一、概述
1、城域网的来历
大家知道，在传统通信网络（PSTN/ISDN）的组织中，是由长途网、本地网和接入网所构成，其中本地网完成了城域范围内信息路由组织，目前实现了网络扁平化后，本地网通常扩大至地级市的范围，甚至范围更大，其节点可设置多个汇接局。但在传统通信网与计算机系统网络深度融合之后，其网络上承载的业务（包括话音业务）将以基于IP包传送的业务。因此，此时的网络路由组织（包括节点的设置及节点设备构成）发生了根本的变化，故IP通信网络的组织中，可以认为是将原来的本地网称之为局域网。只是局域网依据IP通信的特点，节点是分层设置；另外，它也源自于或相对于局域网（LAN）而言。
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2、局域网的定义
关于城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的定义，在不同的国家标准或通信行业标准中，基于不同的出发点有其不同的表述，这也可以加深其对城域网（MAN）概念的理解。下表1-2汇列了GB/T 2900.96、GB/T 32402、YD/T 5117、YD/T 1170等标准中的具体定义，以供了解。由于IP通信网络已实现宽带化，因此，城域网应是指宽带城域网。
表 1-2：相关标准中对城域网（MAN）的定义
二、城域网的功能结构
我们知道，IEEE 802标准委员会（LMSC）在完成了局域网（LAN）标准的制定之后，开始为城域网研究制定其标准，并为此在1982年专门成立了IEEE 802.6工作组。最终IEEE 802.6工作组采用了“分布式队列双总线（DQDB）”技术来开发研制，然而由于该技术的实现成本较为昂贵，后来以同步光纤网络（SONET）的同步数字序列（SDH）技术来组建城域网（MAN）其性能更加优越。因此，目前IP城域网的组建是以SDH为基础技术，包括其演进的WDM、OTN等技术。
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1、YD/T 1170标准的要求
鉴于此，依据我国通信行业标准YD/T 1170《IP网络技术要求--网络总体》的规定，我国IP城域网在组网功能结构上是分层设置的，即：核心层、汇聚层、接入层共三个层次，另外包括其业务中心与管理中心，具体详见下图2-1所示。核心层采用高速分组（例如IP或ATM）交换技术；汇聚层采用智能分组端局技术；接入层采用多元化宽、窄带综合接入技术；业务及网络管理中心统一对网络各层实施管理，构建支持端到端话音、数据、图像、专线及各类增值业务的可运营可管理的IP城域网。
图 2-1：YD/T 1170标准描述的IP城域网网络结构
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IP城域网的网络节点可以设置为城域核心节点和汇聚节点，其节点的职能详见下表2-1所述。这些节点职能需要大量的各种网络设备所支撑，这些网络设备包括：高端（核心）路由器、边缘路由器、接入服务器、宽带接入服务器、千兆比以太网（第2层及第3层）交换机等，以及SDH、WDM、OTN设备等。
表 2-1：YD/T 1170标准描述的IP城域网网络节点的职能
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2、YD/T 5117标准的要求
依据我国通信行业工程建设标准YD/T 5117《宽带IP城域网工程设计规范》的要求，从工程建设角度通常将宽带IP城域网的网络层次设置成为核心层、业务接入控制层、汇聚层和接入层共四个层次，另外还包括业务管理中心和网络管理中心等。在这里考虑到，随着宽带IP城域网规模的扩大，其接入层从节点数量到所使用的技术也越来越复杂，因此使用了城域接入网的概念，同时将宽带IP城域网的网络层次描述成为由IP城域网骨干网和城域接入网组成，其中骨干网包括核心层、业务接入控制层和汇聚层，其宽带IP网络城域网的骨干网络层次如下图2-2所示。同时，当大规模的IP城域网的组建根据业务发展情况还可将汇聚层分为城域汇聚层和区域汇聚层。图中业务接入控制层设备BNG是指宽带网络网关控制设备（BNG，Broadband Network Gateway）。下表2-2给出了IP网络城域骨干网、IP城域接入网、网络节点、宽带网络网关控制设备（BNG）等术语的含义。
表 2-2：YD/T 5117标准描述的IP宽带网络城域网的骨干网络层次结构
表 2-2：YD/T 5117标准中城域网层次结构中相关术语的含义
