电信运营商网络架构与网络设备

时间:2020-12-21
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本文材料来源于互联网，与现网情况不尽相同，由于数据不全，难免会出现张冠李戴现象，请读者多多谅解。

根据网络规模的大小可以把网络划分为局域网、城域网和骨干网。其中几台计算机连接起来，互相可以看到其他人的文件，这叫局域网，整个城市的计算机都连接起来，就是城域网，把城市之间连接起来的网就叫骨干网。

1. 骨干网架构及其网络设备

以中国联通网络架构为例，骨干网分为China169骨干网、IP承载A网和IP承载B网。如图1.所示。

图1. 网络架构

其中China169骨干网主要承载固网的数据业务，IP承载A网承载的是固网的语音业务，IP承载B网承载的是移动用户的数据和语音业务。

除了中国联通的骨干网，国内的骨干网还包括中国公用计算机互联网、中国金桥信息网、中国联通计算机互联网、中国网通公用互联网、中国移动互联网、中国教育和科研计算机网、中国科技网、中国长城互联网、中国国际经济贸易互联网等等。

骨干网层面，又可分为三层：核心层、汇聚层和接入层，另外核心层还连接有国际出入口层、互联互通层。通过骨干网的三层结构把全国六百多个城市连接在一起。以中国电信额ChinaNet骨干网为例，来展示骨干网的拓扑结构。

图2. 中国电信ChinaNet网络骨干拓扑之核心层和汇接层

图3. 中国电信ChinaNet网络骨干拓扑之汇接层和接入层

其中核心层、汇接层和接入层的设备分别包括：

核心层（C）：超级核心：北京、上海、广州普通核心：天津、西安、南京、杭州、武汉、成都核心节点间Full-Mesh连接，负责各省份间信息交互，超级核心还负责与国内其他运营商、国际访问的流量交互汇接层（D）：北方省份落地设备，南方省份省网汇聚设备各省份双方向上联，分别连接到一个超级核心和一个普通核心节点，部分省份三方向上联

接入层（A）：未完成扁平化的省份还有地市接入层设备，用于接入省内城域网

通过国内互联互通层与其它运营商互联和流量互访，国内互联互通层如图4.所示，

图4. 中国电信ChinaNet网络骨干拓扑之三

国内互联互通层：

在北京、上海、广州三个超级核心设有互联互通设备（E路由器），互联互通设备（E路由器）直接连接在超级核心C路由器，ChinaNet通过互联互通设备与部分其它运营商互联和流量互访

通过国际网间互联层，与世界上其他运营商互联和流量互访。

图5. 中国电信ChinaNet网络骨干拓扑之三

国际网间互联在北京、上海、广州三个超级核心下挂国际网间互联设备（X路由器），ChinaNet通过X路由器与世界上其他运营商互联和流量互访。

骨干网的设备路由器技术处于路由器技术的金字塔的顶端，骨干网路由器的开发和生产更加的复杂，对于技术水平要求也更高。常见的骨干网路由器包括华为的CX6620、NE5000E和CISCO的ASR 9000系列。

图6. 华为骨干网路由器

图7. CISCO骨干网路由器

2. 城域网架构及其网络设备

骨干网下一层的网络为城域网，

图8. 城域网的网络架构

城域网设备包括CR、SR和BRAS，它们的功能分别为：

核心路由器（CR）主要负责对业务接入控制点设备进行汇接，实现城域网内流量汇聚，并提供城域网到骨干网的流量转发。
宽带接入服务器（BRAS）主要实现宽带拨号和专线接入互联网网关、组播网关功能，也可以实现MPLS PE功能。
业务路由器（SR）主要实现大客户专线接入互联网网关、 MPLS PE和组播网关功能。出口路由器上面链接骨干网。

CR设备采用骨干网级别的网络设备，如华为的NE5000E和CISCO的ASR 9000，BRAS和SR设备性能要求比低于骨干网设备，设备包括华为NE40E、ME60系列设备，中兴M6000-8系列设备和诺基亚贝尔7750-SR系列设备。

图9. 华为NE40E系列设备

图10. 华为ME60系列设备

图11. 中兴M6000系列设备

图12. 诺基亚贝尔 7750 SR系列设备

3. 宽带接入网及其网络设备

用户终端通过PON技术接入到城域网，如图13所示。关于PON技术在前期的文章中《PON技术原理与应用》已有详细的介绍。

图13. 用户终端通过PON技术接入城域网

PON由光线路终端(OLT)、光合／分路器(Spliter)和光网络单元(ONU)组成，采用树形拓扑结构。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU 放置在用户侧，OLT 与 ONU 之间通过无源光合／分路器连接。PON组成结构如图14所示

图 14. PON组成结构

图15展示了一种PON技术的使用场景，FTTB+LAN PON网络接入模式，是采用一点对多点的接入模式，即多个小区至汇接局可共享1芯主干纤芯（接入到汇接局OLT设备同一PON口下）。在小区就近接入点（或就近光交接箱）安装分光器，并通过小区光缆将各楼道的ONU设备接入网络。

图15.采用PON技术实现光纤到楼的应用实例

常见的OLT设备包括华为的MA5800设备、中兴C200、C220、C300系列产品，

图16.华为MA5800设备配置

图17. 中兴C300/350设备配置

图18. 烽火AN5516-01设备配置

4. 移动通信数据回传IP-RAN

移动通信的发展，经历了2G、3G、4G 的发展历程，数据业务迅猛增长，无线频谱频率持续增高，网络覆盖不断减小，移动通信需要增加更多数量的基站以保证覆盖。网络技术的发展对于带宽要求越来越高，传动的移动通信数据回传技术SDH/MSTP已明显无法满足LTE、5G网络对于大带宽网络的需求。新一代的基于IP的IPRAN分组传输承载技术应运而生。IPRAN综合接入网技术用于移动互联网建设，在拓展性、承载率、多点通信支持等方面具有更为显著的优势，不仅可以满足移动端网路无线数据流量的增长，还能够实行城域网网关的统一化管理。IPRAN网络架构如图19.所示，