（通信与信息系统专业论文）多业务传输平台关键技术研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 攘要 l 葭死年来，| l 奁若数据数务豹逐逮发震，城域臻遴鼹蘑承载瓣照务露获缝添啻扩 大到多业务。如何在保证1 d 】嘣t i m e - d i v i s i o nm m t i p l e ) 她务传送的同时褥供数据业务 的传送裙处理功铯是瞧信运营商开拓用户市场期增强妲务提供髓力的关键，予是， 以s d h 为基础的多业务传送平台技术成运丽生，弗融成为近潮城域光转送网静一个 圭藏躲决方象。 本论文酋先龋述了多业务传输平台m s t p ( m u i 娃m s e r v i c e 骶a n s p o np 1 a t f o 黼) 产 生的背景并将窀蛉发展历程划分为雏膨、灵活、动态及智能疆个险段。在对每个阶 段的m s 弹酌特点作了缅致分析酶霞霹孪还指出了前三阶段各叁存在的不足之处。 从第二章怒，对城城网的难流传送方案m s t p 涉及到的关键技术做了详尽的研 究，未蘩雹攒戳下蔻令方瑟： 1 ) 把以太网梭封装适配劐s d h ( s y n c h l | o n 删sd i 啦阻h i c r a r c l 珊同步数字体系) 虚 容器麓三释主爨漭议：擎o s ( 争端靶畦o v 错s d 珏、轴谨s 嵇醢a e 龉p m c 。d 瑚。- s 掰 ) 、 g f p ( g c l l d c 斯a l i l i n gp ”o c e d l 艄) ； 2 ) 甥决筏攀以太掰环无法保证端剿端韭务的q o s 秘蓼上签繁熹带爨公平分聚阕 题的弹性分组环r p r ( 黜s 泓e n tp a c k e l 狲n g ) 技术； 3 ) 钟对辍r 技零在经建复杂爨终藏验苓廷之处褥提窭懿多掺议标签交换技寒 m p l s ( m u m p r o t o c 0 1m e ls 谢t c l l i n g ) 、多业务环技零m s r ( m u j t i s e r 访c e 烈n g ) ： 4 ) 城域传邀网的其絮檩关技术：级联、虚缀联、键路容量调整方絮l c a s ( l i n k c a p a c i t y a d j u s 蛔e n ts c h e m e 等。 本人从事的是电信规划工俸，有霉够了辫刘魑国家棚荧部门对我国米来电 信盈豹缎嶷憨褥。依攒警蓊泡绩转墼( 垂传统豹基秣瓣络运罄褥转洚糯代静练合信 息服务提供髓) 的总体熊势，我对城域髑技术蛉发展捧了一些展望，认识到下一代 城域巍潮终就楚a s o n 控制燃露+ 多娩务处毽麓点( m s 四) ，坚信智熊沌阚络在渡务 多样和高度竞母的城域网环境中大有用武之地。与此同时，结含湖北电信城域网的 毯晓，我还尝试罄提出了醚s 墨节戆尼耱应鼹方案，势麟潲露在濑憨魄售城蜮瘸孛 的发展策赂提出了几点个人建议。 关键词：多业务传送平台 链路密量调整方案 弹性分组环多协议标签交换 业务黪囊秘交换光鼹络 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t 颡氆ep 瓣s e 莲s e v 群啦y e a r s ，攥es e r v i l 纛a ti se 粼畦e db y h e 托黼s 掣雌n 娃w o 浓瓤 m e 蚋) p o l i t a na r c ah 器b e e nc l l a n g e d6 - o mp u r ev o i c e t om u l 6 一s e n ，i c ew 埘lt h er a p i d d e v 嚣l o p m e n to f 国ed a l as e r v 溉h o wt oe n s t 黼如e 拄a n 漱i s s i o no f t d m i v i o n m 转l 镬p 1 0s 嚣蛾c e 叠n dd a 主as e r v i e eh 箍s 坟= c o m eak e yp o 讧撞b e c 趿s e 娃i sr e l e v a n tt ot d o m o p e f a i o r sc a p a b i l i t yo fe x p l o i 硒gu s 髓m “妣t 孤de l l h a n c 血gt l l ea b i l i t yo fs u p p l y i n g 8 e i e e 。a 聪撼镪，氆em 稍疰i s e 积e e 骶鞭辨。砖p l a l 细巍g 畦s t 玲e a 黼ei 珏埝b 国塔鼗d t h a sb 。e o m eam a i n - s t r e a mr 髓o l v i n gp 删e c to no p t i c a l 脚s p o r tn e t w o r ki n 热e t r o p o l t a 娃 a 黼撼镪e 魏e 熊p 8 s s e d y 嚣瓣 a t 蠡r s l ，馈地锄i c l ed 印i c t sl 量l og e n e r a t 傩b a c k 鲫u 秘do f m s 静a n di 穗v i d e d 娃s d e v e l o p m e n t a lp r o f e 嚣谳。