廣電網(wǎng)絡的EMAN實現(xiàn)路徑

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本文作者：劉鋼 單位：福州廣播電視信息網(wǎng)絡中心

經(jīng)過幾年的業(yè)務拓展，福州廣電開展了視頻、數(shù)據(jù)等多業(yè)務的經(jīng)營，成為一個真正可以提供給客戶“一體化網(wǎng)絡”的網(wǎng)絡運營商。

教育城域網(wǎng)的建設方案

福州市教育局下轄15個市、區(qū)、縣級教育局及教育管理部門;17所直屬中學、中專、大專以及5所直屬小學和27個其他部門。根據(jù)實際需求，福州市教育城域網(wǎng)的建設規(guī)模已屬于大型網(wǎng)絡，為此采用分層結(jié)構(gòu)設計，分層的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是大型網(wǎng)絡設計的基本原則，可以獲得良好的網(wǎng)絡擴展性，便于對網(wǎng)絡的變化進行預計和規(guī)劃。

教育城域網(wǎng)核心層處于城域網(wǎng)的中心，負責進行數(shù)據(jù)包的快速交換、轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)與各節(jié)點間的互聯(lián)，是整個城域網(wǎng)的核心，應具有較高的安全性和可擴展性。這里，核心層的主要目標是提供高速、可靠的傳輸平臺，負責連接各VPN的傳輸和匯聚節(jié)點的接入，該層的設備應具備線速無阻塞的路由轉(zhuǎn)發(fā)性能，負責為全網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供高速的通道。針對福州市教育網(wǎng)絡主管部門對教育城域網(wǎng)的要求，我們采用較高級的路由器作為城域網(wǎng)的核心設備，該設備具備高速的路由轉(zhuǎn)發(fā)機制和其他相關(guān)多媒體和VPN服務，以滿足各種教育資源的使用和教育管理網(wǎng)絡化的需求。分布層節(jié)點實現(xiàn)以下一項或多項功能:擴展核心層設備的端口密度和種類;擴大核心層節(jié)點的業(yè)務覆蓋范圍;匯聚教育局用戶和重點學校用戶;實現(xiàn)接入用戶的可管理性，當接入節(jié)點設備不能保障用戶流量控制時，需要由匯聚層設備提供用戶的流量控制及其他策略管理功能。匯聚層是連接用戶的橋梁，應考慮其安全性，市局的匯聚層設備除了實現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)外，還要負責網(wǎng)絡中大部分的控制和服務處理，如ACL、QoS、速率限制和基于策略的路由等，這里可以由一臺較高級的防火墻來實現(xiàn)整個MPLSVPN專網(wǎng)的策略控制。

城域網(wǎng)的設計是基于最為靈活的IP方式，因此福州市教育城域網(wǎng)可以實現(xiàn)一整套的內(nèi)部語音解決方案，在有內(nèi)部電話需求的學校，只需占用富裕的交換機端口接以太網(wǎng)IP電話機，然后由信息中心的語音網(wǎng)守統(tǒng)一管理就可實現(xiàn)基于教育城域網(wǎng)的語音通信，這樣，教育系統(tǒng)內(nèi)部通話就完全免費了。各區(qū)教育局、二級教育行政單位、直屬中小學、大中專學校各級網(wǎng)絡依托廣電MPLSVPN網(wǎng)絡，由市局認證后，經(jīng)過防火墻保護，統(tǒng)一實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的訪問。這種方式的聯(lián)網(wǎng)，不僅節(jié)約設備的投入(防火墻僅需要一套，Internet防火墻與VPN防火墻共用)，而且便于管理，可以實現(xiàn)統(tǒng)一的權(quán)限管理和流量控制，并且可以保證各級教育機構(gòu)的上網(wǎng)安全和一定的內(nèi)容制約。廣電提供一條光纖作為市局通往Internet的鏈路，并且提供較大的帶寬(從開始的300M到目前擴大到1G)，滿足各個教育機構(gòu)上網(wǎng)的帶寬需求。

