（计算机应用技术专业论文）基于atmsdh的网络及远程监控系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 计算机从最初的电子管计算机到现在的超大规模集成电路计算机，短短数 十年时间已经跨越了四代，在计算机技术飞跃发展的今天，人们利用计算机进 行计算分析、信息存储、分布处理，计算机这个二十世纪晟伟大的发明已经成 为人们生活和工作的一个不可缺少的部分。如果说计算机的出现提高了人们生 活和工作的质量，而网络的出现则改变了人们生活和工作的方式。在通信技术 飞速发展的今天，网络成为人们快速获取、发布和传递信息的重要渠道，它在 人们政治、经济、生活等各个方面发挥着熏要的作用。 计算机与网络的结合，标志着人类社会进入了信息时代，规模庞大的网络 将世界各地的计算机连接起来，交换信息共享资源。通信网络为计算机之间的 数据传递和交换提供了必要的手段，计算技术的发展渗透到通信技术中，又提 高了通信网络的各种性能。两者的结合促使计算机应用朝着网络的方向发展， 互联网、电子邮件、远程教育和远程监控等应用都是随着计算机和网络的联系 日益紧密而发展起来的。 本论文介绍的远程监控系统是基于a t m 和s d h 技术的计算机应用系统，该 系统通过a t m 和s d h 通信网将分散在多处的设备连接起来，在网络的上层利用 t c p i p 技术实现远程局域网互连，使用计算机和数据库对其进行管理和监控， 并对设备的状态参数和告警纪录等进行存储和分析。 本文从系统的硬件、软件两方面详细描述了系统的结构和设计；介绍了系 统所使用的硬件设备和性能；详细分析和计算了系统中设备和网络的参数设置 以及系统软件的参数；介绍了系统中各软件模块的算法，并以程序流程图加以 说明。本文还介绍了系统的调试过程和结果，从网络和软件两方面阐述了系统 的工作原理。 最后本论文对系统的性能指标进行了分析计算；对系统的运行情况、社会 和经济效应进行了介绍，还提出了系统的改进和发展的方向。 关键词：a t b i ；s d h ：s q l ；v is u a lb a s i c ；s n m p 华南理工大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t f r o mt h eo r i g i n a lt u b et on o w a d a yv l s ic o m p u t e rh a sb e e nt h ef o r t h g e n e r a t i o ni nt h ep a s tt e n so fy e a r s n o wt h ec o m p u t e rt e c h n o l o g yh a s d e v e l o p e dr a p i d l y ，a n dp e o p l eu s ec o m p u t e rf o ra n a l y s i sa n dc a t c u l a t i o l l ， i n f o r m a t i o ns t o r a g ea n dd is t r i b u t e dd i s p o s a l c o m p u t e r - t h e g r e a t e s t i n v e n t i o no f2 0 t hc e n t u r yh a sb e e nt h ei n d is p e n s a b l ep a r to fp e o p l e w o r k a n d1 i v i n g t h ea p p e a r a n c eo fc o m p u t e r i m p r o v e st h eq u a l i t yo f p e o p l e w o r k a n d1i v i n g ，t h e nt h ea p p e a r a n c eo fn e t w o r kc h a n g e st h e w a yo fp e o p l e w o r k a n dl i v i n g t o d a yw i t ht h eq u i c ke v o l u t i o no f c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ，n e t w o r kb e c o m e st h ei m p o r t a n tw a yf o rp e o p le t oa c q u i r e ，i s s u ea n dt r a n s f e ri n f o r m a t i o n i tp l a y st h ei m p o r t a n tr o l e i np 0 1 i t i c s ，e c o n o m ya n dl i v i n g t h ec o m b i n a t i o no fc o m p u t e ra n dn e t w o r km e a n st h a th u m a ns o c i e t y e n t e r st h ei n f ot i m e s t h el a r g es c a l eo fn e t w o r kc o n n e c t st h ec o m p u t e r s w i t h i nt h ep a r t so ft h ew o r l df o rs h a r i n gt h ei n f o r m a t i o n c o m m u n i c a t i o i l n e t w o r kp r o v i d e st h en e c e s s a r ym e a n sf o rc o m p u t e r st od e l i v e ra n ds w i t e h t h ed a t a c o m p u t e rt e c h n 0 1 0 9 yp e n e t r a t e s i nt h ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y o nt h eo t h e rs i d ei te n h a n c e st h e p e r f o r m a n c eo f c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k t h ec o m b i n a t i o no ft w ot h i n g sd r i v e st h ec o m p u t e r a p p li c a t i o n st o w a r d sd i r e c t i o no fn e t w o r k t h ea p p l i c a t i o d ss u c ha s i n t e r n e t ，e m a i la n dr e m o t ee d u c a t i o nh a v eb e e nd e v e l o p i n gw i t ht h e g r a d u a lc l o s er e l a t i o nb e t w e e nc o m p u t e ra n dn e t w o r k t h er e m o t es u r v e i l l a n c ea n dc o n t r o ls y s t e mi n t r o d u c e db yt h i sp a p e r i sac o m p u t e ra p p l i c a t i o ns y s t e mb a s e do na