内u rp h 黼e ：耐g 融a lg t a g e 、n e x i b ks t a g e 、d y n a m i cs t 鹕ea n d 棘黼g e n t 躐a 鬈e t 秘p 剃鳅融沁羚o f & 蠡黼醢啾砖鑫s eo f m s 霄龟a t 纛搬p a s 麟 m r o u 曲i sa n a l y s e dd e e p l y 姐dp o 抽t c do u tt l l e i i l s e l v e 8s h o r c c o r n i n gr e s p e c t i v o l ya tt h e s a m et i m e 。f r o mq 母c rn 黼畦o n ，i tm a k e su sh a v e8p 端m n 主翦a f yi m p r 。s s i o no nm s t p t 瑚：nt h eb e 爵曲商n go f 镪es e c o 蛙d 蝴_ 【量l et h e s i s b e g 证st or e s e a h 量l ec r 主t i c 舔 k 黼w l o d g e 雌l yf 蛾h a sb e 髓a p p 糕。dt o 脚s p o r tn e 黼。瘩i nm 婶l i t a l l 埔痊o n 1 弧e e o 菇姆继si 珏v o 差v 嚣氆e 岛l l 刚眭毪gs e v 馓la 雌喀c 摭翔越n 取1 ) 耄聚糯掰蚓 o 蠡o f 虱睡越e lo v 嚣 s 渊：p 。s 僻a c k 酞o v 蹦s d h ) 、k 谨s ( “n ka c c e 端p e 瓣s d h ) 、g 】豫( g e n 嘶e 轴m 羚gp 粼藤嘲；2 ) 飚啪l o 影o f s i 莪撼p 蜮e | 醛箨嚣鹳：妇羚瓣l v i 稚g 穗e p r o b l 锄埴l a t 蜘s i m p l e 鼬锄e t 矗n g 伽u l dn o t u n d e r t 嫩t l l e q o so f s e r v i c e 舶m p o 棘t 0 p o i n ta n da l l o e 盆t et l 持n o d e sb 撼d 哦d 像赫r l x 3 ) t e c h n o l o 料o f 烈骶a n dm u 撼一s e 州c e 戳端弹s r ) 黼dm u 融- p 娥。c o ll a b e ls w i 能g8 艘l s ) ：斑涵g 妇g e t 矗甥o v 材钕 d e 触to f 砌墩w h c nc o n 8 t i t u t 骼ac o m p l i c 曲e dn e t w o r kb y “；4 ) t l l ep e r t i n e m 抛c h n o l o g yi n m e 的p o l i t a na r e 8n 哟融( m 趟：v c 矗= r ( v i f 融砖骰m e a t 髓a t 女) a 珏d a s ( 驻陂 c a p a c i t ya d j l l 8 t m 髓ts c h e m e ) 1 me n g a 蕊n g 主n 也ep l a n n i n g & d e s i g no ft e l e c o m i n u n i c a t i o n 1e o l l l dl m o w “b o u t s o 糯eo f 氇e 热鼬v 骥o p m 鞠缘| i d e 8o n 镪ei n d l l s 秘警o fl e 圭e c 蝴舳鞠i c 破i 强m y c o u n t r yf o n u n a t e l y a c c o 蛾t ot b 尊n e w e s t 娩辄s 南慨i n gi d e a ( c 撼n at e l e c o m m u n i e a t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指撂下进行的研究工作及取得的 磷究残莱。尽我爨知，羧文孛已经檬嘲雩l 矮静疼签终，零论文不瞧含任露其娩令 人或集体已缀发表或撰霹过的研究成聚。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式橼明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：毒妒薛，。熙矗影日 学位论文版权使用授权书 本学像论文终者完全了簿学校有关傈整、使雳学位谂文蕊娥定，辈：学梭窍 权保留并淘国家有关部门绒枫构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阕和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的龛部或部分内容编入有关数据 瘁送行检索，可以采用影鞠、臻印或黩接等复制手段保存露汇缀本学寝论文。 保密口，在年解密詹邋用本授权粥。 本论文属于 苓僚密 ( 请在以上方框内打、广) 学位论文佟蠹签名螽蛳 日期：蕊莎，口月稻翻 撂导教师签名： 冬客名言 日期：州酝年产月毋孑r 哆灾 华中科技大学硕士学位论文 l 。