MPLS的QoS實現(xiàn)是由運營商的LER和LSR共同完成的。在LER上進行IP包的分類，將IP包的業(yè)務類型映射到LSP的服務等級上，在LER和LSR上同時進行帶寬管理和業(yè)務量控制，從而保證每種業(yè)務的服務質(zhì)量。由于帶寬管理的引入，MPLS改變了傳統(tǒng)IP網(wǎng)只是一個“盡力而為”的狀況，借由QoS來進行流量分類及帶寬管理，讓網(wǎng)絡有能力處理不同系統(tǒng)對帶寬、延遲、失真或是封包遺失率等不同等級的要求，亦可以將網(wǎng)絡服務加以分類，提供所謂的CoS(差別等級)的服務。MPLS亦提供流量管理工程的服務，經(jīng)由此技術(shù)便能夠有效地掌握網(wǎng)絡中各種網(wǎng)絡服務所占用的帶寬，控制路由情況以提升網(wǎng)絡效能，所以ISP便能依據(jù)不同需求，提供所謂的SLA(Service－LevelA-greement，服務水平協(xié)議)服務。MPLS目前由差別服務、流量整形和服務級別來保證流量性能，可以提供帶寬保證和更高的服務質(zhì)量保證，因此能夠提供有效的QoS保障。MPLS是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)IP網(wǎng)中的QoS與流量工程的網(wǎng)絡技術(shù)，所以，當所需建立的網(wǎng)絡對于這些功能有所要求時，尤其是當面向的是對服務質(zhì)量有較高要求的實時業(yè)務時，則應當選用MPLS作為實現(xiàn)IPVPN的隧道協(xié)議。

組播MPLSVPN是通過把組播路由信息帶入路由轉(zhuǎn)發(fā)表來實現(xiàn)對組播支持的。當客戶邊界(CE)路由器轉(zhuǎn)發(fā)的組播通信量或組播控制信息到達提供商邊界(PE)路由器時，PE路由器查詢組播VPN路由轉(zhuǎn)發(fā)表(MVRF)進行轉(zhuǎn)發(fā)決策。市教育城域網(wǎng)使用自己專用的IP編址方案，而不使用福州廣電寬帶網(wǎng)全局IP編址方案。這樣專網(wǎng)內(nèi)部的IP地址不受福州廣電寬帶網(wǎng)地址空間的限制。

根據(jù)福州市教育局的具體需求，我們把學校分為兩類，電腦臺數(shù)較多的學校提供10M的帶寬，電腦臺數(shù)較少的學校提供5M帶寬。教育城域網(wǎng)使用一套網(wǎng)絡管理軟件實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理平臺，后臺服務通過SNMP等協(xié)議對各種設備進行不同權(quán)限的管理，全面搜集網(wǎng)絡及節(jié)點設備的信息，拓撲數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在中央數(shù)據(jù)庫中，用戶可以清楚地了解到網(wǎng)絡中的各種故障和管理信息。福州市教育城域網(wǎng)設15個二級網(wǎng)絡教育局節(jié)點(包括各個區(qū)教育局、八縣教育局)，以星型拓撲結(jié)構(gòu)依托廣電MPLS－VPN城域網(wǎng)向市局端匯聚，各三級節(jié)點(直屬中學、中專、大專、小學)以光纖鏈路仍然由廣電VPN城域網(wǎng)向市局網(wǎng)絡匯聚，此組網(wǎng)方式可以實現(xiàn)市局對下轄教育分局、教育管理機構(gòu)、各學校的網(wǎng)絡分級管理。如圖2所示，市局和各節(jié)點骨干VPN路由器及連接骨干路由器的光纖，通過廣電的MPLS－VPN構(gòu)成城域網(wǎng)的核心層，二級交換機及其下所連接的設備構(gòu)成第二層的匯聚網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中還采用了不同等級的網(wǎng)絡防火墻提供網(wǎng)絡安全防護。

