【文档说明】04城域IP网工程技术与设计.pptx，共(136)页，1.954 MB，由精品优选上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-290321.html

以下为本文档部分文字说明：

城域网工程技术与设计第二分公司纪忠庆2009年7月1主要内容第一部分城域网络简介第二部分城域网的以太网技术第三部分城域网的弹性分组环技术2第一部分城域网络简介3城域网络定义：IP城域网：在城市或一定地理区域范围内组

建的，用于实现个人和企业用户的语音、视频、数据等多种业务接入、汇聚和转发，可独立进行管理的IP网络平台。第一部分城域网络简介4建设业务驱动型的移动IP承载网络业务驱动－快速提供新业务支持能力，拓展业务支撑范围,开展全业

务运营成本驱动－网络优化，网络融合，降低建设运营成本,网络建设立足高起点第一部分城域网络简介5多业务发展及网络需求第一部分城域网络简介6IP城域网网络组织原则⚫在规划建设IP城域网时，为是网络层次清晰，优化网络结构，降低建设运维成本，该遵循如下原则。⚫城域网核心层节点

数量控制在2~4个之间，核心点通过点对点链路或环形链路与骨干网络汇接节点连接，核心节点原则上部署在各中心局，采用网状网或不完全网状网连接；⚫城域网汇接层负责会及分散的业务接入点，进行数据交换。汇接层节点的数量和位置根据各本地网传输资源和业务发展情况选定。汇接层节点之间及汇

接层和核心层可以采用环形拓扑。汇聚设备上下行宽带收敛比例在一定的区间内；⚫城域网与骨干网的互联电路可跨越行政区域的界限，按照优先考虑流量流向的原则进行设置，接入骨干网为两个或两个以上节点。各城域网之间一般不设立直达中继电路；⚫城域网建设必须协调考虑数

据网络与传输资源，目前数据业务传输容量承载，因此在进行数据网建设过程中，必须根据裸纤资源和传输资源情况，适当的引入一些汇聚接入技术，选择性价比最优的方式组网；第一部分城域网络简介7网络的层次结构网络终期采用三层结构，即为主干层、

汇聚层、接入层，建设采用分期方式，先期规划仅建设汇聚层、接入层二层结构。第一部分城域网络简介8⚫骨干层主要面向业务范围内的各数据交换节点、关口局、长途局、一干及二干出口节点。其功能体现在网络稳定性和网络安全性，并应能提供大容量的业务调度能力和多业务传输能力，是城域网的核

心部分。第一部分城域网络简介9⚫汇聚层是介于骨干层和接入层之间，对接入层上传的业务进行收容、整合，并向骨干层节点进行转接传送。是一个面向所有业务具有较强的业务汇聚能力，同时又能提供可靠、灵活、传送能力的统一传输平台，一般采用自愈环

形的拓扑结构具有良好的可扩展性的层次。第一部分城域网络简介10⚫接入层处于整个城域传送网网络结构的最底层。主要面向各类业务的接入和相关处理，它不仅是对汇聚层的很好扩展，而且在一些地域环境较为特别的地方可以进行复杂的网络

拓扑，可根据业务接入的分布情况，形成多种网络拓扑，如环链混合的拓扑结构方式等。第一部分城域网络简介11第一部分城域网络简介12核心层⚫城域核心层相当于PSTN网的长途局，主要承担汇聚层设备的连接和为汇聚层网络提供数据的高速转发，同时提供本地网的高速IP数据出口，

实现与IP骨干网络的互联。因此要着重考虑它的处理能力、稳定性和面对未来需要的升级能力。考虑到城域网的安全，该市本地网选择了2个核心节点和IP骨干网实现连接。⚫核心层设备包括核心路由器和具有三层功能的高端

交换机等。设备要求具有很强的路由能力，支持ATM、POS、RPR等接口类型，但主要提供吉比特以上速率的IP接口，如POSGE等。利用传输设备的自愈功能提供网络的可靠性，而GE端口一般使用裸纤直连，少数传输设备可支持GE接口。⚫应支持IS—IS、OSPF和BGP协议，具备超过25kByte的BGP

路由表处理能力，支持每秒1000条BGP路由更新，支持200个节点和3000条链路网络的IGP路由处理，支持每秒1GP2次以上状态变化。支持多播PIM-SM和MBGP等相关协议，支持基于DIFFSERV

架构的QOS技术，支持MPLS-VPN技术，支持基于SNMPV1/V2/V3及MIB的网络管理，能实现MPLS、VPN、IP、QOS等业务功能。第一部分城域网络简介13汇聚层⚫BRAS是面向宽带网络应用的业务接入网关，相当于PST

N网的网关局，是宽带网络实现可运营、可管理、可增值的最重要部分。支持PPPOE和DHCP两种基本的地址管理和用户接入控制方式，支持标准的RADIUS认证、授权和计费协议。支持IGMPProxy、PIM-SM和IGMPSnooping功能，支持基于RADIUS协议和

单个用户的Qos控制，支持VPDN技术，支持1483Route和1483Brige协议。⚫综合考虑了用户数量、网络结构、承诺带宽带等因素，采用集中和分散相结合的方式设置BRAS。一方面，BRAS用户数量配置

不会太小，避免BRAS设备的数量过多、太分散，增加维护管理的难度、增加投资；另一方面也不会太大，以避免增加单点故障的影响、增加设备的负担、增大二层网络的规模。第一部分城域网络简介14接入层⚫根据技术成熟和业务开展情况来看，目前运营商能为用户提供的宽带接入业务主要有ADSL、VDSL、LAN和W

LAN等。对于各种接入技术，我们正确认识了各自优、缺点合适应用环境的基础上，做到多种接入技术合理定位、相互补充、综合应用、协调发展。近期坚持以介入位主要方式，LAN、WLAN、VDSL接入为辅，并建设综合接入的原则

。第一部分城域网络简介15第一部分城域网络简介16第一部分城域网络简介17认证计费系统⚫DHCP+Web方式不需要用户安装专门的客户端软件，在以太网接入中有一些应用，目前已在WLAN工程中采用。802.1x是一种基于端口的用户的访问机制，其成本低、良好的业务

