IP城域网技术白皮书
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IP城域网技术白皮书
概述
Cisco Metro IP解决方案正在帮助服务供应商突破传统SONET/SDH 基础架构的限制——利用IP的强大功能，满足新一代节点内 （Intra——POP）和交换点（Exchange Point）应用不断增长的带宽和业务需求。
ISP系统——ISP Systems
Cisco Metro IP解决方案正在帮助Internet服务供应商突破传统SONET/SDH 基础架构的限制——利用IP的强大功能，满足新一代节点内
（Intra——POP）、交换点（Exchange Point） 和服务器库/存储应用不断增长的带宽和业务需求。
目前，Cisco 7200/7500和Cisco 12000系列以及Cisco ONS 15194 IP传输集中器均可提供ISP解决方案，适用于622Mbps/2.5Gbps环境。这些解决方案可随时扩展到10Gbps甚至更高。
地区城域系统——Regional Metro Systems
利用OC—48/STM—16和OC——12/STM——4速度的Cisco 12000互联网路由器及动态分组传输(DPT) 技术，Cisco 可提供旨在将互联网和IP的强大功能应用到城域中的地区城域系统。地区城域解决方案可用于支持IP传输(通过裸光纤、WDM及SONET/SDH)、有线MSO及企业/园区MAN 网络系统。
城域接入系统——Metro Access Systems
Cisco 公司通过Cisco 10722系列产品提供独特的Metro IP接入解决方案，帮助服务供应商利用互联网边缘的强大功能、通过直接以太网连接为多住户用户提供城域接入网IP业务，同时为他们提供边缘可编程性。
Cisco 城域IP解决方案的经济性
概述 简介
城域分级体系
联网方案
结果
关于SONET/SDH和RPR/DPT的结论
结论
附件A： 启用光纤
附件B： 对比RPR与传统SONET/SDH技术
参考文献
概述
传统的城域网基础设施在支持IP业务方面效率低下。此外，弹性分组环(RPR)技术在投资成本(CapEx)和运营成本(OpEx)两方面与SONET/SDH和千兆以太网带相比可带来更高的经济价值。
大多数城域网络都是既包括传统技术，又包括新技术，需要极高的维护成本以及人员密集型业务设置。此外，这种技术的混合还限制了网络和业务的可扩展性。基于传统时分复用(TDM)的城域网的设计不支持数据业务量的大量增长。以太网以及更新的千兆以太网虽然可为城域网（MAN）提供新的可选方案，但它们无法提供高质量的音频和视频业务，而高质量音频和视频业务正是主要的收入来源。 同时，客户日益要求使用更多带宽来提供IP业务，造成所谓的"城域业务瓶颈"。与带宽相关的接入业务正在成为一种商品，迫使服务供应商远离只提供带宽的商业模式，转向提供更丰富的业务，包括各种音频和视频业务。这种商业模式需要新方法来利用基础技术。
RPR，更具体的说是动态分组传输(DPT)——市场上领先的RPR解决方案——可为服务供应商提供卓越的经济价值。通过在现有光环基础设施的城域网中有效分配IP智能，运营商可以部署单一技术（该技术高效可靠，而且支持运营商简单快速地扩展其网络和业务）。Cisco 10720互联网路由器可提供带宽、丰富可靠的IP切换点，可使传统和新兴业务更接近终端用户（图1）。
图1：提供企业和住宅互联网业务的城域光网络
简介
宽带接入市场自1990年以来发生了巨大变化。许多传统运营商开始在DSL系统上提供宽带IP，有线TV运营商为CATV和互联网接入部署有线调制解调器，政府拍卖宽带固定的无线接入许可证。然而，将这些技术用作解决方案来部署宽带接入的计划很快便因监管、运行及技术问题而中断，使许多新兴运营商被迫退出这一市场。然而，对带宽的需求（尤其是在城域领域）丝毫没有减退。国际数据公司(IDC)预计到2005年结束前，仅在欧洲就将有5100多万条宽带连接创造约150亿美元的收入。据Analysys预测，全球高速接入技术市场上将有越来越多的用户乐意购买定义良好的低价高速IP业务(图2)。
图2： 高速接入技术市场(Analysys, 2000)
核心网络容量过剩、大量内容和内容供应商的涌现、对低价带宽需求的增加以及城域网中企业相关应用市场的增加已经造成了所谓的"城域业务瓶颈"（图3）。附件A： "启动光纤"描述了光纤如何解决这个瓶颈问题。
图3： 城域业务瓶颈
城域分级体系
城域网通常分为三个主要领域：intraPoint of Presence (POP)，地区城域网和城域接入。 IntraPOP通常部署在同一个设施内，而地区城域网和城域接入设施则被部署在更大的地理区域内。城域接入环路在部署时靠近终端用户，而地区城域环路则聚合来自多个接入环路的话务，这些接入环路部署在城市的不同位置(图4)。IntraPOP可以作为地区城域与接入环路(通常指中心局[CO])间的连接点，以及城域网通向互联网的主要网关。本文深入讨论了城域接入和地区城域网并使用基于RPR/DPT或SONET/SDH的解决方案来对比它们的实施。
图4：城域网分级体系