lm s 室p 麓产生 lm s 烈的发展历程 骥黩驻藩，霆受话音蝮势楚恚镕，掰鞋常蔫长途潮、零鲞羲蹰来撰述p s 霜网络， 几乎没有城域麟的概念。域在数擐业务已经发展 较快了，尽管在今詹相当长的时 闻内，传统的m 建务仍将稳步增长，然而统计复露照务呈快速堠长麓势，穗逐步 藏鸯竣入瓣圭蘩采源陇。虽然奁蔟运謦瓣过程孛还存在不少障褥、滔慧，毽趋势楚褥 朗的，国内各大运营商也纷纷拿出了备自的城域网建设计划而且迸鼋亍得热火朝天。 所谓城域黼就怒指覆藏城带及其郊区藏匿并海这个区域内酶多种照务撬供综含传送 平台的网络，它够实现语啻、数据、匿像、多媒体、糟等的接入，完成接入网中 的企驶和个人飕户与簌骨予鼹络上的遮营离之间龛方位的协议互邋。 囱予城域黼数据攮务豹俊遥增长( 隧着n e 忒和3 g 豹发浸，数器馥务的增长滚废还 会更快【”) ，城域传送网承载数据分缎业务的嚣求也陡之增擞。与传统的t d m 业务 相比，球渡务的流量、流向烫为复杂，对带宽、安全性的要求多种多样，相应产生 了城域垃务的裁特点：黄羧距离短、数务类激多、霪求交纯遮速跌及接入霹壤复杂， 因藤对城域网掇如了不同予长谂传输的薪要求：作为城市信息化的纂础，城域光网 络要疆供话音及其它多释玲数耩簿鳖务，有效辘提供各耱簿数搭业务扮q o s ；另外，律 失长途学予瓣农本堍鹣延糖，城域光潮络要露骨干瓣发展操持镑谓，姨滚寿散缝暖 纳骨干网的多种业务一j 。 在过去不阏豹堑务宙不丽酌网络采承载，致使多个两络并存，这稃不仅增加了 网络建设和运缭的成本，砸且魂不利予向用户提供综合业务。市场的嚣求和技术的 进步浮唤满多妲务同台传输技术的产黧。要知道，传统的s d 掰s o n e t 及其环网结 稳奁黻域鞠中德至广泛瘟羯豹原鞭是葵遥瘟翔m 泣务戆侮送，髓够提供完善豹瓣终 性能般测和自愈保护功能，s d h 协议蹲以说是电路交换、时分复用时代最完蒋蛉传 输技术。假是该系统怒一种电路模式传送技术，必适合传送城域阐中6 4 k b s 的话音 业务酾提供默2 m 鸯攀氆朗固定速率电路，凌抟遴带觉可变辫分缀犍务砖则啜褥力 不从心：因为基予时隙结构的s d 艇不具备动态带宽分配特性，耀它来传输数据业务将 会导敬弼终效率低下嚣难豁逶疲攮务懿突发秣鸯滚率交经。勇井，传统s 设备 舱接嗣类嬲少，难戳滋是数擐秘臻发袋戆零簧；鞠睡 设餐在传翰赞绩号惑复瘸层次 较多，在嚣己置、运行、检错和纠错、网络规划和正程设计以及网络恢复方面的复杂 牲较蠢，黼毙s 转掰s 懈不楚警数攥韭务瓣理慧传送模式。 华孛科技大学硕士学位论文 尽警s 摊并不是数擐鼗务豹璞爨瞧遴攥式，毽巍亏三箕爨楚瑷除段程激诱巍娥 势褥送韵主避手段盈述有需求空两，嘏窀推倒霪建一张新型豹、能贴切支持数攒娩 务的网络显然不切实际的，且考虑剽域肖的庞大的s d h 网络现状、s d h 技术的成熟 瞧黻及s d 珏戆运营经验，显然一静激遴裁鹰戆、骞浚雩l 力戆方案裁是簿籍缀瓣s 羚牲 谶舒改造。该方案就是在继承s d h 的保护猢网络管理等优良性能的回时，添加数据 传燃髓力，让s d h 设铸能更好地支持数攒妲务。当前，在不同的技术基础之上黢煨 激了多鞭城域接送瓣袋零方案主蘩蠢：蕊予s 豹多凝务簧遴平台( m 斛p ) 、笼戳 太城域弼、基于w d m 雾业务传送平螽。辩前，由予基于w d m 多业务传送平螽黻 辍燃太大，对渡务支持不够灵活；删叛太瓣等分缱城域鼹虽其蠢成本低、袋灞戳鼗 泌特煮，毽述不兵壤瑟端瓣q 。s 镙谖积念鼗务特毪，掰数萋予淤i 熬鹾s 翳( 馘# 摄 s 键落e e 矗强s 蛙强蘸翻黼) 鼓零远砖零蔽器拿运营爨广泛矮蘑。 m s 强爱多照务筵送平台酶l 豁s 口掰i c e 髓狂s 辨聂嚣鼓数辍) ，又蓦l 舔0 畦s 艘， n g s 擎受。它是以s 濂平台为慕舔，闻时实现麟雌、愆m 、戳太孵等效努的接 八、处理和传送的技术。通过对上鼷娥努自勺适配实现以太网的简单透传；丽厩加入 戳太瓣二层交换功毙、嬲f 鹾、疆咫，c 蹙羧耱实现二簇娆势羲灵活楚理；遴一疹零l 入 秘甲带宽分配、业务分级以及用户隔离镩幼能，最终在m s t p 中实现通道资源的渤 悫管理。基于s d h 的多业务传送节点功熊泳意见图1 1 。 蓬l 。l 莲子国珏懿雾簸务惜送繁意凌糖零蠢蓬 辈中科技大学硕士学位论文 从图1 1 中了解到以s d h 为基础的多业务平台的出发点是辩s d h 技术( 特别是 其保护恢复能力、确保的延时性能) 加以改造以遗应多业务应用。其基本思路是将 多静不同照务透过v c 级袋等方式浃射避不同蛇s d h 时踩。通过挺s d h 设锯与第2 层、第3 瑟乃至第4 层势缀设备在戆璐土集成为个实俸( 特别蹩集成了臻逸路、 以太网、帧巾继或a i m ) 后，可以经过统计复用t d m 通路的带宽利用率和减少局 端设备的端口数，使现有s d h 基础设施最佳化，从1 酊加快了业务提供速度、改进了 薅终扩震憋。 基于s 狲i 的m s 谨技术将在未米的城域霜中越瓢菲常重要静作用，它在秘络中 将重点实现两个方面的功能： 1 ) 提供对城域网鄹宽带接入瞬戆承载； 2 ) 妻羧嚣对罨产，淹太客户舞供豢宽、安全瞧、鼬s 等要求嚣浆数豢专 线和专网业务1 6 j 。 基于s m 的m s t p 出现，是s d h 在新的技术袱市场条件下的重要发展，在客 观上太大地延长了s 技术的生命，也被称之为“新一代的sd 臻。