硕士学位论文-城域传输网络结构分析与优化策略.pdf

南京邮电学院t程硕 卜 研究生学位论文摘要 摘要 随着宽带数据业务的兴起和业务量的迅速增长， 带宽需求和网络 规模不断增大、 网络结构和业务流向日 趋复杂， 城域传输网随之面临 容量提升、 业务调度、网络安全和维护管理等问题， 城域传输技术成 为业界热点， 城域传输的建设、 优化、 相关技术研究等日 益受到各大 传输厂商、电 信运营商的关注，其中， 城域传输网络结构首当其冲: 因为明确的组网思路、 合理的传输网络结构， 既可以奠定网络迅速扩 容的基础， 快速响应各类业务的各种发展需求， 又可以适应网络技术 的改进， 满足传输网络自 身不断发展演进的需要， 所以， 对城域网传 输技术进行研究，在科研领域和实践领域都有着十分重要的意义。 本文根据目 前城域传输网络的业务特点与结构特点， 分析了扁平 型、 分层型和特大型等三大类特点鲜明的城域传输网络， 针对各类网 络架构的特点、 适用情况、存在问题， 进行了针对性分析，提出了应 用多a d m 技术进行网络优化的思路， 并对其在本地城域传输网优化建 设中的应用进行了分析。 文中最后一部分对下一代城域传输网的发展进行了探讨。 关健字:城域传输、s d h环网、扁平型、分层型、特大型、多a d m , 网络优化 南京邮电学院t程硕 h io f 究生学位论文摘要 a b s t r a c t wi t h t h e s p r i n g u p o f t h e w i d e - b a n d - d a t a b u s i n e s s a n d t h e f a s t i n c r e a s e o f t h e p o rt f o l i o , t h e d e m a n d f o r b a n d w i d t h a n d n e t w o r k s c a l e i s c o n t i n u a l l y i n c r e a s i n g . t h e n e t w o r k f r a m e w o r k a n d t h e fl o w o f b u s i n e s s a r e b e c o m in g m o r e a n d m o r e c o m p l e x . t h e me tr o p o l i t a n - a r e a tr a n s m i s s i o n n e t w o r k t h e r e b y i s f a c e d w it h s o m e p r o b l e m s , s u c h a s c a p a c i t y i m p r o v i n g , o p e r a t io n a t t e m p e r , n e t w o r k s e c u r i t y a n d m a i n t e n a n c e m a n a g e m e n t . t h e t e c h n o l o g y o f me t r o p o l it a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n o w i s t h e h o t s p o t o f t h e i n d u s t r y . t h e m a t t e r s d e a l i n g w i t h me tr o p o l i t a n - a r e a t r a n s mi s s i o n , s u c h a s t h e c o n s t r u c t i o n , o p t i m i z a t i o n a n d in t e r r e l a t e d i s s u e s a r e g e t t i n g m o r e a n d m o r e a t t e n t i o n o f v a r i o u s m a n u f a c t u r e r s a n d t e l e c o m o p e r a t o r s . a m o n g t h o s e , t h e f r a m e w o r k o f me t r o p o l i t a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n e t w o r k i s t h e m o s t i m p o rt a n t . i t h a s d e f i n i t e i d e a o f n e t o r g a n i z i n g a n d r e a s o n a b l e f r a m e w o r k o f t r a n s m i s s i o n , s o i t c a n e s t a b l i s h t h e f o u n d a t i o n o f t h e f a s t e x p a n d o f n e t w o r k i n o r d e r t o r e s p o n d t o v a r i o u s r e q u i r e m e n t s o f d iv e r