交换机路由器基础（二）－运营商网络架构和接入网

运营商网络架构

接入层（Access Layer）

定义

接入层是网络架构中‌最靠近用户终端‌的一层，负责将用户设备（如手机、电脑、IoT设备）“接入”到网络。

核心组成​

• 设备​：各种局端（如GPON接入网的是OLT光局端），各种调制解调器（modem，俗称为“猫”，如GPON接入网的是ONU，即光猫），以及物理传输介质（如光纤、电话线、同轴电缆）等等。
• ​技术​：光纤接入（如GPON/10G PON）、电话线接入（如ADSL/VDSL）、混合光纤同轴电缆接入（HFC）、移动接入5G（如４G、５G接入）。

核心功能

• 用户接入‌：根据传输介质可以分成通过以太网、Wi-Fi、光纤（如FTTH）或无线技术（如5G基站）实现终端连接‌。
• 地址分配‌：各种类型的调制解调器通过DHCP或PPPOE协议向上层网络拨号获取上网地址，并DHCP协议给局域网终端分配IP地址。
• 安全控制‌：实施VLAN隔离、ACL访问控制列表等策略，限制非法设备接入‌。
• 带宽管理‌：为不同业务分配优先级（如管理业务>语音业务>视频业务>数据业务），保障关键应用的流畅性‌。

汇聚层（Distribution Layer）

定义

汇聚层位于接入层与核心层之间，负责将接入网的流量“汇聚”起来，并支持策略控制‌功能。

核心组成​

• 设备​：BRAS（宽带远程接入服务器）、SR（业务路由器）、汇聚交换机。
• 技术​：IP/MPLS、SRv6、PTN/IPRAN（分组传送网）。

核心功能

• 流量汇聚‌：将多个接入层交换机的数据集中转发，减少核心层负载‌。
• 策略执行‌：实施路由过滤、流量整形、QoS优先级管理，并支持VLAN间通信‌。
• 冗余设计‌：通过双上行链路连接核心层，提升网络可靠性‌。

承载层（Backbone Layer）

定义

承载层是“承载”海量数据传输的“高速公路”，提供大容量、低时延的骨干通道。

主要包括：

• 移动回传网‌：如PTN/IP RAN，用于传输基站与核心网之间的数据‌。
• IP骨干网‌：通过OTN/WDM技术实现跨区域大容量传输，例如中国电信的163骨干网‌。

核心组成​

• 设备​：光传送网（OTN）节点、切片分组网（SPN）、核心路由器。
• 技术​：波分复用（DWDM）、OTN交叉连接、分段路由隧道（SR-TP）等等。

核心功能

• 大带宽承载​：支持单波100G/400G传输，满足4K/8K视频、云计算需求。
• 低时延保障​：通过光层直达（OXC）将时延控制在50μs/km，适用于金融交易、自动驾驶。
• 多业务统一承载​：通过L0/L1硬管道隔离政企专线、5G回传、家庭宽带。

核心层（Core Layer）

定义

核心层是网络的‌控制交换“核心”，负责高速数据交换、全网流量调度和业务控制。

​核心组成​

• 设备​：核心路由器（如NE9000）、多层交换机（如CloudEngine 16800）、光交叉连接（OXC）。
• 技术​：BGP路由协议、VXLAN（虚拟扩展局域网）、智能路由调度。​

核心功能

• 高速交换‌：采用核心路由器（如华为NE5000E），支持Tbps级吞吐量‌。
• 业务控制‌：部署核心网元（如5GC的AMF、SMF），实现用户鉴权、会话管理‌。
• 高可用性‌：通过双平面冗余设计（如中国移动A/B平面）确保99.999%可靠性‌。

应用层（Application Layer）

定义

应用层是网络的‌最上层‌，直接面向用户提供具体服务，用