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第7章寬帶IP城域網(wǎng),7.1IP城域網(wǎng)的技術(shù)模式7.2IP/OPTICAL城域網(wǎng)技術(shù)7.3IP/SDH城域網(wǎng)技術(shù)7.4IP/DＷＤＭ城域網(wǎng)技術(shù)7.5IP城域網(wǎng)QOS7.6思科METROIP解決方案7.7學(xué)習(xí)參考網(wǎng)址（略）,隨著因特網(wǎng)用戶數(shù)量的劇增、多媒體業(yè)務(wù)的不斷普及和網(wǎng)絡(luò)信息流量的持續(xù)高速增長(zhǎng)，建設(shè)寬帶IP城域網(wǎng)已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在許多城市都在建設(shè)“數(shù)字城市"，“城市數(shù)碼港”，一般都是大規(guī)模鋪設(shè)光纖，或者租用光纖建設(shè)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)，其建設(shè)目標(biāo)是“EverythingoverIP”，在寬帶IP網(wǎng)絡(luò)提供傳統(tǒng)的音頻﹑視頻業(yè)務(wù)，同時(shí)提供IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本章重點(diǎn)介紹幾種流行的寬帶IP城域網(wǎng)技術(shù)。,圖7-1城域網(wǎng)應(yīng)用圖,7.1IP城域網(wǎng)的技術(shù)模式,表7.1帶寬需求表,建設(shè)寬帶IP城域網(wǎng)，采用的技術(shù)一般有下面四種模式，如圖7-2所示。按協(xié)議的簡(jiǎn)化過程依次是:(1)IP/ATM；(2)IP/SDH；(3)IP/DWDM；(4)IP/Optical。圖7-2寬帶IP城域網(wǎng)技術(shù)模式,,IP/ATM是指在傳統(tǒng)的ATM交換網(wǎng)絡(luò)上提供IP業(yè)務(wù)，顯然ATM層使得IP傳輸復(fù)雜化，而IP/SDH/WDM則簡(jiǎn)化了傳輸協(xié)議，同樣可以高效可靠的提供IP業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的電信公司擁有大量的ATM設(shè)備，使用IP/ATM技術(shù)是其首選。一些新的網(wǎng)絡(luò)電信公司，則愿意選擇后面的三種技術(shù)。顯然，新技術(shù)的出現(xiàn)，使越來越多的公司以較低的成本進(jìn)入寬帶IP城域網(wǎng)建設(shè)。上述三種寬帶IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既可用于廣域網(wǎng)絡(luò)，也可用于城域網(wǎng)絡(luò)。下面分別介紹幾種流行的寬帶IP城域網(wǎng)技術(shù)。,圖7-3IP/Optical城域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),7.2IP/Optical城域網(wǎng)技術(shù)7.2.1IP/Optical城域網(wǎng)方案,,1.骨干層骨干層由千兆IP線速路由交換機(jī)互連組成，速率可達(dá)6至10G，并連接INTERNET出口，向上同國(guó)家和國(guó)際干線互連，向下與各信息匯聚點(diǎn)以1Gbps帶寬相連。骨干層由千兆IP線速路由交換機(jī)要求:*背板速率:40到80Gbps*吉位接口:足夠多，有冗余備份*典型產(chǎn)品:ciscocatalyst8500,2.信息匯聚層信息匯聚層是以太千兆IP線速路由交換機(jī)為骨干互連設(shè)備，帶寬一般為為1G。IP線速路由交換機(jī)向上與主干部份的高速線速路由交換機(jī)相連，向下和接入級(jí)千兆線速路由交換機(jī)相連。接入各局域網(wǎng)和社區(qū)網(wǎng)。信息匯聚點(diǎn)的千兆IP線速路由交換機(jī)要求:*背板速率:40Gbps*吉位接口:8個(gè)*100Mbps接口:50個(gè)，可擴(kuò)充到100個(gè)，支持單模*典型產(chǎn)品:ciscocatalyst6500,3.接入層典型的IP/Optical城域網(wǎng)接入層全部采用以太技術(shù)10M/100M/1000M，當(dāng)然也可以綜合使用其他寬帶接入技術(shù)。(1)IP/Optical技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)*結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用戶很容易利用原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)；*速率高，利用新的聚合技術(shù)，提供高速網(wǎng)絡(luò)；*以太網(wǎng)無縫連接，可提供10M/100M/1000M速率接入；*與10GE兼容，如有需要，很容易升級(jí)為10GE城域以太網(wǎng)。