s i f i e d o p e r a t i o n s q u i c k l y . i t a l s o c a n b e a d a p t e d t o t h e i m p r o v i n g o f n e t w o r k t e c h n o l o g y a n d s a t i s f y t h e r e q u i r e m e n t o f t h e s e l f d e v e l o p m e n t o f t r a n s m i s s i o n n e t w o r k . t h e r e f o r e , t h e r e s e a r c h o f t h e me tr o p o l i t a n - a r e a n e t tr a n s mi s s i o n t e c h n o l o g y i s v e r y i m p o r t a n t i n b o t h t h e s c i e n t i f i c r e s e a r c h a r e a a n d t h e p r a c t i c e a r e a b a s e d o n t h e o p e r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c a n d f r a m e w o r k c h a r a c t e r i s t i c o f c u r r e n t me t r o p o l i t a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n e t w o r k , t h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e s e t y p e s o f me t r o p o l i t a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n e t w o r k , s u c h a s fl a t - t y p e , l a y e r e d - t y p e a n d o u t s i z e - t y p e . a n a l y z i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c , a p p l i c a b i l i t y a n d p r o b l e m o f e a c h t y p e o f n e t w o r k f r a m e w o r k , t h i s a r t i c l e p u t s f o r w a r d t h e i d e a o f o p t i m i z i n g n e t w o r k w i t h m u l t i - a d m t e c h n o l o g y . t h i s a r t i c l e a l s o a n a l y z e s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e i d e a i n t h e o p t i m i z i n g d e v e l o p m e n t o f l o c a l me t r o p o l i t a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n e t t h e l a s t p a r t o f t h i s a r t i c l e d i s c u s s e s t h e d e v e l o p m e n t o f t h e n e x t g e n e r a t i o n o f me t r o p o l i t a n - a r e a t r a n s m i s s i o n n e t w o r k . k e y w o r d s : me t r o p o l i t a n - a r e a tr a n s m i s s i o n , s d h r i g n e t , fl a t - t y p e , l a y e r e d - t y p e , o u t s i z e - t y p e , m u l t i - a d m, o p t i m i z i n g 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所皇交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的 地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名7 j f - 日 期 : 私 db .d4 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、 中国科学技术信息研究所、 国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档， 可以采用影印、 缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的 保密论文外， 允许论文被查阅和借阅， 可以 公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布 ( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名:导师签名:日 期 : 小 时 6 . 