城域网实例

一个ATM城域网的设计与应用实例

随着ATM技术的成熟和其价格的日趋合理，国内成功的ATM案例已屡见不鲜。作为一个中型规模的网络用户单位，我们于1997年底开始进行网络选型，1998年8月在一个方圆近7公里的范围内建成了一个主干带宽为155Mb/s的ATM内部城域网。全网共配备了ATM网络设备近20台，UNIX服务器、NT服务器及视频点播服务器近40台。整个系统建设本着采用信息技术的最新成果、前沿技术和实用可靠的宗旨，建立了Intranet应用环境，先后开辟了内部网的Web服务、视频会议、全网视频点播服务、E-mail服务、网上办公发文、情报资料库全文检索、单点服务器的远程拨号接入，至今网络的使用已取得良好的效果。

一、网络设计:

通过对实际应用需求的分析，在网络设计时，我们主要论证了网络的体系结构、高可靠性问题、高安全性问题、可管理性问题、全网多媒体应用等问题。在网络方案设计上主要有以下特点：

1.采用星型拓扑结构，网络主干采用ATM技术，提供155Mb/s（以下Mb/s简称M）主干带宽，桌面采用以太交换技术；

2.采用快速的局域网络技术，如：ATM、Fast Ethernet、Ethernet Switch等；

3.服务器直接连接ATM交换机或者100M快速以太网交换端口，工作站连接10M以太网交换端口，视频站点连接25M ATM端口或者10M以太网交换端口；

4.为提高网络的安全性和可靠性，能够根据需求对网络进行虚拟网的划分；进行冗余可靠性设计；对网络的安全性进行考虑。

考虑用户单位的物理位置的分布和应用特点以及网络设计中网络拓扑的清晰、数据流向的层次性和易于网络管理等多方面因素，我们采用星形网络结构。各业务部门通过ATM/LAN交换机，采用155M ATM线路连接到中心交换机，这样各业务部门之间的数据交换必须通过中心交换机进行数据交换，易于设置防火墙，而且数据流向清晰。采用星形结构，如果某一业务部门的ATM/LAN交换机发生故障，不会对全网其他部门之间的数据互通造成影响。

我们对网络主干选用ATM技术，主要是从我们的应用需求考虑，目的是增加带宽以提高传输容量，并对全网的多媒体应用奠定基础。按照应用的特点和要求，适应全网的分布式管理模式，我们将整个城域网划分成一个中心网络区（主网区）和多个资源子网区，结合各资源子网的分布情况和管理方式，同时也充分考虑了整体价格因素，确定了使用Bay公司的ATM产品。同时，通过对网络多媒体应用分析论证，购置了Bay公司的OEM产品10625 ATM 25M交换机、部分到桌面的25M网卡、PictureTel公司视频会议系统和FVC公司的视频点播通播设备，保证了视频会议和ATM VOD视频点播及视频通播的质量。

网络的结构是以主网区为中心向外以星型拓展，分别使用单膜光纤或多膜光纤连接各资源子网区。为了保证内部网的高可靠性和高安全性，在网络结构上采取了防故障保安全的对策，网络中心交换机为环形结构，主网区与资源子网区的ATM交换机采用双链路连接（由于Bay ATM设备的155M ATM连接负载均衡的特点，使得主干传输可达155X2Mb/s），主网区设备冗余备份，划分虚网，进行网段隔离。网络的结构示意图见图1。

在这个网络环境里，ATM网络设备和以太网交换设备主要有：Bay System 5000BH和Centillion 100，它们作为中心交换机，支持双电源冗余和双MCP主控处理器冗余结构，同时它还能通过配置路由模块提供虚网路由的能力。

Bay Centillion 100作为ATM边缘交换机在中心网络区提供均衡负载，在资源子网区作为ATM骨干接入交换设备。

Bay Stack 303或304以太交换机作为各资源子网的终端接入设备。

网络服务器主要有：Unix服务器三台，分别完成网管和公共信息Web服务，其余的网上服务器都是Windows NT服务器，承担了DNS服务、E-mail服务和各资源子网的内部服务器。在各内部服务器上都安装了网络数据库、TRS全文检索软件和Lotus Notes，为网上应用形成了基本的软件环境。另外，为了实现全网视频点播，我们还配置了独立的视频点播服务器系统，可容纳50小时的MPEG-1视频信息。

二、网络性能分析

针对网络的设计和实际应用的情况，我们就以下方面的网络性能加以阐述。

1.先进性

整个网络实现的技术在国内外具有先进性，符合当前技术和管理发展的方向。确保系统结构和网络技术都是成熟的，减少了系统应用的风险。主要表现在以下几个方面：

1）网络协议采用了符合ISO及其他标准化结构，如IEEE、ITU-T、ANSI等制定的协议；

2）网络主干采用ATM技术，桌面采用10/100M以太交换技术；

3）用户端局域网跨ATM网络骨干实现VLAN划分，采用了目前先进的交换技术和虚拟网技术，如：基于交换机端口的虚网划分等；

4）所选用的设备均经过实践的检验，在业界拥有优良的性能，并具有可管理性。

2.可靠性

网络系统的可靠运行是保证整个应用系统顺利运行的基础，本次网络建设我们把可靠性作为重点来加以考虑，但可靠性设计必然会带来投资的增大，所以，我们在设计时，对可靠性和投资加以权衡考虑。