(2)IP/Optical技術(shù)存在問題*不能提供嚴(yán)格Qos保證，分配帶寬；*不能提供基于TDM的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)；*不能很好地進(jìn)行用戶管理，優(yōu)先業(yè)務(wù)等；*環(huán)路保護(hù)和自愈恢復(fù)。,線速路由交換機(jī)具有集L2/L3/L4交換一體化的功能。數(shù)據(jù)包進(jìn)入路由交換機(jī)后，首先提取L2(地址、幀類型、VLAN優(yōu)先級(jí))，L3(地址、協(xié)議、TOS等)，L4(Qos、安全等)信息，然后進(jìn)行各層交換。(1)屬于l2的按照L2地址進(jìn)行交換；(2)屬于L3的按照L3地址進(jìn)包轉(zhuǎn)發(fā)；(3)屬于L4的按照L4信息決定實(shí)施何種QOS和安全授權(quán)策略。,7.2.2線速路由交換機(jī),線速路由交換機(jī)的典型產(chǎn)品CISCOCatalyst6000系列。圖7-4Catalyst6000系列交換機(jī),表7-2Catalyst6000系列的端口密度和容量,1.POS技術(shù)簡(jiǎn)介POS全稱為PacketOverSONET/SDH，分層模型如圖7-5所示。POS是指在SDH網(wǎng)絡(luò)上直接運(yùn)行IP業(yè)務(wù)，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)迅猛增長(zhǎng)，要求骨干網(wǎng)的速率越來越高，POS技術(shù)將是寬帶IP城域網(wǎng)的首選技術(shù)之一。國(guó)內(nèi)有很多城市IP網(wǎng)都采用這種技術(shù)。,7.3IP/SDH城域網(wǎng)技術(shù)7.3.1POS技術(shù),圖7-5IP/SDH分層模型,,POS以SDH作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，它使用鏈路層PPP協(xié)議對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，把IP分組根據(jù)RFC1662規(guī)范簡(jiǎn)單地插入到PPP幀的信息段，然后再由SDH層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷中，然后向下經(jīng)過SDH傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開銷，把凈荷裝入一個(gè)SDH幀中，最后到達(dá)光層,在光纖中傳輸。POS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下。*對(duì)IP路由支持能力強(qiáng)，IP傳輸速率高；*利用SDH環(huán)路技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性；*符合互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)；*簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。,2.PPP協(xié)議PPP是英文Piont-to-pointprotocol的縮寫，中文譯為點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議。PPP是作為在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上進(jìn)行IP通信的封裝協(xié)議，PPP提供在串行點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上傳輸IP數(shù)據(jù)包的方法。PPP主要組成協(xié)議有:(1)采用HDLC在串行鏈路上封裝數(shù)據(jù)報(bào)；(2)采用擴(kuò)展的鏈路控制協(xié)議(LCP)來建立配置和測(cè)試數(shù)椐鏈路；(3)采用網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)來建立和配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。,為了建立點(diǎn)到點(diǎn)鏈路的通信連接，PPP的工作過程如下:(1)發(fā)送端PPP發(fā)送LCP幀，配置選擇PPP參數(shù)，測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路；(2)建立數(shù)據(jù)鏈路協(xié)調(diào)配置；(3)發(fā)送端PPP發(fā)送NCP幀，配置選擇一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；(4)配置好的鏈路一直保持通信狀態(tài)；(5)收到LCP或NCP指示關(guān)閉鏈路。