（通信与信息系统专业论文）一种光网络中dcc字节自动协商协议技术的设计与实现.pdf

摘要 基于m 的s d h 管理网络已经是s m n 发展的大趋势。该方案采用通用的 t c p i p 协议构建于d c c + p p p 的底层之上，组成新的e c c 协议栈。充分利用了 t c p i p 协议的通用性、兼容性和可扩展性，为构建一个统一的s d h 管理网络协 议栈提供了很好的参考。 作为协议栈物理层的d c c 通信的顺畅是该项目的关键技术之一。本文明确 定义了基于口的s d h 管理网络协议栈的结构，并通过仔细分析d c c 底层通信 技术在软硬件上的实现，指出了在d 1 一d 3 ( 再生段开销) 和d 4 一d 1 2 ( 复用段开 销) 两种通道类型并存的情况下可能产生的d c c 通道无法互通的问题。 本课题通过对d c c 底层通信特点的研究，结合p p p 协议实现的特点，提出 了一种自刨的协商协议来协商d c c 通道的字节类型。该协议特别借鉴了协议栈 中t c p 协议与对端建立通信的三次握手的思想，同时还利用了p p p 协议的分层 连接机制。通过少量信息的交互和短时间的协调过程，该协议就能够自动将双 方的d c c 通道协商到一个最佳类型上，从而保证了底层通信的顺利进行。本文 还将给出该自创协议的详细实现，并通过实验测试验证了其有效性和容错性。 此外，本文描述了i t u t 建议g 7 8 4 中提出的一套类似o s i 七层模型的e c c 协议栈，并将其与基于t c p i p 的e c c 协议栈和其它自定义e c c 协议栈作了深 入的对比和分析，阐述了各方的优劣；给出了采用t c p i p 协议栈的理论上及实 现上依据。 关键词：光同步数字传输网，s d h 管理网，嵌入式控制通道，数据通信通 路，状态机 s d h m a n a g e m e n t n e t w o r kw h i c hi sb a s e do ni p p r o t o c o l i st h et r e n do f s m n t h i s p r o j e c t u e s g e n e r a lt c p f l p t ob u i l do nd c c + p p p , w h i c h c o m p o s e t h en e we c c p r o t o c o ls t a c k i tf u l l yu s e st h eu n i v e r s a l i t y , c o m p a t i b i l i t ya n d e x p a n s i b i l i t yo ft c p f l pp r o t o c o l , a n dg i v e sav e r yg o o dr e f e r e n c et o t h o s e w h ow a n tt ob u i l da nu n i f o r ms d h m a n a g e m e n t n e t w o r k p r o t o c o ls t a c k h o wt om a k es u r et h ef l u e n c yo ft h ed c c i so n eo ft h e k e yt e c h n i q u e s o f t h i s p r o j e c t t h i sp a p e r d e f i n e st h es t r u c t u r eo ft h es d hm a n a g e m e n t n e t w o r kb a s e do ni p p r o t o c o lc l e a r l a n da c c o r d i n ga n a l y s e o fd c c t e c h n i q u er e a l i z a t i o nb o t ho n s o f t w a r ea n d h a r d w a r e , b r i n g o u tt h ep r o b l e m t h a td c cc h a n n e lc a nn o tc o m m u n i c a t es u c c e s e f u l l yi ft h e r ei st w ok i n d so f c h a n n e lt y p e ：d 1 一d 3 ( r e g e n e r a t o rs e c t i o no v e r h e a d ) a n dd 4 - d 1 2 ( m u l t i p l e x e r s e c t i o no v e r h e a d ) t h i sp a p e rs t u d i e st h ec h a r a c t e ro fd c cc o n m m u n i c a t i o na n dp p p p r o t o c o l ，a n d i n v e n t san e g o t i a t i o n p r o t o c o l t o n e g o t i a t e t h e b y t et y p e o