66 南京邮电学院工程硕 : 研究生学位论文第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1 城域网概述 从历史上看， 城域网 ( man) 概念源于计算机网络，最初产生 于局域网互连和数据业不同背景新兴运营公司的区域性多业务通信 网。 现在城域网的概念应用非常广泛， 而且也并不因字面意思而局限 于特指城市区域内， 近来城域网已经成为社会和业界关注的热点和竞 争要点。 从基本特征看， 城域网是一种主要面向企事业用户的、 最大可覆 盖城市及其郊区范围的、 可提供丰富业务和支持多种通信协议的公用 网， 实际是一种带有某些广域网特点的本地应用型公用网络。 可以说 城域网的关键特征是公用多业务网， 由此带来了一系列有别于其他网 络的 特点。 城域网在地理覆盖、 业务范围和主流技术等方面既不同于 局域网，又不同于广域网。 城域网与局域网的主要区别首先是网络性质的不同，局域网是企 事业专用网， 而城域网是面向公用网应用和多用户环境的， 有严格的 要求; 其次是传输距离的扩展， 典型局域网的传输距离为数公里， 而 城域网范围可扩展到5。 一150 公里; 最后是业务范围的扩展， 典 型局域网通常主要提供数据业务，而城域网的业务范围不仅有数据， 还有语音和图像，是全业务网络。 城域网与广域网或长途网的主要区别首先是容量，广域网或长途 网要求很高的容量， 而城域网只需中等容量即可; 其次是覆盖距离的 缩小， 典型广域网或长途网的传输距离可达数千公里; 再有是支持的 南京邮电学院t .程硕士研究生学位论文第一章 绪论 客户层信号不同， 广域网或长途网目前只支持sdh， 将来预计也只 有sdh和以太网， 而城域网需要支持各种客户层信号， 而且要能很 快地提供客户层信号所需的带宽; 最后是容许的成本不同， 广域网或 长途网的高容量可由成千上万的大量用户共享， 因而可以容许较高的 成本，而城域网不行，特别是城域网的成本关键是节点，而非线路， 而长途网恰好相反。 城域网处于三个桥接区:第一，它是传统的广域网和局域网或者 长途和接入网的桥接区，从数据网来说它是广域网和局域网的桥接 区， 从电信网来说， 它是长途网和接入网的桥接区， 这是水平的角度; 第二， 从垂直的角度看， 城域网又是传送网、 接入网与各种业务网的 融合区，因为垂直的角度下层是传送网，上层是业务网;第三，从运 营商的性质来说， 它是电信网与数据网的交叉融合地带， 也是未来的 三网融合区。 1 . 1 . 1 城域网的功能与特点 1 、 城域网处在骨干网网络的边缘汇聚节点， 主要功能是进行本地 业务的接入、汇聚、传输和交换， 面向 骨干网汇聚和吸收业务量. 2 、 城域网是一种主要面向企事业用户的、 最大可覆盖城市及其郊 区范围的、 提供丰富业务和支持多种通信协议的公用网。 城域网有两 个突出特点:一是全业务，二是公用网。 1 . 1 . 2 城域网的结构 城域网由上至下可纵向划分为三种网络:业务网、传送网、光缆 网。 其中业务网主要包括话音网和数据网， 这里主要分析城域数据网: 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 传送网主要基于s d h 技术构建; 光缆网由广泛分布的光缆线路互连组 成，是所有上层网络的物理媒体承载平台。 城域数据网的结构一般分为核心层、汇聚层和接入层。 核心层负责进行数据的快速转发， 同时实现同骨干网的互连， 提 供城市的高速i p 数据出口。汇聚层负责汇聚分散的接入点，进行数 据交换， 提供流量控制和用户管理功能。 接入层负责提供各种类型用 户的接入，在有需要时提供用户流量控制功能。 核心层 汇聚层 中继传输 接入层 ( 主干) 接入层 ( 弓 i 入 ) 接入传输 图1城域数据网目 标结构 因此， 城域网作为城市范围内的一个业务网， 它起着承上启下的 作用。 所谓承上就是在它的上面有各种各样的骨干网， 骨干网的业务 落地和业务接入需要有这样一个大的城域网作为容器; 启下就是在城 域网的下面有各种各样最后一公里的解决方法， 也就是最后一公里的 资源， 这个资源就是用户接入到城域网的一个必经途径。 骨干网选择 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 什么样的技术， 接入层面采用什么样的一公里解决方案， 都将影响城 域网的建设。城域网业务定位也是影响城域网技术选择的重要因素， 选择不同的业务， 或者多种业务中何种业务为重， 城域网也就选择不 同的技术。 还有就是最底层的光纤资源、 传输资源等资源的不同也影 响着城域网技术的选择。 1 . 2 城域网技术基础 2 0 0 0 年 “ 城域网”的概念在中国首次亮相以后， 国内就不断掀起 城域网建设高潮。 城域网如此受业界关注， 引得各种城域网技术趋之 若鹜。