烽火網(wǎng)絡(luò)城域承載網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化解決方案

 一、引言

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷融合和新業(yè)務(wù)（如Triple-play等）的涌現(xiàn)，現(xiàn)有城域網(wǎng)逐漸向?qū)哟位�和分組化的方向進(jìn)行演進(jìn)。根據(jù)ITU的建議，下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）應(yīng)具備清晰的層次化關(guān)系和以分組化為核心。因此，未來的城域網(wǎng)是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)：業(yè)務(wù)與控制分離，控制與承載分離，目標(biāo)是使業(yè)務(wù)真正獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，靈活有效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供。其中，城域承載網(wǎng)作為運(yùn)營商提供業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)，需要具備新的特性和功能，才能滿足日益增加的業(yè)務(wù)需求。

本文通過對于現(xiàn)有城域承載網(wǎng)所面臨的問題和未來發(fā)展的需求的分析，并通過烽火網(wǎng)絡(luò)的M8000系列產(chǎn)品闡述了多業(yè)務(wù)分組平臺(tái)的主要特點(diǎn)及其在優(yōu)化城域承載網(wǎng)中的技術(shù)優(yōu)勢和實(shí)用價(jià)值。

二、現(xiàn)有城域承載網(wǎng)存在的問題和需求

2.1 現(xiàn)有城域承載網(wǎng)面臨的問題

城域承載網(wǎng)作為覆蓋城市及其郊縣范圍的多業(yè)務(wù)綜合傳送平臺(tái)，需要有效的接入、疏導(dǎo)和會(huì)聚各種業(yè)務(wù)，現(xiàn)有的城域網(wǎng)多采用如下圖所示的三層架構(gòu)（核心、匯聚、接入）。在該網(wǎng)絡(luò)模型中，寬帶用戶主要通過ADSL、以太網(wǎng)等方式接入，接入交換機(jī)和DSLAM主要通過FE/GE接口上聯(lián)至匯聚設(shè)備，匯聚交換機(jī)通過GE接口與BRAS系統(tǒng)和城域核心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

對于匯聚業(yè)務(wù)多采用星形接入和光纖直連等方式。接入節(jié)點(diǎn)（DSLAM、以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器或其他接入設(shè)備）和骨干節(jié)點(diǎn)的ATM155M/FE/GE接口以點(diǎn)對點(diǎn)方式直連，這是最簡單也是應(yīng)用最為廣泛的一種組網(wǎng)方式。光纖浪費(fèi)嚴(yán)重，每個(gè)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)需要一對光纖，有N個(gè)接入節(jié)點(diǎn)就需要N×2芯光纖，上百芯的城域網(wǎng)光纜很快就能消耗殆盡。此外，骨干節(jié)點(diǎn)端口壓力大，每增加一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)就需增加一個(gè)端口。

在許多大中型城市，星型直連和光纖直驅(qū)方式大量消耗光纖資源，使光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)綜合交錯(cuò)，對整個(gè)城域的光纖基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)構(gòu)成了相當(dāng)大的威脅。

在另一方面，由于沒有傳輸層，傳輸質(zhì)量的性能監(jiān)測、光纜線路的保護(hù)無法實(shí)現(xiàn)。對于鏈路和節(jié)點(diǎn)的故障無法保護(hù)，難以實(shí)現(xiàn)對用戶側(cè)設(shè)備有效的管理和控制。這樣對于用戶的接入業(yè)務(wù)就難以提供相應(yīng)的保護(hù)。

P2P是當(dāng)前用戶使用寬帶的主要驅(qū)動(dòng)力之一，然而，隨著P2P流量的不斷增加，給運(yùn)營商和用戶帶來了諸多影響。例如：給運(yùn)營商帶來額外的成本、降低用戶體驗(yàn)質(zhì)量、改變了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)模型以及導(dǎo)致了諸多安全漏洞等。這些影響導(dǎo)致運(yùn)營商在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中提供業(yè)務(wù)時(shí)不斷面臨數(shù)據(jù)吞吐量的消耗超過了用戶增長幅度的問題。

在網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)提供能力上，難以提供有QoS保證的業(yè)務(wù)，對新興的VoIP、IPTV等應(yīng)用缺乏支持，不能提供端到端的以太網(wǎng)互聯(lián)業(yè)務(wù)，無法直接提供VPN解決方案。