,3.HDLC協(xié)議幀格式負(fù)責(zé)同步傳輸鏈路上的PPP封裝的IP數(shù)據(jù)包的定界，特點(diǎn)如下:(1)統(tǒng)一的標(biāo)志符F(01111110)作為幀分界符；(2)傳輸透明；(3)CRC校驗(yàn)，可靠性高；(4)傳輸效率高。,4.SDH技術(shù)SDH傳送網(wǎng)的概念最初于1985年由美國(guó)貝爾通信研究所提出，稱之為同步光網(wǎng)絡(luò)(SynchronousOpticalNETwork.SONET)。它是由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)傳送結(jié)構(gòu)組成的，適用于各種經(jīng)適配處理的凈負(fù)荷(即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中可用于電信業(yè)務(wù)的部分)在物理媒質(zhì)，如光纖、微波、衛(wèi)星等上進(jìn)行傳送。該標(biāo)準(zhǔn)于1986年成為美國(guó)數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)部(ITU-T)的前身國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)于1988年接受SONET概念并與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ANSI)的TI委員會(huì)達(dá)成協(xié)議，將SONET修訂后重新命名為同步數(shù)字系列(SynchronousDigitalHierarchy，SDH)，使之成為同時(shí)適用于光纖、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術(shù)體制。,STM-1信號(hào)是SDH的第一級(jí)，稱基本同步傳送模塊信號(hào)，比特率為155520kbps。STM-N信號(hào)是SDH的較高等級(jí)的同步傳送模塊信號(hào)，比特率是STM-1的整數(shù)倍，等級(jí)為第N級(jí)。從STM-1起，SONET與SDH在比特率上完全兼容。幀結(jié)構(gòu)如圖7-6所示。其中SOH稱為段開銷，是在STM-N幀結(jié)構(gòu)中安排的一些輔助信息，以保證信息的靈活有效傳輸，主要用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的操作維護(hù)和管理，包括再生段開銷（RSOH）和復(fù)用段開銷（MSOH）。RSOH終結(jié)于再生器和復(fù)用器，可以由再生器接入，也可以由終端設(shè)備接入。MSOH透明地經(jīng)過再生器，終結(jié)于終端設(shè)備，其只能由終端設(shè)備接入。,AU-PTR(AdministrationUnitPoint):稱為管理單元指針，其作用是指示凈負(fù)荷在幀內(nèi)第一個(gè)字節(jié)的位置。圖7-6SDH幀結(jié)構(gòu),,SDH的幀傳輸時(shí)，按由左向右，由小到大的順序排成串型碼流依次進(jìn)行。每幀傳輸時(shí)間為125μS，每秒傳輸1/125106=8000幀。對(duì)STM-1而言，每幀能傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)為8(27091)=19940b，則STM-1的傳輸速率為194408000=155.52Mb/s，而STM-4為622.080Mb/s、STM-16為2488.320Mb/s。,圖7-7IP/SDH城域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),7.3.2IP/SDH城域網(wǎng)方案,,1.骨干層IP骨干層采用POS和千兆交換路由技術(shù)，構(gòu)成寬帶的骨干交換平臺(tái)。物理傳輸采用SDH和DWDM技術(shù)。信息匯聚點(diǎn)的GSR要求:*背板速率:40Gbps以上*POS2.5G接口:足夠多，有一定數(shù)量備份端口典型產(chǎn)品是CISCO公司的Cisco12000系列。2.信息會(huì)聚層信息匯聚層是以太千兆IP線速路由交換機(jī)為骨干互連設(shè)備。信息匯聚點(diǎn)的千兆IP線速路由交換機(jī)要求:,*背板速率:40Gbps*吉位接口:8個(gè)*100Mbps接口:50個(gè)，可擴(kuò)充到100個(gè)，支持單模典型產(chǎn)品是CISCO公司的ciscocatalyst6500。3.