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1、多约束条件下的IP城域网优化及扩容方案设计与实现,指导教师：吴大鹏 学生：马浩 学号：gs201001031,毕业答辩,毕业答辩,研究背景,互联网用户大规模增长 根据中国互联网网络信息中心第二十四次中国互联网络发展状况统计报告，截止到2009 年6 月，中国网民人数已经达到3.38 亿人，网民规模跃居世界第一位。随着上网设备成本的下降和居民收入水平的提高，互联网正逐步走进千家万户，10M、100M宽带已走入寻常百姓家，不再是昂贵的奢侈品。 现有IP城域网不能很好地适应宽带业务的发展 随着宽带用户的迅猛发展，宽带业务的多样化，以及业务对承载网络的高标准要求 ，现有IP 城域网已经不能很好地适应新
2、形势下宽带业务的发展，需要实时对IP城域网进行优化扩容，以适应企业发展需求。,研究的展开思路和框架,互联网发展现状 包含城域网体系结构、城域网的概念、城域网关键问题以及优化的必要性。 IP城域网发展思路和扩容总体原则 介绍城域网优化以及扩容的关键技术、总体原则、设计思想等约束条件。 IP城域网优化方法 以业务需求预测作为切入点，讨论在当前多约束条件下如何对IP城域 网的核心层、汇聚层、接入层进行有效优化。 IP城域网优化及扩容方案实现 以武汉电信IP城域网为例，阐述如何具体实现IP城域网的优化扩容。,论文介绍,IP城域网概念,IP城域网发展思路和扩容总体原则,IP城域网优化方法,IP城域网概念
3、,IP城域网概念：IP城域网是数据骨干网和长途电话网在城域范围内的业务延伸和区域覆盖，同时上联ChinaNet和CN2，作为ChinaNet和CN2业务的承载平台，承载公众客户互联网接入业务和电信关键盈利业务（VPN/IPTV/NGN/3G）等。它以宽带光传输为开放平台，通过各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP和各种增值业务及智能业务的接入，与各运营商的长途网和PSTN互通的本地综合业务网络。它不仅是传统广域网与局域网的桥接区或传统长途网与接入网的桥接区，也是底层传送网、接入网与上层各种业务网的融合区，还是传统电信网与数据网的交叉融合地带和未来的三网融合区。,IP城域网体系架构,IP城域
4、网体系架构：,IP城域网存在的问题与不足,IP城域网存在的问题与不足： 随着宽带用户的迅猛发展，宽带业务的多样化，以及业务对承载网络的高标准要求，使得现有IP 城域网不能很好地适应宽带业务的发展，主要表现在一下几个方面： 城域网出口带宽饱和，宽带用户上网速度感知度较差。 部分本地网出口路由器槽位已基本用完，面临新增带宽无法接入问题 部分本地网城域骨干层存在汇聚层，不利于网络发展。 随着“我的 E 家”、IPTV 和WLAN 等新业务的逐步推广，IP 城域网BAS 上行带宽无法完成新业务的承载需求。 目前城域网没有对 BAS 进行冗余备份，也存在一定的安全隐患。 城域网 SR 数量较少，无法满足
5、未来EPON、NGN、IPTV 业务和大客户专线用户的承载。 部分地区二层汇聚交换机数量较少，无法满足宽带提速业务发展需求,IP城域网存在的问题与不足,论文介绍,IP城域网概念,IP城域网发展思路和扩容总体原则,IP城域网优化方法,IP城域网发展思路,IP城域发展思路： 中国电信IP 网络发展目标是可运营、可管理、可赢利的多业务承载平台，满足商业客户、NGN、Vnet 和互联网接入等业务在语音、数据和视频等应用方面的需求。根据这个总体目标，IP 城域网网络扩容发展思路如下： 以业务驱动为前提，进一步优化和调整网络结构，实现全网流量的整体优化，提高网络资源利用率。 加强网络可维护、可控制和可管理
