【摘要】随着智慧城市建设发展和大数据产业的发展，数据业务需求量越来越大，城域网面临着巨大的压力。为解决城域网骨干网、接入网存在的问题，提高网络效率，提升城域网设备使用效率，本文就IP城域网建设及优化策略进行探析，以供大家参考借鉴。
【关键词】IP；城域网；建设组网；策略；
引言
IP城域网是社会信息化建设和宽带战略的核心基础设施，是电信运营商在城区范围内建设的一种新型城市 IP 网络，同时也是开展相关增值业务的主要应用平台。近些年来随着信息技术的不断发展，IP 城域网的应用逐渐扩大，丰富了网络应用形式。从技术和运营模式来看，IP城域网是利用先进的高速接入技术，把计算机网络与电信运营网络进行有效融合，实现用户接入网的数字化、宽带化，并提供语音、数据、视频图像等多媒体业务的综合平台。对于通信运营商来说，如何建设一个高带宽的IP城域网，提高综合竞争实力，以赢得市场尤为重要。
一、IP城域网概述
IP城域网介于广域网和局域网之间，它是在城市范围内，以IP和ATM电信技术为基础，以光纤作为传输媒介，集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的数字通信网络。IP城域网具有覆盖面广和灵活部署的特点，非常适应网络新业务的开展。IP城域网主要将网络分为核心层、业务控制层和接入层。核心层为业务控制层网络提供数据的快速传输及转发，同时实现与IP骨干网的互联，提供城市的高速IP数据出口。核心层节点一般设置在有省际或省内IP骨干网节点设备的城区机房，其主要设备是核心出口路由器（CR）。CR主要完成城域网与长途骨干网设备的出口对接，完成对城域网内部SR/BRAS的汇接，及在城域网开展MPLS后充当城域网的P设备[1]；业务控制层位于核心层和接入层之间，它具有数据转发功能，还能够提供业务接入控制功能，以实现对用户的访问控制、服务质量及安全控制、流量整形等。业务控制层主要设备类型为业务路由器（SR），宽带接入服务器（BRAS）。SR主要完成专线用户的接入，并充当城域网的PE设备。BRAS是面向公众用户宽带网络应用的接入网关，是城域网的业务接入控制点；接入层主要负责各种多业务类型用户的接入，必要时能够配合完成用户流量控制功能。接入层主要设备包括汇聚交换机，DSLAM（DSL接入复用设备）等。随着FTTX用户的发展，汇聚交换机还提供下联PON接口，具备OLT设备的功能。
二、IP城域网现状
经过多年的工程建设及网络优化，各个运营商IP城域网已实现二层、三层网络分离。三层IP 网络主要包含两层设备： 核心路由器设备和业务接入控制层设备。核心路由器一般采用集群路由器，负责全网路由转发，而业务接入控制层设备包括 BRAS、SR（业务路由器）及 MSE（多业务边缘路由器）设备。BRAS完成宽带接入 PPPOE（以太网上运行点对点协议）的终结，实现用户的认证及管理；SR 路由器主要部署政企专线、VPN业务；MSE 设备融合BRAS和SR 设备的功能，可实现IP网业务的综合承载。 就当前业务承载情况，以及现网运营经验来看，IP城域网存在的主要问题，一是BRAS/ SR / MSE 设备部署分散，设备数量多，资源利用率低下；二是视频流量对城域网冲击很大，链路带宽扩容压力较大。
三、IP城域网建设原则
为了满足人们对通信的需求，提高网络运行质量，IP城域网建设主要遵循以下原则：一是规范网络设备标准，积极制定网络设备运行标准和规定，使其在IP城域网稳定运行中可以充分发挥设备的各种性能，同时要明确网络设备的管理制度和要求，保证投入到网络运行中的设备可以适应网络升级和扩容发展；二是集中控制管理原则，通过网络业务接入层对网络业务进行集中统一管理和控制，可以建设网络认证系统，网络计费系统等，进一步实现对网络的集中控制，提高IP城域网的可靠性和稳定性；三是网络质量的差异化原则，在相同IP城域网中，为不同网络用户提出的业务需求提供等级服务，针对不动的网络服务质量收取相关费用；四是网络结构的扁平化原则，不断扩大网络的覆盖范围，增加网络容量，逐步减少骨干网的网络节点数量，尽量不采取非主流的网络设备和信息技术；五是网络层次的清晰化原则，必须保证网络宽带接入网的层次清晰，骨干网由控制层和核心层共同组成[2]。
