传输网技术及网络安全方案.docx
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传输网技术及网络安全方案
京杭运河
光传输网络工程项目
技术方案
2012年4月
第一章项目需求分析
一、需求分析
苏北航运段现有传输系统是通过租用2M线路来进行的视频监控及数据业务的传输,容量非常小,这样就会必然出现带宽资源匮乏,图像传输不清晰等情况。
随着高清技术及大数据量业务的出现,现有传输系统已经成为苏北航运信息化建设的“瓶颈”问题,新建一套专用的传输承载系统已经刻不容缓。
本次项目是新建京杭运河苏北段的光传输系统,是京杭运河徐扬段续建二期工程信息化建设中重要的骨干系统,承载苏北航务管理处至基层单位的全线视频图像业务、话音业务和数据/IP业务。
负责图像从各无人站向有人站汇聚和有人站与各监控中心之间图像的传输。
同时传输系统应该承载苏北航务管理处至基层单位数据网,为综合数字业务提供统一的数据传送平台。
工程需要连接运河沿线18个基层单产位(12个船闸、4个航道站、1个工程总队)并最后汇聚至苏北运河调度指挥中心。
工程建设后,将彻底缓解苏北航务管理处至基层单位通信带宽“瓶颈”问题。
系统的设计要考虑到与江苏省高速公路通信专网的兼容,符合SDH通信网相关标准。
沿线接入站点信息表:
序号
站点
备注
序号
站点
备注
1
徐州航道站
无人站
10
淮阴船闸
无人站
2
蔺家坝闸
无人站
11
苏北处
通信中心
3
解台船闸
无人站
12
工程总队
无人站
4
刘山船闸
无人站
13
淮安船闸
无人站
5
邳州航道
无人站
14
宝应航道站
无人站
6
皂河船闸
无人站
15
邵伯船闸
无人站
7
宿迁船闸
无人站
16
邵伯航道站
无人站
8
刘老涧船闸
无人站
17
施桥船闸
无人站
9
泗阳船闸
无人站
18
六圩口灯塔
无人站
二、编制依据
物理接口、网络管理到信息模型,本工程设计完全遵循目前ITU-T关于SDH的系列建议,如下表:
建议
描述
ITU-TG.652
单模光纤光缆的特性
ITU-TG.653
色散位移单模光纤光缆的特性
ITU-TG.655
非零色散位移单模光纤光缆的特性
ITU-TG.661
光纤放大器的相关通用参数的定义和测试方法
ITU-TG.663
与应用有关的光纤放大器和子系统的概貌
ITU-TG.691
带有光放大器的单信道SDH系统的光接口和STM-64系统
ITU-TG.692
带有光放大器的多信道系统的光接口
ITU-TG.703
系列数字接口的物理/电气特性
ITU-TG.704
1544kbit/s、6312kbit/s、2048kbit/s、8448kbit/s、44736kbit/s系列用的同步帧结构
ITU-TG.706
与建议G.704规定的基本帧结构的帧定位和循环冗余检验程序
ITU-TG.707
同步数字体系(SDH)网络节点接口
ITU-TG.773
传输系统管理用的Q接口协议栈
ITU-TG.774
同步数字体系(SDH)网元信息模型
ITU-TG.774.01
SDH网元性能监视
ITU-TG.774.02
SDH网元的净荷结构的配置
ITU-TG.774.03
SDH网元的复用段保护管理
ITU-TG.774.04
SDH网元子网连接保护管理
ITU-TG.780
同步数字体系(SDH)网络和设备术语汇编
ITU-TG.783
同步数字体系(SDH)设备功能块的特性
ITU-TG.784
同步数字体系(SDH)和管理
ITU-TG.803
基于同步数字体系(SDH)的传送网体系结构
ITU-TG.805
传送网通用功能结构
ITU-TG.810
同步网的有关定义和术语
ITU-TG.811
基准时钟的定时特性
ITU-TG.812
适用于同步网节点时钟的从时钟定时特性
ITU-TG.813
同步数字体系设备运行适用的从时钟定时特性
ITU-TG.823
基于2048kbit/s体系的数字网抖动和漂移的控制
ITU-TG.825
基于同步数字体系的数字网抖动和漂移的控制
ITU-TG.826
基群和基群以上速率国际恒定比特率数字通道的差错参数和指标
ITU-TG.831
基于同步数字体系(SDH)的传送网管理能力
