13XX直辖市热线四期工程网络层扩容方.docx
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13XX直辖市热线四期工程网络层扩容方
XX直辖市公共信息网四期工程
网络层扩容方案
一、网络现状
作为中国公众多媒体通信网的重要组成部分，上海公共信息网（上海热线）经过一、二、三期工程的建设，目前已颇具规模。
1．网络拓扑结构
目前，上海公共信息网是一个具有2+7个节点的IP高速骨干网络，其中2个核心节点在浦西的漕溪和浦东的沈家宅，7个区域节点分别在浦西的和田、新江苏、柳林、云南、控江、浦东的东昌和庆宁寺。
2个核心节点之间采用CISCO12012GSR高速交换路由器作为骨干路由器，通过4条155Mbps的POS线路相连。
7个区域节点采用CISCO7507路由器作为区域路由器（用于专线接入），各通过2条155Mbps的POS线路与核心节点的GSR相连。
另外，2个核心节点采用CISCO7507路由器作为边界路由器，各通过1条34Mbps的ATMPVC线路与CHINANET接入层上海节点相连，为上海公共信息网提供INTERNET的出口通道。
同时，这2台边界路由器也各通过2条155Mbps的POS线路分别与2个核心节点的4台GSR相连。
核心节点的局域网采用以CISCOCATALYST5500局域网交换机为核心的结构，通过双机分担和备份的方式，提供核心节点局域网内部的高速数据交换。
采用以100BaseTx快速以太网技术为主的交换技术，通过划分不同的虚拟局域网段（VLAN）实现数据分流和ACL（AccessControlList）控制。
上海公共信息网的拨号接入平台集中在2个核心节点，接入方式为接入服务器（NAS）与公众交换电话网（PSTN）中的特服汇接局（TMS）出中继相连接。
用户拨号上网呼叫经由特服汇接局接入到上海公共信息网的接入服务器。
2．拨号接入能力
PSTN端口数：
9060
ISDN端口数：
1740（B信道）
3．专线接入能力
ATM、FrameRelay接入带宽：
11×155Mbps=1705Mbps
DDN、PDH、HDSL接入带宽：
（18×2+9×4+9×8）×2Mbps
=288Mbps
4．实际运行情况
截止到1999年7月份，上海公共信息网实际运行情况如下：
4.1INTERNET出口端口占用率：
34M线路带宽
10:
00平均值（%）
22:
00平均值（%）
7月最大值
（%）
7月平均值
（%）
Rtr3-pxinput
29.7
35.9
37.1
19.1
Rtr3-pxoutput
73.5
47.5
94.4
35
Rtr3-pdinput
32.6
37.3
55
21.6
Rtr3-pdoutput
25.2
19.2
71.3
11.3
4.2核心节点GSR互联端口占用率：
155M线路带宽
7月最大值（%）
7月平均值（%）
GSR1-pxGSR1-pdinput（B）
1.8Mb/s（1.2%）
0.7Mb/s（0.5%）
GSR1-pxGSR1-pdoutput（B）
3.8Mb/s（2.5%）
1.2Mb/s（0.8%）
GSR1-pxGSR1-pdinput（S）
3.2Mb/s（2.1%）
0.9Mb/s（0.6%）
GSR1-pxGSR1-pdoutput（S）
3.3Mb/s（2.2%）
1.2Mb/s（0.8%）
GSR1-pxGSR2-pdinput
3.8Mb/s（2.5%）
1.4Mb/s（0.9%）
GSR1-pxGSR2-pdoutput
1.9Mb/s（1.3%）
1Mb/s（0.7%）
GSR2-pxGSR2-pdinput
3.4Mb/s（2.2%）
1.4Mb/s（0.9%）
GSR2-pxGSR2-pdoutput
9.1Mb/s（6.0%）
1.4Mb/s（0.9%）
GSR2-pxGSR1-pdinput
3.2Mb/s（2.1%）
1.1Mb/s（0.7%）
GSR2-pxGSR1-pdoutput
8.1Mb/s（5.3%）
1.3Mb/s（0.8%）
4.3区域节点专线用户数：
路由器名称
64K
128K
256K
512K
1M
Rtr1-px
29
7
3
0
0
Rtr1-pd
12
3
0
1
0
Rtr1-qn
19
5
0
2
0
Rtr1-dc
6
3
0
0
0
Rtr1-yn
34
13
0
0
0
Rtr1-kj
22
2
1
0
0
Rtr1-js
57
14