首先，为了保证网络系统的可靠性，我们选用久经实践考验、网络性能优良、运行稳定的设备；另外，为了节约投资，我们重点考虑中心设备的可靠性，适当配置网络系统冗余的设备，由于Bay的ATM交换机产品线很丰富，所以从投资和可靠性考虑，我们在中心配置3台ATM交换机并采用155M ATM双链路连接，这样，首先保证了网络设备的冗余；另外，各分区均采用双链路与中心交换机连接，保证了链路的冗余；采用GIGArray技术可以实现链路上的负载均衡及备份，保证了网络服务的冗余，既提供了高可用性又很大程度地优化了网络整体（网络主干链路的高带宽）的性能。

3.带宽分析

中心主干都提供155M的传输能力，服务器独享100M交换端口，工作站均独享10M交换端口，视频桌面站点提供25M的带宽，可以满足用户现在和未来的应用要求。

对于某一业务部门，我们考虑了该业务部门有150个10M交换端口，对于每个交换端口，一般情况下，数据流量较大时可达到2～3Mb/s，这样上网的数据流量不大于500Mb/s，而且由于网络建设时已完成考虑各业务部门虚网的划分，这样大大减少了骨干数据的流量（骨干数据流量主要是各业务部门之间或各业务部门和上级之间），使得骨干的压力得到了减轻。以访问骨干网数据流量占20%为例，则骨干的访问数据流量为100Mb/s，而155Mb/s的骨干连接完全能满足各业务部门的骨干数据传输。

4.VLAN的划分

网络的实现中，中心交换机和边缘的ATM/LAN交换机均支持VLAN的划分，在边缘的ATM/LAN交换机上配置的快速以太网端口以实现和10MB以太网端口模块通信，可以满足站点对跨主干VLAN的划分需求，而下挂的Bay 303可以按组划分VLAN。整个VLAN的划分可以基于端口、协议、MAC地址等多种方法来完成。

5.网络的扩展性

在网络配置上，我们亦考虑了其将来的扩展能力，以保证该网络将来在技术和网络规模上的升级能力。我们采用的中心局域网交换机C100均具备很好的技术和网络规模（端口）升级能力。首先，这些交换机均采用模块化的结构，现在配置的设备均有空余槽，用户可通过增加模块来增加现有网络的端口数量，扩大网络规模。这些设备均支持622M ATM交换端口，可以适应网络容量的增加。另外，这些设备均使用ATM交换模块的结构，可以用更换ATM交换模块的方式来适应ATM技术和标准的发展。

三、网络应用

由于主干网是155Mb/s ATM，各资源子网内部是100Mb/s交换式以太网，大部分桌面为10Mb/s,还有部分25M ATM到桌面和少量的100/10Mb/s以太网终端，这些都为网上应用提供了良好的硬环境，到目前为止，我们在网上开发的比较成功的应用大致可分为：

1.网络视频应用

在网络方案设计时，我们对视频会议（VC）应用基本界定在：以提供实时的高质量音频和视频效果为目的，先在点到点之间进行，应用界面简单，易维护。所以我们选定了PictureTEL公司的产品（LiveLAN系列），在数台终端上安装了视频和音频输入/输出设备，使这些终端用户之间可以分别进行实时的音频、视频、文本数据、图文数据综合处理，圆满达到视频会议的要求。

我们是分两个阶段实施全网VOD点播工作的。刚开始安装时，仅能在有25M网卡的终端上实现ATM QoS的VOD点播，而对10M网卡的终端还只能是以太网方式VOD点播。当用户多线路紧张的时候，图像质量得不到保证。到了1998年底，FVC公司的多媒体软件MOS IP5.0推出，我们在10M网卡用户的机器上安装了这个软件，同时也做了一些系统调整，使以太网用户也可以按IP地址配置系统，点播服务器对各IP分流，在以太网环境下看到有ATM QoS的视频画面。

2.Web服务和网络数据库应用

根据我们的业务特点，各资源子网都建立了自己的Intranet Web站点，采用浏览器/Web服务器的信息组织发布技术，构造信息资源的数据库和动态静态HTML主页，其中Web服务器采用MS IIS 3.0，数据库采用ORACLE Server 7.x和MS Access及MS

ODBC驱动程序，开发平台为MS Frontpage 98 、MS InterDev、Delphi4.0等软件平台。从应用功能的角度提供了多种网上信息服务，不仅有每日刷新的静态和动态信息，还提供了网上教室、电子公告栏、娱乐休闲节目，以及客户机/服务器应用程序服务、应用程序执行等功能。

针对原有局域网上MIS系统数据库上网发布的问题,我们研制了单独的数据库发布工具，使用户能够在不改变原始数据库结构的情况下，无需编程，做较少的工作就可以达到统一上网发布，在内部网上完成原有系统中需要共享的工作。

3.TRS全文检索

TRS全文检索系统是我们购置的一个软件，它有自己的数据库管理方式，同时提供Web界面。人们主要是对业务范围内需要按全文检索的资料库、电子刊物、规章制度等内容进行转换处理，加载到TRS可管理的数据库中，就可以借助TRS提供的检索手段，做到全文检索或按字段检索，并且能够根据建库的范围，定义搜索界限，提高查找速度。另外，TRS具有网员权限管理，对用户实行登录限制，我们的各资源子网都不同程度地采用了这个机制，对电子文本的浏览统一管理模式，现已上网可供全文检索的库约有30～40个。

4.网上办公发文

为了实现在城域网上的办公发文，我们在每个资源子网的NT服务器上安装了Lotus Notes软件平台，组织开发了一套适应内部办公流程的综合办公系统，它包括了公文转发、审批、存档；个人文档的建立、修改、删除、转贴及归类存储；E-mail的起草、发送、浏览并归类存档等。另外还对日常的工作安排、通知通告，建立了模板，同时提供口令设置、用户切换及一些常见工具的调用。