ITU-TG.832
准同步数字体系(PDH)网中传送SDH单元:
帧和复用结构
ITU-TG.841
同步数字体系(SDH)网络保护结构的类型和特性
ITU-TG.842
同步数字体系(SDH)网络保护结构的互通
ITU-TG.957
同步数字体系(SDH)设备和系统的光接口
ITU-TG.958
基于同步数字体系(SDH)的光缆数字线路系统
ITU-TK.41
电信中心内部接口对浪涌电压的抵抗能力
ITU-TM.20
电信网的维护原理
ITU-TM.2100
国际PDH数字通道、段和传输系统投入业务和维护的性能限值
ITU-TM.2101
国际SDH数字通道、复用段投入业务和维护的性能限值
ITU-TM.2120
数字通道、段和传输系统的故障检测和定位规程
ITU-TM.3010
电信管理网(TMN)总则
ITU-TM.3400
电信管理网(TMN)管理功能
ITU-TQ.921
ISDN的用户网络接口的数据链路规范
ITU-TV.11
在数据领域中通常同集成电路设备一起使用的平衡双流接口电路的电气特性
ITU-TV.24
数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备(DCE)之间的接口电路定义表
ITU-TT.50
国际参考字母数字(IRA)(前国际5号码或IA5)—信息技术—信息交换用7位编码字符集
ITU-TX.21
共用数据网同步操作的数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备之间的接口
ITU-TX.21bit
设计可与同步V系列调制解调器接口的数据终端设备(DTE)在公用数据网上的使用
ITU-TX.25(SO8208)
数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备之间的X.25接口
ITU-TX.27
在数据通讯领域中通常同集成电路设备一起使用的平衡双流接口电路的特性
ITU-TX.208(SO8824)
抽象句法记法一(ASN.1)
ITU-TV.28
不平衡双流接口电路的电气特性
ITU-TX.209(SO8825)
抽象句法记法一(ASN.1)基本编码规则规范
ITU-TX.214(SO8072)
信息技术—开放系统互连—运输服务定义
ITU-TX.215(SO8326)
ITU-T应用的开放系统互连的会话服务定义
ITU-TX.216(SO8822)
ITU-T应用的开放系统互连的表示服务定义
ITU-TX.217(SO8649)
ITU-T应用的开放系统互连的联系控制服务定义
ITU-TX.219(ISOIS9072-1)
远程操作:
模型、记法和服务定义
ITU-TX.224(SO8073)
信息处理系统—开放系统互连—面向连接的传送协议规范
ITU-TX.225(SO8327)
ITU-T应用的开放系统互连的会话协议规范
ITU-TX.226(SO8823)
ITU-T应用的开放系统互连的表示协议规范
ITU-TX.229(SOIS9072-2)
远程操作:
协议规范
ITU-TX.233
信息技术—提供无连接式网络服务的协议:
协议规范
ITU-TX.511(SO9594-3)
信息技术—开放系统互连—号码簿:
抽象服务定义
ITU-TX.519(SO9594)
信息技术—开放系统互连—号码簿:
协议规范
ITU-TX.710(SO9595)
管理信息服务定义:
公共管理信息服务定义
ITU-TX.622
信息技术用于提供无连接式网络服务的协议:
借助于X.25子网提供基础服务
ITU-TX.710(ISO9596-1)
管理信息服务定义:
公共管理信息协议
ISO7498
信息处理系统—开放系统互连—管理框架
ISO8073/AD2
信息处理系统—开放系统互连—面向连接的传送协议规范/附录2基于无连接网络服务的第4类操作
ISO8348
信息处理系统—数据通信网服务定义
ISO8473
信息处理系统—无连接模式网络服务数据通信协议
ISO8571.1
信息处理系统—开放系统互连—文件传送、访问和管理—第1部分:
一般介绍
ISO8571.2
信息处理系统—开放系统互连—文件传送、访问和管理—第2部分:
虚拟文件存储定义
ISO8571.3
信息处理系统—开放系统互连—文件传送、访问和管理—第3部分:
文件服务定义
ISO8571.4
信息处理系统—开放系统互连—文件传送、访问和管理—第4部分:
文件协议规范
ISO8648
信息处理系统—开放系统互连—网络层内部结构
ISO8802.2
信息处理系统—地区网—第2部分:
逻辑链路控制
ISO8802.3
信息技术—地区和城域网—第3部分:
具有碰撞检测的载波检测多路接入(CSMA/CD)接入方法和物理层规范
ISO9542
信息处理系统—系统间电信和信息交换—与无连接模式网络服务(ISO8473)共同使用的末端系统—中间系统内路由信息交换协议
ISO9545-1
信息处理系统—开放系统互连—公共管理信息服务定义
ISO9546-1
信息处理系统—开放系统互连—公共管理信息协议规范
ISO10172
信息处理系统—开放系统互连—电信和信息交换网络/传送协议互通规范
ISO10589
信息处理系统—系统域间电信和信息交换—与无连接模式网络服务(ISO8473)共同使用的中间系统—中间系统域内路由信息交换协议
GB/T1.3
标准化工作导则第1单元:
标准的起草与表述规则第3部分:
产品标准编写规定制(修)定
GB8405-87
光缆的环境性能实验方法
YD/T1022-1999
SDH设备功能要求
YDN099-1998
光同步传输网技术体制(修订)
ITU-TG.707(2000)
同步数字体系的网络节点接口
IETFRFC2615
PPPoverSONET/SDH
IETFRFC1661
点到点协议(PPP)
ITU-TX.86(001)
同步数字体系(SDH)上传送Ethernet的LAPS技术要求
IEEEStd802.3-2000
以太网的国际标准
本工程设计除满足以上ITU-T国际标准外,还需要满足以下交通部制定的指导意见:
(1)交通部《高速公路通信模式标准》2001年;
(2)交通部《公路、水路交通信息化“十五”发展规划》2001年8月;
(3)交通部《公路、水运交通行业信息化工作指导意见》2001年1月;
(4)《江苏省高速公路网交通工程总体规划》1998年12月;
(5)《江苏省交通专用通信网总体规划纲要》1997年3月;
(6)国家和交通部相关标准及政策。
三、业务需求分析及容量计算
本次系统承载苏北航务管理处至基层单位的全线视频图像业务和数据/IP业务,负责图像从各无人站向有人站汇聚和有人站与各监控中心之间图像的传输。
其业务容量如下:
1、视频监控业务:
近期规划是每个站点40路图像,按照目前的标清图像2M带宽计算,所需带宽为15*40*2M=1.2G。
在8个重点航区、航段需要放置共9个视频监控,所需带宽9*2M=18M。
另外:
海事局也会在沿河道每5公里安置1个监控,以就近接入的方式接入,共需带宽100*2M=200M。
2、数据通讯业务:
苏北航务管理处至基层单位的数据流量也统一承载在传输系统上,预计带宽100M(由于数据业务存在不确定性、突发性等特点,因此实际带宽将远小于此带宽)。
3、IP电话业务及视频会议业务:
传输系统还需要为后期苏北航务段的IP电话系统及视频会议系统预留带宽,并且考虑到高清视频会议的应用需求,本次每个站点为IP电话及视频会议业务预留4M带宽,总共64M带宽。
当前系统所需总带宽:
1.2G+18M+200M+100M+64M=1.582G。
由于本工程中组网结构为两个相切环,因此每个环占用总带宽约0.741G,考虑到后期业务扩容等需要,要求此次系统使用2.5G传输系统,同时该系统需要支持平滑升级至10G的能力。
在认真分析了京杭运河传输系统实际的应用后,我们发现其还有如下应用需求:
对传输系统上承载的各种业务进行不同的优先级分配,对不同的业务实施不同的保护和带宽分配方式。
A类业务:
此类业务包括视频监控业务、视频会议业务,此类业务需要具有严格的时延、抖动和保护,是最高优先级的业务,在任何时候都需要保证充足的业务带宽
B类业务:
此类业务包括苏北航段内部的数据办公业务,此类业务对时延和抖动无特殊要求,但有带宽承诺。
C类业务:
