第1章网络系统结构与设计的基本原则1.1、宽带城域网的结构（1）设计一个宽带城域网将涉及“三个平台与一个出口”的问题，即网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口。

（2）从逻辑上看，宽带城域网的网络平台的层次结构又可以进一步分为：核心交换层、边缘汇聚层、用户接入层。

（3）采用层次的优点：结构清晰，各层功能实体之间的定位清楚，接口开放，标准规范，便于组件和管理。

城市宽带出口宽带城域网的总体结构1.2、网络平台各逻辑层次的基本功能（1）宽带城域网的核心层主要承担的基本功能有：1、叫多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发功能，为整个城域网提供一个高速、安全与具有QOS保障的能力的数据传输环境；2、实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP数据出口；3、提供宽带城域网的用户访问Internet所需的路由服务。

（主要承担高速数据交换等功能）（2）宽带城域网的汇聚层处于核心层的边缘，主要承担的基本功能有：1、汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；2、根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QOS优先级管理，以及安全控制、IP地址转换、流量整形等处理；3、根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。

（主要承担路由、流量汇聚、QOS优先级管理和本地安全控制等功能。

）（3）宽带城域网的接入解决的是“最后一公里”问题，即通过ADSL等各种接入技术，连接最终用户，为它所覆盖范围内的用户提供访问Internet以及其他的信息服务。

（主要承担用户接入与本地流量控制等功能）1.3、宽带城域网组建的基本原则（1）要组建与成功运营一个宽带城域网需要遵循的基本原则是：必要能够保证网络的可运营性、可管理性、可盈利性和可扩展性。

（2）要组建可运营性的宽带城域网，首先要解决技术选择与设备选型问题。

（3）要组建宽带城域网一定是可管理的，这种能力表现在电信级的接入管理、业务管理、网络安全、计费能力、IP地址分配、QOS保证等方面。

1.4、管理和运营宽带城域网的关键技术（1）目前，宽带城域网保证服务质量QOS要求的技术主要有：资源预留（RSVP）、区分服务（DiffServ）与多协议标记交换（MPLS）（2）所谓“带内”与“带外”网络管理是以传统的电信网络为基准的。

利用传统的电信网络进行网络管理称为“带内”，而利用IP网络及协议（如SNMP）进行网络管理的则称为“带外”。

（3）能够提供电信级运营的带宽城域网必须有严格的网络管理能力。

管理带宽城域网有3 种基本方案：带内网络管理、带外网络管理、同时使用带内和带外网络管理。

带内网络管理：是指利用数据通信网（DCN）或公共交换电话网（PSTN）拨号，对网络设备进行数据配置。

带外网络管理：是指利用网络管理协议（如SNMP）建立网络管理系统，实时采集网络数据，产生警告信息，显示网络拓扑，分析各类通信数据，供网络关系人员了解、维护网络设备与系统运行情况。

通常，对汇集层、核心层的设备采取带外管理，而对接入层设备采用带内管理1.5、构建宽带城域网的基本技术与方案1.5.1基于10GE的城域网方案（1）用于构建宽带城域网的基本技术与方案主要有3类：基于SDH的城域网方案、基于10GE的城域网方案与基本A TM的城域网方案。

（2）光以太网解决方案的核心是：利用光纤巨大的带宽资源，以及成熟和广泛应用的以太网技术，为运营商建造新一代的带宽城域网提供技术支持。

（3）基于10GE技术与弹性分组环技术是光以太网最为重要的两种实现形式。

（4）可运营光以太网的设备和线路必须符合电信网络99.999%的高可靠性。

（5）光以太网具备的技术特征有：1、能够根据用户的需求分配带宽；2、具有保护用户和网络资源安全的认证与授权功能；3、支持MPLS，提供分级的QOS服务；4、提供计费功能；5、机制VPN和防火墙等网络安全技术；6、能够方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。

（6）光以太网的技术优势主要表现在：1、使用成熟且已被广泛应用的以太网、DWDM 技术；2、IEEE 以对其速率标准化，能够覆盖从宽带城域网的核心层、汇聚层到接入层的各种需要；3、快带城域网的各个层次使用同一种技术，有利于网络的设计、组建、运行、管理和人员培训等工作的开展。

1.5.2基于RPR的城域网方案（1）弹性分组环（RPR）是一种用于直接在光纤上高效传输IP分组的传输技术，其工作基础是Cisco的动态分组传送(DPT)技术。

（2）RPR采用双环结构。

将沿顺时针传输的光纤叫做外环，将沿逆时针传输的叫做内环。

（3）在RPR环中，两个RPR节点之间的裸光纤的最大长度可以达到100KM。

（4）RPR的内环和外环都可以用统计复用（A TDM）的方法传输数据分组与控制分组，同时实现“环自愈”等功能。

（5）RPR具有主要技术特点：1、带宽的利用率高；RPR环限制数据帧只在源节点与目的节点之间的光前上传输，当源节点发送一个数据帧后，该数据帧直接由目的节点从环中收回。

传统的FDDI环网，当源节点向目的节点成功发送数据帧后，该数据帧由源节点从环中收回。

2、公平性好（RPR环中每一个节点都执行SRP公平算法，使用节点之间能够获得平等的带宽，防止个别节点因流量太大而造成环阻塞。

）；3、快速保护和恢复能力强（能够在50ms时间内隔离出现故障的节点和光前段，提供SDH级的快速保护和回复）；4、保证服务质量（QOS）；RPR环对不同的业务数据分配不同的优先级，以保证高优先级信息的可靠传输。