有图可知，与图2-1相比，在IP网络城域骨干网中将原汇聚层应实现的城域网用户的接入认证控制、QoS策略控制和计费统计等功能独立出来而设置的层次，这对于大规模的IP城域网的业务发展十分必要。
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三、城域网网络结构层次要求描述
1、YD/T 1170标准的要求（技术要求）
核心层的作用是把多个边缘汇聚层连接起来，为汇聚层网络提供数据的高速转发，同时实现与上级网络的互联，提供城市的高速IP数据出口。核心层网络结构重点考虑可靠性、可扩展性和开放性。核心节点间原则上采用网状或半网状连接：通过SDH或城域WDM（DWDM）连接，以确保网络的可扩展性；在网络建设初期规模较小时，核心节点也可通过内置的光传输接口直驱光纤互联。考虑IP城域网出口的安全，建议每个IP城域网选择两个核心节点与骨干网（或二级网）路由器实现连接。下表3-1-1给出了核心层组网技术选择与核心层网络结构的要求。
表 3-1-1：核心层的组网技术选择与网络结构技术要求
汇聚层的作用是完成本地业务的区域汇接，进行带宽和业务汇聚、收敛及分发，并进行用户管理，通过识别定位用户实现基于用户的访问控制和带宽许可，以及提供安全保证和灵活的计费方式。下表3-1-2给出了汇聚层组网技术选择与汇聚层网络结构的要求，包括汇聚层节点应实现的功能（其中一项或多项）。
表 3-1-2：汇聚层的组网技术选择与网络结构技术要求
接入层通过各种接入技术和线路资源实现对用户的覆盖，并提供多业务的用户接入，必要时配合完成用户流量控制功能。为降低维护及管理成本，综合接入层应考虑与汇聚层统一实施业务和设备管理。因此，接入层设备应该具有综合接入功能，包括宽带接入（Ethernet、xDSL、Cable等）和窄带业务接入（话音、窄带专线等）的能力。下表3-1-3给出了接入层组网技术选择与接入层网络结构的要求。
表 3-1-3：接入层的组网技术选择与网络结构技术要求
业务中心与管理中心提供丰富的宽带网络增值业务，并以标准的中间件与其他业务服务互连互通，构建开放的业务平台。业务与管理层提供统一的网络管理与业务管理，统一业务形象。根据业务开展的需要，可实现分级分权业务及网络管理，提供网络综合设备的拓扑、故障、配置、计费、性能和安全的统一管理。
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2、YD/T 5117标准的要求（工程建设要求）
核心层应与IP骨干网互联，提供业务接入控制层和汇聚层的数据快速转发。业务接入控制层应实现城域网用户的接入认证控制、QoS策略控制和计费统计等功能，负责转接汇聚层的流量。汇聚层应提供基本的数据收敛、转发，汇聚来自城域接入网的流量，大规模的IP城域网根据业务发展情况可将汇聚层分为城域汇聚层和区域汇聚层。宽带IP城域网的接入网应提供各种类型用户的接入。未设置网络节点的区域可通过城域传送网延伸业务。YD/T 5117从工程建设角度给出的城域网的分层网络节点设置与分层网络组织要求的详见下表3-2，包括各城域网间互连的要求。
表 3-2：城域网的分层网络节点设置与分层网络组织要求
四、城域网的演进：云化城域网（Cloud-MAN）
随着互联网业务，特别是云计算、大数据、高清视频等业务的发展，对网络基础设施提出了更高的要求。城域网（MAN）是最接近用户的宽带IP网络，传统的城域网目前主要采用转控一体的专用设备为用户提供服务，存在研发周期长、部署缺乏灵活性以及功能扩展困难等问题，使得传统城域网在网络发展上面临诸多挑战。
软件定义网络/网络功能虚拟化（SDN/NFV）技术的出现，为网络演进注入了新动力。SDN技术强调转发与控制分离，通过集中式管理提高网络智能性与运营效率；NFV技术提倡采用通用设备（例如x86服务器、白牌设备等）+ 开源软件的方式优化网络业务功能研发与部署。在IP城域网中引入SDN及NFV技术，对网络功能进行解构，实现基于控转分离的网络云化部署以应对上述挑战。于是传统的城域网演进为云化城域网已是大势所向。
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事实上，城域网最初是一个计算机网概念，出发点是为了城域范围内局域网的互连。目前发展中的宽带IP城域网属于数据网范畴，宽带IP城域网承载着各类IP包的数据业务。
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