目 前城域网技术有三个主流方向:工 p 城域网技术、城域以太 网技术和光城域网技术， 每种技术都有自已的优缺点及适用范围， 有 相应的组网方案。 i p 城域网技术和城域以太网技术均属于城域数据网范畴，i p 城 域网指利用路由器组网， 核心、 汇聚节点之间利用p o s 端口互连。 城 域以太网指利用l 2 / l 3 交换机组网， 节点之间利用裸光纤互连。 光城 域网属于传送网范畴，它的核心是利用光传输网络直接承载 i p / e t h e r n e t ，为上层的业务提供更有效的承载，可以 使用各种光纤 电 路承载i p / e t h e r n e t : s d h / s o n e t 连接、d w d m / c w d m 连接或者r p r 连接;根据光纤电 路类型的不同，光城域网技术可分为m s t p 技术、 r p r 技术、d w d m / c w d m 技术。 1 . 2 . 1 i p 城域网技术 1 . 2 . 1 1 概述 南京邮电学院丁程硕上研究生学位论文第一章 绪论 i p 城域网技术的核心是p o s ， 准确地说， p o s 是i p / p p p / h d l c o v e r s d h / s o n e t 1 。 采用点到点协议 ( p p p ) 对i p 数据包进行封装， 并采 用h d l c 的帧格式映射到s d h / s o n e t 帧上，按某个相应的线速进行连 续传输，它保留了工 p 面向非连接的特性。其中，p p p 提供多协议封 装、差错控制和链路初始化控制等功能;h d l c 帧格式负责同步传输 链路上p p p 封装的工 p 数据帧的定界。目 前p o s 支持o c - 3 ( s t m - 1 ) 1 5 5 m b i t / s , o c 1 2 ( s t m - 4 ) 6 2 2 m b i t / s , o c - 4 8 ( s t m - 1 6 )2 . 5 g b i t / s o 1 . 2 . 1 . 2 优缺点与适用范围 p o s 技术的优点是网络体系结构简单， 避免了a t m 技术的协议复 杂性和过高的信元头开销，直接将i p 数据包通过协议封装送到光纤 上，无需进行i p 包的拆分和重组，从而大大提高了处理能力，并降 低了设备的价格。 p o s 技术的缺点是只支持点到点的连接，端口消耗大。与以 太网 相比，p o s 端口的价格较贵，如一个6 2 2 m b i t / s 端口的价格是g e 的 几倍。 p o s 技术适用于城域的核心和汇聚承载各种数据业务。 1 . 2 . 2城域以太网技术 1 . 2 . 2 . 1概述 以 太网技术的发展，在短短的2 0 年间，速率从i o m b i t / s 到 i o g b i t / s ，己经完成了一个数量级的飞跃口目 前以太网技术不仅是一 种交换技术，而且可作为一种承载技术，广泛应用于城域网领域。 由于以太网技术最初应用于局域网，当它应用于城域网时， 在认 南京邮电学院工程硕t 研究生学位论文第一章 绪论 证和计费、故障保护机制、业务能力、安全等方面存在缺陷，随着以 太网技术本身的发展， 这些问题将逐步得到解决。 如利用各种包过滤 技术、v l a n 隔离、入侵监测与防范技术提高城域以太网的安全性; 使用8 0 2 . 1 x , p p p o e , d h c p +、 w e b 认证方式对用户进行认证，并实 现包月制、 按时长、 按流量计费; 采用速率限制确保和限制带宽通道， 提高q o s 保证能力。 当前， m p l s 技术己有了很大的进步，将m p l s 技术同以太网技术 相结合， 可提高城域以太网的业务能力、 故障保护倒换机制， 使运营 商能在城域内提供v l l , v p l s( 虚拟专用l a n 业务)、v p n( 虚拟专 网)多种业务，并获得5 0 m s 电信级的自 愈恢复时间，m p l s己经逐渐 成为高端交换机必备的属性之一。 1 . 2 . 2 . 2优缺点与适用范围 城域以太网具有价格便宜， 快速的按需配置， 速率升级容易， 应 用广泛等优势。 价格便宜:以太网的技术相对简单，它的扩展基于现有的设 备，因此它的价格相对于帧中继、a t m 便宜。 快速的按需配置:以太网能按照用户的要求提供各种速率， 从1 m b i t / s 到l o g b i t / s ，而且带宽增加的颗粒可以为 l m b i t / s 或者 更小，甚至客户可以使用基于w e b 的工具自己控制带宽。 速率升级容易:以太网不具备不同的平台和环境，因此它的 配置和工作更为简单， 以太网的可插卡特性使以太网从低速向高速的 升级很容易。 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 应用广泛:多年来以太网广泛应用于企业和校园局域网中， 并 提供标准的f e / g e / l o g b i t / s 接口 。 尽管以太网技术用于城域网具有很多优势，但是它在端到端q o s 保障机制、保护机制、环形拓扑结构等方面存在缺陷: 以太网本身没有端到端的概念，尽管能在单独链路上提供 c o s ， 却不能提供端到端的q o s 保障机制;以太网利用s p a n n i n g t r e e 算法建立路径， 不存在最佳的路由， 缺少优化的路径选择机制; 尽管 工 e e e 8 0 2 . 