福州廣電城域網(wǎng)市區(qū)設3個骨干節(jié)點，3個骨干節(jié)點之間采用5G的RPR環(huán)連接，保證骨干節(jié)點的高帶寬、高性能、高安全性。核心層節(jié)點設備采用以IP技術(shù)為核心的設備，包括大容量路由器和三層高端交換機等。核心層設備和網(wǎng)絡具備以下主要功能:核心層節(jié)點設備需要具有很強的路由能力、高轉(zhuǎn)發(fā)率和高端口密度。骨干層節(jié)點需提供千兆比以上速率的IP接口，如POS、GE。支持彈性分組環(huán)(RPR)協(xié)議。支持多協(xié)議標簽交換(MPLS)。支持多種IGP路由協(xié)議。支持BGP4路由協(xié)議。在市區(qū)共設6個匯聚節(jié)點，在每個匯聚層節(jié)點放置中高端路由交換設備，以星型雙歸連至2個核心節(jié)點。在提供高達2G帶寬的同時保證了冗余和保護。匯聚層節(jié)點設備應具有IP路由功能，提供用戶流量控制及其他策略管理功能。提供與核心層上連的高速接口，主要包括GE和POS接口;提供與接入層相連的豐富接口，主要包括GE接口和FE接口。匯聚層設備和網(wǎng)絡應具備以下主要功能(和接入層結(jié)合):支持多協(xié)議標簽交換(MPLS)。組播。支持基于物理位置的用戶和基于賬號的用戶接入。支持用戶接入網(wǎng)絡的認證、授權(quán)和計費。支持IP地址的動態(tài)分配。支持用戶帶寬的控制和管理。支持NAT。(8)支持多種路由協(xié)議。接入層設備采用豐富的用戶接口、較高的端口密度，較低的價格，能對用戶節(jié)點實現(xiàn)一定的流量控制及其他策略管理功能。與用戶終端之間的接口(用戶網(wǎng)絡接口)主要包括10M、100M、1G接口。與匯聚層之間的接口(業(yè)務節(jié)點接口)主要包括GE、FE接口。接入層設備和網(wǎng)絡應具備以下主要功能(和匯聚層結(jié)合):組播。支持基于物理位置的用戶和基于賬號的用戶接入。支持用戶接入網(wǎng)絡的認證、授權(quán)和計費。支持IP地址的動態(tài)分配。支持用戶帶寬的控制和管理。支持用戶信息的隔離。支持用戶信息的加密。采用基于MPLS的IP－VPN是一種非常實用的選擇，用戶端設備只需采用普通的路由器或交換機，租用相應速率的以太端口，就可以提供相應的帶寬連接。

教育城域網(wǎng)的建設意義

高速發(fā)展的計算機技術(shù)和通信技術(shù)的密切結(jié)合，推動了計算機網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，在經(jīng)濟發(fā)達的國家，信息網(wǎng)絡已成為重要的基礎設施。作為培養(yǎng)社會人才重要基地的教育管理部門和學校，為了充分利用現(xiàn)代社會先進教學手段，加強教育部門、學校和社會之間的交流，實現(xiàn)教育部門和所屬中小學校之間方便的通訊、協(xié)作和高效的信息資源共享和信息服務，建設和發(fā)展教育信息網(wǎng)絡系統(tǒng)已成為教育部門和學校建設中的重要任務。

福州市教育城域網(wǎng)經(jīng)過幾年的建設和擴容現(xiàn)已成功開展多項應用:福州市教育網(wǎng)視頻會議系統(tǒng)、福州市教育網(wǎng)遠程直播系統(tǒng)、福州市教育網(wǎng)上夏令營、福州市農(nóng)村遠程優(yōu)質(zhì)課展評、福州市名教師課堂等等。隨著教育信息量的不斷增多，各級各類學校、家庭和教育管理部門對教育信息計算機網(wǎng)絡化管理和服務的要求越來越強烈，建設和發(fā)展我國教育信息網(wǎng)絡系統(tǒng)已是家庭的需要、學校的需要、教育行政部門的需要、信息社會發(fā)展的需要，它對提高教學質(zhì)量，推動我國教育現(xiàn)代化起著不可估量的作用。實踐證明技術(shù)先進的廣電城域網(wǎng)可為教育系統(tǒng)提供廣闊的應用平臺。