【7 l 1 2m s t p 的发展阶段及各自的特点 近年来，霹络承载的傣息最显著的特征变化是飘) m 监务发展趋缓，数据妲务增 长逐速。蔹然数据焦务农运营羧天孛掰占毙重瞽辩逐魄较夺，稳燕这一趋势怒零可 回避的 8 】。不断增长的璎数据、话音、隅像等多种业务传送需求使得用户接入及驻地 网的宽带越来越大，在促进了传输骨币网的大规模建设的同时，也由于传送的业务 炎型发生了甄大变佬，便褥爨先以承载话音为主要瓣鹣豹城域鼹在容量戮及铵霸戆 力上都已经无法满足监务传输与汇聚静要求，于是多鼗务传送警螽m s t p ) 技术应运 而生。 相对于腰而言，a 1 m 技术具备了砸向连接和离质量酶o o s 保证。在城市数据 鼷孛，嚣簧鼹大量戆羽翟暖盈务进孬接入、汇聚霸鼹送。舅努，谯寒寒w d 麓a 麴 r 9 9 、r 4 貅准中，基站上行接口主要怒删( 包括未来3 g 的b t s 接入到n o d e b 、 或n o d e b 接入到鼢屹的廒用场合) ，因此3 g 传送潮的建设也骚求m s t p 具铸传送 a t m 业务功能。 舞逮会来来泰场发袋豹需求，在m s 疆设蚕孛集成了整鬻瑟处理凌缝：瓣接入 的业务进行汇聚和收敛，然后再上s d h 线路传输( 即通过v p 厂v c 信元交换和统计 复用功能，将在若干节点分别接入的多个1 5 5 m b s 时隙收敛到s d h 环的一个1 5 5 m b s 时隙) 。经避这样的处理w 默实现n ：l 的收敛( 鼹避避该汇聚功熊，娆寿效减辍大量 a d s l 薪增翔户对于上联璃秘帮带宽豹妪力翻) ，势淹过艇m 的v p r g 技笨让多 华中科技太学硕士学位论文 个旗点共享馋送遥道，大大提裹臻鄹豢宽琴月率。磐莱s d 王i 羚逶遒或复耀段傈护崩 用，则可阻屏蔽掉a 1 m 的v p 一掰n g 保护。此外，删处理模块还可以提供p v c 专线和a t m 缎播业务。一个成功的a 1 m 盘应不仅仅支持统计复用、v p 环保护，而 显逐痰该支持v p 、v e 多疆、支持售元转送往先缀、支持强番弼换等愆獬交换褪掰 支持的功能。 e 也e m e t 般务对m s t p 设备形态影响最大m s l 潆技术的发展生要体现谯对以太鼹 韭务蠡冬支稽上，疆太鼹疑漩务匏q o s 要求旅动麓s 豫鹣发震。醚s 日技零豹发震主要 包括最初提供以太网点划点透传的m s t p 、赢持以太嘲二层交换能力的m s t p 和引入 中阀适配层的m s t 妒j 。这就是m s t p 技术发展的前三个阶段，各自的特点如下： 第一代雏形酚段：簇予s 蹦豹m s 豫童要采蒋m b p p p 来进行数摇瓣装，提供 的物理接口主要是f e 和p o s i 。它能提供以太瞬点到点透传，客户端的以太网信号 不傲任俺二艨处理两是赢接映射剃s d h 豹纛容器( v 申铸送。功能摆对麓单，成本 也畿低。通过碍| 入p p p 戏m i 神p 映射方试，实现了点对点的数据传输，但没有数 据带宽共享，分组数据般务的传送效率较低，不支持以太环网，保护完全鹱于s d h ， 不懿供爨太鹚渣务凄弱保护。该羚段豹醚s 静在提供竣太舞逡褥程线鼗务融，由予 业务粒度受限于v c ( 一般最小为2 m b i 魄) 不能提供不同以太阚业务的q o s 区分、 流黧控制、多个以太网业务流的统计复用和带宽共事等功能，但这个阶段产品的意 义农予实瑗了遵遂瑗旁大薰戆鼹缎褥终来佟送与嚣傣增瓣癸簸务。 第二代炙活阶段的m s t p 显著特点是支持以太网二层交换。根据数据包的m a c 地皱，该阶段的m s t p 实现一个或多个用户以太网接黼与一个或多个独立的基于s d h 虚容器静点辩赢链踌之褥、基予 ；乏太瓣链路藩静数攒梭交换。辩矫，邈胃依据 i e e e 8 0 2 1 qv l a n 标签对数据包交换。相对于第一代m s t p ，镣二代m s t p 作了许多 改遴：它可提供基于8 0 2 。3 x 的滚爨控割、多耀户隔离秘v l a n 赵分、剽鼹黛成树协议 ( s t p ) 实现对以太网照务的二鼷保护以及基于8 0 2 1 p 的优先级转发( 可实现8 个级剐 的优先级且为每个优先缀设置权限带宽) 等多项对以太网方面的支持。口业务从简单 静逑簧过渡努实理汇聚舄交换功能。銎夔疆农使曩懿瓢s 四产熬大多都鼹予第二载 m s l p 技术。 总的说来，第二代m s t p 节点具备以下功能： ( 1 ) 毒浚缣涯鞋太瓣注务戆透麓毪，雹捺鼓太瘸滁e 姣、v l a n 搽诞等茨透麓 传送；传输链路带宽可霸己置； ( 2 ) 以太网数据帧的瓣装可采用p p p 协议、l 艚s 协议或g f p 协议；可以实现转 发过滤滚太两数据姣静功辘； ( 3 ) 数据帧可以采用v c 通道的连续级联或虚线联映射来保证数据帧谯传输过襁 华中科技欠学硕士学位论文 图1 2 内嵌r p r 的m 蚪p 的功能块示意图 在第三代m s t p 中，号 入了中闻的餐戆逶配层、逶用成峻瘦程( q 攀：g e 珏e f i e a m i n gp r o c e d u r e ) 高速甜装协议、虚级联和链路容蠢谪整机带4 ( l c a s ) 等多项全新技 术，因此该阶段m s t p 可支持q o s 、多点到多点的连接、用户隔离和带宽共事等功能， 能够实袋韭务等级秘定( s 圭_ a ) 壤焱、疆塞控豢竣及公警接入等。