凯创公司中国城市居住小区宽带IP互联网接入解决方案

中国城市居住小区宽带IP互联网接入的背景
Internet的发展
　　从最初的美国大学之间的研究共享网络导弹告警覆盖全球各个角落的Web，Internet发展至今已有30多年了。Internet在其出现时只是大学和美国军方的研究机构进行数据共享的专用工具，最初是建立在2400bit/s简陋的电话线路的调制解调技术之上的。而今天，Internet已经是全球Tbit/s（1012bit/s）基础上的公共信息交流网络，为全球约100,000,000（1亿）用户的工作学习和娱乐的巨大平台。
Internet在中国的发展
　　在中国，Internet的发展起步较晚，但由于国家改革开放的政策和对信息技术应用的重视，其发展的势头却超过了任何一个国家和地区。从中国互联网络信息中心（China Internet Network Information Center）的统计数字来看，1997年中国的互联网用户为62万，而到了2000年底中国的互联网用户已经拥有超过2千3百万的用户，是97年的377倍！并且，保守的估计在2001年底可以达到5千万！
城市居住小区宽带IP互联网接入的提出
　　中国的互联网用户在目前有超过1千5百万使用的是普通电话线调制解调器上网，这就带来了一个巨大的问题："上网速度太慢！"。有人戏称互联网（World Wide Web）是全世界在等待（World Wide Wait）！确实，电话线上网使得很多时间都浪费在无尽的等待之中，这决不符合信息时代的时间观念。
　　此外，中国加入世贸组织（WTO）的进程使得中国互联网用户的高速上网的要求空前提高。而且加入WTO使中国的互联网服务供应商都感到来自竞争对手的巨大的压力，为了能够再加入WTO前巩固和争取更有利的竞争地位争取更多的用户，这些服务供应商都不约而同的进行基础建设提高用户的上网速度。同时，房地产开发商和物业管理公司为了吸引更多的客户和使楼盘升值同样将提供具有吸引力的互联网接入服务作为在行业内提高竞争力的措施。
　　那么，如何提供更好的互联网服务呢？中国目前拥有2.2Gbps的互联网国际出口拥有几十Gbps的国内带宽，并且在今后一到两年内国际出口会增加到100Gbps，而国内带宽会增加到Tbps（1012bps）的水平。因此中国互联网服务的关键不在于出口和互联带宽而在于近几年有不少服务供应商尝试提供提高用户接入的带宽。
　　同时，由于中国的互联网用户的对上网的需求已经从最初的上网浏览逐步提高到在家娱乐（VoD、网络游戏、聊天、交友等等），并且很多用户已经需要和习惯于在家办公。另外，电子商务和B2C等也在中国蓬勃地发展了起来。所以，拓宽Internet最后一公里的工程在中国的所有互联网服务商和不动产开发商中间如火如荼的启动了！而其中最先启动的是城市居住小区的宽带IP互联网接入。
城市居住小区的宽带IP互联网接入技术的选择
　　在近几年有不少地方尝试了不同的技术来提供宽带的互联网用户接入，使用了诸如PSTN、ISDN、Cable Modem、xDSL以及以太网等技术。这些技术都可以运用在城市居住小区的宽带IP互联网接入，但它们在中国的实际情况下体现出不同的应用效果。
　　PSTN也就是通过普通电话线的调制解调实现上网，其最大的特点是成本极低：局端设备和线路几乎不需要任何投资，用户只要有电话就可以通过价格很低的Modem上网。但它的致命缺点是速度太慢：即使经过不断的技术改进其上行速度也最多只有48Kbps、下行速度最多56Kbps，已经成为用户上网的瓶颈。
　　ISDN技术可以通过普通电话线路为用户提供128Kbps的接入速度，在供应商的局端设备需要进行投资。其特点是成本低而速度也低，并不是真正的宽带接入。
　　Cable Modem可以通过有线电视网络的线缆为用户提供最高1-2Mbps的上联带宽和45Mbps的下联带宽。但在中国由于有线电视网络都为单向网络，需要进行耗资巨大的双向改造，并且用户得到的是共享带宽实际速度并不高且上下行带宽不对称。因此，不适合中国的实际情况。
　　XDSL技术可以通过普通电话线路提供最高10Mbps的下行带宽和2Mbps的上行带宽。但是由于XDSL技术对接入局到用户之间的线路的距离和质量要求很高，而中国目前的线路实际情况无法完全满足其要求，因此在一些城市的XDSL服务只能达到512Kbps-640Kbps，并且XDSL的局端和用户投资都很大不能满足用户的需求。
　　以太网技术是一种成熟的网络接入技术，从最初的10Base-T到100Base-TX、1000Base一直到即将完成的10G以太网都是使用同样的物理介质，有着其他接入技术无法提供的向更高带宽完全平滑过渡的巨大优势，并且不断有新的技术革新。通过以太网可以为用户提供10/100Mbps对称的互联网接入，可以运行包括VoD等带宽资源消耗巨大的应用。其局端和用户设备的投资比XDSL小，而速度大大超过XDSL，可以提供真正的宽带接入。并且在中国的各大城市目前已经开始进行光纤到楼、UTP到户的工程，虽然有一定的投资但这样的工程可以一劳永逸的为今后包括1Gbps接入10Gbps上联提供物理线路。因此以太网接入技术在中国的城市居住小区宽带IP互联网接入中成为首选。

