廣電網(wǎng)絡(luò )的EMAN實(shí)現路徑研究性論文
經(jīng)過(guò)幾年的業(yè)務(wù)拓展，福州廣電開(kāi)展了視頻、數據等多業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)，成為一個(gè)真正可以提供給客戶(hù)“一體化網(wǎng)絡(luò )”的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商。
教育城域網(wǎng)的建設方案
福州市教育局下轄15個(gè)市、區、縣級教育局及教育管理部門(mén)；17所直屬中學(xué)、中專(zhuān)、大專(zhuān)以及5所直屬小學(xué)和27個(gè)其他部門(mén)。根據實(shí)際需求，福州市教育城域網(wǎng)的建設規模已屬于大型網(wǎng)絡(luò )，為此采用分層結構設計，分層的網(wǎng)絡(luò )結構是大型網(wǎng)絡(luò )設計的基本原則，可以獲得良好的網(wǎng)絡(luò )擴展性，便于對網(wǎng)絡(luò )的變化進(jìn)行預計和規劃。
教育城域網(wǎng)核心層處于城域網(wǎng)的中心，負責進(jìn)行數據包的快速交換、轉發(fā)，實(shí)現與各節點(diǎn)間的互聯(lián)，是整個(gè)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的傳輸和匯聚節點(diǎn)的接入，該層的設備應具備線(xiàn)速無(wú)阻塞的路由轉發(fā)性能，負責為全網(wǎng)的數據轉發(fā)提供高速的通道。針對福州市教育網(wǎng)絡(luò )主管部門(mén)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發(fā)機制和其他相關(guān)多媒體和VPN服務(wù)，以滿(mǎn)足各種教育資源的使用和教育管理網(wǎng)絡(luò )化的需求。分布層節點(diǎn)實(shí)現以下一項或多項功能：擴展核心層設備的端口密度和種類(lèi)；擴大核心層節點(diǎn)的業(yè)務(wù)覆蓋范圍；匯聚教育局用戶(hù)和重點(diǎn)學(xué)校用戶(hù)；實(shí)現接入用戶(hù)的可管理性，當接入節點(diǎn)設備不能保障用戶(hù)流量控制時(shí)，需要由匯聚層設備提供用戶(hù)的流量控制及其他策略管理功能。匯聚層是連接用戶(hù)的橋梁，應考慮其安全性，市局的匯聚層設備除了實(shí)現路由轉發(fā)外，還要負責網(wǎng)絡(luò )中大部分的控制和服務(wù)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(lái)實(shí)現整個(gè)MPLSVPN專(zhuān)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(shí)現一整套的內部語(yǔ)音解決方案，在有內部電話(huà)需求的學(xué)校，只需占用富裕的交換機端口接以太網(wǎng)IP電話(huà)機，然后由信息中心的語(yǔ)音網(wǎng)守統一管理就可實(shí)現基于教育城域網(wǎng)的語(yǔ)音通信，這樣，教育系統內部通話(huà)就完全免費了。各區教育局、二級教育行政單位、直屬中小學(xué)、大中專(zhuān)學(xué)校各級網(wǎng)絡(luò )依托廣電MPLSVPN網(wǎng)絡(luò )，由市局認證后，經(jīng)過(guò)防火墻保護，統一實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)。這種方式的聯(lián)網(wǎng)，不僅節約設備的投入（防火墻僅需要一套，Internet的防火墻與VPN的防火墻共用），而且便于管理，可以實(shí)現統一的權限管理和流量控制，并且可以保證各級教育機構的上網(wǎng)安全和一定的內容制約。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(kāi)始的300M到目前擴大到1G），滿(mǎn)足各個(gè)教育機構上網(wǎng)的帶寬需求。
MPLS的QoS實(shí)現是由運營(yíng)商的LER和LSR共同完成的。在LER上進(jìn)行IP包的分類(lèi)，將IP包的業(yè)務(wù)類(lèi)型映射到LSP的服務(wù)等級上，在LER和LSR上同時(shí)進(jìn)行帶寬管理和業(yè)務(wù)量控制，從而保證每種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。由于帶寬管理的引入，MPLS改變了傳統IP網(wǎng)只是一個(gè)“盡力而為”的狀況，借由QoS來(lái)進(jìn)行流量分類(lèi)及帶寬管理，讓網(wǎng)絡(luò )有能力處理不同系統對帶寬、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(luò )服務(wù)加以分類(lèi)，提供所謂的CoS（差別等級）的服務(wù)。MPLS亦提供流量管理工程的服務(wù)，經(jīng)由此技術(shù)便能夠有效地掌握網(wǎng)絡(luò )中各種網(wǎng)絡(luò )服務(wù)所占用的帶寬，控制路由情況以提升網(wǎng)絡(luò )效能，所以ISP便能依據不同需求，提供所謂的SLA（Service－LevelA—greement，服務(wù)水平協(xié)議）服務(wù)。MPLS目前由差別服務(wù)、流量整形和服務(wù)級別來(lái)保證流量性能，可以提供帶寬保證和更高的服務(wù)質(zhì)量保證，因此能夠提供有效的QoS保障。MPLS是目前唯一能夠實(shí)現IP網(wǎng)中的QoS與流量工程的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，所以，當所需建立的網(wǎng)絡(luò )對于這些功能有所要求時(shí)，尤其是當面向的是對服務(wù)質(zhì)量有較高要求的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)，則應當選用MPLS作為實(shí)現IPVPN的隧道協(xié)議。
組播MPLSVPN是通過(guò)把組播路由信息帶入路由轉發(fā)表來(lái)實(shí)現對組播支持的。當客戶(hù)邊界（CE）路由器轉發(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(shí)，PE路由器查詢(xún)組播VPN路由轉發(fā)表（MVRF）進(jìn)行轉發(fā)決策。市教育城域網(wǎng)使用自己專(zhuān)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(zhuān)網(wǎng)內部的IP地址不受福州廣電寬帶網(wǎng)地址空間的限制。