總體而言，現(xiàn)有城域網(wǎng)存在問題包括：

*匯聚網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不合理

*缺乏業(yè)務(wù)感知和控制能力

*用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量無法保證

*業(yè)務(wù)提供能力不足

2.2 城域承載網(wǎng)建設(shè)的需求

當(dāng)今的城域網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式正在由粗放型向細(xì)分市場、可運(yùn)營、可管理、多業(yè)務(wù)的方向發(fā)展。承載網(wǎng)絡(luò)正在從SONET或SDH等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施向分組化承載網(wǎng)演進(jìn)。據(jù)IDC預(yù)測，在未來5年內(nèi)，分組化承載網(wǎng)設(shè)備市場將超越傳統(tǒng)SONET/SDH設(shè)備市場。雖然基于TDM的MSTP上的以太網(wǎng)在短期內(nèi)是一個(gè)不太貴的、較靈活的網(wǎng)絡(luò)解決方案，但是它只是一個(gè)好的過渡性解決方案，大部分運(yùn)營商最終必將從MSTP遷移到分組化承載網(wǎng)。這個(gè)轉(zhuǎn)變正受到下一代寬帶應(yīng)用推動(dòng)，包括視頻、語音、高速數(shù)據(jù)的“Triple-Play”業(yè)務(wù)。

由此，我們可以結(jié)合前面指出的問題，總結(jié)出城域網(wǎng)對于其承載網(wǎng)絡(luò)的要求：

具備端到端的服務(wù)保障——具備QOS能力，提供業(yè)務(wù)的QOS保障滿足IPTV等視頻業(yè)務(wù)的對帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等參數(shù)的要求

完善的冗余備份保護(hù)機(jī)制——網(wǎng)絡(luò)可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速收斂，在50ms以內(nèi)實(shí)現(xiàn)對于關(guān)鍵業(yè)務(wù)的保護(hù)倒換

有效承載語音、視頻等業(yè)務(wù)——具有低時(shí)延、高效率的特征；同時(shí)針對視頻業(yè)務(wù)需要提供組播支持，具備組播管理、組播安全控制、靜態(tài)組播配置等可控組播的能力，支持單組播分離的能力，支持頻道的快速切換

高效的管理和維護(hù)機(jī)制——在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能基礎(chǔ)上，還需要增強(qiáng)對于業(yè)務(wù)的管理能力。在邊緣層，實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)的識(shí)別，從而進(jìn)行流分類、調(diào)度、整形，并進(jìn)入不同的處理（VPN）。能夠有效地對諸如P2P業(yè)務(wù)進(jìn)行流量控制

充分保證用戶和網(wǎng)絡(luò)的安全——對于用戶可以安全隔離和區(qū)分，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以有效防止DOS/DDOS或網(wǎng)絡(luò)病毒等的惡意攻擊

保護(hù)已有投資、節(jié)省資源——與現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)無縫兼容，支持平滑升級，從而可以保護(hù)已有投資。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)升級和演進(jìn)過程中，能夠有效節(jié)省光纖、接口等網(wǎng)絡(luò)資源

三、烽火網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)分組平臺(tái)解決方案

3.1 多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)簡介

烽火網(wǎng)絡(luò)推出的F-engine M8000系列多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)是根據(jù)可運(yùn)營和可管理的電信級IP城域網(wǎng)的需求，結(jié)合目前城域網(wǎng)的最新技術(shù)和自身特有的專利和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制而成的新一代城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)分組承載解決方案。它主要面向IP城域網(wǎng)匯聚層/接入層、大型企業(yè)網(wǎng)和行業(yè)網(wǎng)絡(luò)，也可作為中小城市新建網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)，提供數(shù)據(jù)、TDM和視頻業(yè)務(wù)的承載和傳輸，適應(yīng)客戶多樣化和組網(wǎng)扁平化的要求。它可以提供大管道的業(yè)務(wù)承載帶寬，具備對業(yè)務(wù)的感知和控制能力，為運(yùn)營商的高收入應(yīng)用（如Triple-Play）提供高帶寬和服務(wù)質(zhì)量保證；提供更能夠基于64Kbps為粒度配置業(yè)務(wù)帶寬，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)之間的動(dòng)態(tài)帶寬共享。