接入層根據(jù)用戶需求采用如下寬帶接入:(1)以太網(wǎng)接入；(2)基于有線電視HFC的CABLEMODEM接入；(3)ADSL技術(shù)接入；(4)無線寬帶接入；(5)其它寬帶接入。,Internet正迅速成為商務(wù)、娛樂、通信和信息檢索的電子媒介。而基于網(wǎng)絡(luò)的新型Intranet應(yīng)用和強(qiáng)大的桌面電腦則推動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。服務(wù)供應(yīng)商和企業(yè)正加緊部署分組交換基礎(chǔ)設(shè)施，以處理迅猛增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。Cisco12000系列千兆比特交換路由器(GSR)是Cisco為支持服務(wù)供應(yīng)商和企業(yè)IP骨干網(wǎng)核心而設(shè)計(jì)和開發(fā)的重要的路由選擇產(chǎn)品。Cisco12000系列有三種型號(hào)：Cisco12008、12012和12016(5TbpsGSR太比特系統(tǒng))，外形如圖7-8所示。,7.3.3Cisco12000系列路由器技術(shù),圖7-8Cisco12000系列千兆比特交換路由器,Cisco12008配有8個(gè)插槽，最多可以支持84個(gè)DS3、28個(gè)OC-3c/STM-1c和28個(gè)OC-12c/STM-4c或7個(gè)OC-48c/STM-16c接口。Cisco12012配有12個(gè)插槽，最多可以支持132個(gè)DS3、44個(gè)OC-3c/STM-1c和44個(gè)OC-12c/STM-4c或11個(gè)OC-48c/STM-16c接口。Cisco12016(最新推出的5-TbpsGSR太比特系統(tǒng))有16個(gè)插槽，最多可以支持180個(gè)DS3、60個(gè)OC-3c/STM-1c和60個(gè)OC-12c/STM-4c或15個(gè)OC-48c/STM-16c接口，將來還能支持15個(gè)OC-192c/STM-64c接口。,Cisco12000系GSR產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旨在滿足當(dāng)今IP核心骨干網(wǎng)的高帶寬、高性能、多業(yè)務(wù)和多可靠性要求。Cisco12000系列千兆交換路由器是CISCO公司的IPOVERSDH解決方案,適用以下場(chǎng)合:(1)ISP骨干網(wǎng)；(2)電信ISP數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)；(3)下一代因特網(wǎng)；(4)有線電視運(yùn)營(yíng)商；(5)建立高速數(shù)據(jù)網(wǎng)；(6)寬帶廣域骨干網(wǎng)；(7)寬帶城域骨干網(wǎng)。,圖7-9Cisco12000GSR體系結(jié)構(gòu),,Cisco12000GRS適合用于提供路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)功能，以便在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中傳輸IP數(shù)據(jù)報(bào)。GSR的主要部件是交換機(jī)結(jié)構(gòu)、GRP和LC。Cisco12000GSR的核心是多吉比特縱橫交換機(jī)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化用于提供千兆比特速率的大容量交換。交換機(jī)結(jié)構(gòu)包括兩種插卡：交換機(jī)結(jié)構(gòu)插卡(SFC)及時(shí)鐘和調(diào)度程序插件(CSC)。每個(gè)GSR機(jī)柜必須至少配置一個(gè)CSC。CSC處理發(fā)自LC的請(qǐng)求，分配結(jié)構(gòu)接入權(quán)限并為系統(tǒng)中所有插卡提供參照時(shí)鐘，以保證整個(gè)縱橫結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。SFC從CSC卡接收調(diào)度信息和定時(shí)參考，并實(shí)施切換功能。,千兆比特處理器(GRP)提供路由選擇功能，該處理器負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞\(yùn)行路由選擇協(xié)議和生成路由選擇表。該信息然后用于構(gòu)建該處理器并分配給LC的轉(zhuǎn)發(fā)表。此外，GPR還負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)控制和管理功能。分組轉(zhuǎn)發(fā)功能由每個(gè)LC執(zhí)行。一份GRP計(jì)算的轉(zhuǎn)發(fā)表復(fù)印件分配給系統(tǒng)中的每個(gè)LC。