fd c c a u t o m a t i d y t h i sp r o t o c o lu s e st h ei d e ao ft c p t h r e e - h a n d s h a k ea n dp p p p r o t o c o lf o rr e f e r e n c e b ye x c h a n g i n g al i t t l ei n f o r m a t i o ni nas h o r tt i m e , i t c a nc h o o s et h eb e s tc h a n n e lt y p ef o rd c cc o m m u n i c a t i o na u t o m a t i c l y , a n d e n s u r ei tg o i n go nw e l l t h i sp a p e ra l s og i v e sd e t a i l so ft h er e a l i z a t i o no ft h i s p r o t o c o l , a n d v a l i d a t e si t sf u n c t i o na n d c o m p a t i b i l i t yt h o u g h t e s t s b e s i d e s ，t h i sp a p e ra l s od e s c r i b e st h eo s i m o d e lo fe c c p r o t o c o ls t a c k w h i c hi sp r o p o s e db yg 7 8 4b yi t u tc o m p a r e si tw i t he c c p r o t o c o ls t a c k b a s e do nt c p i pa n do t h e rk i n d so fe c c p r o t o c o ls t a c kd e e p l y i tg i v e st h e a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s o fe a c h ，a n df i n a l l yg e t st h er e a s o n sf o ru s i n g t c p i pp r o t o c o lb o t h o n t h e o r y a n d p r a c t i c e k e yw o r d s ：s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y , s d hm a n a g e m e n tn e t w o r k , e m b e d d e dc o n t r o lc h a n n e l ，d a t ac o m m u n i c a f i o n sc h a n n e l ，s t a t em a c h i n e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，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 为获得电子科技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 确的说明并表示谢意。 签名：i 盘日期：嘶2 月增日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：型导师签名：芝：坠啦 日期：f 年上月掰日 电子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d e c 字节自动协商协议技术的设计与实现 s d h ： s o n e t ： a s o n ： a s t n ： m s t p ： n e ： n n l ： o a m ： s m ： a d m ： s d x c ： e c c ： 跚岍以p ： c o r b a ： o s p f ： t c p ： t m n ： s m n ： s m s ： s n e ： g n e ： h d l c ： a i t s ： u i t s ： c u n p ： n p d u ： a p d u ： 缩略字表 s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步数字体系 s y n c h r o n o u so p t i c a ln e t w o r k 同步光网络 a u t o m a t i c a l l y s w i t c h e d o p t i c a ln e t w o r 自动交换光网络 a u t o m a t i cs w i t c h e d t r a n s p o r t n e t w o r k 自动交换传输网络 m u l t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m 多业务传送平台 n e t w o r