1
0
1
Rtr1-ht
23
6
2
0
0
Rtr1-ll
3
3
0
0
0
专线用户合计：
（205+56+7+3+1）=272户
占用带宽合计：
24640Kbps=24.0625Mbps
4.4拨号接入端口实际上线数：
PSTN端口上线数：
4710
ISDN端口上线数：
900（B信道）
4.5拨号接入端口占用率：
下表是在7月下旬的一周中所进行的忙时话务统计：
%
169-PSTN
8888-PSTN
8888-ISDN
TMS1
TMS2
TMS3
TMS4
TMS1
TMS2
TMS3
TMS4
PD
PX
20日
21时
56.67
36.67
13.33
53.33
76.67
73.33
43.33
50.00
63.33
90.00
22时
53.33
33.33
16.67
50.00
80.00
76.67
43.33
53.33
60.00
93.33
23时
43.33
26.67
10.00
40.00
70.00
66.67
36.67
46.67
56.67
83.33
21日
21时
43.33
30.00
10.00
40.00
60.00
56.67
36.67
40.00
50.00
73.33
22时
50.00
40.00
13.33
46.67
76.67
73.33
46.67
53.33
56.67
93.33
23时
33.33
30.00
6.67
33.33
70.00
66.67
40.00
43.33
50.00
80.00
22日
21时
46.67
40.00
10.00
53.33
73.33
70.00
40.00
50.00
50.00
96.67
22时
43.33
36.67
6.67
50.00
76.67
73.33
43.33
53.33
50.00
96.67
23时
36.67
26.67
3.33
43.33
66.67
63.33
36.67
46.67
43.33
83.33
23日
21时
53.33
30.00
6.67
66.67
66.67
63.33
36.67
46.67
56.67
76.67
22时
50.00
30.00
3.33
50.00
70.00
66.67
33.33
43.33
53.33
80.00
23时
40.00
23.33
3.33
40.00
66.67
63.33
36.67
43.33
50.00
73.33
24日
21时
40.00
26.67
6.67
43.33
53.33
50.00
30.00
40.00
46.67
60.00
22时
43.33
33.33
6.67
50.00
66.67
63.33
36.67
50.00
50.00
70.00
23时
40.00
30.00
6.67
46.67
66.67
60.00
33.33
50.00
50.00
70.00
从表中可以看到8888-TMS1、8888-TMS2、ISDN-PX处于话务高压之下。
其中ISDN-PX已达到了近97%的极值，扩容需求极其迫切。
5．存在主要问题
5.1INTERNET出口线路问题
5.2市话特服汇接网能力问题
二、扩容设想
21世纪是数据通信的时代，是IP互联网络的时代。
为了顺应这种发展趋势，在当前的网络规划和建设中应当具有前瞻性，有意识地将IP包交换网向全程全网渐次推进，逐步减少传统电路交换网的建设。
上海公共信息网的发展目标是建立一个覆盖整个上海市、联通国内外主要信息网络的大型IP宽带城域网，成为真正意义上的上海市公共信息网络服务平台。
1．骨干网络结构
假定，上海公共信息网四期工程网络层扩容的目标是支持50万拨号用户、2000个专线用户、30000个xDSL用户、30000个CableModem用户、200个ATM用户和500个LAN用户。
设定拨号接入带宽为64K，专线接入带宽为128K，xDSL接入带宽为6M，CableModem接入带宽为6M，ATM接入带宽为25M，LAN接入带宽为10M。
拨号（PSTN+ISDN）端口比例为1：
10，xDSL、CableModem的端口比例为1：
10。
则骨干网所需带宽应约为：
50000×64K+2000×128K+3000×6M+3000×6M+200×25M
+500×10M≈48G
为了支持如此巨大的骨干网带宽需求，上海公共信息网需要采用2.5G以上的骨干网速率构架核心网络。
随着网络规模的发展，网络的层次化设计变得日益重要。