每個(gè)LC能夠獨(dú)立查找轉(zhuǎn)發(fā)表本地復(fù)印件上收發(fā)到的每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址，然后整個(gè)縱橫交換結(jié)構(gòu)會(huì)將數(shù)據(jù)報(bào)交換到目的地LC。,隨著人們對(duì)通信容量需求的不斷增加，特別是Internet業(yè)務(wù)的爆炸性增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)擁擠日趨嚴(yán)重，城域網(wǎng)中已逐步采用了IP/DWDM技術(shù)。傳統(tǒng)的城域網(wǎng)絡(luò)中采用TDM技術(shù)，它最適于64Kbps語音業(yè)務(wù)，不適于統(tǒng)計(jì)復(fù)用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。城域網(wǎng)中采用IP/DWDM技術(shù)，省去了ATM、SDH層，高性能的路由器通過光ADM和WDM耦合器直接連至DWDM上，增加了帶寬利用率，降低了成本。,7.4IP/DWDM城域網(wǎng)技術(shù)7.4.1IP/DWDM技術(shù)簡(jiǎn)介,密集波分復(fù)用DWDM是指用光復(fù)用器和解復(fù)用器將多路不同波長(zhǎng)的光波復(fù)合成一路在光纖上傳輸，中間用光放大器，接收端在用解復(fù)用器將多路不同波長(zhǎng)分離。早期的波分復(fù)用使用1310nm和1550nm兩個(gè)窗口，兩個(gè)相鄰波長(zhǎng)之間的距離在400GHz以上，在1550nm窗口內(nèi)只傳輸2路和4路信號(hào)，這種系統(tǒng)稱為WDM系統(tǒng)。目前大量使用DWDM密集型波分復(fù)用系統(tǒng)，DWDM技術(shù)指在當(dāng)前1550nm波段密集放置更多信道，如圖7-10所示。,圖7-10光波分復(fù)用,,在發(fā)送端采用光復(fù)用器（合波器）將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳播。在接收端，再由一個(gè)光解復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開，從而在一根光纖中可以實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。DWDM系統(tǒng)主要由光源、光放大器、光復(fù)用器和光解復(fù)用器組成。在ITU-T建議標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定信道間隔為100GHz的整數(shù)倍?，F(xiàn)在，人們已在試驗(yàn)采用50GHz和33.3GHz的信道間隔，甚至更窄，力求更充分地利用光纖的可用帶寬。,對(duì)于城域網(wǎng),城域網(wǎng)由于傳輸距離短（一般100公里以內(nèi)），系統(tǒng)對(duì)單模光纖的傳輸衰減要求不高，也不需要使用光纖放大器。這樣這可以使用1200-1700nm的寬窗口,將相鄰波長(zhǎng)間隔放寬到10或20nm同樣可以構(gòu)成數(shù)十路的波分復(fù)用系統(tǒng)，這就是粗波分復(fù)用（CWDM）系統(tǒng)。CWDM系統(tǒng)雖然成本較低，但也能和DWDM一樣支持多業(yè)務(wù)接口，例如可提供SDH接口實(shí)現(xiàn)IP/EthernetoverSDH，可為路由器和ATM交換機(jī)提供光纖直連接口實(shí)現(xiàn)IP/EthernetoverOptical等等。,CWDM和DWDM區(qū)別如下。(1)CWDM光波通道間距較寬，同一根纖上復(fù)用光波長(zhǎng)數(shù)比DWDM少，"粗"與"密集"稱謂的來由就在于此。(2)CWDM光調(diào)制采用非冷卻激光，用電子調(diào)諧；而DWDM采用的是冷卻激光，用溫度調(diào)諧。由于在一個(gè)很寬的光波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)溫度分布很不均勻，因此溫度調(diào)諧實(shí)現(xiàn)起來難度很大，成本也很高。CWDM避開了這一難點(diǎn)，因而大幅降低了成本，目前CWDM系統(tǒng)成本一般只有DWDM的30％。CWDM系統(tǒng)的功耗和物理尺寸均比DWDM系統(tǒng)的小得多。,1.第一代IPoverPoint-to-PointDWDM第一代IP/DWDM與10G以太網(wǎng)在WAN技術(shù)相似，把IP包轉(zhuǎn)換成SONET格式的幀，使IP能在SONET網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，應(yīng)用方式如圖7-11示。