连续性和扩充性及较高的安全性和灵活性适合于校园网中应用。各种宽带接入方式都考虑支持基于MAC地址、基于IP地址、基于TCP/CDP端口号或基于VLAN的流过滤功能，确保用户的管理、控制、计费信息的采集、安全。⚫为了方便开展业务，我们使用的BRAS也能够支持多种接入方式，同时

支持PPPOE和DHCP+Web接入方式，支持DHCPRelay和DHCPProxy功能。同时，应积极推广支持多种认证方式且具备自动识别功能的客户端软件的应用，以增加用户使用的便利性，实现网络建设是不通过认证方式的灵活选择。第一部分城域网络简介18路由器⚫路由器的GE、POS、

EI、ATM等端口通常用于路由器和路由器之间互连，每条互联链路分配4个IP地址。其中第2个IP用于本路由器互联端口，第3个IP用于对对端路由器互联端口。路由器的FE端口通常用于下挂交换机，每个FE端口分配1个IP地址。路由器的CONSO

LE和AUX端口用于网络管理信息的输入输出，一般分配1个公有地址或1个私有地址。路由器的LOOPBACK端口是一个虚拟端口，主要用于动态路由协议的设置，每个端口分配1个IP。第一部分城域网络简介19交换机⚫交换机的以太网端口本身不需要IP地址，分配给交换机以太网IP地址是给奇侠挂的网络设备使

用的，每个VLAN的IP地址需求为该VLAN分配的IP地址段为2N。其中一个IP地址用于DefaultGateway,其它IP地址用于各端口下挂的设备。交换机的CONSOLE端口通常用于网络管理信息的输入和

输出。可根据实际情况分配或1个私有地址。CISCO交换机还有一个专门的虚拟网络口SCO和SLO，可跟据管理需要分配1个IP地址。每个LOOKBACK端口分配一个IP。第一部分城域网络简介20用户IP地址分配⚫应根据用户网络的子网数、主机数及网络发展情况

进行分配。地址数量按用户IP地址的利用率初期至少达到50%，1年内达到80%一是那个原则确定；用户网络必须支持CIDR和VLSM，用户网络不能以网络不支持CIDR和VLSM技术为由要求更多的IP地址，对应于主机数少于127的一般采用子网

地址方式进行分配，根据用户网络设计的主机数量确定子网掩码，子网划分方法严格按照RFC1878建议的要求，对用户网络要审核网络规模，首先要保证用户网络中主机如DNSServer、MailServer、WebServer能够使用合法地址，对于以上网浏览为

主的终端设备，建议采用NAT转换技术，一般考虑地址与计算机终端数量1：10分配。第一部分城域网络简介21第一部分城域网络简介22城域网建设经验和思路⚫在具体城域网建设工程中，个营运商应根据自身的情况，选择合适的技术产品和建设规模，分阶段，分步骤地建设城域网络。下面以某个中型城市新进入的运营建设成语

网络为例，从网络建设的各个方面来讨论城域网的建设。第一部分城域网络简介23⚫从网络层次来看，一般来说，典型的城域网分为骨干层，汇聚层和接入层三个网络层面，层次分明，便于业务开展和扩张，但也带来投资大和设备多的问题。往往可以简化层次，合并设备。初期可以考虑将骨干层

和汇聚层合一，总之以业务为建设导向，并有一定发展余量。第一部分城域网络简介24⚫在设备具体配置方面，可先根据有业务预测，并故语音和数据方面的需求，先上迫切需要的板卡。具体来说城市规模较小或没有交换节点时，考虑上主要通过以太网板卡发展数据业务，可通过透传至

会骨干节点等方式来解决、同时在设备上留下扩展空间，随着业务的发展逐渐曾加网络建设投入。在网络节点设置，网络布局方面，应该充分考虑IP网，话音，乃至3G等业务分布情况，结合本地地理，人文环境，城市规划，其他运营商等，综合考虑，来确定网络节点拓扑结构，并

不可拘束于环形网的形式，必要时可以先建设1+1链路。第一部分城域网络简介25⚫除了考虑组网之外，选择网络设备时还要注意设备的升级业务提供能力。带宽城域网的设备点多面广，网管和测试等辅助能力的需要严格，这就要求设备必须具有

很好的后续支持能力。同时，带宽网的未来技术发展具有不确定性，难以准确预测哪种产品形态和建网思路符合和未来发展，因此在设备选择时。必须考察厂家的总和技术能力，服务能力和持续改进能力，从这一意义上说，选择主流技术和实力厂家也是建设可扩展，能持续发展的带宽城域网的重要环节。⚫另外，在光缆管道等方

面，各地运营商应结合投入资金，在本地其他运营商网络还有城市建设具体情况下自采自建，买，租结合的方式，以节省投资，完善网络。第一部分城域网络简介26城域网的发展⚫在将来的城域网建设中，应该循序渐进，一线满足

目前需要为主，着眼长远发展，组不完善现有网络结构，随着业务需求增加，完善各层架构。具体来说，在骨干层可采用大容量交叉系统和城域波分系统，超大城市核心层面，可以在骨干传输节点建立全网状光纤连接或虚拟波长连接，各主干环网

之间的“网状网”，采用分布式恢复算法进行保护。也就是在各汇聚层面均为环网的高一级层面建立网状网恢复。将数据接入节点（IP路由器，核心节点交换机等）下放到次节点形成环路，汇聚层和接入层应采用环网结构，可以根据业务类型选择SDH或RPR技术，并根据业务发展调整网络结构和电路配置。第一部分城域网络简

介27IP化演进第一部分城域网络简介28第二部分城域网的以太网技术29前言以太网是当今应用最广泛的局域网技术第二部分城域网的以太网技术30学习指南理解以太网技术原理，可以遵循两个逻辑：以太网设备的发展和链路物理介质速率提升第二部分城域网的以太网技术31参考资料⚫IEEE802.3⚫IEEE802