网络骨干传输作为整个网络的框架，组成核心层与区域层；同时建立分布式的、向用户端延伸的网络接入点（POP点），组成外围接入层。
这样将上海公共信息网拓扑结构按功能模块分为三层结构，对系统整体维护，远期发展，都提供了巩固的基础。
为此，上海公共信息网可考虑采用4＋8＋N的骨干网络拓扑构架。
所谓4＋8＋N分别指的是：
4个核心节点，作为上海公共信息网的骨干网交换平台、信息服务中心、网络管理中心和主要的拨号接入平台；8个区域节点，用作POP点的区域性汇接；N个POP接入节点，提供多种接入方式，如拨号、专线、LAN等，以满足商业用户的上网需求。
目前，4个核心节点考虑为：
漕溪（南区）、沈家宅（东区）、新江苏或古北（西区，新增）、横浜或和田或四川（北区，新增）。
8个区域节点考虑为：
和田或潢浜、新江苏或古北、柳林、云南、控江、东昌、庆宁寺和逸仙或铜仁或恒丰或莘庄等。
4+8+N个节点之间互联形式，可参考下图所示。
对于其中的4+8个节点，每个节点至少需要有4条2.5G的线路。
这对骨干网络的节点设备有较高的带宽要求。
为了避免出现过细的网络瓶颈，应增设上海公共信息网到CHINANET大区层上海节点的出口线路为2×622M，并将上海公共信息网到全国169网骨干和到长信局163本地接入网的出口线路提速为2×155M。
建议采用POS技术，以利于将来的发展。
另外，上海公共信息网的出口应采用BGP4动态路由协议，以实现出口流量平衡和用户带地址入网。
2．拨号接入平台
接入方案需考虑以下几个要点：
●接入端口需求
●端口分布与网络连接
●网络管理方案与原则
●扩展规划
为得出比较准确的端口需求数，建立经验公式如下，表述用户数与端口数的需求关系：
端口数=
（公式推导：
根据全国互联网协会及国外大ISP的统计数据，用户每次上网的连线时长在30分钟左右，即0.5小时，日上网系数为每用户平均每日上网次数，两者相乘即得到每用户每日平均上网时长；乘以实际用户数即得到每日用户上网时长总需求；除以24即得到每小时平均上网时长需求；忙时系数也来自统计数据，为端口平均利用率与忙时利用率的比值，前一步推导值再除以忙时系数即为系统忙时端口需求总数。
）
（设立日上网系数是为采样统计的方便，只需统计RADIUS的用户记录数即可推导得到此值。
）
目前假设日上网系数为2（最近热线的月出帐人数约为4万，月拨号收入约300万元，即人均75元，半价时段与全价时段端口总占用时长比例接近5：
8，得到月人均实际上网时间为75/0.8/4=23.4小时，平均每天不到1小时，系数设为2是有余量的），忙时系数根据经验值为0.55，则50万用户的端口需求数为
=37879
40000
（即端口/用户配置数为1：
13，但这是未考虑VIP用户的情况）
考虑到电信网络的习惯，若需要保持系统忙时负载不超过负载能力的60%，则端口数应扩充至63000。
以上推导均未考虑VIP用户因素，若按照VIP与注册用户1：
1的上网比例考虑，满负载端口应扩至80000，冗余负载端口则应扩至126000。
以下计算中继传输带宽需求，端口数按最基本的40000端口考虑。
40000/30=1333，即需要1300多路2M系统，合21路E4传输系统，带宽需求近3000M。
IP网的接入带宽也需按此数据配置。
由于IP传输的成本要低于TDM时分系统，因此IP接入向用户端的延伸是出于成本考虑的大势所趋。
最佳的解决方案应当是完善IP网络，将IP接入点延伸至电话端局，即用户呼叫一旦到达端局，即通过接入网关进入IP网，完全旁路电话网的局间中继。
但这个方案需要巨大的财力与人力投入，以及如何确保这个高度智能型网络的有效管理问题，都使这个方案不能在短期内实现，这使我们考虑平滑过渡到IP网的方案。
先建立大型的POP点，分区域接入本地用户呼叫，然后，逐步根据话务统计，将接入向话务密集的端局延伸，扩张IP网的覆盖面，同时，这个新的小POP点也可以作为多种接入的平台，将用户端的数据通信从这个POP点统一起来。
这即是由点到面的网络扩充。
若先期按照4POP点的集中接入方案，每点需负担10000端口，折合360路E1（6路155M的SDH传输系统），640M的IP网接入带宽。
此POP点须通过622M以上的通道直接挂靠网络骨干，直连一个核心节点，并有备份路由至另一核心节点，以保证连通度。
同时为实现网络的可伸缩性，便于将来核心节点接入设备向网络末端延伸，建议选择单机箱集成器设备，避免调整不灵活的级联设备。