城市居住小区宽带IP互联网接入的特点
　　首先，中国的城市居住小区的用户密度极其高，每平方公里可以达到几千户，因此城市居住小区宽带IP互联网接入的接入设备必须有极高的端口密度。
　　其次，中国城市居住小区的居民楼的状况差异很大：有刚刚建成的现代居住楼，也有五六十年代的老公房。因此必须提供灵活的接入方式，尤其对那些已经无法进行综合布线的老居民楼要能提供高速无线接入。

再次，中国居民的平均生活水平还比较低。因此要提供性价比高的接入方案。
　　最后，中国的互联网用户在网上的应用可以包括Internet浏览、Email、ICQ、网络游戏（MUD...）、E-commerce、VoD、VoIP等等，几乎包含了所有的网络应用。因此要提供良好的QoS服务。

城市居住小区宽带IP互联网接入的需求
　　凯创公司根据对中国的实际情况和特点的研究以及在国内外的接入网实施的经验，分析得出中国城市居住小区宽带IP互联网接入的需求：
　　高性价比
　　面向应用的QoS服务
　　灵活性
　　易用性
　　安全性
　　可靠性
　　可管理性
高性价比
　　城市居住小区宽带IP互联网接入是整个城市所有居民的Internet接入网络，负担着所有用户的大量通信。因此，其带宽和性能的要求非常高。而同时，由于网络耗资巨大、居民平均收入又较低，要求网络的成本不能很高。所以，城市居住小区宽带IP互联网接入网络必须提供性价比高的解决方案。
面向应用的QoS服务
　　如上分析，城市居住小区宽带IP互联网接入网络负担着城市所有用户的所有类型的通信。其通信的类型几乎涵盖了Internet所有的应用通信类型，包括视频会议、视频广播、VoD、VoIP、网络游戏、Email、ICQ、FTP、网页浏览、E-commerce、数据库查询以及远程教育等等应用类型。其通信方式和对传输网络的要求各不相同，所以网络必须面向应用，支持QoS，才能为所有这些应用提供网络传输。
灵活性
　　中国城市居住小区的大楼的状况差异很大，用户的要求也各不相同，有着不同的入网方式的需求，所以必须能够提供不同类型的灵活的接入方式。此外，由于各个城市有着不同的地理和历史的情况，因此要有灵活的组网方式。
易用性
　　城市居住小区宽带IP互联网接入网络是一种服务性网络，面对的用户层次差异非常大，有专业的网络工程师更有刚刚了解Internet的小学生。而且，大多数用户不是专业人员，因此要求网络具有很强的易用性。
安全性
　　同样，由于城市居住小区宽带IP互联网接入网络是一种面向社会所有用户的服务性网络，其中用户的个人隐私和个人信息的保密非常重要。所以，安全性也是由于城市居住小区宽带IP互联网接入网络所必须具有的特性。
可靠性
　　可靠性是所有类型网络的必要特性。城市居住小区宽带IP互联网接入网络是服务性网络，服务供应商为用户提供有偿的网络服务。时断时续的网络根本无法满足这种要求。所以可靠性网络中非常重要。
可管理性
　　由于城市居住小区宽带IP互联网接入网络覆盖整个城市，如果没有功能强大的网络管理，网络的运行成本会随网络规模的扩大而成指数级的增加，服务供应商会没有利润甚至亏损。并且，由于是服务供应网络，网络管理中的计费功能非常重要。