1.6、网络接入技术与方法1.6.1 宽带接入技术的基本类型（1）我国源信息产业部接入服务有明确界定，将它作为“电信业务的第二类增值电信业务”。

（2）Internet接入业务主要有两种：一是为Internet信息服务业务(ICP)经营者提供Internet 接入服务，他们利用Internet从事信息提供、网上交易、在线应答等服务；二是为普通上网用户提供Internet接入服务，这类用户需要上网获得相关服务（3）从网络层次的角度来看，接入网属于物理层的问题（4）目前，可以作为用户接入的主要有三类：计算机网络、电信通信网与广播电视网。

（5）从实现技术的角度来看，目前宽带接入技术主要有以下几种：数字用户线xDSL技术、光纤同轴电缆混合网HFC技术、光前接入技术、无线接入技术与局域网接入技术。

（6）无线接入又可以分为无线局域网接入、无限城域网接入与无限Ad hoc 接入。

1.6.2 数字用户线xDSL接入技术（1）与其他的宽带接入技术，xDSL技术的优势主要表现在：1、能够提供足够的带宽，以满足人们对于多媒体等网络应用的需求；2、利用现有的电话铜双绞线，比较经济且不干扰传统模拟电话业务；3、性能和可靠性有明显的优势。

（2）xDSL技术按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可分为对称型和非对称型两种。

根据信号的传输的速率、距离，以及上行速率与下行速率的不同，主要数字用户线xDSL技术可分为：1、非对称数字用户线（ADSL）；2、高比特率数字用户线（HDSL）；3、速率自适应数字用户线（RADSL）；4、甚高比特率数字用户线（VDSL）等。

其中，HDSL属于对称xDSL型技术，ADSL、VDSL、RADSL 属于非对称型xDSL技术。

（3）ADSL主要的技术特点表现在：1、利用现有的电话铜双绞线，不干扰传统的模拟电话业务。

提供高速数字业务；2、与本地环路的实际参数没有什么关系，与所有使用的用户电话铜双绞线的特性无关，无需重新铺设线缆；3、提供非对称宽带特性。

（4）ADSL技术提供的非对称带宽特性，其上行速率在64~6400Kb/s，下行速率在500Kb/s~7Mb/s。

1.6.3 光纤同轴电缆混合网（HFC）接入技术（1）光纤同轴电缆混合网（HFC，Hybrid Fiber Coax）是一个双向传输系统，光纤节点将光纤干线和同轴分配线相互连接。

（2）Cable Modem利用频分多路复用（FDM）技术将信道分为上行信道、下行信道。

通常，上行信道的数据传输速率为200Kb/s，下行信道的数据传输速率可达36Mb/s。

（3）1、Cable Modem 按传输方式可分为双向对称式传输和为非对称传输两类；2、按数据传输方向可分为单向、双向两类；3、按同步方式可分为同步和异同类交换两类；4、从接入的角度可分为个人Cable Modem和宽带多用户Cable Modem；5、从接口的角度可分为外置式、内置式和交互式机顶盒等1.6.4 FTTx 光纤接入技术（1）光纤传输信号可经过很长的距离通常，光前传输系统的中继距离可达100km以上。

（2）无源光纤网（PON）在ITU G.983 建议中标准化的，分为两个部分：1、OC-3,155.520Mb/s 的对称业务；2、上行OC-3（155.520Mb/s）、下行OC-12（622.080Mb/s）的非对称业务。

（3）按照G.983建议，PON传输介质可以是一根或两根单模光纤，并通过波分复用WDM 实现双向传输。

（4）APON系统是PON和A TM相结合的产物，既是在PON的网络上，实现基于信元的A TM传输，它允许接入网中的多个用户共享整个带宽。

PON为多个用户提供廉价的共享传输媒介，而A TM技术则为从低速到高速的各种媒体业务提供可靠的接口，APON结合了这两者的优点。

（5）与其他接入方式相比较，APON（A TM+PON）具有以下的优点：1、系统稳定、可靠；2、可以适应不同带宽、传输质量的需求；3、与CA TV相比，每个用户可占用独立的带宽，而不会发生拥塞；4、接入距离可以达到20~30km。

1.6.5 IEEE802.16无线城域网接入技术（1）IEEE802.16是一个点对多点的视距条件下的标准，最高传输速率为134Mb/s，用于大数据量接入。

（2）IEEE802.16a 增加了非视距和对无线网络网（WMN，Wireless Mesh Network）结构的支持。

IEEE802.16与IEEE802.16a经过修订后统一命名为IEEE802.16d。

（3）按IEEE802.16标准建立的无线网络，基站之间采用全双工、宽带通行方式工作。

（4）致力于IEEE802.16无线网络标准推广与应用的论坛组织是WiMAX。

（5）IEEE802.16标准使用的无线频道段为10~66GHz；IEEE802.16a标准使用的无线频段小于11GHz；IEEE802.16d标准使用的无线频段为10~66GHz或小于11GHz；IEEE802.16标准使用的无线频段小于66GHz。

(6) IEEE802.16标准的信道带宽为25/28MHz；IEEE802.16a、IEEE802.16d、IEEE802.16e标准的信道带宽均为1.25/20MHz。