ke l e m e n t 网元 n e t w o r kn o d ei n t e r f a c e 网络节点接口 o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t o ra n dm a i n t e n a n c e 运行，管理和维护 s y n c h r o n o u sm u l t i p l e x e r 同步复用器 a d da n d d r o pm u l t i p l e x e r 分插复用器 s y n c h r o n o u sd i g i t a lc r o s sc o n n e c te q n i p m e n t 同步数字交叉连接设备 e m b e d d e dc o n t r o lc 1 1 a n n e l 嵌入式控制通道 s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l 简单网络管理协议 c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e 公用对象请求代理( 调 度) 程序体系结构 o p e n s h o r t e s tp a t hf i r s t 开放式最短路径优先 t e r m i n a t i o nc o n n e c t i o np o i n t 终端连接点 t e l e c o m m u n i c a t i o n s m a n a g e m e n t n e t w o r k 电信管理网 s d h m a n a g e m e n t n e t w o r ks d h 管理网 s d h m a n a g e m e n t s u b n e t w o r ks d h 管理子网 s d hn e t w o r ke l e m e n ts d h 网元 g a t e w a y n e t w o r k e l e m e m 网关网元 h i g h l e v e ld a t al i n kc o n t r o l 高级数据链路控制 a c k n o w l e d g e d i n f e r m a t i o nt r a n s f e rs e r v i c e 确认式信息传递服务 u n a c k n o w l e d g e d i n f o r m a t i o nt r a n s f e rs e r v i c e 无确认式信息传递服务 c o r m e c t i o n l e s sn e t w o r k l a y e rp r o t o c o l 无连接的网络层协议 n e t w o r kp r o t o c o ld a t a u n i t 网络协议数据单元 a p p l i c a t i o n p r o t o c o ld a t au n i t 应用协议数据单元 g m p l s i 江p l s ： h t t p ： x m l ： i p c p ： p p p ： l c p ： n c p ： p d h ： d c n ： m i b ： i p ： i p x ： i p x c p ： d b n ： d c c ： g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e l s w i t c h i n g 通用多协议标签交换 m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g 多协议标签交换 h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l 超文本传输协议 e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e 可扩展标记语言 i pc o n t r o lp r o t o c o li p 网络控制协议 p o i n t - t o p o i n tp r o t o c o l ，点对点协议 l i n kc o n t r o lp r o t o c o l 链路控制协议 n e t w o r kc o n t r o lp r o t o c o l 网络控制协议 p l e s i o c h r o n o u s d i g i ) j dh i e r a r c h y 准同步数字体系 d a t ac o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k 数据通信网 m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nb a s e 管理信息库 i n t e m e tp r o t o c o l 网络协议 i n t e m e t w o r kp a c k e t e x c h a n g e 因特网报文交换 i p xc o n t r o lp r o t o c o li p x 网络控制协议 d c c b y t en e g o t i a t i o nd c c 字节自动协商 d a t ac o m m u n i c a t i o n sc h a n n e l 数据通信通路 第一章引言 第一章引言 进入9 0 年代以来，传输网面临着从点到点通信的准同步数字传输体制向以 光纤为主要传输媒质的同步数字传输网( s y n c h r o n o u sd i g i t a l h i e r a r c h y s y n c h r o n o u so p t i c a ln e t w o r k ，s d h s o n e t 7 1 硼网) 体制的转变。 