护与业务管理

    设备即插即用，无需复杂配置。在网络拓扑变化时，每个节点通过接收环上其它节点的通告，自动建立和更新自己的拓扑图，使得网络初始化配置变得极其简单，实现了即插即用，并可避免手工配置带来的错误。灵活的升级方式，当部分节点所涉及的业务出现新的功能需求时，可以只升级局部设备，而不影响整个网络的使用，这样极大地减轻了维护的负担。结合烽火网络特有的Easy-do图形化网管平台，能够快速无误地对于全网进行管理和控制。

    Easy-do图形化网管平台可以提供业务级的告警监视和性能监测，即实现端口上监视到的告警性能与端口上承载的业务相关联，这种端到端的维护模式能充分满足提高业务管理能力的需求。通过网管系统的业务感知与控制能力来实行相应的策略，保障关键应用、关键业务的优先级和服务质量。

四、小结
    未来的网络将是以软交换为核心、以分组网为承载、通过与网络分离的业务平台灵活提供丰富业务的网络，同样的架构、类似的技术给网络融合带来了前所未有的契机。IP分组化网络已日益成为传送数据、视频和话音的基础承载网络。而包括语音、视频、数据的triple-play业务的出现要求IP承载网具备业务感知、受控组播转发和高可靠性等特性。烽火网络的多业务分组平台正是应运而生，凭借着具有自主知识产权的核心技术，烽火网络开发出的多业务分组承载解决方案满足了服务供应商的需求。它特有的业务感知和控制能力能够识别并有效地控制P2P应用，而保证高收益率的IPTV等业务的服务质量；其50ms以内的自动保护倒换能力可以保障实时业务的无中断倒换；灵活的组播控制能力保证了组播应用的安全和高效。服务供应商能将其网络无缝演进到更有效的、融合的分组化承载网络架构，以承载各类网络信息流。据此，服务供应商能安全地跨越现有网络和下一代网络之间的断层，从基于分组化网络的话音、视频和数据服务中获得新的收入来源，同时能最大地保护以往的设备投资。