1 q 定义了 三个比 特的优先级，但是以 太网不具备像 d i f f s e r v 模型的分类服务，因此不能对报文直接进行标记，不能进 行有效的优先级的分类、调度和实施一定的策略。 以太网的保护机制主要存在自愈时间慢，缺少有效的故障隔 离的能力等缺陷。 尽管利用m p l s 的快速重路由能达到5 0 m s 的自愈时 间，但是当不启用m p l s 时，大多数以太网利用s p a n n i n g t r e e 算法 进行故障保护倒换， 没有基于环的快速保护机制。 根据网络的规模不 同，它的自愈时间可能要花几十秒。 以太网只是为点到点或者是网状网的拓扑结构进行设计的， 不适用于环形拓扑结构。 城域网内以 太网交换机组网通常采用双归形 组网，浪费光纤资源。 适用范围: 城域以太网技术适用于城域的核心、 汇聚和接入承载 各种数据业务口 1 . 2 . 3光城域网技术 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 新一代城域光传送技术的发展将主要呈现以下趋势: 更大的传送 容量、更丰富的多业务承载能力、 更大的网络智能、更高的可靠性和 可用性、更灵活的网络覆盖能力、 统一而完善的网络管理、多种技术 的进一步融合口 下图示意了新一代城域光传送技术应用的网络层次和 定位。 注: m s p p ，多业务提供平台 ( m u l t i - s e r v i c e p r o v i s i o n p l a t f o r m ) 弹性分组环 ( r e s i l i e n t p a c k e t r i n g ) 多业务环 ( m u l t i - s e r v i x e r i n g ) ， 光分插复用器 ( o p t i c a l a d d / d r o p m u l t i p l e x e r ) ，m n氏p介nu oespo.八 n找mc曰 图 1 0 新一代城域光传送技术应用的网络层次和定位 新一代城域光传送技术主要包括: 基于s d h的多业务传送平台 m s t p 、城域d w d m 和c w d m 、基于分组的 城域光传送技术 ( 如弹性分组 环 r p r 、城域光以太网和多业务环)和自动交换光网络 a s o n 9 1 o 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 1 . 2 . 3 . 1基于s d h 的m s t p( 多业务传送平台)技术 一、概述 s d h 设备最初只支持2 m b i t / s , 1 5 5 m b i t / :等话音业务接口，为 了适应城域网多业务的需求， 出现了m s t p 技术多业务传送平台。 m s t p是指以s d h 平台为基础，同时实现t d m , a t m 、 以太网等业务 的接入、处理和传送的技术。 m s t p 将多种不同业务通过v c 或v c级 联方式映射入s d h时隙进行处理。 m s t p ( m u l t i - s e r v i c e t r a n s p o r t p l a t f o r m )基于s d h的 多业务平台，是s d h技术在新技术条件下的重要发展，客观上延长 了s d h的生命，有些人甚至称之为 “ 新一代 s d h “。 1 、第一代 m s t p 最初的m s t p 只是为了解决 i p 数据包在 s d h上实现端到端的透 传， 机理是将内装i p 包的以太帧直接映射到s d h 的容器 ( c )中， 无 论是1 0 / 1 0 0 m b a s e - t还是g e ( 千兆以太网) 都很难理想的装载到s d h 的容器中。 而且作为端到端的透传机制， 也无法实现流量控制、以 太 业务q o s 、不同以太业务流的统计复用等功能，所以不具备任何商用 价值。 针对以上问题，如何实现s d h 更有效的承载i p 数据业务就是第 一代m s t p 要解决的。 2 、现有m s t p 技术第二代m s t p 一是r p r 技术的引入。将r p r 引入m s t p ，可以增加m s t p 的健壮 性，使m s t p的组网方式更为灵活。其关键特性是将以太网业务适配 南京邮电学院t程硕士研究生学位论文第一章 绪论 到r p r m a c 层，然后再映射到s d h的v c 通道中传送。 二是m p l s 技术的引入。m p l s 是一种结合三层路由、二层交换的 数据传送技术， 基于标签交换分组的机制， 把路由选择和数据转发分 开，由标签来规定一个分组通过网络的路径， 实现了由面向无连接的 i p业务到面向连接的标签交换的转变。可实现为用户内部网提供无 缝连接;限制v p n 路由信息的传播，只在v p n 成员内部采用m p l s 前 转，保证安全性;通过嵌入二层m p l s 技术，允许不同的用户使用同 样的v l a n i d ，扩展了v l a n的地址空间;能够实现v p n内部的多级 业务，建立v p n间不同的优先级等;将不需要在 i p网络的边缘进行 添加标签/ 去除标签的过程，直接与具有标签交换功能的核心路由器 相连，实现真正意义的端到端标签交换。 目前，主流的基于s d h的多业务传送平台m s t p的实现方法是在 传统的s d h 的传输平台上集成二层 ( 数据链路层)以太网、a t m 处理 能力，以此将s d h 对实时业务的有效承载和网络二层、 甚至三层技术 ( 如以太网、 a t m , r p r , m p l s等) 所具有的数据业务处理能力有机 结合起来，以增强传送节点对多类型业务的综合承载能力。 