随着近十几年我国s d h 传输网络的建设，网络的规模不断扩大，网络的结 构更加复杂，对网络的可靠往、服务质量和灵活性的要求不断提高，不同厂商 的传输设备要求统一的网络管理通讯协议，以逐步发展到统一管理的需求越来 越迫切。 此外，一些新的网络技术如a s o n ( a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a l n e t w o r k t 4 ，自动交换光网络) 、a s t n ( a u t o m a t i cs w i t c h e d t r a n s p o r t n e t w o r k s ， 自动交换传输网络) 、m s t p o v i u l f i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，多业务传送平台) 等也对网络的协议提出了新的要求。 本章将介绍本课题的产生背景和研究目的，并给出全文的组织结构。 1 1 研究背景 所谓光同步数字传输网是由一些s d h 网络单元( n e t w o r ke l e m e n t ，n e ) 组 成的，在光纤上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络。它有全世界统一 的网络节点接口( n e t w o r kn o d ei n t e r f a c e ，n n i ) ，从而简化了信号的互通以及 信号的传输、复用、交叉连接和交换过程；它有一套标准化的信息结构等级， 并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特( 即网络节点接口比特流中 扣除挣负荷后的剩余部分) 用于网络的o a m ( o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t o ra n d m a i n t e n a n c e ，运行，管理和维护) 。 s d h 上用于o a m 的s d h 管理网( s m n ，s d hm a n a g e m e n t n e t w o r k ) 应纳 入t m n ( t d e c o m m u n i e a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ，电信管理网) 的范畴。它 实际就是管理s d h 网络单元的t m n 的子集。具有智能的网络单元和采用嵌入 的e c c ( e m b e d d e dc o n t r o lc h a n n e l ，嵌入式控制通道) 是s m n 的重要特点， 这两者的结合使t m n 信息的传送和响应时间大大缩短。 电子科技大学硕士学位论文：种光网络中d e c 字节自动协商协议技术的设计与实现 虽然在g 7 8 4 及国内的规范中规定了s d h 的一套类似o s i 的七层e c c 协 议栈标准，但实际情况是目前s d h 设备厂商在s d h 设备上负责网元间通讯的 e c c 协议栈并不是统一的，而是多种形式并存。因此，本着从实际情况出发， 以及技术发展的需要，有必要考虑一种现实的解决方案，首先保证e c c 在4 层 以下的互通没有问题，然后才能实现全面的e c c 协议栈互通。 鉴于t c p i p 的通用性、商效性及易实现性，它在实际网络中有着广泛的应 用，并已成为事实上的网络协议标准。因此作者考虑e c c 协议栈的底层采用基 于t c p i p 的协议组。采用t c p i p 的方式也使得在e c c 上能够支持s n m p ( s i m p l e n e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ，简单网络管理协议) 、c o r b a ( c o m m o no b j e e t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ，公用对象请求代理( 调度) 程序体系结构) 接口。 从而使s d h 的网管可以提供更多、更灵活的应用。 该项目正是在这样的环境下产生的。 1 2 研究目的 该项目的总体目标是：如何用d o v e r d c c 技术构建s d h e c c 通信协议栈。 