.3u⚫IEEE802.3z⚫IEEE802.3ab⚫IEEE802.3ae第二部分城域网的以太网技术32目标⚫学习完此课程，您将会：了解以太网相关标准掌握以太网技术原理和发展过程第二部分城域网的以太网技术33内容介绍第1章以太网相关标准第2章以太网技术

原理第二部分城域网的以太网技术34以太网的诞生⚫以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测（CSMA/CD）机制,数据传输速率达到10Mbps。⚫以太

网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。以太网版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel和Xerox三家公司

联合开发，与IEEE802.3规范相互兼容．第二部分城域网的以太网技术35以太网与IEEE802.3（一）第二部分城域网的以太网技术36以太网与IEEE802.3（二）第二部分城域网的以太网技术37IEEE802.3线缆第二部分城域网的以

太网技术Name电缆最大区间长度10BASE-5粗同轴电缆500m10BASE-2细同轴电缆200m10BASE-T双绞线100m10BASE-F光纤2000m38IEEE802.3连接方式第二部分城域网的以太网技术39快速（100M）以太网⚫数据传输速率为

100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。⚫IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u第二部分城域网的以太网技术40IEEE802.3u的线缆长度第二部分城

域网的以太网技术名称线缆最大段长优点100Base-T4双绞线100m使用3类线100Base-Tx双绞线100m100Mbps全双工100Base-Fx光纤2000m100Mbps全双工41千兆以太网⚫千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展

，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。⚫标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）第二部分城域网的以太网技术42IEEE802.3z的线缆标准⚫1000BaseL

X是一种使用长波激光作信号源的网络介质技术，在收发器上配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm）的激光传1270-1355nm（一般为1300nm）的激光传输器，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。

⚫1000BaseSX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，收发器上所配置的波长为770-860nm（一般为800nm）的激光传输器不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。⚫1000BaseT使用的一种特殊规格的

高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆。第二部分城域网的以太网技术43万兆以太网⚫已经开始部署，预计未来将有大规模的应用⚫标准为IEEE802.3ae⚫网络线缆只可以使用光纤⚫只有全双工模式⚫

创造了一些新的概念，例如光物理媒体相关子层(PDM)第二部分城域网的以太网技术44内容介绍第1章以太网相关标准第2章以太网技术原理第二部分城域网的以太网技术45第2章以太网技术原理第1节以太网技术基本概念第2节HUB和L

2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE以太网出现第二部分城域网的以太网技术46以太网原理---CSMA/CD⚫CS：载波侦听。在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。⚫MA：多址访问。每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。⚫CD：冲

突检测。边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。冲突的检测：由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍。据此可判断冲突的产生第二部分城域网的以太网技术47以太网的MAC地址00e0.fc39.80341

.MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。2.MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分

配。3.如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。4.如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。第二部分城域网的以太网技术48以太网帧结构第二部分城域网的以太网技术49第2章以太网技术原理第1节以太网技术基本概念第2节

HUB和L2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE以太网出现第二部分城域网的以太网技术50传统以太网连接设备HUB第二部分城域网的以太网技术51所有的HUB都是半双工的第二部分城域网

的以太网技术52冲突域第二部分城域网的以太网技术53由HUB组建以太网的实质⚫实际上网络中由HUB组建以太网，仍然存在以下缺陷：冲突严重；广播泛滥；无任何安全性。由HUB组建以太网，依然是一种共享式以太网第二部分城域网的以太网

技术54L2工作模型第二部分城域网的以太网技术55基于源地址学习第二部分城域网的以太网技术56基于目的地址转发第二部分城域网的以太网技术57二层交换机原理1.接收网段上的所有数据帧；2.利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表（源地址自学习），使用地址

老化机制进行地址表维护；3.在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到就将该数据帧发送到相应的端口（不包括源端口）；如果找不到，就向所有的端口发送（不包括源端口）；4.向所有端口转发广播帧和多播帧（不包括源端口）。第二部分城域网的以

太网技术58三种交换模式⚫Cut-Through：交换机接收到目的地址即开始转发过程延迟小交换机不检测错误⚫Store-and-Forward：交换机将全部内容接收才开始转发过程延迟大交换机检测错误，不会有错包

⚫Frag-free：交换机接收完数据包的前64字节（一个最短帧长度），然后根据头信息查表转发。结合了直通方式和存储转发方式的优点。第二部分城域网的以太网技术59全双工简述⚫实现全双工的物质保证⚫全双工对以太网技术的影响⚫支持全双工的设备第二部分城域网的以太网技术60自动协商第二部分城域

网的以太网技术61协商原则第二部分城域网的以太网技术62广播域第二部分城域网的以太网技术⚫L2对所接收到的数据帧根据MAC地址进行二层转发，冲突域被限制到了一个端口上。但是无法限制广播域的大小。63全双工和L2交换机的缺点⚫全双工和L2带来了以太网两次重大飞跃，彻底解决了困扰以太网的冲突问

题，极大的改进了以太网的性能。并且以太网的安全性也有所提高。但以太网存在如下缺点：广播泛滥安全性仍旧无法得到有效的保证第二部分城域网的以太网技术64第2章以太网技术原理第1节以太网技术基本概念第2节HUB和L2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE

以太网出现第二部分城域网的以太网技术65VLAN的起源——基于端口分组⚫解决广播泛滥问题的主导思想：将没有互访需求的主机隔离开第二部分城域网的以太网技术66VLAN技术的优点和缺点⚫VLAN技术成功的解决了广播问题，并且使以太网的安全性有了进一步的提高，此

时的以太网技术趋于完美。⚫但VLAN技术也有缺点：使用VLAN来划分网络后，网络的效率提高不少，可是本来不需要相互访问的两个部门，现在又要少量的访问需求，该怎么办到呢？第二部分城域网的以太网技术67解决办法（一）⚫使用路由器连接不同的VLAN第二部分城域网的以太网技术68解决办法（二）