6、能力的建设，强化网络安全意识，完善网络安全防范体系，提高网络的可靠性和安全性。IP 城域网应建成具有QOS 保证的、可运营、可维护、可管理的多业务承载网络，满足CN2 和ChinaNet 业务在本地延伸的要求。 遵循核心简洁化、业务边缘化的总体思路。 加快城域网扁平化步伐，逐步取消核心层汇聚路由器，业务控制层设备直挂出口集群路由器。 对BRAS和SR进行网络扁平化改造，采用10GE链路双挂出口集群路由器；并通过网络扁平化实现部分局点GSR的退网。,IP城域网网优总体原则,IP城域网优总体原则（一）： 城域网的优化和调整原则上以当前本地网为基础，根据业务的发展需求，对结构进行调整，对设备和链路进
7、行扩容和升级。总体原则如下： 根据业务发展预测，各本地网带宽需求将继续增长，IP 城域网现网出口链路将达到饱和，为避免网络拥塞，提升宽带用户上网速度感知度，对有需求的城域网出口链路进行扩容。 “大容量、高端口密度、少设备”的原则，在路由矩阵技术成熟度满足业务开展所需的功能、性能、管理和安全等要求的前提下，统筹考虑网络结构扁平化需要，在有业务需求的节点逐步引入路由矩阵设备。 继续推进网络扁平化，减少核心路由器层次，BRAS 设备直挂出口核心路由器。 为提升业务质量和网络可靠性，应逐步考虑对 BAS 进行冗余备份。,IP城域网网优总体原则,IP城域网优总体原则（二）： 随着 NGN 的部署、IPT
8、V 和“我的E 家”等新业务的开展，对BAS、SR 等设备将形成压力，城域网建设中，BAS、SR 设备的扩容和新建应结合用户发展和业务发展综合考虑。在10GE 技术成熟的情况下，应考虑在城域网内部规模引入10GE 链路，进一步扩容BAS、SR 上行带宽。 为实现对重要业务的质量保障，减轻网络复杂度，减轻管理和运维难度，对业务确实有需求的大型城域网，可以考虑精品网的试点建设。 为适应用户带宽提速和新业务发展需求，宽带接入网设备应根据业务发展逐步下沉，减少宽带接入网汇聚设备层次，提高宽带接入网网络性能。 城域网的优化和调整时应考虑现有设备及板卡利旧，充分发挥现网设备的能力，满足业务发展需求的同时节
9、省优化扩容的投资。,IP城域网网优总体原则,建设成为大容量、有QoS保障、能提供SLA业务的多业务核心承载平台。,论文介绍,IP城域网概念,IP城域网发展思路和扩容总体原则,IP城域网优化方法,IP城域网网优方法,相关算法： 根据工程和实际应用经验，当系统的利用率过高，则网络性能劣化较大，设备响应速度慢，因此在系统容量设计时考虑30的余量，即设备、带宽等的利用率设定为70%。 按照流量与用户数成正比的规律，流量预测公式如下： 预测流量预测每用户流量*预测用户数 。 带宽需求数预测流量/带宽利用率 。 BAS 并发用户数预测公式如下： BAS 并发用户数预测值预测BAS 管理用户数*并发用户收敛
10、比 。 并发用户收敛比实际并发用户数/宽带用户总数 。 预测 BAS 管理用户数=宽带用户总数*(1+IPTV 业务渗透率“我的E 家” 业务渗透率) 。,IP城域网网优方法,BAS基础数据： 根据工程配置经验、实际运行情况，并考虑30的冗余，各厂家BAS 基础数据如下： 爱立信 SE1200/SE800 实际峰值并发用户数48000，单板可配置VLAN数为32000 。 华为 ME60-8/16 实际峰值并发用户数96000，单板可配置VLAN 数为 64000 。 中兴 UAS10800E 实际峰值并发用户数128000，单板可配置VLAN 数为48000 。 华为 MA5200G、中兴U
11、AS10600 属于2.5G 平台设备，不再发展新用户接入，将考虑逐步替换或边缘化 。 北电 Shasta5000、华为ISN8850、爱立信1440 属于第一代BAS，考虑逐步将原有用户向其他设备迁移，迁移后退网 。,IP城域网网优方法,业务需求预测： 以武汉电信为例，根据武汉市2010-2012年宽带业务滚动规划，对宽带业务需求进行预测，预测公式如下 ： 城域网流量平均用户流量*用户数 城域网带宽城域网流量/链路综合利用系数 宽带用户预测： 根据武汉电信宽带用户数量统计，单个政企客户宽带流量分别按家庭客户的1.8 倍计算，将全网宽带用户数按家庭用户折算，便于流量预测。,IP城域网网优方法,