这个项目研究目的涉及到：如何在诤之上支持t l l 、s n m p 、c o r b a 等网管接 口，从而使s d h 的网管可以提供更多、更灵活的应用：o s p f ( o p e ns h o r t e s t p a t h f i r s t ，开放式最短路径优先) 在s d h 管理网络环境上的应用及扩展；设计实现 物理层d c c ，使它具有足够的灵活性和可控性；修改和实现链路层的p p p ( p o i n t - t o - p o i n tp r o t o c o l ，点对点协议) 协议，使它满足建立在d c c 上要满足的 一些特殊问题。 本课题的提出是为了解决d c c 不同字节通道的自动互通问题：d c c 有两种 不同的字节通道d 1 一d 3 和d 4 d 1 2 ，并且两种通道间不能互通。如果将使用不同 通道的设备对接，必须通过人工手动修改d c c 字节配制来解决。随着网络规模 的不断扩大，不同级别设备互连的增多，耗费的人力和可能产生的错误率将无 法容忍如果能用软件实现字节通道的自动控制，就达到产品入网的零配置。由 于基本没有前人的规范或经验可循，因此作者自主设计和开发了一种私有协议： d c c 字节通道动态协商协议。 第一章引言 1 3 论文章节 鉴于该项目的总体目标在于用i po v e r d c c 技术构建s d h e c c 通信协议栈， 本文第二章将针对s d h 管理网络的基本原理展开论述，并且着重描述基于口技 术的协议栈的结构和特点。第三章则会介绍s d hd 开销字节的原理，d c c 的软 硬件结构，以及其相关上层协议p p p ，提出d c c 底层互通的问题，为接下来的 自动协商协议做好理论铺垫。从第四章开始将详细讨论d c c 字节自动协商协议 的的设计原理，基本思想，方案和具体实现。其中第四章为该协议基本方案的 论述，第五章则阐述协议的具体实现细节。在第六章您还将看到针对本协议的 测试环境设计和测试结果分析。最后作者将在第七章对课题完成情况和下一步 的研究工作做总结和计划。 3 电子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d c c 字节自动协商协议技术的设计与实现 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 随着电信网业务种类、数量和要求的急剧增加，网络正变得越来越庞大和 复杂，传统管理方式已不能适应网络发展的要求，另一方面，随着网络规模的 发展，网络的运行、管理和维护( o a m ，o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t o ra n d m a i n t e n a n c e ) 成本已经大大超过信息网本身。一种独立于电信网而专职进行网络管理的电信 管理网( t m n ，t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ) 应运而生。s d h 管理 网( s m n ，s d h m a n a g e m e n t n e t w o r k ) 实际是管理s d h 网元的t m n 的子集。 本章主要介绍s d h 管理网络基础知识，并重点介绍基于m 技术的e c c 协议栈。 2 1s d h 管理网络原理 2 1 1 基本概念及结构特点 t m n 是利用个具备一系列标准接口( 包括协议和消息规定) 的统一体系 来提供一种有组织的结构，是各种不同类型的操作系统( 网管系统) 与电信设 备互连，从而实现电信网的自动化和标准化管理，并提供大量的管理功能的。 既降低了网络o a m 成本，又促进了网络和业务的发展和演变。t m n 的规模可 大可小，最简单的是单个电信设备与单个操作系统的连接。复杂的则有许多不 同类型的操作系统和电信设备进行互连。t m n 在概念上是一个独立的网络，它 与电信网有若干不同的接口可以接收来自电信网的信息并控制电信网的运行。 但是t m n 也常常利用电信网的部分设施来提供通信联络，因而两者可以有部分 重叠。 正如前所述，s d h 管理网( s m n ) 实际是管理s d h 网元的t m n 的子集， 它又可以细分为一系列的s d h 管理子网( s m s ，s d h m a n a g e m e n t s u b n e t w o r k ) ， 这些s m s 由一系列分离的e c c 及有关站内数据通信链路组成，并构成整个t m n 的有机部分，具有智能的网元和采用嵌入的e c c 是s m n 的重要特点。这两者 的结合使t m n 信息的传送和响应时间大大缩短，而且可以将网管功能经e c c 下载给网络单元，从而实现分布式管理。可以说，具有强大的、有效的网络管 理能力是s d h 的基本特点。 4 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 如图2 - 1 所示，s d h 网的管理应用多层分布式管理进程，管理网组织模型 为：最底层是提供传送服务的s d h 网元( s n e ，s d hn e t w o r ke l e m e n t ) ，多个 网元通过e c c 相连接构成一个s m s 结构，每个s m s 通过g n e ( 经0 3 接口) 与 o s 相连，多个s m s 组成s m n 。