---单臂路由⚫使用支持VLAN属性的路由器连接不同的VLAN第二部分城域网的以太网技术69（L2+路由器）模式的缺陷⚫1.需要多个设备，组网复杂；⚫2.VLAN间通信通过路由器完成；⚫3.路由器价格昂贵，速率较低。第二部分城域网的以太网技术70解决办法（三）⚫将路由器和交换机合成一个设

备－－三层交换机第二部分城域网的以太网技术71什么是三层交换机⚫在逻辑上，三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就是IP报文选路的过程。⚫三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现的方式：三层交换机通过硬件实现查找和转发；传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发；三层交换机

的转发路由表与路由器一样，需要软件通过路由协议来建立和维护。⚫在局域网中引入三层交换：能够更加经济的替代传统路由器。第二部分城域网的以太网技术72三层交换机的应用⚫三层交换机特别适合下面这样的组网几乎全以太网接口路由比较稳定，变化比较少第二部分城域网的以太网技术73低

端的路由器和L3的区别第二部分城域网的以太网技术项目路由器三层交换机端口类型非常丰富，几乎可以支持所有通信端口比较单一，主要支持以太网转发实现途径主要以CPU加软件实现为主。由硬件ASIC实现转发路由算法最长匹配第一包路由，以后做精确匹配包转发率低高（命中）或者更低（没命中）成本高低对路由变化的

适应能力强弱二层交换不支持支持74L3交换机仍有不足之处⚫L3交换机仍有不足之处：L3虽然几乎具备了路由器的所有功能，但在走向广域网的过程中却遇到了广域网接口带宽不足，路由性能低下的尴尬。第二部分城域网的以太网技术75第2章以太网技术原理

第1节以太网技术基本概念第2节HUB和L2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE以太网出现第二部分城域网的以太网技术76GE对以太网技术的深远影响⚫GE的特点:以低廉的价格提供巨大的带宽对以太网技术提供平滑的升级和良好的兼容GE

的出现使以太网技术从企业网走向城域网⚫10GE的特点:10G是目前路由器技术中所能达到的最高单端口带宽，而10GE由于具有以太网技术的许多天然优势，已经远远走在10GPOS之前，并很可能取而代之。10GE的出现将使以太网技术最终冲出城域网，走向骨干网。第二部分城域网

的以太网技术77GE/10GE与L3⚫早期的L3由于主要基于以太网技术，所以相对于路由器，主要的缺点是没有或者只要少量的低速广域网口，而GE/10GE的出现，恰好弥补了L3的不足。第二部分城域网的以太网技术78大型L3与GSR的融合趋势很多大型L3都具有POS等广域网口；而GE/10G

E已经成为GSR的标准配置。大型L3的ASIC芯片功能日益强大，路由规模超过10万，很多功能特性都可实现；GSR早已通过NP实现硬件转发。由于大型L3功能日益复杂，成本上升，已经接近GSR。在部分GSR中通过内置LSW板来实

现二层转发。⚫大型L3与GSR的区别和界线日益模糊，讨论某种设备属于GSR还是L3已经没有意义。第二部分城域网的以太网技术79第三部分城域网的弹性分组环技术80引言随着各运营商业务竞争的加剧和客户越来越高的业务

体验需求，促使城域网技术不断向前发展，在核心层和汇聚层技术日臻完善的今天，城域网接入层面的各种可靠性技术也被提上日程，RPR就是面向城域接入网业务保护的可靠性技术之一。第三部分城域网的弹性分组环技术81参考资料⚫IEEE802.17Resilientpacketring(RPR)access

methodandphysicallayerspecifications第三部分城域网的弹性分组环技术82RPR技术是什么⚫弹性分组环（RPR）属OSI模型介质访问控制层的一种协议，是为了优化在环形网络拓扑上传送数据而提出的一种基于分组交换的承载技

术。RPR标准定义：基于RPR的Ethernet应用有两种工作模式：桥模式和路由模式，所谓桥模式，实际上是RPR环符合桥设备的工作原理，数据报文上环前和下环后的转发依据的是MAC表项；而路由模式情况下的数据报文在上环前和下环后的转发依据是路由表项。EoRPR（EthernetoverRPR）就是R

PR应用于Ethernet时的桥模式，是在以太网迅速发展中提出的在弹性分组环路上承载以太网数据报文的一种新技术。第三部分城域网的弹性分组环技术83第1章环网技术的介绍第2章RPR技术的发展历程第3章RPR技术原理第4章RPR技术运用第三部分城域网的弹性分组环技术

84环网技术的介绍⚫TokenRing〔令牌环〕是最早引入数据通信领域里面的环网技术，是一个基于MAC层协议的单向环网。其特点：一种低速网络节点只有获得令牌时才能向环上发送数据数据包采用源节点剥离的方法不具备

故障自愈的保护功能第三部分城域网的弹性分组环技术85⚫TokenRing〔令牌环〕是最早引入数据通信领域里面的环网技术，一个基于MAC层协议的单向环网，用于局域网，不具备故障自愈的保护功能。令牌环网是一种低速网络，一般在5类线缆上面传送。令牌环网的节点只有在获得令牌的情况下才能向环上发送数

据，令牌逐点传送，每个节点能轮流拥有一定的令牌时间，节点需要等待令牌以传送数据。已有令牌的节点，如果没有数据需要传送，可以将令牌传递给下一个节点。数据包采用源节点剥离的方法，即：数据包被送到环网上后，经过目的节点接收后，还会继续在环上转一圈，直到回到源节点才

被剥离，显然，这种方式下，整个环上的某同一时刻，只能有一个节点可以传送数据。第三部分城域网的弹性分组环技术86⚫FDDI〔光纤分布式数据接口〕可以说是一种改进的TokenRing技术。其技术特点：双环结构采用光纤作为传输介质利用令牌来传递对环网的控制权数据包

采用源节点剥离的方法不具备故障自愈的保护功能第三部分城域网的弹性分组环技术87⚫FDDI〔光纤分布式数据接口〕可以说是一种改进的TokenRing技术，也是利用令牌的来传递对环网的控制权，所不同的是，他采用了双环的结构，采用光