12、宽带用户预测 （单位万户）：,宽带用户流量预测 ： 方法（一）：流量曲线趋势外推法 根据武汉市今年用户、流量历史数据，绘出全市每用户出入城域网流量曲线 。,IP城域网网优方法,宽带用户流量预测 ： 根据武汉市今年用户、流量历史数据，绘出全市每用户出入城域网流量曲线,根据曲线外推法求得，全市每用户出入城域网流量曲线函数 F(n)： F 入(n) = 19.31n + 26.34 F 出(n) = 19.14n + 19.28,IP城域网网优方法,宽带用户流量预测 ： 根据上述公式预测20102012 年每用户出入城域网平均流量 武汉市每用户出入城域网平均流量表(单位:Kbps),方法（二）：集团
13、参考取值 计算公式为： 每用户平均流量=宽带在线用户平均使用带宽宽带用户并发比平均出城域网比例,IP城域网网优方法,宽带用户流量预测 ： 经计算得到集团推荐值 宽带在线用户2009-2012年平均使用带宽(单位:Kbps),由于上述两种方法对每用户出入城域网流量测算都有一定局限性，本次对上述两种预测方法进行加权平均（方法一取定权值80%，方法二取定权值20%。），则20102012 年的每用户出入城域网流量,IP城域网网优方法,宽带用户流量预测 ： 每用户出入城域网流量 (单位:Kbps),根据预测用户数和用户平均流量，得出 20102012 年武汉城域网出入流量 武汉城域网出入流量表(单位:
14、Mbps),IP城域网网优方法,IP 城域网至Chinanet 出口带宽预测 ： 由于城域网入流量主要是为城域网内用户提供服务，城域网出流量主要是为城域网外用户提供服务。带宽扩容主要是满足城域网内用户业务需求。结合武汉城域网出入流量表对武汉城域网户均峰值流量预测，预测结果 如下：,IP城域网网优方法,IP 城域网核心层/汇聚层扩容方法 ： 据业务发展预测，本地网带宽需求将继续增长，IP 城域网现网出口链路和城域骨干网链路将达到饱和，为避免网络拥塞，提升宽带用户上网速度感知度，对有需求的城域网出口链路和城域骨干网链路进行扩容 。 综合考虑技术成熟度和业务发展需要，在特大型城域网核心出口引入路由器
15、矩阵，在部分大型城域骨干网核心引入大容量、高端口密度、可扩展（支持集群）的路由器设备，扩充网络容量，同时减少网络层次，进一步优化网络结构。,IP城域网网优方法,IP 城域网业务层扩容方法 ： IP 城域网业务层由宽带接入服务器（BAS）和业务路由器（SR）两种设备组成，分别作为接入网大众接入网络平面和大客户接入网络平面的业务接入控制点。业务网关向上双归连接到IP 城域网的出口。 （一）BAS 设置与扩容方法： BAS 设置原则：根据集团公司指导意见，BAS 应按照大容量少局所设置。 BAS 扩容原则：考虑进一步将有业务需求的BAS 上行带宽扩容为10GE。,IP城域网网优方法,IP 城域网业务
16、层扩容方法 ： （二）BAS 备份原则与方案： BAS 备份原则如下： 并发用户数超过 11000 的BAS 进行新增BAS 1:1 方式备份； 并发用户数超过 6000 但不到11000 的BAS 利用现有BAS 扩容板卡进行备份 对于并发用户低于 6000 的进行板卡间备份； 为提升业务质量和网络可靠性，考虑逐步部署BRAS 跨机箱备份； BRAS 跨机箱备份部署原则： 尽量避免跨局址及不同厂家的 BRAS 之间备份； 尽量选择同局点同一厂家的 1:1 或N:1 备份； 在光纤资源许可的情况下，可考虑跨局址的同一厂家的 1:1 或N:1 备份。,IP城域网网优方法,IP 城域网业务层扩容方法 ： （三）BAS 备份方式： A、热备与温备 热备： 不仅备份传统网络路由，同时备份用户信息，业务信息以及计费信息等，网络切换时，用户没有感知，对于PPPOE 用户来说，就是不需要重新