通常，一个s m s 内应该有多个n e 及至少一个 g n e ( 网关网元，g a t e w a y n e t w o r ke l e m e n t ) ，以便与t m n 相通。g n e 能为送 往s m s 内任何末端系统的e c c 消息执行中间系统网络层选路由功能。 在实际的网络中n e 间的通信通过e c c 来实现，而作为e c c 物理层的 d c c ( d a t a c o m m u n i c a t i o n sc h a n n e l ，数据通信通路) 可以通过多种拓扑形式实现 互连，诸如线形、星形、环形和网孔形等等。 2 1 2s d h 管理功能 图2 1s m s 的n e 连接图 为了支持不同厂家设备之间或不同网络运营者之间的通信，也为了能支持 同一s m s 内或跨越网络接口的不同n e 之间的单端维护能力，s d h 网需要具有 一套最起码的管理功能，包括有：一般功能、故障管理、性能监视、配置管理、 安全管理等。涉及管理功能的详细规定诸如支持目标、属性和消息规定等可以 参见i t u t 建议g 7 8 4 的附件a ，下面仅做一个简单介绍： 屯子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d c c 字节自动协商协议技术的设计与实现 1 一般功能 1 ) 嵌入控制通路的管理 为了s d hn e 间能进行通信，必须对构成其逻辑通信链路的e c c 进行有效 的管理。e c c 的主要管理功能有： 为了确保兼容功能，必须能对涉及兼容的网络参数，诸如分组的规格、 超时、服务质量和窗口规格等进行检索。 确立d c c 节点间的消息路由。 进行网络地址的管理。 在某节点处对d c c 的运行状态进行检索。 接入d c c 的使能和止能能力。 2 ) 时间标记 需要时间标记的事件和性能报告应标以分辨力为1 s 的时间标记，时间应由 n e 的本地实时时钟来显示。 3 ) 其他一般功能 其它一般功能包括安全、软件下载、远端注册等。 2 故障管理 1 ) 告警监视 告警监视涉及到网络中发生的有关事件条件的检出和报告。在网络中， 除了设备内和输入信号中检出的时间和条件应该可以报告给网管系统外，很多 设备外的事件也应该可以报告。所谓告警就是作为一定时间和条件的由n e 自动 产生的一种指示。网络管理应能支持下述有关告警的功能： 告警信号的自动报告； 要求报告所有告警信号； 报告所有告警信号： 告警报告的许可和禁止： 6 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 所要求的告警报告的许可和禁止状态的报告。 2 1 告警历史管理 告警历史管理涉及告警记录。通常，告警历史数据都存在n e 的寄存器内， 每一条寄存器包含有告警消息的所有参数。寄存器应能周期性地读出或按要求 读出。所有寄存器都填满后，操作系统应能决定是停止记录，还是删去最早的 记录( 称绕接) ，或者干脆寄存器置零( 称清洗) 或停止记录。 3 1 测试 测试接入 诊断 环回 3 性能管理 1 ) 性能数据的采集 性能数据采集指与建议g 8 2 x 中所规定的误码性能参数有关的事件数据的 采集。这些性能事件是利用那些与s d h 帧结构有关的性能基元而得的。 2 ) 性能监视历史 为了评估传输系统的近期性能必须要有性能历史数据。利用这些性能历史 数据可以进行故障的区段定位和发现断续误码元的位置。通常，性能历史数据 应存放于n e 的寄存器中，所有寄存器都应有时间标记。 3 ) f - j 限的使用 s d h 需要设置两类门限，一类称为“门限设置”，一类称为“门限突破通 知”。 利用操作系统可以在n e 中为各种性能事件设置门限值，具体门限值应能在 一给定的最小范围内任意设置，操作系统应能检索和改变这些门限设置。 4 ) 性能数据报告 操作系统可以将存放在n e 中的性能数据收集起来进行分析，这对开始合适 的维护行动和故障报告是很有用的。 一7 电子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d c c 字节自动协商协议技术的设计与实现 5 ) 在不可用时间内的性能监视 在不可用时间内，误码性能事件计数应该禁止。不可用事件的起始和结束 必须有时间标记并存在n e 的寄存器中。寄存器应在一天内至少能存6 个不可用 时间段并被至少读一次。 4 配置管理 按照t m n 原理，配置管理主要实施对网络单元的控制、识别和数据交换。 其两类基本功能是供给功能和n e 状态控制功能。这里就不再详述了。 5 安全管理 安全管理涉及注册、口令和安全等级等。关键是要防止未经许可的与s d h 网络单元( s n e ) 的通信，并允许安全地接入s n e 的数据库。 2 2e c c 协议栈结构描述 s d h 的e c c 协议栈用于在s d hd c c 上传送o a m 消息，虽然在g 7 8 4 及 国内的规范中，规定了s d h 的e c c 协议栈标准。但实际情况是目前s d h 设备 厂商在s d h 设备上的负责网元间通讯的e c c 协议栈并不是统一的，而是多种形 式并存。当前s d h 管理信息的协议栈模型主要为o s i 模型，或自定义的e c c 协议栈模型两种。