此类业务包括Internet上网、聊天等业务,此类业务优先级最低,我们采用尽力而为的传送机制,在带宽充裕的情况下保证其带宽,在高优先级业务占有大量带宽时,此类业务需要释放自己的带宽供高优先级业务使用。
四、技术组网方案
通过认真的分析苏北航段对于传输系统的应用需求,我们发现传统的MSTP刚性管道技术已经不能很好的解决此次业务对于QoS以及弹性带宽等的需求。
针对这种情况,按照京杭运河苏北段光缆敷设的路由,并根据苏北航务管理处视频监控系统需求特点和内嵌RPR的技术特点,提出了最适合苏北航运处信息化建设的最优组网方案—内嵌RPR技术的传输解决方案
利用苏北运河沿线既有光缆线路中四根光纤按站点一隔一跳站方式连接所有站点,用内嵌RPR功能的2.5设备组建两个光纤环网。
图1:
苏北航道光传输网光纤连接图
苏州处、淮阴船闸、刘老涧船闸、宿迁船闸、皂河船闸、邳州航道站、刘山船闸、解台船闸、徐州航道站组成环一,组建STM-16RPR环,业务断纤有保护。
苏北处、淮安船闸、邵船闸、施桥船闸、宝应航道站、工程总队组成环二。
组建STM-16RPR环,业务断纤有保护。
邵伯航道站挂在邵伯船厂站上,采用STM-4无保护链;
图2:
苏北航道光传输网网络拓扑图
五、互联互通方案
1、办公内网与传输系统之间的接口
本工程内新建的RPR环网用于各船闸之间互通业务,而每个船闸内分别新建一台三层全千兆光口以太网交换机作为本地局域网的总出口,各站自有的各类业务首先通过三层以太网交换机进行汇聚以及VLAN划分后,再通过2路千兆光口上行至传输设备不同的以太网板进行信息交互,从而可以对业务进行线路冗余保护。
另外,在六圩口和蔺家坝两个无人值守站也分别新建一台三层以太网全千兆交换机,将各自局域网内业务进行汇聚分类后,分别通过千兆光口上联至就近站点。
2、与省交通运输厅传输系统之间的接口
江苏省交通运输厅现有一套MSTP传输系统,在本传输系统建成后,采用标准的STM-N光接口可实现两者之间业务互联互通。
六、系统设备技术规范
为了能够更好的满足苏北航道传输系统后期的平滑升级及扩展能力,本期所有站点(除卲伯航道站外)所配置设备需支持平滑升级至10G的能力。
该项目中传输设备(除卲伯航道站外)需满足以下技术规格:
1、为了能够满足未来业务量的增加带来的带宽问题,所有传输设备需具备平滑升级至10G的能力;
2、为了便于工作人员维护,要求本系统内设备具备以下两个功能:
A)本工程所选用的设备需能够避免后期扩容时因为特定槽位被占用导致工程隔接,要求本工程所有传输设备的槽位全部能够通用(即各类单板均能在所有槽位使用,比如:
155M/622M/2.5G/10G光口板、以太网板等),单子架支持10G光方向不少于18个、2.5G光方向不少于56个。
B)为了能够尽量减少工作人员到现场维护的困扰以及减少系统的复杂性,要求针对本工程新建的网管需能够同时对MSTP设备以及下层局域网的出口交换机进行统一管理。
3、本工程内所有传输设备的高阶交叉能力不应小于40G,低阶交叉能力不应小于5G。
4、为了能够对现网业务进行全程保护,该传输系统设备需具备以下保护功能:
A)该系统设备需具备支持双纤双向复用段保护、双纤双向通道保护、四纤双向复用段保护、四纤双向通道保护等多种线路侧保护机制,且保护倒换时间小于50ms。
B)该系统设备所有关键单板需提供1+1冗余保护,比如:
主控板、电源板、时钟板、交叉板等;同时,业务单板需支持1:
N保护,比如:
E1/T1、E3/T3以及以太网板等。
C)网管系统应能够支持主副网管功能,当主用网管出现故障时,辅助网管自动对整个系统进行监控。
5、该系统内所有传输设备业务槽位应能够满足本期工程以及后期扩容需要,要求业务槽位数量应不少于14个。
6、针对该网络中出现的超远距离问题,本期所采用的传输设备需具备超远距离解决方案,中间无需新增中继站。
7、本工程内所配置的以太网板应全部为RPR单板,其功能应满足以下要求:
RPR单板系统侧应能提供2个RPRSPAN端口和4个EOS端口:
1)RPR系统侧包含2个RPRSPAN:
映射方式VC-4-Xv、VC-3-Xv,背板带宽2.5G,可以构建1.25GRPR环。
2)RPR单板系统侧4个EOS端口、映射方式VC-12-Xv,最大带宽63xVC12。
RPR板应具备以下功能:
∙交换容量5G,背板带宽2.5G;