圖7-11IPoverPoint-to-PointDWDM,7.4.2IP/DWDM城域網(wǎng)方案,,主要特性:*靜態(tài)路由*網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟笫枪潭ǖ?管理是典型的集中式*使IP和WDM層之間的交換減少到最少主要產(chǎn)品是Cisco早期開發(fā)的GSR12000等。它們還可以通過集群并行工作構(gòu)成太位路由器。,2.第二代IPoverRe-configurableDWDM第二代IP/DWDM應(yīng)用DWDMCross-connects(OXC)技術(shù)，使更多的帶寬使用效率和IP路由界面利用，有新的設(shè)備運(yùn)行保護(hù)和直接還原到光學(xué)層，所以不用SONET層為中介，應(yīng)用方式如圖7-12所示。圖7-12IPoverRe-configurableDWDM,,主要特性:IP路由與DWDMCross-conects端口相連接，有3種模型：Overlaymodel、Integratedmodel(MPLS)、Peeringmodel。第一種是靜態(tài)路由，后兩種是動(dòng)態(tài)路由，由硬件和軟件來支持。主要產(chǎn)品是Lucent公司的NX64000波長(zhǎng)路由器其交換機(jī)構(gòu)容量達(dá)6.4Tb/s。采用專利的雙路徑數(shù)據(jù)處理和包管理共享存儲(chǔ)器構(gòu)成集中的交換機(jī)構(gòu)。NortelAVICI太位交換路由器采用分布流水線式交換機(jī)構(gòu)，其容量可以從2.5Gb/s擴(kuò)展至5.6Tb/s。Cisco的ONS15900波長(zhǎng)路由器以及CORVIS的CoreWave光路由器。,3.第三代IPoverSwitchedDWDM第三代IP/DWDM中操作的是每個(gè)包的交換，不是簡(jiǎn)單的入口和出口光路。主要有OpticalBustSwitching(OBS)、OpticalLabelSwitching(OLS)這兩種技術(shù)。和以前技術(shù)相同的是，這些技術(shù)都要依靠電處理包頭來控制交換動(dòng)作。,目前城域DWDM技術(shù)存在的主要問題如下。(1)成本問題，城域網(wǎng)中使用了大量的分插復(fù)用器（OADM），每個(gè)分插復(fù)用器引入了一定的損耗，所以在城域網(wǎng)中往往必須使用光放大器，使費(fèi)用大大增加。(2)技術(shù)問題，DWDM城域網(wǎng)中需使用大量的OADM，為對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活的控制，OADM應(yīng)是可編程的，可以用軟件進(jìn)行控制。(3)兼容性問題，目前DWDM網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)還沒有完全制定，多個(gè)廠家設(shè)備之間的互連還存在問題。,MPLS來源于Ipsilon公司的IP交換、Cisco公司的標(biāo)記交換、IBM公司的ARIS和其他一些建議，將某種在面向連接的ATM和幀中繼網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的傳輸流工程帶到無連接的IP網(wǎng)絡(luò)。其理念是將IP傳輸流分配到多條路由上，代替由邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議這類內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議找到的單一路由，從而實(shí)現(xiàn)避免擁塞、故障或者特殊類型的服務(wù)，并保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)。MPLS通過每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽交換來實(shí)現(xiàn)包的轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS可以不改變現(xiàn)有的路由協(xié)議，可以在多種第二層的物理媒質(zhì)上實(shí)施，目前有ATM、FR(幀中繼)、Ethernet以及PPP。,7.5IP城域網(wǎng)QOS,通過MPLS，第三層的路由可以得到第二層技術(shù)的很好補(bǔ)充。充分發(fā)揮第二層良好的流量設(shè)計(jì)管理以及第三層"Hop-By-Hop"路由的靈活性，實(shí)現(xiàn)端到端的QoS保證。1.MPLS網(wǎng)絡(luò)的工作原理MPLS網(wǎng)絡(luò)包含一些基本的元素。在網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)被稱作標(biāo)簽邊緣路由器(ELSR)，而網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)就稱為標(biāo)簽交換路由器(LSR)，如圖7-13示。