基于s d h的多业务传送平台m s t p 继承了传统s d h技术的诸多优 点，如良 好的网络保护倒换性能、能够有效支持t d m 业务等。同时， 基于s d h 的m s t p 具有完善的业务保护功能， 可以 支持多种物理接口， 支持多种收发类型和多种数据处理技术， 还能够支持细粒度的带宽分 配，提高了带宽利用率【 。 二、优缺点 南京邮电学院工程硕 : 研究生学位论文第一章 绪论 m s t p 技术的优点是能提供t d m 业务， 可对数据网进行优化， 替代 少量的数据接入和路由设备。它的缺点为:m s t p 主要实现二层功能， 缺少三层功能; 利用m s t p 提供g e 端口 价格昂贵:由于映射方式和带 宽管理等有不同的实现方式， 因此目 前不同厂家的设备还无法实现互 连互通，从而影响了端到端数据业务的提供，限制了m s t p 在网络中 大规模的应用。 三、 适用范围 总的看来，基于s d h 的多业务传送平台m s t p 可以应用于城域网 的各个层面，包括核心层、汇聚层和接入层，特别适合于承载以t d m 业务为主的混合型业务流量。m s t p 技术是对数据网优化的，可以根 据数据业务需要替代少量数据网接入和路由设备， 而不是全部替代数 据设备，它的辅助地位不会改变。 1 . 2 . 3 . 2 基于分组的新一代城域光传输技术 一 、弹性分组环r p r 技术 1 , 概述 r p r是一项基于分组的全新的传输技术，它很好地吸收了传统 s d h业务和以太网技术的优点，一方面，r p r采用双环结构，继承了 s d h技术所具有的环网快速保护倒换的特点;另一方面，r p r 技术支 持以太网技术所具有的统计复用功能，带宽使用灵活。r p r将 i p路 由技术对带宽的高效利用、 丰富的业务融合能力和光纤环路的高带宽 及自愈能力结合起来，更好地满足城域网的多业务需求。 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第 一章 绪论 r p r 具有基于网络拓朴的自 动发现和更新功能，可采用两种保护 模式，具有同步机制和严格的时延、抖动保障功能，r p r 的物理层是 开放的， 采用了一种分布式的公平控制算法实现各节点带宽的动态公 平分配。r p r 的诸多优点，使该技术得到了业界的广泛关注，r p r 的 具体实现方案有三种: 基于以太网物理层的r p r 实现方案、 基于路由 器光接口 卡的r p r 实现方案和内嵌于m s t p 的r p r 实现方案。 r p r 一般采用双环结构，由两根反向光纤组成环形拓扑结构。其 中一根顺时针， 一根逆时针， 节点在环上可从两个方向到达另一节点。 每根光纤可以同时用来传输数据和同向控制信号，r p r 环双向可用。 利用空间重用技术实现的空间重用， 使环上的带宽得到更为有效的利 用。 r p r 技术具有空间复用、 环自愈保护、自动拓扑识别、 多等级q o s 服务、带宽公平机制和拥塞控制机制、物理层介质独立等技术特点。 r p r 产品有两种实现方式:独立的r p r 设备和插卡式设备。其中 插卡式设备以c i s c o 、华为等公司为代表，采用d p t 协议;独立的设 备以l u m i n o u s 公司为代表，采用r p t 协议。 2 、优缺点 r p r 技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型m a c 层协 议，能够适应多种物理层( 如s d h 、以太网、 d w d m 等) ，可有效地传送 数据、话音、图像等多种业务类型。它融合了以 太网技术的经济性、 灵活性、可扩展性等特点，同时吸收了s d h 环网的5 0 m s 快速保护的 优点，并具有网络拓扑自 动发现、 环路带宽共享、 公平分配、严格的 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 业务分类( c o s ) 等技术优势，目 标是在不降低网络性能和可靠性的前 提下提供更加经济有效的城域网解决方案。 但r p r 技术有其应用的局限性，由于工 e e e 8 0 2 . 1 7规范的是专为 单个物理环或逻辑环( 跨多个s d h 物理环的v c 通道构成) 而设计的 r p r m a c层技术，因此r p r 的应用仅局限在单环，跨环时必须终结， 即无法实现跨环业务的端到端带宽共享、公平机制、q o s 和保护功能 1 3 。所以，单纯内嵌r p r 的 s d h m s t p在组建复杂网络时有一定的 拓扑局限性， 需要融合其它技术来提供端到端的以太网业务， 因此在 组建相切环、相交环、环带链、网状网等复杂的网络拓扑时，则需要 融合其它技术， 如多协议标签交换( m p l s )、i e e e 正在制定的8 0 2 . 1 a d “ 运营商桥接( p r o v i d e r b r i d g e)”， i e e e 8 0 2 . 1 7 =作组也 刚开始起草8 0 2 . 1 7 a “ 补充 i e e e 8 0 2 . 1 1 )的r p r的m a c 桥接”等， 以此来实现端到端的v p n 业务和q o s 保证。 