根據福州市教育局的具體需求，我們把學(xué)校分為兩類(lèi)，電腦臺數較多的學(xué)校提供10M的帶寬，電腦臺數較少的學(xué)校提供5M帶寬。教育城域網(wǎng)使用一套網(wǎng)絡(luò )管理軟件實(shí)現統一的網(wǎng)絡(luò )管理平臺，后臺服務(wù)通過(guò)SNMP等協(xié)議對各種設備進(jìn)行不同權限的管理，全面搜集網(wǎng)絡(luò )及節點(diǎn)設備的信息，拓撲數據統一存儲在中央數據庫中，用戶(hù)可以清楚地了解到網(wǎng)絡(luò )中的各種故障和管理信息。福州市教育城域網(wǎng)設15個(gè)二級網(wǎng)絡(luò )教育局節點(diǎn)（包括各個(gè)區教育局、八縣教育局），以星型拓撲結構依托廣電MPLS－VPN城域網(wǎng)向市局端匯聚，各三級節點(diǎn)（直屬中學(xué)、中專(zhuān)、大專(zhuān)、小學(xué)）以光纖鏈路仍然由廣電VPN城域網(wǎng)向市局網(wǎng)絡(luò )匯聚，此組網(wǎng)方式可以實(shí)現市局對下轄教育分局、教育管理機構、各學(xué)校的網(wǎng)絡(luò )分級管理。如圖2所示，市局和各節點(diǎn)骨干VPN路由器及連接骨干路由器的光纖，通過(guò)廣電的MPLS－VPN構成城域網(wǎng)的核心層，二級交換機及其下所連接的設備構成第二層的匯聚網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )中還采用了不同等級的網(wǎng)絡(luò )防火墻提供網(wǎng)絡(luò )安全防護。
福州廣電城域網(wǎng)市區設3個(gè)骨干節點(diǎn)，3個(gè)骨干節點(diǎn)之間采用5G的RPR環(huán)連接，保證骨干節點(diǎn)的高帶寬、高性能、高安全性。核心層節點(diǎn)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(luò )具備以下主要功能：核心層節點(diǎn)設備需要具有很強的路由能力、高轉發(fā)率和高端口密度。骨干層節點(diǎn)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。在市區共設6個(gè)匯聚節點(diǎn)，在每個(gè)匯聚層節點(diǎn)放置中高端路由交換設備，以星型雙歸連至2個(gè)核心節點(diǎn)。在提供高達2G帶寬的同時(shí)保證了冗余和保護。匯聚層節點(diǎn)設備應具有IP路由功能，提供用戶(hù)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(luò )應具備以下主要功能（和接入層結合）：支持多協(xié)議標簽交換（MPLS）。組播。支持基于物理位置的用戶(hù)和基于賬號的用戶(hù)接入。支持用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )的認證、授權和計費。支持IP地址的動(dòng)態(tài)分配。支持用戶(hù)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(hù)接口、較高的端口密度，較低的價(jià)格，能對用戶(hù)節點(diǎn)實(shí)現一定的流量控制及其他策略管理功能。與用戶(hù)終端之間的接口（用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口）主要包括10M、100M、1G接口。與匯聚層之間的接口（業(yè)務(wù)節點(diǎn)接口）主要包括GE、FE接口。接入層設備和網(wǎng)絡(luò )應具備以下主要功能（和匯聚層結合）：組播。支持基于物理位置的用戶(hù)和基于賬號的用戶(hù)接入。支持用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò )的認證、授權和計費。支持IP地址的動(dòng)態(tài)分配。支持用戶(hù)帶寬的控制和管理。支持用戶(hù)信息的隔離。支持用戶(hù)信息的加密。采用基于MPLS的IP－VPN是一種非常實(shí)用的選擇，用戶(hù)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)的密切結合，推動(dòng)了計算機網(wǎng)絡(luò )的迅速發(fā)展，在經(jīng)濟發(fā)達的國家，信息網(wǎng)絡(luò )已成為重要的基礎設施。作為培養社會(huì )人才重要基地的教育管理部門(mén)和學(xué)校，為了充分利用現代社會(huì )先進(jìn)教學(xué)手段，加強教育部門(mén)、學(xué)校和社會(huì )之間的交流，實(shí)現教育部門(mén)和所屬中小學(xué)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(wù)，建設和發(fā)展教育信息網(wǎng)絡(luò )系統已成為教育部門(mén)和學(xué)校建設中的重要任務(wù)。
福州市教育城域網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾年的建設和擴容現已成功開(kāi)展多項應用：福州市教育網(wǎng)視頻會(huì )議系統、福州市教育網(wǎng)遠程直播系統、福州市教育網(wǎng)上夏令營(yíng)、福州市農村遠程優(yōu)質(zhì)課展評、福州市名教師課堂等等。隨著(zhù)教育信息量的不斷增多，各級各類(lèi)學(xué)校、家庭和教育管理部門(mén)對教育信息計算機網(wǎng)絡(luò )化管理和服務(wù)的要求越來(lái)越強烈，建設和發(fā)展我國教育信息網(wǎng)絡(luò )系統已是家庭的需要、學(xué)校的需要、教育行政部門(mén)的需要、信息社會(huì )發(fā)展的需要，它對提高教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)我國教育現代化起著(zhù)不可估量的作用。實(shí)踐證明技術(shù)先進(jìn)的廣電城域網(wǎng)可為教育系統提供廣闊的應用平臺。
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