F-engine M8000系列通過GE/2.5G/10G組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)流量的匯聚，并通過其特有的50ms自動(dòng)保護(hù)倒換能力實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的保護(hù)。此外，在M8000系統(tǒng)產(chǎn)品上可以通過配置全網(wǎng)的VLAN或QinQ實(shí)現(xiàn)對各個(gè)不同專網(wǎng)業(yè)務(wù)的邏輯隔離。在安全性方面，M8000還可以提供安全性保證，采用基于硬件的過濾器，可以針對可疑IP、病毒數(shù)據(jù)包、廣播風(fēng)暴等攻擊進(jìn)行限制，保證網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠。由于支持硬件動(dòng)態(tài)組播轉(zhuǎn)發(fā)和具有低時(shí)延特性，可以滿足未來的視頻業(yè)務(wù)（IPTV等）和3G業(yè)務(wù)對時(shí)延和業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)流向的需求。

3.2 烽火網(wǎng)絡(luò)基于多業(yè)務(wù)分組平臺(tái)解決方案優(yōu)化城域承載網(wǎng)

多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)在城域網(wǎng)中的組網(wǎng)應(yīng)用如圖2所示。

針對前面分析得到的現(xiàn)有城域承載網(wǎng)所面臨的問題，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)在優(yōu)化城域網(wǎng)中的技術(shù)優(yōu)勢和實(shí)用價(jià)值主要在于：

*優(yōu)化匯聚網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

環(huán)型拓?fù)淇梢源蟠蠊?jié)省接入層到匯聚層的光纖和端口占用。多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)可以組成GE/2.5G/10G的環(huán)網(wǎng)，支持環(huán)網(wǎng)的背靠背、單點(diǎn)或兩點(diǎn)的跨接，大量節(jié)省模塊局到中心局的光纖資源。此外，可通過配置實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)負(fù)載均衡。

與基于TDM的MSTP等其它城域網(wǎng)承載平臺(tái)相比，在同等帶寬情況下，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)設(shè)備無論在帶寬利用率和組播功能上還是成本上都占有很大優(yōu)勢，降低建網(wǎng)成本和維護(hù)成本，以便于運(yùn)營商快速收回投資成本。

在環(huán)形拓?fù)渲�，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)很好地解決了環(huán)網(wǎng)廣播風(fēng)暴問題，同時(shí)采用特有的分布式故障檢測和單環(huán)雙向資源的高速冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)學(xué)習(xí)和更新、故障的隔離、定位和恢復(fù)，提供對客戶關(guān)鍵應(yīng)用的50ms快速保護(hù)倒換。基于其專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)路之間完全獨(dú)立，從而確保不會(huì)因?yàn)槟滁c(diǎn)故障而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

*靈活的業(yè)務(wù)感知和控制能力

烽火網(wǎng)絡(luò)的M8000多業(yè)務(wù)分組化承載平臺(tái)，具有業(yè)務(wù)感知能力，能夠收集網(wǎng)絡(luò)流量和應(yīng)用數(shù)據(jù)吞吐量等準(zhǔn)確信息，并提供使用情況報(bào)告，為提高服務(wù)供應(yīng)商利潤水平提供詳實(shí)有效的參考資料。

業(yè)務(wù)感知和控制解決方案可以檢查應(yīng)用及其基礎(chǔ)協(xié)議，以及每個(gè)應(yīng)用或每股流量的使用方式。另外，它還可以根據(jù)服務(wù)等級、期限、時(shí)間和事務(wù)處理類型等參數(shù)分析用戶應(yīng)用的使用情況。另外，業(yè)務(wù)感知和控制解決方案還能產(chǎn)生定制的使用報(bào)告，說明使用了多高的吞吐量、使用的是哪種類型的應(yīng)用等。服務(wù)供應(yīng)商不但可以利用這些詳細(xì)報(bào)告制訂產(chǎn)品開發(fā)、戰(zhàn)略規(guī)劃、服務(wù)銷售、客戶保留和營銷等行動(dòng)計(jì)劃，還可以識(shí)別欺詐行為，提供客戶、運(yùn)作、計(jì)費(fèi)和銷售支持。