1 0 所以， r p r 的缺点在于没有跨环标准，因而信息难于跨环传递， 独立组大环的能力较差 8 ，当利用r p r 组建大型城域网时，多环之 间只能利用业务接口进行互通， 不能实现网络的直接互通， 因此它的 组网能力相对s d h , m s t p 较弱; 3 、 适用范围 独立设备组网能力弱，适于城域传送网的接入，支持混合型业 务量，特别是以数据业务量为主，t d m 业务量为辅的情况。插卡式设 备组网能力灵活，适于城域数据网的汇聚、骨干，支持数据业务。 二、城域光以太网 南京邮电学院工程硕上研究生学位论文第一章 绪论 城域光以太网是一种应用于城域网环境，以光纤为物理媒质， 并 采用以 太网m a c 层协议为数据链路控制层技术之一的智能以太网， 是 一个由一系列技术和标准共同构成的技术体系， 是城域光传送技术中 涉及领域最广的一种技术， 是一个主流技术， 具有很好的扩展性， 可 以非常方便地扩展用户的数量口 目 前， 进一步提高城域光以太网的可运营、可管理能力，一直是 该技术的主要发展方向，主要包括:利用 m p l s o e 、带宽控制、基于 以太网的点到点协议 p p p o e等技术， 实现以太网的控制和分等级的 q o s 保证，来提高其智能化程度;利用v l a n 、网络地址转换、 策略路 由、w e b 认证等技术增强以太网的安全性和可管理性;利用认证、授 权、计费等技术实现以术网接入用户的计费和行为审计，等等。 但所有的改造， 都必须尽量保持以太网的简捷性， 尽可能降低成 本、简化配置，以保持城域光以太网的传统优势。 三、 多业务环m s r m s r 是一种新型的光城域网组网和应用模式，工作在r p r m a c 层 之上， 继承了r p r 的诸多特性。 基主要特性是在数据链路层将具有不 同的网络支路形态或不同业务类型的数据流量，有机地聚合在一起， 实现各类数据和业务的低层集合与统一封装。 1 . 2 . 3 . 3 自动光交换网络a s o n a s o n 是指通过提供自 动发现和动态连接功能的分布式控制平面， 在光传送网或s d h网络之上， 实现动态的、 基于信令和策略驱动控制 的一种网络。 南京邮电学院t程硕士研究生学位论文第一章 绪论 a s o n具有诸多特性的重要原因，在于它首次在传输网络中引入 了信令的概念， 同时将数据网和传输网原有优点结合起来， 进而实现 了动态的资源分配和网络管理。 a s o n 还引入了分离的呼叫与连接过程、 丰富的自 动发现机制和完 善的网络生存技术。a s o n 是面向业务的网络，具有很强的业务提供 能力，能够提供丰富的业务类型，能在光层直接实现动态业务分配。 最重要的是，a s o n 支持客户与网络间的服务等级协议，可根据业务 需要提供带宽。 1 . 2 . 3 . 4 d w d m / c w d m 技术 一、概述 城域波分技术是波分复用技术在城域范围内的应用。 随着城域网 内传输带宽需求的不断增长，波分复用( w d m ) 系统越来越多地应用于 城域传输网。 w d m 技术解决了两个重要问 题: 光纤短缺和多 业务的透明 传输。 它对信号具有透明 性， 可以 对从不同设备出来的信号不进行速率和帧 结构调整， 直接进行透明传输。 这可给用户， 特别是租用波长的用户 以 最大的灵活性。 c w d w 和d w d m 技术都属于w d m 技术， c w d m 与d w d m 系统的最大区别就在于其波长栅格较宽。 w d m 技术具有透明传送的特点，与业务和协议无关。适合大颗粒 的数据业务传送， 使网络结构扁平化。 能提供可靠的光层保护， 节省 光纤资源，适合光纤紧缺的环境。 和干线光传送网相比，城域网这一特定的应用环境对 d w d m系统 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 有着一系列新的要求， 一是成本方面的， 二是承载业务的灵活性方面 的，三是对业务的可靠性和 q o s保证具有更高的要求。因此，城域 d w d m的技术发展和网络应用也相应具有了一系列的新的特点:一是 在城域光传送网建设中大量采用了o a d m( 光分插复用节点) ;二是城 域d w d m的组网和业务高度灵活;三是可以支持更丰富的业务类型， 四是具有更低的成本。 总的看来，城域 d w d m的演进可以分为几个阶段:一是在建设中 解决城域网枢纽节点光纤耗尽的问题;二是逐步引入 o a d m ;三是引 入光交叉连接 ( o x c ) ; 最后， 还将在适当的阶段，以o x c 等具有更强 业务调度能力的节点设备为基础引入a s o n ，以进一步实现动态部署、 分配波长通路以适应承载 i p 业务流量的需要。 c w d m 技术在本质上和d w d m 一样， 主要差别是c w d m的光通道间隔 比d w d m 要大得多，是一项值得关注的城域网光传输技术。 二、优缺点与适用范围 w d m 技术的优点是节省光纤资源，透明传输业务。缺点为成本较 局 。 w d m 技术适合光纤紧缺的环境，主要用于城域核心层，在中短距 离范围内对业务进行透明传输口 1 . 2 . 3 . 5 城域光传送技术特性比较 引 比较项基于 s d h 的m s t ? 城域 0 切 d m c 翻 mr p r 城城光 以太网 多业务承载 能力 较强一般一般强强 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 表 i 城域光传送技术特性比较 1 . 