纤作为传输介质，在性能和效率上都较令牌环网有很大提高，和TokenRing一样，不具备故障自愈的保护功能。由于也是采用源地址剥离技术，带宽得不到有效利用。FDDI网络目前仍在广泛使用企业网和校园网中。第三部分城域网的弹性分组环技术88⚫SDH〔数字同步系列〕是目前广泛应用在

传输网络里面的一种环网技术。其技术特点：单环、多环都支持采用点到点、电路交换采用时分复用主要为语音服务高可靠性第三部分城域网的弹性分组环技术89⚫SDH〔数字同步系列〕是目前广泛应用在传输网络里面的一种环网技术，单环、多环都支持。具有高可靠性，能提供故

障自动保护倒换APS的故障自愈机制。其采用点到点、电路交换的设计，环内带宽被静态分配为一条条静态固定带宽链路，使用时分复用，主要为语音服务。由于其点到点、电路交换的设计，缺点诸多：逻辑全连接时带宽浪费严重，带宽在节点间点到点的链路中固定分配并保留，带宽不能根据网络中流量的实

际情况而改变，不利于带宽的高效利用，很难适应具有突发性特点的IP数据业务。广播和组播报文将分成多个单播完成，带宽浪费严重，而且对于APS特性，需要最高多达50%冗余带宽，未能提供灵活的选择机制。〔两种保护机制1+

1、1:N〕。另外，网络中设备的多层次，管理复杂，业务开通速度慢，在网络维护和满足用户宽带需求的灵活性等方面，存在问题。第三部分城域网的弹性分组环技术90⚫POS环，严格来说，并不是一种环网技术，仅仅是近年来，网络上的一种组网应用。将网络上面的N个节点通过N

条链路首尾相连起来，整个环其实是由N个相互独立的点到点POS/PPP连接构成的。其技术特点：业务在节点间逐点三层转发实现相互通信无带宽管理方法不具备故障自愈的保护功能，倒换完全由路由协议控制。第三部分城域网的弹性分

组环技术91⚫POS环，严格来说，并不是一种环网技术，仅仅是近年来，网络上的一种比较流行的组网应用。将网络上面的N个节点通过N条链路首尾相连起来，整个环其实是由N个相互独立的点到点POS/PPP连接构成的，业务在节点间逐点三层转发实现相互通信，节点需要处理所有报文，严重影响环的吞吐量。由于仅

仅是一个组网性的应用，没有一个针对环级别的带宽管理，某段的拥塞无法通知其它节点，而且没有二层的故障自愈能力。第三部分城域网的弹性分组环技术92⚫RPR〔弹性分组环〕是一个闭合环路、点到点、基于MAC层的逻辑环状拓扑。对于物理层来说，RPR就是一组点到

点的链路；而对于数据链路层来说，RPR就像是一个类似于Ethernet的广播介质网络。其技术特点：双环逆向拓朴结构完全分布式的访问控制方法、无令牌概念电信级故障故障自愈，业务切换时间小于50ms自动拓朴发现，

能自动选择业务最优路径。环节点热插拔单播流的目的地址剥离第三部分城域网的弹性分组环技术93⚫国际标准化IEEE802.17工作组和RPR联盟正致力于将上述几种技术的优点合而为一，研究并规范化一种环网拓扑上使用的MAC层协议——RPR〔弹性分组环

〕，满足未来网络的要求。•RPR的设计目标定义了一个闭合环路、点到点、基于MAC层的逻辑环状拓扑。对于物理层来说，RPR就是一组点到点的链路；而对于数据链路层来说，RPR就像是一个类似于Ethernet的广播介质网络。

其特性可以简单概括：•双环逆向拓扑结构，外环和内环同时可传送数据和控制信息。•完全分布式的访问控制方法，无MasterNode，无令牌概念。•电信级故障自动保护倒换IPS功能，业务倒换时间小于50ms，且无需类似SONET/SDH的APS冗余保护带宽支持。•自动拓

扑收集，能自动选择业务最优路径。•应用简单，基本无需配置，结合拓扑自动发现和IPS特性，环支持节点动态加入和删除，业务不受影响，真正的节点热插拔。•单播流的目的地址剥离，被目的点接收后，无需回到源地址，直接被剥离。第三部分城域网的弹性分组环

技术94⚫其技术特点：空间复用技术RPR-Fa公平算法保证QOS，支持带宽预留的业务传统Ethernet概念，支持所有Ethernet上层协议和业务。物理层无关带宽很容易平滑扩展，155M-10G，甚至40G支持环网级别的设备互

通性具有完善的操作和维护平台，可运营可管理第三部分城域网的弹性分组环技术95⚫空间复用技术，极大地提高了环带宽的利用度。•RPR-Fa公平算法，网络带宽动态调整，无需静态配置节点间带宽，能实现带宽全局公平和局部最优利用。•流量等级保证QOS，支持带宽

预留的业务，如TDM。•传统Ethernet概念，支持所有Ethernet上层协议和业务。•物理层无关，能支持Ethernet、DWDM和SONET/SDH，•带宽很容易平滑扩展，155M-10G，甚至

40G。•支持环网级别的设备互通性。比如ATM、路由器、TDM设备用同一个RPR环网连接，共享环网物理链路和环网带宽。•具有完善的操作和维护平台，可运营可管理。第三部分城域网的弹性分组环技术96第1章环网技术的介绍第2章RPR技术的发展历程第3章RPR技术原

理第4章RPR技术运用第三部分城域网的弹性分组环技术97RPR技术的发展历程⚫在RPR技术在正式标准化以前，Cisco、Luminous、Nortel就分别推出了自己概念的RPR技术，分别是DPT、RPT、IPT，各自特点和应用领域不尽相同。⚫在2003年一月份的会议上，两大阵营达成

一致，通过了Darwin协议，并做为RPR协议草案的基线版本，目前IEEEP802.17-2004第三部分城域网的弹性分组环技术98⚫RPR（弹性分组环）是IEEE802.17工作组正在标准化的一种新的MAC层技术，是一个工作在OSI协议栈第二层的介质访问控制（MAC）协