利用多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)的業(yè)務(wù)感知和控制能力，運(yùn)營商可以獲得主動(dòng)解決問題所需要的數(shù)據(jù)，從而有效管理網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。另外，運(yùn)營商還可以分配業(yè)務(wù)帶寬，專門限制某些流量的吞吐量，或者使用整形技術(shù)將其移動(dòng)到高峰以外的時(shí)間處理，以提高高峰期的性能。通過應(yīng)用這些主動(dòng)策略，不但可以防止網(wǎng)絡(luò)瓶頸，還可以加強(qiáng)SLA，從而以有限的帶寬創(chuàng)造更多的利潤。

*有效保證用戶服務(wù)質(zhì)量和安全性

通過對轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的深度分析，結(jié)合業(yè)務(wù)行為等，可以動(dòng)態(tài)智能地標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)流，從而為后續(xù)的QoS調(diào)度操作打下基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)核心根據(jù)業(yè)務(wù)報(bào)文中的QoS標(biāo)記進(jìn)行有差別的調(diào)度處理。一般網(wǎng)絡(luò)核心對報(bào)文的調(diào)度操作主要分為兩類：擁塞管理及擁塞避免。

烽火網(wǎng)絡(luò)的M8000系統(tǒng)業(yè)務(wù)分組化承載平臺(tái)可以提供多種QoS算法和調(diào)度策略，包括RED和WRED等丟棄算法，WFQ和PQ等多種隊(duì)列調(diào)度策略，為不同業(yè)務(wù)提供不同的帶寬保證

在業(yè)務(wù)安全性方面，多業(yè)務(wù)分組承載網(wǎng)絡(luò)提供VLAN的業(yè)務(wù)隔離方式，保證用戶業(yè)務(wù)的安全性和可靠性。另外，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)采用基于硬件的過濾器，能夠針對數(shù)據(jù)包的前80個(gè)字節(jié)進(jìn)行過濾，能夠針對可疑IP、病毒數(shù)據(jù)包、廣播風(fēng)暴等攻擊進(jìn)行限制，保證網(wǎng)絡(luò)的安全和可靠。用戶可以根據(jù)需要定制過濾規(guī)則，可以避免惡意攻擊和進(jìn)行病毒防范。

*快速的業(yè)務(wù)生成

多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)可以組成千兆/10G的環(huán)網(wǎng)，能夠提供以太網(wǎng)接口、E1/155M TDM接口和DVB視頻等多種業(yè)務(wù)接口，運(yùn)營商可以在多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)上同時(shí)提供多種業(yè)務(wù)，包括：以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)、DSLAM業(yè)務(wù)匯聚、企業(yè)專網(wǎng)業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和未來的NGN和3G業(yè)務(wù)等。

以3G和視頻業(yè)務(wù)為例，這類業(yè)務(wù)對時(shí)延有嚴(yán)格的要求，如3G網(wǎng)絡(luò)中對話音的要求為時(shí)延小于15ms，對數(shù)據(jù)的要求為時(shí)延小于50ms。而基于TDM的MSTP方案由于增加了分組到SDH幀中的映射和解映射，導(dǎo)致了時(shí)延過大（多個(gè)站點(diǎn)間可能達(dá)到一百多ms），無法滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對時(shí)延的嚴(yán)格要求。而多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)基于純分組處理，不引入額外開銷，并且采用基于ASIC和硬件處理器的轉(zhuǎn)發(fā)處理，滿足重載下低時(shí)延的要求，適合視頻和未來3G業(yè)務(wù)的要求。

*高效的組播應(yīng)用和控制

在組播應(yīng)用方面，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)支持支持IGMP SNOOPING/PROXY功能，實(shí)現(xiàn)組播條目的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和組播數(shù)據(jù)的高效轉(zhuǎn)發(fā)，大大節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)帶寬。系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)百個(gè)組播組，同時(shí)支持MVR（Multicast VLAN Registration）功能，可以基于不同VLAN的組播復(fù)制功能，減輕上聯(lián)組播路由設(shè)備的業(yè)務(wù)分發(fā)負(fù)荷，提供多個(gè)組播VLAN和多種組網(wǎng)方式的支持等。支路業(yè)務(wù)側(cè)有多個(gè)上行端口（n×FE或n×GE），可實(shí)現(xiàn)用于組播源的專用接口，并實(shí)現(xiàn)組播業(yè)務(wù)與其它業(yè)務(wù)的分離。