3 无线城域网 在无线局域网 ( w l a n 势头正劲之际，最近又出现了无线城域网 ( m a n ) 技术。无线城域网的推出是为了 满足日益增长的宽带无线接 入 ( b w a )市场需求。虽然多年来8 0 2 . 1 1 x 技术一直与许多其他专有 技术一起被用于b w a ，并获得很大成功，但是w l a n 的总体设计及其 提供的特点并不能很好地适用于室外的b w a 应用。当其用于室外时， 在带宽和用户数方面将受到限制， 同时还存在着通信距离等其他一些 问题。基于上述情况，i e e e 决定制定一种新的、更复杂的全球标准， 这个标准应能同时解决物理层环境 ( 室外射频传输) 和q o s 两方面的 问 题， 以 满足b w a 和 “ 最后一英里” 接入市场的需要口 有了 这样一个 1 7 南京邮电学院2程硕士研究生学位论文第一章 绪论 全球标准， 就能使通信公司和服务提供商通过建设新的无线城域网来 为目 前仍然缺少宽带服务的企业与住宅提供服务。 与无线局域网制定8 0 2 . 1 1 标准一样，i e e e 为无线城域网推出了 8 0 2 . 1 6 标准 3 。最早的i e e e 8 0 2 . 1 6 标准是在2 0 0 1 年1 2 月获得批准 的，是针对 1 0 -6 6 g h z 高频段视距 ( l o s )环境而制定的无线城域 网 标准。 但目 前所说的8 0 2 . 1 6 标准主要包括8 0 2 . 1 6 a . 8 0 2 . 1 6 r e v d和 8 0 2 . 1 6 e 三个标准。 8 0 2 . 1 6 a 是为工作在2 - 1 1 g h z 频段的非视距 ( n l o s )宽带固定接入系统而设计的，在2 0 0 3 年 1 月被i e e e批准 通过; 8 0 2 . 1 6 r e v d是8 0 2 . 1 6 a 的增强型， 主要目 的是支持室内 用户驻 地设备 ( c p e ) ，在2 0 0 4 年第三季度得到批准;8 0 2 . 1 6 e目的是在己 有标准中增加数据移动性，是i e e e 8 0 2 . 1 6 a / d 的进一步延伸。 符合8 0 2 . 1 6 标准的设备可以在“ 最后一英里” 宽带接入领域替代 c a b l e mo d e m 、 d s l和t 1 / e l ， 也可以为8 0 2 . 1 1 热点提供回传。新 标准规范了一个支持诸如话音和视像等低时延应用的协议， 在用户终 端和基站 ( b t s ) 之间允许非视距的宽带连接， 一个基站可支持数百 上千个用户， 在可靠性和q o s 方面提供电 信级的 性能。总之，它充 分考虑了为全世界通信公司和服务提供商设计一个可扩展、长距离、 大容量“ 最后一英里” 无线通信系统的需要， 可支持一整套的服务， 从 而使服务提供商能 够在降低设备成本和投资风险的同时提高系统性 能和可靠性，有助于加速无线宽带设备向市场的投放以及“ 最后一英 里” 宽带在世界各地的部署。 b w a应用包括住宅宽带接入、 用于s o h o 和小企业的d s l级业务、 用于企业的t 1 / e l 级业务( 所有这些不仅 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 支持数据，而且还支持话音和视像) ，还包括用于热点的无线回传和 蜂窝小区基站回传业务等，如图2 所示。 用 于 热 点 的 无 线 曰 传住 宅 l s o i; o 宽 带 接 入 图2 b wa应用 8 0 2 . 1 6 a , 8 0 2 . 1 6 r e v d 和8 0 2 . 1 6 e 这三个标准的物理层 ( p h y )和 媒体接入控制层 ( m a c )是相同的。目 前它们所选定的物理层规范是 2 5 6 点f f t o f d m p h y( 与e t s 工 n i p e r m a n 相同)。其他物理层规范 将在今后市场需要时再制定。 选用o f d m 是由于它在保持高频谱效率、 最大限度利用可用频谱 的同时还具备支持非视距性能的能力。在c d m a的情况下，为了 保证 处理增益能够克服干扰， 射频带宽必须比数据吞吐量大许多。 这对低 于1 1 g h z 的宽带无线显然是不切实际的，因为如果数据速率高达 7 0 m b i t / s ，就需要射频带宽超过2 0 0 m h z 才能提供相应的处理增益和 非视距能力。 为了在各种信道环境下提供可靠的性能， 8 0 2 . 1 6 物理层还具备 以下一些特点:灵活的信道宽度、自 适应突发信号轮廓、采用 1 9 南京邮电学院工程硕士研究生学位论文第一章 绪论 r e e d - s o l o m o n 与卷积级联码的前向纠错、 任选的先进天线系统( a a s ) ( 可改善距离/ 容量)、动态频率选择 ( d f s ) ( 可帮助减小干扰)、 空时编码 ( s t c ) ( 通过空间分集提高在衰落环境下的性能)。 上述特点对室外b w a的基本运行是必要的要求，特别是一个标 准要想真正适应世界各国的情况， 就需要灵活的信道宽度。 这是因为 对设备可以工作在什么频率以及使用什么宽度的信道各国的管理办 法并不相同。 在需要牌照的频谱上， 运营商必须为每一m h z 付钱， 因 此所建的系统一定要把所分配的频谱用足， 并具有适应蜂窝结构或单 基站结