四、IP城域网建设策略
1、骨干网建设。IP城域网的建设重点在于骨干网的建设。目前骨干网络建设的技术方案可分成三类，分别是ATM多业务平台系统、纯IP网络平台系统、IP多业务平台系统。（1）ATM多业务平台系统。它主要有ATM模式和ATM+IP模式。ATM建设模式则全部采用ATM交换机和复用设备，建设成本较高。ATM+IP建设模式则是在城域网的接入部分采用以太网交换机，其他采用TAM设备，这种模式只能适合于IP业务量不大的城域网，具有快速建网，提供多业务，并中分利用原有ATM投资的优点。采取ATM+IP成本相对较低又可方便管理，能够提供多业务能力；（2）纯IP网络平台系统。它主要是以提供IP业务为主，采用了IP OVER FIBER技术，尽管IP OVER DWDM 已经成为广域IP骨干网的主流技术，但在城域网的骨干光传输平台有高速LAN交换机方案，适用于IP业务量中等的城市；高速路由器方案，适用于IP业务量较大城市；DPT方案，由于技术方案还不是标准，主要Cisco的路由器支持，存在价格高，带宽成本高的缺点，目前在城域网中构架纯IP网络平台的应用范围没有前面两种方案普及。（3）IP多业务平台系统。目前网络市场上的城域网IP多业务平台构建主要有Metro-DWDM和MSPP两种方案。Metro-DWDM综合性能好，具有多业务提供能力，在组网能力方面具有较强的灵活性，自愈恢复保护功能在保护宽带利用上较为有效。
不足成本较高，在速率不高的应用场合下，带宽的利用率较低，目前只应用在网络扩容需求较大、较迫切的场合。MSPP具有多业务提供能力和较好的业务传输和QoS保证，性价比较高，是SDH体系向基于IP系统构架过渡的理想方案[3]。
2. IP城域网接入方式。从传输媒质来看，IP城域网接入方式可归纳为有线、无线两大部分。目前宽带有线接入技术主要有基于双绞线的非对称数字用户系统(ADSL)技术、基于光纤和同抽电缆混合（HFC）网的电缆调解器（Cable Modem）技术，基于光纤（或光传送往）的接入技术；而宽带无线接入技术则主要多路微波分配系统、本地多点分配业务、卫星通信接入技术等。采取哪种接入技术需要根据城域网现有的基础设施以及城市规模、IP业务量以及客户的需求，选择不同的接入方式。
五、IP城域网优化策略
1、优化网络结构。在IP城域网实施的过程中，保证良好的网络结构非常关键，其中主要包含网络拓扑、用户管理、业务管理与调配等多项内容。当前城市的快速发展，IP的业务量会逐渐增加，为满足城市的发展需求，应选择高速路由器来负载整个网络信号的分享工作，此种方式适合大城市。若城市规模较小，IP业务相对较少，使用高速LAN即可。为增强IP城域网的稳定性，应及时对网络设备与接口进行有效的调整，及时对网络结构进行优化，简单设置网络层次，可设置一定的增值业务。比如配合大容量设备的引入 ，积极推进网络结构的扁平简化网络结构改造，并可取消城域网汇接层，形成 “核心层＋业务接入控制层”的两层结构。网络主要为用户提供服务，应从用户的角度出发，提高服务质量，及时对网络进行完善，及时增加带宽，禁止出现带宽问题而产生的断网、延迟的情况及时保证网络的稳定性。可见，完善网络性能的重要性[4]。