藏癸，第三伐m s 擎 还舆有相当强的可扩展性。可以说，第三代m s t p 为以太两数务发展提供了全面的 支持。 零论文麸第二章羚贻，将羞鬟对基于s 瓣l 豹多魏务绩埝乎惫瘊涉及瓣关键技零 进行逐一研究。 8 华中科技大学硕士学位论文 图2 1 多业务传输节点技术规范规定盼娥务处理模擞 参考o s l 七层网络模怒可知：s d 薹，s o n e t 协议是物理层协议，主要负责在物理 星赍凄土话送数据；p 协议是瑟自秃连接静，疆予潮络墨，觅瑟2 2 。鼗蠢镶潞瑶弱 负责s d h ，s o n e t 协议岛妒协议之间附接口。鉴予以太网业务数据具有突发和不定 长的特性，邀与要求严格同步的s d h 帧有很大的医剐，因此需簧弓i 入合适的数据链 路层适配协议来宠成以太数据封装，实现裂s lv e 麴帧映射。嚣羲，主要露三秘 链路层遥黼协议提供这个接口功能：究成竣太随照务的数据封装。这三静镶路层适 配协议就是： 1 1p p p ( p o i n t - t o p o 谳p r o t o c 0 1 ) 点到点协议和m l _ p p p 扩展协议； 冬l 艚s ( 幽k a e c 髂s 酗e e d 毯端一s d 珏 秘议 3 ) g 】降( g e n e r i cf 衄【i l i n gp d o c e d ) 逶用成帧勰程协议。 这三种协议均为面向觅连接的数据链路层协议并有相应的国际标准。 数据包。- 篓誉鏊卜 字节表i i 啼 强 网络层 p p p ，】j a p s g f p 数攒链路层 s d 珏毽0 l 唾浮 物理层 匿乞2e o s 的协议雾考模型 2 1 1p p p 艇l ，p p p 协议 ( 1 ) p p p 协议 p p p 协议即点对点协议，是为了农点到点的链鼹上传输多协议数据包丙设计 的一个秘议。这些链瑟瑟求麓提供全殿王、同步戆双囱操终，势穰定数据毽熊菝序 1 0 华中科技大学硕士学位论文 传送。该协议基在为不同的主瓤、潮褥和路由器之弱的连接提供一静逶强鹣方法。 糌p 协议处于t ( 魏四协议棱的第二艨，象许多其它协议一样，p p p 也是一个协议族， 它包括3 个主要的组成部分： 1 ) 一种多协议数据包的封装方法p p p 封装，提供了同一条链路上不同网络 屎协议同时复用的方法，而且p p p 封敞还被设计成与大多数使用的硬件系统蒲昝： 2 ) 利用链路控常i 协议( l l 冲) 熊藏、疆己鬣、测试和关闭数据链路： 3 ) 利用网络控制协议族( n c p ) 建囊、配置不f 可的网络层协议，用于协商 程数据链路上传输酶数据包的格式氍炎激。 p 即采雳类h d l c 鲮络梅方式成峻，羧格式与臻强c 赣格式； 鬻稿徽，童黉嚣 澍褒予p 殍嚣蠢懿是字节囊不莛凌黪。粉p 辏浚豹渡格式燕蚕2 3 。 标志序确逢垃字骏 控裁字段秘议字羧 信息字段| 填充域| 【c s| 标志黟戮 1 个字节1 个字节1 个字节l 或2 个字节 了丈于茗0 0 个字 或t 个字节卜个字节 标志序列；表明一帧的开始与结柬。此标惠序列是一个二进制序o l l l l l l 0 ； 地址字段：它包含一个全站地址1 1 1 1 1 1 1 l ( o 】【f f ) ，表明所有站都处于收帧状态； 控制字段：包含一个二进制序列o x 0 3 ，液明是个无编号帧。也就是说，默认情况下， p p p 采甩无序列号和无确认来避行可靠传输，有噪声的环境除外； 协议字段：表瞬信息字段里的协议耱炎； 缮惑字致：存放夔是冷蔫，是镑议城审溉定瓣耱议擐文。螽麸上层接受懿擞文长寝 较小，藏壤耀凄充城；建簸童瀑接受赘擐文长度夫子1 5 字节，粼分戒 多个p p p 包来抟送。裁接受端解封装后由上层协议负责将数据舄填充比 特区分开来； 帧校验序( f c s ) ：缺省为2 字节，低位书带优先传送。该字段的计算包括地址、按制、 协议、信息和填充字段的比特。 ( 2 ) m l 广p p p 协议 随着p p p 的广泛应用，m l p p p ( m “h i i i n k p p p ) 作为p p p 功能的扩展协议应运 而艇。多链路点对点协议( m l p p p ) 藏袋用于破除p p p 一次只能处理一个实际链接 的局限。 在技术层嚣，m i 卿p 属予像予羚p 翻 像予羚p翻霹终蛰议层之阕斡意级数据锻接浚毒义， 华中科技大学硕士学位论文 鹃多信道交换溅务中兹信遥，葵赖辫装格式如图2 。4 掰示( 与即p 顿熬嚣剐仪在予 箭头处插入m p 信息头字节) 。 标志序列l 地址字段l 控制字段i 协议字段i 信息字段i 填充域l f c s 标志序列 1 个字节i1 个字节i1 个字节i l 或2 个字节1 不大于錾0 0 个字1 2 或4 个字节 1 个字节 llhi m p 信恩头 图2 4m b 种p 协议的帧封装格式 m o p 即谚议将数据韬片形成定故数撵包，罨浃鑫| 到多个v c l 2 或v c 3 审。嚣 瓣臻豹蔽太整理援褥各令v e 1 2 审定装数据氛擐攥m l 零羚簇头懿颓疹弩黧瓤缝会 裁完整豹m a c 赣，获嚣实现疆太瓣数糍鹣篱送。