议，具有和物理层的无关性，可运行于SONET/SDH、Ethernet和DWDM之上。•RPR技术吸收了千兆以太网的经济性，吸收了SDH的电信级特性与以太网的面向数据业务的高带宽分发、灵活性、可扩展能力和APS故障自愈的高可靠性等特性，RPR不仅支持IP业务，而且支持传统的TDM

业务。•RPR将用以取代SDH来组建以数据为中心的城域网络，为运营商提供弹性、快速故障自愈能力、性能监视能力，是一种很好的组网方案。RPR基于环行拓扑提供数据优化的带宽管理、高性价比多业务传输解决方案，RPR是针对数据业务特征而提出的对现有城域网和核心网的技术演进方案。•在R

PR技术在正式标准化以前，Cisco、Luminous、Nortel就分别推出了自己概念的RPR技术，分别是DPT、RPT、IPT，各自特点和应用领域不尽相同：第三部分城域网的弹性分组环技术99⚫Cisco的

DPT：•1999年，思科提出了基于‘IP+光’的DPT动态包传输概念，利用DPT技术，可以组建双纤环网，进行包传输。DPT综合了SDH的电信级50ms保护倒换特性和以太网的动态包传输特性，同时还使用公平算法和空间重用协议来优化网络

性能，相对SDH环网，DPT的光纤带宽的利用率的到了极大的提高，同时网络的扩容与维护工作，以及组网成本又得到了极大的节省，这项技术的推出，为业界宽带城域网技术带来了很大的革新。•Cisco的DPT产品多以小卡的方式直接应用到其路由器产品和L3交换机上，涉及主要产品有12000、1

0700、7600系列、7200、7500系列。DPT现有的传输速率有622Mbps和2.5Gbps两种。•思科的DPT主要支持IP数据业务，如果需要同时支持TDM业务，则需要同传输设备配合组网，或者外

加RAD公司的IP-MUX设备。•思科DPT的实现与物理层无关，能在SDH/SONET、DWDM和裸光纤上组网，目前也只能支持SDH。第三部分城域网的弹性分组环技术100⚫Luminous的RPT•RPT是Luminous开发的一种弹性包传输协议，跟思科的DP

T协议比较类似，但是增加了TDM业务仿真功能；•Luminous的RPT产品策略比较简单，使用简单的L3平台，增加两块RPT接口板、一套时钟传送机制配合TDM仿真接口板，然后形成城域多业务传送产品。•与传统的SDH、Metro等产品比，以低价、高效带宽利用率、新设备形态等吸引用户。较好从

简化网络层次解决了数据、话音的综合接入问题获得业界的看好。第三部分城域网的弹性分组环技术101⚫Nortel的IPT•北电主要是利用其在光网络传输技术上的领先优势以及市场占有率，在基于SDH的METRO平台中实现其IPT产品形成OPTeraPacketEdge系列。能够在统一的

SDH平台上提供TDM业务和IPT数据业务。•北电的“城域网中以太主宰一切”的策略，体现在以太业务可承载到SONET、DWDM、光纤上，其布署方案可以是：EoF、EoSDH(RPR)、EoWDM，因此光以太网的概念远大于传输的范围，更

多的应该是可运营的网络模式，是新业务模式与城域传输的融合。•RPR协议制定初期，IEEE802.17工作组中主要存在两大阵营：1、一个阵营以Cisco为主，其草案称为“Gandalf”；2、另一个阵营以Nortel的IPT和Luminous的RPT为主，其草案称为“Alladin

”。在今年一月份的会议上，两大阵营达成一致，通过了Darwin协议，并做为RPR协议草案的基线版本。预计正式的RPR协议将会在2003年的3月份制定完成。第三部分城域网的弹性分组环技术102第1章环网技术的介绍第2章RPR技术的发展历程第3章RPR技术原理第4章RPR技术运用第三部分

城域网的弹性分组环技术103第3章RPR技术原理3.1RPR概念3.2节点数据操作3.3RPR环特点3.4故障自愈3.5拓扑发现3.6广播和多播3.7公平算法第三部分城域网的弹性分组环技术104⚫RPR（Resilien

tPacketRing）为逆向双环拓扑结构，外环为OuterRing、内环为InnerRing，外环和内环都传送数据包和控制包，内环的控制包携带外环数据包的控制信息，反之亦然。第三部分城域网的弹性分组环技术•弹性分组

环RPR（ResilientPacketRing）采用基于分组的光纤传输（packet-basedopticaltransport）技术，提供多业务接入，并结合光纤网络带宽大、可快速自愈的能力，为运营商在现有的光纤网

络上提供高性能价格比的服务。•RPR网采用具有相反旋转方向的双环拓扑结构，其中报文发送方向为逆时针的称为“内环”（innerring），报文发送方向为顺时针的称为“外环”（outerring），两个环可

同时发送数据报文和控制报文。•数据报文的发送称为下行（downstream），控制报文的发送称为上行（upstream）。内环和外环的控制报文分别为对方的数据报文发送提供控制。105⚫RPR数据节点操作•Insertion：数据包上环操作，将其它接口转

发过来的报文插入RPR环第三部分城域网的弹性分组环技术•Forwarding：将途经本节点的报文简单转发到下一个节点•Receiving：接收从环上来的数据报，送Host/L3处理•Stripping：数据包下

环操作，将报文从环上剥离•单播报文接收：同时执行Receiving和Stripping•多播报文接收：同时执行Forwarding和Receiving•PassThough模式：对所有包执行Forwarding操作106⚫RPR环作为一个共享

的媒体介质，RPR环上的每个结点对数据包的处理主要有四种操作：Insertion、Forwarding、Receiving和Stripping，简化了结点间的操作。•Insertion：数据包上环操作。RPR端口发送的数据包是经过L3层从其他端口转发而来，这些报文的下一条节点均是环上节点。当然，