2、强化流量控制。无论对何种网络类型，用户最为关注的当数网络流量控制问题。在 IP 城域网，如果无法实现对网络流量的有效控制，会导致网络系统的运行质量逐步下降，引起用户的不满，解决流量控制问题成为当前的重要工作之一。而IP的网络结构、光纤传输质量与端口位置等，都会对网络的流量控制产生很大的影响，因此强化网络流量控制也是件困难的事。当前，IP城域网组网技术和设备更加先进，IP城域网的应用不断增多，其应用规模和范围不断扩大，网络承载性能变得更强，能很好地适应现代城市的网络需要。但在流量控制方面仍存在需要改进的空间。为了满足需求，应打造高品质城域网，不断提高IP网络业务能力，保证系统具备稳定的流量控制力，可以采用缩短与减少用户接入层的方式，在接入层的设计上提倡运用二层结构，构建接入控制点直接连接用户的一条路径，利于流量的稳定控制。
3、重视网络安全。从IP城域网的实际运行情况来看，网络安全问题层出不穷，用户的重要信息惨遭泄密，或被恶意软件侵袭，导致信息的安全性受到严重威胁，用户的隐私权受到侵犯，成为一个尖锐性的问题。在网络环境中，用户使用网络系统办公、聊天、发送文件、存储文件等，这些都属于用户的个人私密信息， 这些信息具有高度的机密性，保护这些数据的安全性与完整性成为必然要求。为了保护用户的信息安全 ，应加 强对网络安全问题的监管 ，应强化硬件设备的应用，构建完善的网络安全防御机制，是保证用户信息安全的有效途径。在IP 城域网中，从安全角度可划分的层次分为信任域、隔离域与非信任域几个层面。在网络系统中，各类设备必须保证足够的安全性，还要发挥好汇聚层这一重要的安全屏障，用户进入到网络时，需妥设定一定的安全控制指令，这样能避免IP地址、用户信息被他入监取.
4、对技术及设备方案进行优化改造。在现有的技术设备应用过程中，宽带IP城域网采用伪造的形式逐渐增多，为了对其进行合理化的分析，保证以太网数据速度的有效性，必要时将太网和MPLS有效结合起来，保证其符合运营商的发展要求。其次要采用环形组网的形式，提升组播支持率及灵活性。由于PBT网络本身缺乏必要的环形组网形式，对其他类型组播的支持和灵活定性有待提升。在设备方案方面，可采取以下优化措施：1）持续推进大容量、高性能BRAS/SR的替换，BRAS上移直挂出口核心路由器，上联中继带宽以GE为主，上联GE链路最大一般不超过4条，如无法满足业务需求，上联链路可提升到10GE颗粒度；2）BRAS设备上移，持续向大容量发展 ，同时提高将BRAS设备利用率提高到 50% 以上。根据BRAS备份技术发展及业务开展情况，适时开展BRAS的备份工作，在需要建设多台 BRAS设备的局址尽量引入同一型号厂家设备、 以利于将来1 + 1或者N+1备份的开展；3）优化和完善 BRAS/SR的部署和覆盖，业务接入控制点的布放以综合成本最低为原则，综合考虑光纤、传输资源条件和宽带用户数，相对集中布放BRAS和SR在满足性能要求的前提下，部分BRAS设备可兼作SR设备；4）提升核心设备的容量，BRAS和SR支持SVLAN强化业务控制设备的多业务承载能力；5）适时引入 IPOE，逐步推进组播复制点下移 ，支持IPTV规模化发展。
六、结语
IP城域网是一个整体的网络架构,具有覆盖面广和灵活性的特点,能够汇聚大量的数据流，能够控制数据的走向、流量等，为未来网络的进一步发展奠定基础，有助于智慧城市、大数据的产业发展。如何建设城市IP城域网，对于不同城市应根据城市发展、用户的需求等实际来建设，避免重复建设造成资源浪费。
参考文献：
[1]马磊. 中国电信IP城域网优化研究[J]广东通信技术.2010（12）
[2]李强富.宽带IP城域网的组网技术及建设方案探究[J]中国新通信.2015(03)。
[3]于宝郡.网络重构背景下IP城域网建设策略[J]电信快报网络与通信.2019(05)
[4]林忠阳.IP城域网优化及实现分析[J].科技传播.2016（15）。
[5]]作者简介：韦林财，男，广西河池人，本科学历，工程师，专注研究通信工程施工、勘察设计、编审技术方案、工程造价预算、项目主持负责、技术支撑等技术工作。