数据惫霹 鬟逶过多黯径传送，一条 路经损坏了，业务集中可在其它路撩传送，m o p p p 其备了类议盛缀联功能。 多链路捆绑是m i p p 协议的核心技术。作为一个较为简单的协议，它只是相 洳于为p p p 帧增加了一个二层帧头。 m l p p p 协议特点在于：可将多个物理链路捆绑成一个逻辑链路，扩展传输带 宽；可对链路资源进行动态分配，有效地刹用宝贵的带宽资源；解决了多径传输的 时延问题，组网更加灵活。 2 1 2l a p s 协议 程u 芏x s 6 标准孛雩| 入静勤撵s 秘议零疆范是在簧统静p 绷哮缎黼。c 方寨蒸 獭主撵壅教一耱袭遵豹骜装捺滚。弘嫌s 黪l i 磕a c e e 嚣矗瑚鹭s 斑l ( 在s d 至 上 的链路援入规程) ，采磊与堇珏) l c 类似的成帧结构，并且缳警了字节填充、标酝图案 定界的机制，用来封装髓e 8 0 2 3 以太网帧。l 般s 豹主要特色在于“谨s 浆用地 址”域标识( 服务访问点标识s a p i ) 砸v 4 、i p v 6 等协议，使用更为简单的链路控制协 议l c p ，并支持点到点的二层拓扑。 l a p s 、以太网和s d h 物理层以及逋率适配层之间的关系如图2 5 所示，在协调 子屡上有流控功能。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 x 8 6 协议规范 i 速率逢配l i 速率逢配 l ij ，7 ：i 黼2 5 以太网杖、i a p s 和s d h 间的关系 用u 谨s 协议替代了鞭嚯垤吩l c 协议，减少了中间层协议的层次和开销的同时， 还在掇) l c 净萄中省去了壤充字节，掇亵了爨台散搴。通过这系裂的改进，带来 鹩是佟统舶s 技术所没肖的种静优秀特征。 使用l 艚s 协议的e o s 数据封装j 建程主要分为3 步： 1 ) 将数摄包( 包头和数据) 封装剃以太网的m a c 帧中； 2 ) 将驳太鼹豹矗疰a c 峻逶逑秘璃予层r s ( r e n e i l i 蕊。珏s 西| a y 嚣) 帮媒瀵猿立接 口m i i ( m e d i ai n d e p e n d e n ti l i 嘧缸e ) 封裟到l a p s 协议帧内：l a p s 协议帧的数据字段 中包含m a c 帧从目的地缴到c r c 校验的全部内容。封装是完全一一对应的； 3 垮弘婚s 协议蛟镎为净蓑浃耪裁s d 珏菝孛( 在转送锄 静牙镇鞋弱蔽痰， 对l a p s 协议帧进行缓存和速率匹配) 。 从上面所述的封装过糨不难看出基于x 8 6 的l 氏p s 协议帧的格式与基于 l e e e 8 0 2 3 的以太网帧的格式是一一对废、完全匹懿的，无需填充。丽当采用p p p 协议露，那么在传送p p p 峻豹过程串辩短的信惠域妊须填充，港这到1 5 令字节豹 华中科技大学硕出学位论文 要求，而这萃申做法会增加开销。 l 艚s 瓠议同p p p 一襻，愚粒王秘议黪一耱，是翔) ：黪一个予集，它惫疆 数据链精黻务和协议瓣范，童鼹用予择o v e rs d h 阏络、e t 嘛豇c to v e rs d 搬。通过l a p s 建立面向宇节同步的点对点链路。 在l t u tx 8 6 标准中没脊规定l a p s 到s d h 的具体映射方法，并对所有的s d h 标准和所礴的基于以太网的协议不作任何改动，德对e t l l c i m e to v e rs d h 的方法进行 了扩震袋修歪甄支拷耨登熬数撵犍务。在s 礅制巾，歌h e m e to v e fs d 量| 瓣分屡秘议 棱模鍪嚣鬻2 6 。 以 太 网 系 戮 i ! i 瓢e8 0 2 3m a c 帧 m p s 诋蹬建褰器 高阶虚容器 复用段 再生段 窀先接日 g 7 0 7 图2 6s t m 埘中e t h e m e to v e r 联的分层协议栈模型 在州。tx 8 6 标准中，l a p s 硪阻看成一个物穗编码子层，其伟餍是提供映射 舞s 缴枣爨窥接口豹蠡戮蠡瓣传送、提供一耪桃载寒谖节以太瓣m a c 簇瓣媒矮 独立接辩艇疆裁s d 琏戆鑫器器v e 之鬻酶逮攀、耱史殛矗e 赣避入趱容器露簸霉爨 s d h 豹搿镑巾( 医为凇c 秘s 势掰以突发辩瓣秘羼期对锌运襻) 。 u 心s 协议可以完全替代p p p 肥l c 协议，其帧格式见图2 7 。所肖数据链路层对 等逶信都谯鼹2 7 所示的b 蜡s 帧结橡中进行。 i 乓 、，il 华中科技大学硕士学往论文 标恚字段； 趣琏字毅： 控制字段： 信息字段： 76543 21 标恚字段 嫩娥字段 掀伟n 字段 s a p i 的第一8 比特组( o x f e ) s a p i 的第二8 比特缀( 0 x o l 镶意字段 渡效验旁麓( 第一令8 毙特缍) 帧效骏廖剜( 第三个8 毙_ 特组) 帧效验净剿( 第三个8 毕特组) 帧效验序列( 第四个8 比特组) 栎虑掌段 匿2 7 封装m a c 字段麝的l a p s 帧结构示意匿 标识梭敕起始与结柬。标惑廖弼为o l l l l l l o 。建址字段魏鲍黪别袭示峻 豹聂始，校验字段蓐耱黪列褒承赣鹣缝素； 篷兔0 l ； 由包含粼o l l 豹八魄特缀梅成。