一些路由协议报文会直接有业务层生成，进入环网。•Receiving：接收从环上来的数据报，送Host/L3处理。•Stripping：数据包下环操作。对于目的Mac为本节点的数据包，节点将执行剥离操作，并将数据送往L3处理。在L3，依据报文IP地

址执行转发，转发到其它端口，或有本节点的业务层接收，如路由协议报文。第三部分城域网的弹性分组环技术107•Forwarding：只是经由本节点去往其它节点的数据包，本节点近在L2执行快速转发，L2转发

完全有硬件完成。极大的提高了RPR节点的L3吞吐量。而对于其它环技术，所有的包，无论是否由本节点接收的，都需要送到L3处理，不适合大流量网络。对于多播业务，节点在执行L2转发的同时，会将数据包送往L3处理。RPR节点特有Pas

sthough工作模式，对所有报文简单执行Forwarding操作。•Passthough模式，在这种模式下，一个RPR节点相当于一环上的一个透明节点，对上下节点间的所有包进行完全转发，包括UsageMessage包。在其它节点的拓扑信息里面没有该节

点，但是原来的物理双环结构仍然保持。•在ShutDown或者上层失效的情况下，节点会自动进行Passthough模式，以保证环的持续可用性，带宽不受影响。而IPS自动保护发生时，环带宽其实减少了一半，因为环已经从正常的双环结构变为了单环结构。第三部分城域网

的弹性分组环技术108⚫特点RPR环结构可以实现高效带宽利用，特点：目的地址剥离空间复用机制带宽自动分配无冗余带宽支持广播和多播二层快速转发第三部分城域网的弹性分组环技术109⚫目的地址剥离：单播数据流将被目的节点接收并从环上剥离。⚫空间复用机制：使得整个环网的资源可以被不同

的结点分段使用，可以使整个环网的累积带宽大于单个链路的带宽容量。⚫带宽自动分配：无需类似SDH一样的复杂静态分配，支持突发业务，而且业务开通快。这部分请参考RPR-fa。⚫无冗余带宽：和传统的SONET技术不一样，RPR可利用内外两个环同时传输数据和控制

信息，内外环互为备份实现IPS故障自愈功能，而不需要刻意保留资源以实现链路的保护机制。⚫广播和多播的支持：相应的数据包在环网上只有一份拷贝，目的结点将接收数据包并转发，而源结点则负责将广播包和多播包从环网上剥离。利用现有的MAC地址编码技术就可以有效地表示广播或者多

播报文。⚫二层快速转发：节点只对以自身为目的地的数据包进行复杂的处理，而对于其余的数据包只是简单地在环网上转发；第三部分城域网的弹性分组环技术110⚫RPR有非重叠复用和重叠复用两种方式：在非重叠区域的并发数据传输，两者互不干扰；在重叠区域的并发数据传输，总带宽有公平算法

自动协调。第三部分城域网的弹性分组环技术111⚫故障自愈第三部分城域网的弹性分组环技术112•当结点失效或者链路发生故障的时候，RPR可以提供Wrapping或Steering的保护措施，继续保证环网

的连通性，提供相当于SDHAPS的低于50毫秒故障保护能力，而且自动保护倒换不需要象SDH一样的50％的冗余带宽开销。RPR可以对物理媒质的故障以及L2层的节点失效进行有效的保护。•Wrapping：当环上的某个地方发生故障时，故障

附近两个节点处将自动环回，即把内环和外环连在一起，形成一个闭合单环，整个环可利用带宽自然地由于双环到单环的变化而减少50%。环回后，经由故障节点/段的业务将在环回节点处环回，绕行相反方向，然后在另外一个环回节点处返回到原来方向

，并继续传送到目的节点。Wrapping操作由IPS协议在相邻失效节点之间通过ShortPath消息进行，并且通过LongPath消息知会其它节点。Wrapping操作非常快，几乎没有包损失，但是Wrapping后，由于业务包在环上绕行，带宽有所浪费，特别是故障临近的段，对迸发业务影响

较大，难免一定业务拥塞的现象。第三部分城域网的弹性分组环技术113第三部分城域网的弹性分组环技术114•Steering：在Steering保护模式中，当环上的某个地方发生故障时，指名故障点和类型的Steering保护消息会瞬时发送到环上每个节点，拓扑也会相应更改。

有了新的拓扑，源节点只需要直接按新的拓扑发送数据给目的节点即可，由于路径选择是根据新的拓扑做出的，数据可以经由一个方向直接到达目的节点，无需从发生故障的地方环回。Steering操作后，原来的双环结构变化为了两个开口的单环，非闭合的，可用带宽同样减少到50%，而且由于

Steering操作稍慢一点，在新拓扑获得以前，已经发出的小部分数据将在故障点被丢弃〔开环〕。和Wrapping所不同的是，数据没有绕行，不会由于绕行而浪费带宽。•另外，对于节点上层软件故障，包括L3故障，RP

RL2可以自动进行Passthough透传模式，仍然保证环的双环结构，导致最大联通性和可用带宽。•华为公司同时支持绕回和抄近这两种方式，并且结合这两种方式各自的优点，取长补短，配合应用，采取先用绕回方式，后转用抄近方式的

保护流程。当RPR链路故障出现时，立即启动绕回方式进行保护，不中断业务；当各节点的各种状态数据(拓扑信息等)重新收敛并稳定下来后，切换到抄近方式，以便节省带宽。这样可以到达最佳的保护和利用效果。第三部分城域网的弹性分组环技术115•当在环中出现多点故障的

时候，如图：环上有两个地方断开了，那么环就被分割成两个部分，区域A和B之间的通信就被中断了第三部分城域网的弹性分组环技术116⚫拓扑发现•将A、C接口的光纤断开，环将在A、C两处环回〔B的两侧也将环回〕，业务不间断。将A、C之

间光纤直接连接好，WTR之后，两处环回将消除，环恢复双环结构，环上节点的拓朴信息中不再有B节点。第三部分城域网的弹性分组环技术117•首先：设置节点A和节点C，使之处于Wrap模式，即对节点A的B侧发起强制倒换请求，对节点C的A侧发起强制倒换请求•然后：拔掉节点A与节点C