∙提供8FE+2GE用户以太网接口;
∙系统侧提供2个RPRSPAN端口和4个EOS端口;EOS系统端口可用于RPR业务过环或与其他EOS单板互通。
∙符合IEEE802.17,支持2个RPRSPAN,最大可以组建1.25G双向环;
∙支持RPR环与EOS链路的互操作,实现映射颗粒的转换;
∙支持BypassRPRMAC功能,作为EOS的透传板使用,支持2个GE+4个FE透传;
∙EOS端口支持CSFOAM功能,提供点到点LST功能;
∙支持IGMPSnooping组播协议,支持IPTV应用;
∙支持LACP协议,提供带保护的大容量动态链路聚合功能;
∙良好的业务安全隔离,支持基于QinQ的VLANVPN;
∙支持VC-12-Xv/VC-3-Xv/VC-4-Xv、LCAS和GFP。
8、为了能够提高设备运行过程中的安全性,所有设备的光接口需在独立的光接口板上提供,不能与主控板、交叉板等共用一块单板。
9、各站点设备详细配置要求如下
表3各站点设备配置要求
站点
以下所有设备(除卲伯航道站外)都应具备升级至10G的能力,卲伯航道站应具备升级至2.5G的能力。
配置需求
设备名称
数量
备注
徐州航道站
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<20KM至解台船闸
2.5G光线路板
1块
<60KM至邳州航道站
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
解台船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<20KM至徐州航道站
2.5G光线路板
1块
<80KM至邳州航道站
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
刘山船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<60KM至徐州航道站
2.5G光线路板
1块
<80KM至皂河船闸
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
邳州航道
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
2块
<80KM至解台船闸、宿迁船闸
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
皂河船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<60KM至刘老涧船闸
2.5G光线路板
1块
<80KM至刘山船闸
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
宿迁船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
2块
<80KM至泗阳船闸、邳州航道
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
刘老涧船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<60KM至皂河船闸
2.5G光线路板
1块
<80KM至淮阴船闸
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR单板,提供线路的冗余保护。
整流机框
1套
提供-48V直流电源,安装于传输机柜内,每个整流模块容量不小于30A,且整流模块需1+1冗余。
整流器
1套
监控软件
1套
配件、线缆、公务电话等
1套
泗阳船闸
机柜
1套
含子架和安装机架
公共部件
1套
交叉、电源、主控等,且需要提供1+1冗余保护
2.5G光线路板
1块
<20KM至苏北处
2.5G光线路板
1块
<80KM至宿迁船闸
业务单板
2块
RPR以太网板,局域以太网交换机的2路GE光口应分别接入不同的RPR
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