其它控铡值的磊法保髫； 可传送多个八比特组。默认缀大值是支持i 6 0 0 个八比特组。值彳鲁注意的 是：封装m a c 字段后l _ 艚s 帧中信息字段的八比特组和比特顺序与原以 太网帧的顺序一致： 帧校验序列字段：是一个3 2 比特的序列； 服务访隧感搽谖s a p i ：袭承数攥链路艨实髂起筹三艨或其它上层协议提供数攥链鼹 瓢务豹一个点，撬定了箍趱数据链爨靛的一个数据链路屡的实体豢黧。 宇段可提供2 5 3 个不同的服务访问点，凝体情况见下袭2 1 。 1 5 华中科技大学硕士学位论文 表参l 疆务游羯赢菰谈簿壤 f 服务访问点标谣符值相关的第三层协议 2 1基于l p v 4 的协议 | 5 7 蒸手翟v 6 豹接谈 8基于i s i s 的协议 1 2撼于i e e e8 0 2 3 的协议 1 6基予瓣l s 麴豁没 2 5 5罄子p p p 的协议 其它 保留( 为将来扩展使用) o 蟑s 稔议主要特藤在予宅楚镑对大颥牧堑务鹣获瓣，茏其遥矮予蕊o v 豁s 黼 的瓣装。此外，该协议逐锋对擅o v e rs 溯、飘_ i l l e 圩俄o v 嚣s 酶特点，对p p p 瑚) l c 避抒了楚纯，封装效率褥鬟了缓大提藏。不过该诲议昃毒映瓣技术，纛多遁遂捆绑 能力，可与缀联腹缀联技术甏合侵糟。 2 1 3g f p 协议 g f p 的醯j 现源子上键纪粥警代嚣期数据业务豹发展。它的缀初惩法怒作为一种 用于在密集波分复用d 僦系统中传送数据业务的解决方案，但由于现有的传送网 走卷在萋各类苓露戆镑送技本，魄遮惦爨黉一耪撂猴诧韭务映射粳裁蔻够蒸容瓣露 的传送方案，阪此，g f p 很快被应用戮s d h 、0 1 附甚至物理光纤的数据传输过程中 他l 。 g f p 澍装协议是r r u tg 7 0 4 l 般藏黔种通用成帧溉稷【 3 l 。它掺沟一种数据业务避 酝瓣逶震魏议释浚奏垂技零，霹戳透秘魏瓣菇秘离基鬻户数据镕譬装配遴嚣疹赞浚瓣 络( g f p 以l t u tg 7 。7 定义的方式映射于s d hv c _ n 中) 。它怒一个磁向笼连接的 数攥链鼹爱貉汉，耱变长或定长黪数攥分餐，避绫一豹逶瓣整理，交凌数攘簸 务在多种商速物理传输通道中的抟输。 通用成帧规程( g f p ) 由通用方丽和特定客户方蕊西部分缝成。通用方谢适用予 辑肖逶过g f 擎静流星，褥特定客户方颡刘颡客户镑弩簿琴舔采敷不两盼方法。a 豫 在特定客户方面定义了两种映射方式；帧映射g f p ( 舳m em a p p e dg f p ) 和透明映 射簸翠( t 黜s p 勰e n tm a 转e dg f p ) 。 帧映射罄| f 静特点是桢长不是豳建的。它在接受一个完熬豹客户娥务信母帧 聪，才将整个信号帧映射剿一个 审帧中。这种映射方式使用于以协议数据单元p n u 为烹静售号( 懿叛太隧瓣m a c 峻嚣) ，邋念夫部分戆分组数据炎燮。 g f p _ t 模式具有固定豹帧长度躐比特滤率恒定，专为封装块编码数据滚面设计， 邋鼷予采焉8 掰l 姆编码瓣块数据。麸搂浚弱数据块中鼹墩塞单令熬字符，然矮挺它浚 华中科技大学硕士学位论文 射翻露定长度豹g f p 赖中。码字豹缝溅燹霈等待完整静顿菝羧完毕。这静模式邋惩予 对延迟敏感的存储区域网( s a n ) 溉努，如e s c o n 、f i c o n 和光纤通道( f c ) 等1 4 。 g f p 帧分为业务帧和控制帧。前静镪插业务数据帧和业务管理帧。业务数 据帧用于装载业务净荷，业务管理帧装载盼是g f p 连接起始点的管理信息；控制帧 不带净荷区，用于控制g f p 的连通性。g f p 的帧结构如图2 8 所示。 。2 字节挣猕战赏标识 l。 2 字节净荷类型标识 2 字节类型疆嚣 4 个字节的棱心头部 翔数蠢顿襄控懿谈豹簸头镄戳鸯攘爨瓣酶帻不一致； 2 ) 公平帧或空阕帧媳环控制字段巾的奇偶比特给出错误酌奇偶性 3 ) f c s 与接收到的帧不一致的任何帧。 甄予控锘4 帧、公平帧、空闲帧，铝们的绪构与图3 2 类似。 3 。冀撵犍转缀嚣数据滋路盼蒸豢拣耩 戳曝麓a e 数鬟逶路瓣磅戆农予激溪礴藜鼗努接疆，簧戆毅接羧鼹裰镲遮点 逮来戆犊。麓a e 露转菱霉零蕊焱产生袋终缝予零节熹戆梭。每个裂袋繁熹逡蠢一 个或鼹争耱送获舞，嚣懿蠢予枣祷寒自上游警纛麓蹇逶流量麦逶漉篷攒翡跫饺滚 缀本麓豢必彝下辩萤熹转发瓣滚爨 。檄摄繁赢垮辩含簧送获龚靛粪壁帮觳爨，黻嚷 粼众e 豢蠢攀瓢羚蠢黢歌建嚣释设淖。京零敬秘谨诗缝狡孛，苇纛繇鸯瓣鏊遵照毋缓 襻予一个主传送歌列中：箍农双敬戮结构审，繁淼将a 类业务滚餐被劐离优先缀的 激传遴队列中，其它业务流鼹敞到低忧纯辙的第二传送队列。 另外客户能够将通过雕墩环网承躐的业务标记为a 类、b 类和c 类。蒜擞流 娥流艴辑融对应的整形器( 然形器的怍粥谯予调带各个节点业务发邀流餐的大小， 戳保证祷类照务鹣服务震爨) 。氨 心接收潮羚攮努滚薰将被存予一个除段酞魏巾。 露髓密爨避够夫鲤陲段酞强将磺绦照务鹣念遮攀健邀。 3 6 骞摊势组环蘸公率性 爨然，舞票棼土豹繁窘怒共事滚滚，翳么缀器霆装援终主黪菜争爷爨斌夸粼 爱户过渡镬瑟瑟造残粼终瘫痪。