ELSR節(jié)點(diǎn)在MPLS網(wǎng)絡(luò)中完成的是IP包的進(jìn)入和退出過程，LSR節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中提供高速交換功能。在MPLS節(jié)點(diǎn)之間的路徑就是標(biāo)簽交換路徑(LSP)。一條LSP可以看作是一條貫穿網(wǎng)絡(luò)的單向隧道。,圖7-13MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,MPLS的工作流程可以分為幾個(gè)階段，即網(wǎng)絡(luò)的邊緣、網(wǎng)絡(luò)的中心以及單跳路由(Hop-by-Hop)或者顯式路由三個(gè)階段。(1)網(wǎng)絡(luò)的邊緣當(dāng)IP數(shù)據(jù)包到達(dá)一個(gè)ELSR，MPLS第一次應(yīng)用標(biāo)簽。首先,ELSR要分析IP包頭的信息，并且按照它的目的地址和業(yè)務(wù)等級(jí)加以區(qū)分。在ELSR，MPLS使用了轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)等級(jí)別(FEC)這一概念來將輸入的數(shù)據(jù)流映射到一條LSP上。簡(jiǎn)單地說，F(xiàn)EC就是定義了一組沿著同一條路徑有相同處理過程的數(shù)據(jù)包。這就意味著所有FEC相同的包都可以映射到同一個(gè)標(biāo)簽中。,對(duì)于每一個(gè)FEC，ELSR都建立一條獨(dú)立的LSP穿過網(wǎng)絡(luò),到達(dá)目的地。數(shù)據(jù)包分配了一個(gè)FEC后，LER就可以根據(jù)標(biāo)簽信息庫(LIB)為其生成一個(gè)標(biāo)簽。標(biāo)簽信息庫將每一個(gè)FEC都映射到LSP下一跳的標(biāo)簽上，如果下一跳的鏈路是ATM，則MPLS將使用ATMVCC里的VCI作為標(biāo)簽。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，ELSR檢查標(biāo)簽信息庫中的FEC，然后將數(shù)據(jù)包用LSP的標(biāo)簽封裝,從標(biāo)簽信息庫所規(guī)定的下一個(gè)接口發(fā)送出去。,(2)在網(wǎng)絡(luò)的核心當(dāng)一個(gè)帶有標(biāo)簽的包到達(dá)LSR時(shí)，LSR提取入局標(biāo)簽，同時(shí)以它作為索引在標(biāo)簽信息庫中查找。當(dāng)LSR找到相關(guān)信息后，取出出局的標(biāo)簽，并由出局標(biāo)簽替代入局標(biāo)簽，從標(biāo)簽信息庫中所描述的下一跳接口送出數(shù)據(jù)包。(3)網(wǎng)絡(luò)的邊緣數(shù)據(jù)包到達(dá)了MPLS域的另外一端。在這一點(diǎn)，LER剝?nèi)シ庋b的標(biāo)簽,仍然按照IP包的路由方式將數(shù)據(jù)包繼續(xù)傳送到目的地。,2.IP網(wǎng)絡(luò)QoSIP網(wǎng)絡(luò)上多媒體業(yè)務(wù)的出現(xiàn)對(duì)IP環(huán)境中的服務(wù)質(zhì)量(QoS)提出了更高的要求。Internet上的分組話音和傳真業(yè)務(wù)極大地降低了成本，使通信產(chǎn)業(yè)發(fā)生了徹底的變化。所有這些實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用所需要的QoS遠(yuǎn)比目前Internet可以提供的盡力而為的服務(wù)等級(jí)保證要高。目前，Internet遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能提供企業(yè)所需要的且已經(jīng)在其專用網(wǎng)絡(luò)中習(xí)慣的可靠性和性能。商業(yè)客戶在安全性、可預(yù)測(cè)性、可測(cè)量性等方面得到保證之前,還不大可能把關(guān)鍵業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)、話音和多媒體應(yīng)用放到公用IP網(wǎng)絡(luò)上。IPQoS就是在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。,IPQoS是指IP的服務(wù)質(zhì)量，是指IP數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)的性能。它的目的就是向用戶的業(yè)務(wù)提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。