联网方案
让我们来讨论这样一种情况，假设服务供应商计划在城域网中提供互联网接入业务。为了提供这种业务，服务供应商必须构建包括接入和地区城域层的基础设施(图5和6)。对于接入和地区城域层，我们均对比使用SONET/SDH的实施与使用RPR/DPT的实施进行了对比，因为这两项技术具备相似的拓扑结构(双光纤环路)、相似的故障恢复时间以及相似的环路速度(OC——12/STM——4、OC—48/STM—16)。随后，我们还要对比RPR/DPT与千兆以太网解决方案。为了保持模式的简单性，我们假设管理系统和客户地理分布等所有其它方面均相同。
图5： 地区城域网
图6：城域IP接入
为了方便对比，我们假设以下几种网络情况：
情况1——初期部署。网络包括100个客户，他们使用2——Mbps接入速度的业务(类似于 E1/T1)。
情况2——客户数量比情况1增多。这种情况下客户被细分为以下几类：
70名客户的接入速度是2——Mbps(类似于E1/T1)
20名客户的接入速度是45——Mbps(类似于DS3和10 Mbps，高于E3)
10名客户的接入速度是155——Mbps到OC3/STM1
情况1和2假设接入业务的速度与TDM矩阵相关(即E1/T1、DS3/E3、OC——3/STM——1)。实际上，服务供应商在提供接入业务时通常采用多种增量，如5 Mbps、10 Mbps、100 Mbps甚至1 Gbps。这显然会影响商业案例。情况3和4深入讨论了此类情况。
情况3——提供真实世界业务，包括：
50名客户的接入速度是5——Mbps
30名客户的接入速度是10——Mbps
10名客户的接入速度是100——Mbps
10名客户的接入速度是1——Gbps
情况4——将情况3中的用户数量增加10倍：
500名客户的接入速度是5——Mbps
300名客户的接入速度是10——Mbps
100名客户的接入速度是100——Mbps
100名客户的接入速度是1——Gbps
结果
情况1：最初部署
这种情况讨论了为100名客户部署相对低带宽业务(E1/T1速度)的情况(见表1)。传统实施涉及OC—48/STM—16 环路上的ADM，该OC—48/STM—16环路终接在使用OC—48/STM—16 ADM 的OC—48/STM—16地区城域环路上。这种设计可支持未来增长并可与RPR/DPT设计媲美。
我们通过对比来讨论使用Cisco 10720互联网路由器为同等数量的客户提供相同业务，每台Cisco 10720互联网路由器带有24个以太网接入断口和一条OC—48/STM—16上行链路。我们可以通过限速功能来提供精细度为1——Mbps的接入业务，因此允许创建2——Mbps业务。每台Cisco 10720最多可聚合24位客户，这意味着每五个单元服务100位客户(20个端口备用)。与 SONET/SDH设计类似，接入环路将被上载到一条OC—48/STM—16地区城域环路中。接入环 路上的备用容量可多支持2300位使用2——Mbps业务的用户。
表1： 情况1结果： 最初部署
最初部署 SONET/SDH RPR/DPT
城域接入
用户总数 100 100
带宽/用户 2 Mbps 2 Mbps
需要的总带宽 200 Mbps 200 Mbps
接入环路速度 OC—48/STM—16 (2.4 Gbps) OC—48/STM—16 (2.4 Gbps)
节点或环路单元(ADM或 Cisco 10720) 5 5
闲置容量 2.2 Gbps 2.2 Gbps
地区城域网
接入环路总数量 1 1
头端设备(ADM或Cisco 12000s) 1 ADM 1台Cisco 12000
情况2：扩展业务 在此我们可以看到30名用户将所购买的业务从相对较低的2——Mbps升级到更高速度带来的影响。然而，我们应一直保持这些速率增量以便使它们适合SONET/SDH分级体系(45 Mbps类似于DS3或高于E3的10 Mbps；155 Mbps类似于OC——3/STM——1)。为了升级为这30名用户提供的业务，需要对整条环路进行重新设计。我们必须以更高速度的全新硬件来替代现有的ADM卡。这种改变不仅要求增加硬件成本，而且将导致更多的运营费用（由于技术人员必须前往客户站点进行重新连接及设备替换）。同时，它还会增加额外接入环路上的资本开销（由于第一个环路上的闲置带宽将被用完）。这反过来将要求向地区城域环路中添加更多设备，人工进行重新配置来建立新信道，也会导致运行成本的增加。
比较起来, 基于RPR/DPT的解决方案可以扩展20名从2——Mbps业务升级至45——Mbps业务的用户 ，无改变任何硬件或体系结构。其它从2——Mbps业务升级至155——Mbps业务的10名用户将要 求向其它两个单元中添加Cisco 10720并改变接入卡以支持1——Gbps接入业务。比较起来，
SONET/SDH解决方案要求进行大量重新设计并添加硬件，而RPR/DPT解决方案只要求小规模升级(表2)。
表2： 情况2结果： 扩展业务 SONET/SDH RPR/DPT
SONET/SDH RPR/DPT
城域接入
用户总数 100 100
带宽/用户(第1组) 70位用户，每位使用2 Mbps 70位用户，每位使用2 Mbps