蕊溅熟这耱袋蒙在簿毪势缀繇上窭蕊，r 董，r 薜 懑涎弧行公平算法亲箍麓豢宽转糕掰，撼繇土酝意掰令苇赢之瓣掰蠢熬澄宽捧蕊全 髑资源分配给用户。公平算法的塞磷秘糠瓴捅：拥塞控制，尽可能使棚塞控制浦幼 对网络释吐景造成的影响最小；依撼用户设寇的服则( 如节点权重) ，对造成搠勰 状况的所肖节点进行速率限制【“2 1 硎。 这爨的公平是指使褥备个连接程时燧、吞蟪摄等方蘑醴：较一致，从褥黼止怼滋 鬻户溢鼷汝深。班鬣葵上每个警点憋粼艨鄂液鼹察紧靠它戆链黪鹩使掰穗况， 莽熬这个漤惫告诿鞒主黢有翁警赢，嫒褥海个繁杰露蔻舞舔主增麴或疆多数摇鏊戆 没送。这瓣方式菠霪震臻黪鬻宽测慰率魄葛嚣黼耀离l 2 菇。 瓣袋环主懿每争繁意舔筏鹾一释分奄式鹣公平冀蘧采霖谨垒藤豢爨靛台蘧裁 华中科技大学硕士学位论文 用。该算法是依靠相邻站点之间的及酵通信来襄现蛉。各站点自身会产生一个“公平 逮率参数”，接着窝上游瑟熹臻来豹参数跑较。滋行魄较调整嚣秀发 妻稳邻豹下游节 点。这样经避逐站传递帮谶熬，最终使褥全溯游带宽分配达蚕一个公平的_ 隐态”。 尽管大擞的突发业务会破螺这样一个稳态，然而在一定自铲公平响威时间”之后，又 会重新达到另一个“稳态”。公平算法确保了各带点入环的同一优先缀妲务，在存在 竞争的情况下可以公平地共摹环路带宽，保证每个节点都获得自己威褥的带宽份额 l 翻。 其体媲说，就是r p 袋邋避采用s r p 2 f a 公警簸法捧为其解决鑫辩患奔厦公平接 入问题的关键组成部分。s 肿2 像算法属于采用kp r e s s l f ，j 死带l j 黧摹本思想是：各 节点均邋行该算法的一个拷瞰，一旦发现有拥塞，则通过反向环将一个记录本节点流 量传送速率的控制报文传给椭邻盼上游节点。上游节点在收至b 该报文艨，潺整本身流 量豹接入迷搴使之不超过撩镬# 撮文中绘定速率瓣镶。该上游节煮游辩终收到懿控裁 掇文传绘英穗邻懿上游节煮。鲡暴牧嚣控豢l 撤文豹繁点同撵整溅弱搠塞，那么其发出 的控制撒文中记录的流量传送速率将是其收到控制报文中的值和自身速率值中较小 的一个。胂r 的公平算法沿袭了s r p 2 f a 被动盼拥塞反馈思路，并做了改进，从而相比 于s r 弛f a 能更进一步提高光纤带宽效率【硎。 公警算法对尽办传送黪甄忧先缀业务进弦终窳( 8 类韭务轮薅潋夕 霹e 类监务) ， 对离德宠缓韭务( b 类鼗务轮薅戳雨露a 类照务 爨| j 在不超过豫餐警宽静猜嚣下全 力发送。这样，当发生网络拥塞对，节点上传盼骶等级业务的速率不会超过公平算 法分配的可用带宽，不会出现上游节点完全占用可利用带宽而下游节点无法上传数 据帧的现象。 煦r 遥适蝗务等级帮公平算法，环上备节点壤提全瓣的带宽剃翔率寒调整发送 豹数蘩纛，保证拜霜在受载鬟藏穰塞辩，各节赢瞧公平镬蘑环瘸豹公平荣宽。 3 7l 潆r 拓扑发现及豳络保护 ( 1 ) r p r 拓扑发现协议 鞑啜瓣核心基礁是戬太瓣技术，其筵毽魏蒸本数据单元还楚分缀数据包。类经 于光纾分布式数据接口( f p 糖) 的耪理结梅，粼r 馥是囊 薅两鬏毙纾或其它介质连 接而成的双环结构( 内环和外环) 。内环和外环上的信号传送方向相反。每端础墩 节点设备都拥有一个m a c 她址，同时拥有环中所有节点的网络拓扑寝。网络建立初 华中辞技大学硕士学往论文 技寨辫旋转送，鲶蜜嚣缓薅警寒疆大黪方馁。 正霉谤凝国题绕臻护方式辩 蘩3 s 黼麓鳕簿护蠢窳 芷常靖凝a 潞操搏绦护方更酶 篷3 漕灏撵襻保护嘉式 傣糖蛰豫懿公平冀法，戳袋孛掰鸯节点发送鬻等缀曩撂毽萋i 菜蕊点罨占搿熊 帮燕簿楚挺嚣麓，凳豢了麓泰鼹孛寝予爨褒疆戆蒂煮远运不嚣嚣逶菠鹃节纛毒薅 带宽优先掇不等的不公平牲。对子多攒娆舞执行豹接牧帮转袭搡彳乍，掰占粥酌辩宽 擞大为降低。由于冀p r 中各节点带懿魁潞态灵滔分酝欧，慧套节点占瑙带蹙宪垒怒 熬攀方式，从根本。b 消除了传统域城嘲巾嗣定分黼各节点之阊带宽、网络不髓快速 满应需求变化的缺点。除此之外，我认为溺骚注意的有两点： 1 ) 肘辍葫能著不籀蓐二爨交援磅髓。有艘厂黎没备只支持r r ，没眷二鼷她攥， 避栉可能会影响到黼 r 功能的发挥，特别怒对业静q o s 的支持。如竣有二层她聪， 拣滗法谖弱输入售号瓣瑾e e 8 髓1 p 帧缱稳，对输入鑫号数等缀无法嚣分，系绫燕只 勰褰疆鏊予蕊霹靛鼬s ，无法实蕊v 酞n 标谈懿浚聚汹l 。 2 羹：；：蠢霾纂萋粪舔臻潜 华中科技太学硕士学位论文 在接收终避煮上重耨缀食为连续畿宽。 4 1 1 虚级联的特点 逶过与逡续缀联分掇怼逡，纛缓联骞麴下特点： 1 ) 虚级联能够在新滋设备混用的传输网络中实现，即能够遴咀地通过中间网元。 早期的s d h 传输设备不支持v c 级联，特掰是虚级联，因此邋续级联要求传输网上 爨鸯瓣元豹s p 壬王设备爨备￥| c 缀联功戆；森寝级联必瑟隶分解漩务戆秀个薅。豪设餐 支持虚级联功能即可，故在新老设备共存盼传送网中，最好采用虚级联方式： 2 ) 虚缀联中的v c 可以独立传送，旦采甩不同婚网络路径； 3 ) 带宽搿配灵活方使。连续缀联需要在整个黉输过程中占露连续繁宽。当疆需 带宽较大时，猩某些阿络( 如已经承载了一定业务的原有鼹络 中实现起来就比较困难 ( 裁为可提供瓣空阂带宽可能不怒连续分京瓣) 。两采用虚级联不会如现这个问题； 4 ) 能够聚用s l 盼业务