之间的光纤•接着连接AB光纤、BC光纤，将节点B添加到节点A与节点C之间•最后：取消节点A和节点C的环回模式，即取消对节点A的B侧发起强制倒换请求，取消对节点C的A侧发起强制倒换请求第三部分城域网的弹性分组环技术118•准备好需加入的节点B，正常启动，将A、C接口的

光纤断开，环将在A、C两处环回，业务不间断。将AB光纤、BC光纤连接好，WTR之后，两处环回将消除，环恢复双环结构，环上节点的拓朴信息中有B节点增加，可以看到A到C的业务经由B转发。第三部分城域网的弹性分组环技术119•首先：将节点A、节点B之间和节点B、节点C之间的光纤拔掉，在保护机制作用下，节

点A和节点C处出现环回（WRAP），此时节点A、C，D和E形成单环。•然后：连接节点A和节点C之间的光纤。•最后：WTR定时器超时后，节点A和C之间的WRAP状态会切换到IDLE状态，此时节点A、C，D和E形成双环。第三部分城域网的弹性分组环技术120⚫多播和广播•对于多播报

文，环上节点快速执行转发，有硬件完成，并同时接收一份，送Host/L3处理。当该报文回到源节点时，执行源地址剥离。第三部分城域网的弹性分组环技术121⚫公平算法RPR-Fa第三部分城域网的弹性分组环技术122•RPR是独立于媒介的二层MAC协议，运行在采用两个相反旋转方向的光纤环的网络中。•

RPR通过RPR公平算法或RPR-fa算法（RPRFairnessAlgorithm）进行拥塞控制。当一个节点发生拥塞时，它通过反方向的环向上行节点发送RPR的使用报文（UsagePacket），该报文同时还起到维持链路状态的作用，上行节点根据报文中的信息调整自己发送数据的速

率，以消除拥塞。•RPR-fa算法只用于控制低优先级数据报文的发送，高优先级的数据报文则不受RPR-fa的控制，只要有足够的转发缓存（transitbuffer）空间就可以发送。第三部分城域网的弹性分组

环技术123第三部分城域网的弹性分组环技术124•B增加700M后，E-D流量达到2.1G，仍然可以无阻塞转发。但是在A也注入700M流量到E时，E-D上面流量拥塞，4*700M大于2.5G。依据公平算法D节点立刻将本地节点下发流量降为400M，然后向上游节点C

通过UsageMessage消息传递拥塞信息第三部分城域网的弹性分组环技术125•C节点接收到D节点的拥塞信息后，立即降低下发的流量，随着C节点流量的降低，D节点下发的流量会有所增加；•依据公平算法，D节点和C节点下发的流量变为550M，然后继续向上游节点B传递拥塞信息。依

次持续，最后各节点均发送625M，公平享有带宽。第三部分城域网的弹性分组环技术126⚫队列调度、QOS保证第三部分城域网的弹性分组环技术127⚫Transitbuffer可以有两种模式，Singlebuffer和

Dualbuffer。⚫Singlebuffer模式：•Singlebuffer模式会将三种不同优先级的业务都放入一个fifo中队列中，无区别对待;•Transitbuffertraffic（Ts)将被最先发送，且不管优先级高低；然后highprioritytransmittraffic

(HPTx),mediumprioritytransmittraffic(MPTx),lowprioritytransmittraffic(LPTx)按优先级顺序发送，lowprioritytransmittra

ffic和不符EIR的mediumprioritytransmittraffic需要遵循RPR-FA的限制。⚫Dualbuffer模式：•Dualqueue则分为高低两种优先级，其与三种流量等级的对应关系为：•Class-H：使用高优先级队列

；•Class-M：使用低优先级队列，分为guaranteed业务和excesstraffic业务，其中guaranteed业务比Class-C优先级高，不使用公平算法；excesstraffic业务与Class-C优先级一样，使用公平算法；•Class-L：使用低优先级队列。⚫High

prioritypacketsfromthehighprioritytransitbuffer(HPTs)将总是最先发送，只要LowPriorityTransitBuffer未满，则Highprioritytransmitdata(HPTx)会被第二个发送，符合CIR的MediumPrio

ritytransmittraffic(LPTx)将会第三个被发送，如果没有违反RPR-FA的话，lowprioritytransmittraffic第四个发送，在没有其他的包发送的时候，lowpriortitytransit

buffertraffic(LPTs)才会被发送第三部分城域网的弹性分组环技术128RPR环较POS环的优点⚫带宽高利用率和QOS保证：空间复用、RPR-Fa公平算法、L2队列调度⚫节点处理的高效率：对于非本节点数据仅硬件完成L2转发，无需L3参与，吞吐量高

。⚫保护机制和环网弹性：提供50ms故障自愈，无需50%冗余带宽。⚫服务提供简单化：完全分布式存取控制，带宽由公平算法动态分配，拓朴自动发现，用N条链路实现N节点Mac层全连接。⚫可升级易维护性：支持节点即插即用，可支持2－32节点，

增加删除节点不影响现有业务。第三部分城域网的弹性分组环技术129第1章环网技术的介绍第2章RPR技术的发展历程第3章RPR技术原理第4章RPR技术运用第三部分城域网的弹性分组环技术130城域网解决方案第三部分城域网的弹性

分组环技术131⚫城域网IP接入环第三部分城域网的弹性分组环技术132⚫大型RPR应用－相切环•以环的形式直接接入骨干RPR环，形成相切环。第三部分城域网的弹性分组环技术133⚫大型RPR应用－相交环•对等RPR环

，将关键节点设计成两环的共同节点，形成相交环。第三部分城域网的弹性分组环技术134⚫大型RPR应用－配合其它链路•对于大型多节点RPR环组网，可以考虑在关键节点间建立辅助链路，形成备份或负荷负担第三部分城域网的弹性分组环技术135谢谢136