在組播控制方面，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)支持頻道訪問控制功能，實(shí)現(xiàn)控制用戶訪問組播頻道的范圍，實(shí)現(xiàn)用戶對購買的組播頻道有權(quán)限觀看，一部分頻道有預(yù)覽權(quán)限，其余拒絕訪問的功能。因此系統(tǒng)支持每頻道的三種用戶權(quán)限：禁止、預(yù)覽和允許；同時(shí)，還支持本地靜態(tài)配置用戶的頻道訪問控制權(quán)限。通過預(yù)留的協(xié)議接口，多業(yè)務(wù)分組承載平臺(tái)支持從網(wǎng)管系統(tǒng)或運(yùn)營系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)獲取用戶的頻道訪問控制權(quán)限，從而有效管理組播應(yīng)用。

*靈活方便的運(yùn)營維護(hù)與業(yè)務(wù)管理

設(shè)備即插即用，無需復(fù)雜配置。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過接收環(huán)上其它節(jié)點(diǎn)的通告，自動(dòng)建立和更新自己的拓?fù)鋱D，使得網(wǎng)絡(luò)初始化配置變得極其簡單，實(shí)現(xiàn)了即插即用，并可避免手工配置帶來的錯(cuò)誤。靈活的升級方式，當(dāng)部分節(jié)點(diǎn)所涉及的業(yè)務(wù)出現(xiàn)新的功能需求時(shí)，可以只升級局部設(shè)備，而不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用，這樣極大地減輕了維護(hù)的負(fù)擔(dān)。結(jié)合烽火網(wǎng)絡(luò)特有的Easy-do圖形化網(wǎng)管平臺(tái)，能夠快速無誤地對于全網(wǎng)進(jìn)行管理和控制。

Easy-do圖形化網(wǎng)管平臺(tái)可以提供業(yè)務(wù)級的告警監(jiān)視和性能監(jiān)測，即實(shí)現(xiàn)端口上監(jiān)視到的告警性能與端口上承載的業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)，這種端到端的維護(hù)模式能充分滿足提高業(yè)務(wù)管理能力的需求。通過網(wǎng)管系統(tǒng)的業(yè)務(wù)感知與控制能力來實(shí)行相應(yīng)的策略，保障關(guān)鍵應(yīng)用、關(guān)鍵業(yè)務(wù)的優(yōu)先級和服務(wù)質(zhì)量。

四、小結(jié)

未來的網(wǎng)絡(luò)將是以軟交換為核心、以分組網(wǎng)為承載、通過與網(wǎng)絡(luò)分離的業(yè)務(wù)平臺(tái)靈活提供豐富業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，同樣的架構(gòu)、類似的技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)融合帶來了前所未有的契機(jī)。IP分組化網(wǎng)絡(luò)已日益成為傳送數(shù)據(jù)、視頻和話音的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)。而包括語音、視頻、數(shù)據(jù)的triple-play業(yè)務(wù)的出現(xiàn)要求IP承載網(wǎng)具備業(yè)務(wù)感知、受控組播轉(zhuǎn)發(fā)和高可靠性等特性。烽火網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)分組平臺(tái)正是應(yīng)運(yùn)而生，憑借著具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，烽火網(wǎng)絡(luò)開發(fā)出的多業(yè)務(wù)分組承載解決方案滿足了服務(wù)供應(yīng)商的需求。它特有的業(yè)務(wù)感知和控制能力能夠識(shí)別并有效地控制P2P應(yīng)用，而保證高收益率的IPTV等業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；其50ms以內(nèi)的自動(dòng)保護(hù)倒換能力可以保障實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的無中斷倒換；靈活的組播控制能力保證了組播應(yīng)用的安全和高效。服務(wù)供應(yīng)商能將其網(wǎng)絡(luò)無縫演進(jìn)到更有效的、融合的分組化承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以承載各類網(wǎng)絡(luò)信息流。據(jù)此，服務(wù)供應(yīng)商能安全地跨越現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和下一代網(wǎng)絡(luò)之間的斷層，從基于分組化網(wǎng)絡(luò)的話音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)中獲得新的收入來源，同時(shí)能最大地保護(hù)以往的設(shè)備投資。