凯创公司中国城市居住小区宽带IP互联网接入解决方案
　　凯创公司是世界著名的网络解决方案供应者，为世界上，包括中国许多宽带IP接入网提供了出色的解决方案。针对中国宽带IP网络的现状和需求，凯创公司提出了以下城市居住小区宽带IP互联网接入解决方案。
凯创公司城市居住小区宽带IP互联网接入拓扑图
　　图1是凯创公司针对中国城市居住小区宽带IP互联网接入的需求提出的解决方案。凯创公司的城市居住小区宽带IP互联网接入方案是由城域核心、区级汇聚层、小区汇聚层和居民接入层组成的完整的城市居住小区宽带IP互联网接入解决方案。由凯创公司在业界领先的交换点阵式（CrossBar）技术和分布式第四层交换技术的XPedition系列交换式路由器、Matrix系列第四层交换机、VH系列接入交换机、RoamAbout无线网络系统、NetSight网络管理系统所组成。
　　城域核心
　　图2是凯创公司城市居住小区宽带IP互联网接入网络的城域核心，由凯创公司XPdition系列的ER16和SSR-8600和NetSight网管系统组成。其主要任务是为整个城市居住小区宽带IP互联网接入网络提供性能非常高的核心数据传输、QoS和为区级汇聚层提供高密度的上联端口。
　　ER16第四层交换式路由器拥有128Gbps业界领先的CrossBar交换背板，可以提供70Mpps的第四层吞吐量，提供120个千兆以太网和480个10/100兆以太网端口，并可以提供ATM、POS等广域网端口。SSR8600第四层交换式路由器拥有64Gbps业界领先的CrossBar交换背板，可以提供34Mpps的第四层吞吐量，提供30个千兆以太网和240个10/100兆以太网端口，并可以提供2Mbps同步端口、54Mbps HSSI高速同步端口、ATM和POS等广域网端口。
　　ER16和SSR8600之间各通过2条千兆以太网链路通过Smart Trunking技术和多路OSPF（MOSPF可以在不同的路由之间进行负载均衡和冗余）的技术联接，组成一个完全网状（Full Mash）结构，即提供负载均衡又提供冗余，使主干交换机之间组成完全冗余的12Gbps极高带宽的主干网。同时，ER16和SSR8600的第四层交换机机制为网络提供了面向应用（QoS）的网络特性和基于应用的网络安全性。而且，ER16和SSR8600为接入网提供了密度非常高的千兆端口和10/100兆端口。这样，ER16和SSR8600组成性能卓越功能强大的城市居住小区宽带IP互联网接入网络的城域核心网。

高度可管理性
　　凯创公司城市居住小区宽带IP互联网接入解决方案中所使用Xpedition系列、Matrix系列都支持RMON 9组、RMON2 9组远程网络管理协议，支持SNMP网管协议。VH系列、ELS系列交换机和RoamAbout无线网络系统支持RMON 4组。这些设备结合凯创公司的NetSight网管系统，可以通过网管工作站对整个网络提供是时端口级的管理，拓扑管理，VLAN的配置和管理。同时、由于设备对RMON2的支持，可以提供基于IP包的计费管理，便于服务供应商的计费。

案例研究--金山电信IP宽带网
网络设计
　　网络采用分层结构，由核心层、汇聚层和接入层组成。在网络中采用分层结构是大型网络设计的普遍原则，有效的隔离各个层次之间的相互影响，为每个层次的需求实现优化设计，提高整个网络的灵活性、扩展性和有效性。
IP服务网核心层的主要需求是：
　　线速的网络交换
　　高网络带宽
　　最大的网络可靠性
　　良好的扩展能力
　　清晰的网络结构
　　多业务的支持，包括Qos能力
　　流量管理等
汇聚层的主要要求是：
　　高端口密度
　　高性能、容量
　　多技术支持，支持各种接入技术如以太网、ATM等
　　安全控制
　　流量管理
　　多业务支持
　　计费管理等
接入层的主要要求是：
　　高性能、容量
　　多技术支持
　　多业务支持
　　用户管理能力等
根据上述的分层设计概念，金山电信IP宽带网的设计 如图所示：
　　核心层由四台Xpedition SSR8600交换路由器组成。每台路由器都配置远距离千兆模块，各台路由器之间以2条千兆线路连接，利用SmartTrunk以及OSPF的Equal-cost Path Balancing能力，在并行的链路之间进行负载平衡，当工作在全双工模式时，各台路由器之间具有4Gbps带宽。
主交换机的配置如下表所示：

    汇聚层均配置SSR8000，通过千兆接口与主干连接，配置100M接口与接入层设备连接。
SSR8000的配置如下表所示：

    接入层主要设备采用凯创公司具有业务分类交换能力的交换机Matrix E6。单模光纤接口直接连接用户或更下级接入设备。
Matrix E6配置如下：

SmartSwitch 2000配置如下：