它有一套度量指標(biāo),包括業(yè)務(wù)可用性、延遲、可變延遲、吞吐量和丟包率。IPQoS在可預(yù)測(cè)、可測(cè)量性方面比傳統(tǒng)IP有了很大提高，基本解決了商業(yè)用戶的需求，因而勢(shì)必可以吸引更多的商業(yè)用戶，形成一個(gè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn),帶來可增值的業(yè)務(wù)種類。另外，IPQoS還帶來了更高效的帶寬使用率等。因此可以說IPQoS將是今后一段時(shí)間促進(jìn)IP網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。,QoS可以用一系列可度量的參數(shù)來描述。(1)業(yè)務(wù)可用性:用戶到Internet業(yè)務(wù)之間連接的可靠性；(2)延遲:也稱為時(shí)延(Latency)，指兩個(gè)參照點(diǎn)之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的時(shí)間；(3)可變延遲:也稱為抖動(dòng)(Jitter)，指在同一條路由上發(fā)送的一組數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間差異；(4)吞吐量:網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)包的速率，可用平均速率或峰值速率表示；(5)丟包率:在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)丟棄數(shù)據(jù)包的最高比率。數(shù)據(jù)包丟失一般是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的。,IPQoS主要內(nèi)容如下。(1)IPQoS的綜合業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)——Int-Serv；(2)IPQoS的業(yè)務(wù)區(qū)分結(jié)構(gòu)——Diff-Serv；(3)IPQoS的流量管理；(4)IPQoS的實(shí)現(xiàn)。,1.ISP系統(tǒng)--ISPSystems思科MetroIP解決方案正在幫助Internet服務(wù)供應(yīng)商突破傳統(tǒng)SONET/SDH基礎(chǔ)架構(gòu)的限制－利用IP的強(qiáng)大功能，滿足新一代節(jié)點(diǎn)內(nèi)（Intra-POP）、交換點(diǎn)（ExchangePoint）和服務(wù)器庫/存儲(chǔ)應(yīng)用不斷增長(zhǎng)的帶寬和業(yè)務(wù)需求，如圖7-14示。目前，思科7200/7500和思科12000系列以及思科ONS15194IP傳輸集中器均可提供ISP解決方案，適用于622Mbps/2.5Gbps環(huán)境。這些解決方案可隨時(shí)擴(kuò)展到10Gbps甚至更高。,7.6思科MetroIP解決方案,圖7-14Cisco城域ISP系統(tǒng),2.地區(qū)城域系統(tǒng)－RegionalMetroSystems利用OC-48/STM-16和OC-12/STM-4速度的思科12000互聯(lián)網(wǎng)路由器及動(dòng)態(tài)分組傳輸(DPT)技術(shù)，思科可提供旨在將互聯(lián)網(wǎng)和IP的強(qiáng)大功能應(yīng)用到城域中的地區(qū)城域系統(tǒng)，如圖7-15示。地區(qū)城域解決方案可用于支持IP傳輸(通過裸光纖、WDM及SONET/SDH)、有線MSO及企業(yè)/園區(qū)MAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。,圖7-15Cisco地區(qū)城域IP系統(tǒng),3.城域接入系統(tǒng)-MetroAccessSystems思科公司通過思科10722系列產(chǎn)品提供獨(dú)特的MetroIP接入解決方案，幫助服務(wù)供應(yīng)商利用互聯(lián)網(wǎng)邊緣的強(qiáng)大功能、通過直接以太網(wǎng)連接為多住戶用戶提供城域接入網(wǎng)IP業(yè)務(wù)，同時(shí)為他們提供邊緣可編程性，如圖7-16示。,圖7-16Cisco城域接入網(wǎng)系統(tǒng),1.從技術(shù)上講，寬帶IP城域網(wǎng)有哪幾種模式?2.什么是IP/optical技術(shù)，該技術(shù)有什么優(yōu)點(diǎn)?3.什么是POS技術(shù)?4.試畫出IP/SDH寬帶IP城域網(wǎng)的拓?fù)鋱D。5.簡(jiǎn)述IP/DWDM技術(shù)的發(fā)展過程。6.IP/DWDM和IP/CWDM技術(shù)有何不同?7.Qos是什么?8.寬帶IP城域網(wǎng)中如何提供Qos?,思考題,