本节还将提出第三种模型，也就是本项目所使用的t c p i p 协 议栈模型，并给出其优势所在。 2 2 1e c c 协议栈的o s i 模型 i t u t 建议g 7 8 4 1 1 为s d h 管理网络选择了一套类似o s q 二层模型的协议栈 来满足应用的要求。该协议栈是面向无连接方式的，同时其表示层、会晤层和 传送层提供了为支持r o s e 和a c s e 所需要的面向连接的服务。如下图2 - 2 所示： 8 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 层次协议和服务 巨i i 。滞墨巍蛳醚盛鞠，勰毪誉 i l 7 层 隧鬃蠢黪纛漆i 应用层 _ 圈 6 层匿翟盈 表述层 i 蒸黪麟糕躐麟隧斓骏懑碧酾g 毫弭 5 层 会晤层 丽灞黼 4 层 隧i 褰鬻粪壤瞬鬻零瑷麓黧黪娶。一。强目 传送层 3 层 黼渊露拦遴燃鍪鋈溷i 黉霪塑噔刻 网络层 2 层 数据链路匿登圈 l 层 隧燮_ 物理层 图2 - 2e c c 的o s i 七层模型i 物理层：物理层的功能是实现在物理链路上数据码流的传输。e c c 的物理 层是e c c 协议栈中比较特殊的部分，最能反映s d h 的特点。它采用段开销中的 d c c 作为其物理通路。其中段开销中的d 1 一d 3 字节作为再生段d c c 并应作为 单个1 9 2 k b i t s 消息来操作；段开销中的d 4 一d 1 2 字节作为复用段d c c 并也应作 为单个5 7 6 k b i t s 消息来操作。关于d 字节开销将在第三章第一节作详细介绍。 数据链路层：i t u t 建议g 7 8 4 规定l a p d 作为数据链路协议。l a p d 是高 级数据链路控制( h d l c ，h i 曲l e v e l d a t al i n kc o n t r 0 1 ) 结构的一个子集，为下 面的传输网节点间提供点到点连接。它不仅可以支持确认式信息传递服务 ( a i t s ，a c k n o w l e d g e di n f e r m a t i o nt r a n s f e rs e r v i c e ) ，而且能支持无确认式信 息传递服务( u i t s ，u n a c k n o w l e d g e di n f c l r m a t i o nt r a n s f e rs e r v i c e ) 。l a p d 是 一种面向比特的协议，因而与传送数据速率无关，并要求全双工比特透明的d 通路。l a p d 帧与h d l c 帧格式很相似。 电子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d c c 字节自动协商协议技术的设计与实现 网络层：i t u t 建议g 7 8 4 选择i s o8 4 7 3 无连接模式网络层协议( c l n p ) ， 目的是简化消息的寻址和选路由，以及简化与l a n 和d c n 5 互通。与面向连接 的网络相比，无连接网的通信所需开销较小，适于高速应用进程。当然由于开 销小。为用户进程提供的支持也较少。i s o8 4 7 3 a d3 规定的汇聚协议可以使i s o 8 4 7 3 协议既能工作于无连接模式的数据链路子网，又能工作于面向连接的数据 链路子网，适应面很宽。 传送层：i t u t 建议g 7 8 4 规定i s o8 0 7 3 a d 2 作为该层协议。该协议能确 保在网络上进行正确的端到端信息传递，并能从下面的无连接网络服务形成一 个传送连接且在连接上提供流量控制和纠错功能，从而简化了网络层。该协议 还选择了i s o8 0 7 3 中的第4 类传送类别( t p 4 ) 来确保在无连接模式网络层服 务上可靠地传递网络协议数据单元( n p d u ) 。 会晤层：该层协议应保证通信系统能与管理者和通信系统之间正在进行的 对话实现同步。g 7 8 4 规定x 2 1 5 和x 2 2 5 为该层的服务和协议。其中核心功能 和双工功能可协助建立和管理端到端连接。传送协议第4 类( t p 4 ) 是s d hd c c 上仅有的被支持的传送协议类别。q 8 1 2 已经对传送层的属性作了详细的规定。 表示层：n u t 建议g 7 8 4 采用了x 2 1 6 和x 2 2 6 建议的服务和协议，而且 采用x 2 0 9 中所规定的抽象语法标记l ( a s n 1 ) 的基本编码规则来导出应用协 议数据单元( a p d l 7 ) 的转移语法，用a s n 1 的目标识别符作为转移语法名字的 值。这里a s n 1 是抽象语法意义的表示法，是一种定义协议的半形式方法。 应用层：i t u t 在应用层上规定了3 种面向目标的服务和协议： 1 c m i s e ：公共管理信息通信单元，是面向目标的服务和协议的典范，它定 义了面向目标的消息结构并将网络实体、网络管理功能和信息表示为具有可执 行属性和操作的目标。 2 r o s e ：远端操作服务单元，它具有在分布式开放系统环境中支持远端操 作的功能，有简单的请求，应答机理。在e c c 协议栈中，上述操作就是指c m i s e 操作服务。 3 a c s e ：联系控制服务单元，为开始和终结两个应用之间的连接提供服务， 这种连接被用来传递对应于c m i s e 服务的管理消息。 