由于这些带宽需求基本上是访问需求，可以考虑在POP点出口处设置cache-engine,可以显著减轻骨干的带宽压力。
网络管理是大型系统中越来越重要的一环，接入网络为了提高设备的效率，本身需要比较完备的网管，实时了解设备利用情况，及时发现设备故障，在分布式接入环境中，更需要提供强大的远程管理能力，掌握网络当前状态，节省管理成本。
接入设备的配置可以通过CONSOLE口、远程可以通过TELNET口进行，为符合时尚，厂商一般都提供了企业私有MIB进行SNMP管理，而SNMP管理特性也方便了直观的图形化管理，象3COM的TOTALCONTROL特别强化了SNMP对中继接口和数字MODEM的配置能力，这些产品特性为提供比较完善的管理打下了基础，但厂商提供的网管软件大都只实现了一些不太方便的监测与控制功能，而且最致命的是一般只实现了单对象操作版，对设备集群的操作很不方便，同时，不提供二次开发接口，不利于系统定制。
因此，根据厂商提供的MIB进行二次开发，实现系统整合，是接入设备在安装配置前后进行网络管理所要进行的最重要的筹备工作。
而在建网工程中，应坚持接入设备与管理不能分离的原则。
之所以要求接入服务器与后台认证、计费系统作统一管理，理由如下：
接入服务器是RADIUS用户管理计费体系的客户端，基本计费信息，各种新功能属性，都是封装在UDP包中在接入服务器与RADIUS端之间往返应答，他们属于一个完整的体系，只有在统一管理的条件下，才便于维护调试，排除故障，推出新功能、新业务。
每个ISP对接入服务器的配置、使用要求都有差异，很难做到各个ISP共享接入服务器。
（尤其是接入设备目前都不能算充分稳定，维护工作比较频繁，若把接入服务器与RADIUS分在两个管理体系内，将给维护带来很大困难，目前国际上还没有这样分别管理的先例。
）
至于将来的接入完全分布展望，三级路由方法作为末端延伸方案是比较可行的。
具体如下：
方式A：
（现有网络结构）经由特服汇接局接入到上海热线现有接入服务器，访问上海热线及Internet信息资源，作为总后备拨入路由。
方式B：
（优化网络结构）将接入服务器下放大的汇接节点，作为第二后备路由。
方式C：
（优化网络结构）选择上网用户相对较大端局，直接放置接入服务器，旁路上网呼叫。
在节点放置端点路由器，连入IP骨干。
近期方案
●在近期优化方案中，分三类情况进行优化试点：
（1）选择桂林、复兴、逸仙这3个上网用户较为集中的较大的端局，分别放置360线的接入服务器与交换机采用背靠背方式连接（即方式B）。
接入服务器通过路由器与最近的区域节点路由器相连。
（上海热线在5月7日作了统计，在该24小时内，以下三个端局的呼叫次数位于前列：
逸仙6848，复兴9724，桂林9406。
）
（2）选择漕溪、江苏、控江3个汇接局，每个汇接局分别放置720线的接入服务器。
接入服务器与相邻的路由器采用背靠背方式连接，通过SDH与上海热线核心机房相连。
（3）各端局到汇接局采用调拨中继方式连接，平均每个端局6路E1到汇接局。
对于特别高话务的漕溪、逸仙等局可酌情增加为10路E1。
3．网络管理要求
对网络安全：
A.要对全网提供网络，系统，Windows系统的安全技术和服务。
能防范黑客，特洛伊木马和病毒。
B.要对全网有网络，系统安全的检测能力。
C.要对全网的重要网段有实时监控能力和自动保护能力。
D.对WAN，公共服务网段，用户管理网段，网络管理网段，帐务网段提供相应的安全保护技术。
对网络管理系统：
A.需要根据“上海热线”IV的网络实施，系统设置的实际情况和网络管理工作的需求再实施“上海热线”IV网络管理系统的工程。
B.需要根据“上海热线”IV的实际网络管理工作的需要基于成熟产品做二次开发。
C.网络管理系统要能够提供实时的数据和半年内的历史数据。
并且有对所有数据的在线分析（OLAP）功能，可以根据各种需求，灵活地查询分析所有的数据。
D.网络管理系统要有基于认证的Web访问方式。
E.网络管理系统要能同时管理、监控、分析端口设备和IP网段对象。
F.被管理对象的网络管理系统开销不大于6%
G.要有10分钟，1小时，1天，1星期，1月，半年的网络，系统状况报表。
H.网络管理系统要有网络和系统的正常态的数据及异常态的数据。
要能监控重要的系统进程。
I.能提供网络管理工作的自动化，文档集中管理，并有基于用户认证的Web访问方式。
J.内部管理用内部拨号和VPDN。
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