莱芜联通宽带城域网改造及应用研究

　　关键词:城域网、优化、QINQ技术、核心层
　　摘要:本文首先对IP城域网网络优化改造技术进行了综合阐述，具体分析了莱芜联通进行宽带网络改造的必要性和紧迫性，提出了城域网改造的原则。接着提出了莱芜联通IP网络改造的整体解决方案，着重分析了城域网改造的一个关键环节QINQ的改造方案。本文提出的改造方案能充分结合莱芜联通的实际情况，对现网改造有较为现实的指导意义。并且对未来IP网络的发展方向进行了展望。整篇论文为莱芜联通及其他IP网络运营商进行网络改造提供了理论依据和实施方案。
　　
　　莱芜联通公司是莱芜地区的主要电信运营商，目前共有宽带网络用户近8万户，在莱芜地区市场占有率在90%以上。但是随着IPTV、VOIP、组播、MPLS等技术的发展，莱芜联通的宽带IP网络面临着越来越多的挑战和压力，如何充分利用已有的网络资源，结合网络优化和资源的合理管理费用实现业务创新和运营创新及管理创新，是当前亟待解决的问题。正是基于以上问题，莱芜联通公司提出了实施IP网络优化改造，是在目前情况下提高网络质量，加强网络管理，推动宽带业务发展的重要手段。基于以上背景，展开了对IP城域网优化改造方案的研究。
　　1目前，IP网络技术发展迅速，在本次IP城域网优化改造过程中，必然要利用各种成熟的新技术，实现新应用，以提高网络性能，完善网络功能。
　　1、MPLSVPN技术:随着网络经济的发展，企业对于自身网络的建设提出了越来越高的要求，主要表现在网络的灵活性、经济性、扩展性等方面。在这样的背景下，VPN以其独有的优势赢得了越来越多企业的青睐。利用公共网络来构建的私有专用网络称为虚拟私有网络（VPN，VirtualPrivateNetwork）。在公共网络上组建的VPN象企业现有的私有网络一样提供安全性和可管理性。在所有的VPN技术中，MPLSVPN具有良好的可扩展性和灵活性，是目前发展最为迅速的VPN技术之一。
　　2、QinQ技术（也称StackedVLAN或DoubleVLAN）。标准出自IEEE802.1ad，其实现将用户私网VLANTag（标记）封装在公网VLANTag中，使报文带着两层VLANTag穿越运营商的骨干网络（公网）。在公网中报文只根据外层VLANTag（即公网VLANTag）传播，用户的私网VLANTag被屏蔽。
　　带单层VLANTag的报文结构如图1.1所示：
　　
　　图1.1带用户VLANTag的报文
　　带双层VLANTag的报文结构如图1.2所示：

　　图1.2使用双层标签的报文
　　
　　QinQ技术上完全可以多层堆叠，没有限制，仅受Ethernet报文长度的限制，具有很好的扩充性。
　　QinQ每增加一层VLAN标签，就可以将所覆盖的用户VLAN数量增加4096倍，两层VLAN标签可以支持4K×4K个VLAN，三层VLAN标签可以支持4K×4K×4K个VLAN，一般来说两层VLAN就可以满足绝大多数需求了。
　　2目前莱芜联通IP城域网网络存在的主要问题包括：
　　1、 核心层问题
　　仍然采用三层交换机做为城域网核心设备，在转发能力及高速端口提供能力等都存在不足。
　　2、BRAS弊端
　　现网BRAS设备采用华为ISN8850设备，该设备性能及功能均较差，BRAS设备由于采购较早，并且是基于ATM内核，无法支持MPLS、组播、可靠性技术和QoS特性。
　　3、网络层次不清晰
　　由于现网的VPN业务需求，整个网络通过一台核心交换机S8016提供二层VLANVPN业务。这样的业务设置，导致网络层次不清晰，流量可控制性较差，不易于故障定位和管理。
　　3莱芜联通IP城域网优化改造重点
　　本次莱芜联通IP城域网优化的重点是对现网核心设备S8016交换机、BRAS设备ISN8850和接入交换机S3528的改造。在城域网核心采用华为公司基于10G路由器平台研发的NE5000E产品替代现网的S8016。采用华为MA5200G做为BAS设备，替换现网的ISN8850设备。该产品能够很好的支持MPLSVPN、组播、可靠性技术和QoS特性，可以满足IP城域网对BAS节点的要求。在汇聚交换机的选择上，采用华为S8500产品，该产品具备万兆处理性能和高密度的接入端口，在业务特性上，支持灵活QinQ特性和MPLSVPN、组播以及QoS特性，是目前电信运营商进行接入网改造主要采用的产品。另外采用支持QinQ功能的华为S3928交换机替换现有的S3528交换机。以上设备改造完成后，在全网启用QinQ，实现一个用户对应一个VLAN。
　　优化后的拓扑结构与现网拓扑基本保持一致。在核心层节点，两台NE5000E分别通过一条10GPOS接口接入到省网设备。在市区的三个汇聚节点，S8512通过下行采用GE（千兆以太网）、FE（快速以太网）接口实现对DSLAM和LAN设备的汇聚，上行通过GE电路与BRAS设备MA5200G及SR设备S8016相连。MA5200G和S8016上行采用2*GE接口双归属上联到两个核心的NE5000E设备，S8016利旧作为SR设备。
　　
　　图1.3莱芜联通IP城域网目标组网图
　　
　　4城域网QinQ业务的实现
　　1、灵活QinQ改造要求
　　城域网QinQ改造主要涉及到S8500下层接入层的以太网交换机和ADSLDslam进行改造，基本要求为每个用户四个基本业务，每业务一个VLAN，考虑现网实际情况，目前的改造工作主要是互联网业务和VPN业务，同时对NGN和IPTV业务进行规划预留；根据S8500的灵活QinQ规格特性，要求S8500每端口接入的每种类型业务用户数为1000以内（单业务最大不能超过2000），按照该要求，对LAN方式接入用户的接入交换机要求必须支持4K个Vlan，对于ADSL方式要求DSLAM设备最多只能接入1000用户，同时不允许Dslam级联。
　　
　　2、VLAN规划列表：

　　表1.1VLAN规划表
　　3、各项业务在S8500的业务流程：
　　1、终结在BRAS的业务：
　　Internet业务：在8500封装两层标签，送BRAS处理，由BRAS对应子接口解除外层和内层VLAN；
　　L2TP业务：在8500封装两层标签，送BRAS处理，内层VLAN不与普通PPPOE用户区别，在BRAS上根据用户的域名处理；
　　VRF业务：对应PPPOE用户，内层VLAN不与普通PPPOE用户区别，在BRAS上根据用户的域名处理；对于静态专线用户，只封装一层标签，送BRAS对应子接口处理；
　　VPLS业务：只封装一层标签，送BRAS对应子接口处理；
　　静态用户：只封装一层标签，送BRAS对应子接口处理；
　　2、终结在SR的业务：
　　IPTV业务：待定；
　　NGN业务：待定；
　　VRF业务：只封装一层标签，送SR对应子接口处理；
　　VPLS业务：只封装一层标签，送SR对应子接口处理；
　　静态用户：只封装一层标签，送SR对应子接口处理；
　　在下一代网络中，将仍然使用IP网络作为基础网络。通过本次的优化改造，使网络的功能进一步完善，在核心网络层面已基本具备做为IP承载网的能力、IPv6的支持能力等。本次优化改造是运营商建设NGN的一次积极准备工作和有效的尝试，对未来网络的发展有积极的推动作用。