1 0 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 总的来说，这套协议栈从简单程度和网络寻址能力角度看是比较理想的组 合，它使服务从资源中分离出来，可以独立地加到网上。 2 2 2 自定义的e c c 协议栈模型 虽然i t u t 建议g 7 8 4 提供了一套完整的、理想的e c c 七层协议栈组合， 但是它有一个致命的缺点：过于复杂，实现起来很困难。并且由于o s i 七层模 型本身的不足，目前应用很不广泛。在这种情况下，各个设备厂商纷纷放弃标 准，开发出了适合自己产品的协议栈，也就是自定义e c c 协议栈。通常采用简 化后的类o s i 模型或类t c p i p 模型。 自定义的e c c 协议栈比起七层协议栈在可实践性上当然大有改进，但很容 易想到，这样的协议栈也存在一个不可避免的缺陷；局限性很大，不同厂商的 设备不具互通性，网络扩展性差。 2 2 ，3t c p i p 的e c c 协议栈 基于以上两种协议栈均无法满足网络的要求，本着从实际情况出发的态度， 考虑到技术发展的需要，有必要研究一种现实的解决方案，首先保证e c c 在4 层以下的互通没有问题，然后才能实现全面的e c c 协议栈互通。 鉴于t c p i p 的通用性、高效性及易实现性，它在实际网络中有着广泛的应 用，并己成为事实上的网络协议标准。因此该项目考虑e c c 协议栈的底层采用 基于t c p i p 的协议组【3 】。采用t c p i p 的方式也使得在e c c 上能够支持s n m p 、 c o r b a 接口。从而使s d h 的网管可以提供更多、更灵活的应用。 此外，e c c 采用t c p i p 协议组还有以下方面的考虑： 1 从应用角度看，越来越多的宽带网及增值业务的管理和控制技术都是基于 p 协议的。如，a s o n 、a s t n 的控制平台协议u n i n n i ，或g m p l s 都是采用 基于口的信令。而这些控制信令的传送是基于e c c 通道的。 2 从网管角度看，c o r b a 、s n m p 以及x m l 、h t m l 等新兴的协议已有越来 越多的应用。而它们都是基于口协议的。如果没有一个标准能保证不同厂家网 元设备的互通，将极大地影响运营商对网络的综合管理能力。 3 从平台角度看，s d h 传送网设备正在向m s t p 结构演进。这种新的以数据 电子科技大学硕士学位论文：一种光网络中d c c 字节自动协商协议技术的设计与实现 为中心的业务接口需要在控制和管理两个层面上与交换机、路由器交互。在控 制层面，m s t p 需要参与第三层的路由协议或第二层的m p l s 协议，而这些协议 都是基于坤的。在管理层面，一般数据业务的管理都是基于s n m p 协议的。 m s t p 可能需要集成到数据管理应用中，或者为接入m s t p 网络的远端交换机 路由器，提供与网管中心的m 通道。 事实上，在q 8 1 1 ( l o w e r l a y e r p r o t o c o l p r o f i l e s f o r t h e q 3a n d x i n t e r f a c e s ) 中就已经规定了q 3 接口可以采用r f c l 0 0 6 t c p i p 的协议组。因此这种做法也 是符合q 3 接口标准的。是将q 3 标准中的t c p i p 协议组引入了s d h 的e c c 协 议规范。 下一节将对它做一个详细的介绍。 2 3 基于i p 技术的e c c 协议栈详述 目前，t c p i p 协议已经成为网际互连事实上标准。为了简化和d c n 6 1 网络 的互通，并且为了控制平面与数据平面的融合，在e c c 协议栈，可以采用t c p i p 协议族来实现链路层、网络层以及传送层。不同于o s i 的七层模型，t c p i p 使 用更为简单的五层模型，如图2 - 3 所示： 蒯i 穗 i-蝴 耀i _舷 撇 翔络屡 瞒蕊 _ 赡囊 懈 j 燃懈 趣略最懈 1 髓i 噱耪理屡镌i 嗟 耪理壁麓囊基 遂熹绞 舞馨奢l 漆辩耱运鬟筑 图2 3t c p i p 分层模型 基于t c p i p 协议栈的基本机构和s d h 的特点，y d t 于2 0 0 3 年7 月提出 1 2 第二章基于i p 技术的s d h 管理网络通信技术 了“基于p 技术的s d he c c 通信协议技术规范草案” 1 9 】。基于p 的e c c 协 议栈的整体结构如图2 - 4 所示： a p p l i c a t i o n t r a m 口o f t n e t w o d c d a t a l i n k p h y s i c a l s n m p h t t p , c o p , b a , f 印，t l l ， 埘n e t , s n t 霉 t l lo v e rt e l n e t 囊、 l = l d 黪鬟蓦。= 。m 蓦。、。 ： t c p 薹l l 襞篓誊薹爨，。：灏 u *，。 i w i p c p o s p f i c t 心a r p 一，瓢删群o v 嚣i f l 脒廿b 一量= i薹黧i g 啦, 2 - j