t ma n ds d ht e c h n o l o g y t h is s y s t e mc o n n e c t st h ee q u i p m e n t sw i t h i ns e p a r a t ep l a c e st h r o u g ht h ea t m a n ds d hn e t w o r k i tu s e st c p i pt e c h n o l o g yt oi n t e r c o n n e c tt h er e m o t e l a n su p o nt h en e t w o r k i tu s e st h ec o m p u t e ra n dd a t a b a s et oc o n t r 0 1a n d m a n a g et h el a n s i ta ls os t o r e sa n da n a l y z e st h es t a t u sp a r a m e t e ra n d a l a r mr e c o r d t h i sp a p e ri nd e t a i ld e s c r i b e st h es y s t e ms t r u c t u r ea n dd e s i g nf r o m t h eh a r d w a r es i d ea n d s o f t w a r es i d e i ti n t r o d u c e st h e h a r d w a r e e q u i p m e n t si nt h es y s t e ma n dt h e i rp e r f o r m a n c e i ti nd e t a i la n a l y z e s a n dc a l c u l a t e st h ep a r a m e t e rc o n f i g u r a t i o no ft h ee q u i p m e n t s ，n e t w o r k a b s t r a c t a n ds y s t e ms o f t w a r e i ti n t r o d u c e st h ea r i t h m e t i co ft h em o d u l et h a t ise x p l a i n e db yt h ec h a r t si ns y s t e ms o f t w a r e i ta ls 0i n t r o d u c e st h e p r o c e s s o ft h es y s t e md e b u g g i n ga n d t h er e s u l ta n di1 1 u s t r a t e s t h e w o r k i n gt h e o r yo fs y s t e mf r o m t h en e t w o r ka n ds o f t w a r es i d e i nt h ee n dt h isp a p e ra n a l y z e da n dc a l c u l a t e dt h es y s t e mp e r f o r m a n c e i ti n t r o d u c e st h er u n n i n gs t a t u so ft h es y s t e ma n dt h ee f f e c t0 fs o cie t y a n d e c o n o m y i ta l s oc o m e s u pw i t h t h e s y s t e md i r e c t i o no ft h e i m p r o v e m e n ta n dd e v e l o p m e n t k e yw o r d ：a t m ：s d h ：s q l ：v i s u a lb a s i c ：s n m p h i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：函啤 日期：为分埠6 月歹日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本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 和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密囱。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：珏 导师签名砰 丑绝 吕期：及廊珲6 月厂日 日期：力伽f 年6 月歹日 第一章绪论 1 1 计算机技术的发展 第一章绪论 计算机最初是作为计算工具被人们发明并使用的。它的前身是我国唐朝术 期发明的算盘。自从1 9 4 6 年第一台计算机诞生之日起，计算机技术日新月异 的飞速发展就开始改变了人们的工作和生活。大规模集成电路的发明与应用， 使得计算机朝着小型化和智能化方向发展，其发展的速度超乎人们想象。如今 计算机已经融入了社会的每一个角落，与人们的日常生活息息相关，人们对计 算机的依赖程度日益扩大。 1 1 1 硬件的发展 电子计算机在短短的5 0 多年里经过了电子管、晶体管、集成电路( i c ) 和超大规模集成电路( v l s i ) 四个阶段的发展，从第一代体积庞大的电子管计 算机，到第二代晶体管计算机经历了二十多年，而从第三代小规模集成电路计 算机到第四代超大规模集成电路计算机只用了十多年时间，计算机更新换代的 速度正以莫尔定律发展着。到今天第五代人工智能计算机正在研发中，计算机 将以崭新的面貌出现在人们面前。 1 1 2 软件的发展 计算机软件历史可分成三个阶段：开创阶段：1 9 5 5 年到1 9 6 5 年。稳定阶 段：1 9 6 5 年到1 9 8 5 年，发展阶段：1 9 8 5 年到现在。 1 开创阶段 在此阶段，计算机硬件向着专门用途发展，科学与商业领域需要的是完全 不同的机器硬件。商业计算机具有可变字长的特性，给编程带来难以想象的困 难。之后，软件业从计算机工业中独立出来，成为枝新秀。 2 稳定阶段 这期间，出现了i b m 等计算机大公司，是大型机硬件导向占主导地位的阶 段。此时计算机成为专业人员使用的专门设备，1 8 a 3 6 0 计算机将软件工业带入 了稳定发展阶段。 3 发展阶段 这个阶段是软件发展过程中最重要的时期。p c 机和工作站的出现使得软件 作用和价值牢固地树立起来了。从1 9 9 5 年开始，逐步进入以软件过程、面向 华南理工大学硕士学位论文 对象和构件重用等技术为基础的软件工业化生产时代。 1 2 网络技术的发展 二十世纪三十年代，电磁技术的应用开始了近代的电信事业，到了六十年 代，电子技术广泛应用于通信网络，此后计算机技术和通信技术的结合。形成 了现代的计算机网络。 1 2 1 局域网的发展 1 x e r o xp a r c 创建首台以太网 1 9 7 2 年p a r c 的研究员m e t c a l f e 和d a v i db o g g s 设计了一套网络，将不 同的计算机连接起来，这是世晃上第一个计算机局域网络首次运行。 2 d e c 、i n t e l 和x e r o x 将以太网标准化 1 9 8 0 年9 月3 0 日，d e c 、i n t e l 和x e r o x 公布了第三稿的“以太网，一种 局域网；数据链路层和物理层规范，1 0 版”，这就是现在著名的以太网蓝皮书， 也称为d i x ( 取三搴公司名字的第一个字母而组成的) 版以太网1 0 规范。 3 1 0 b a s e t 和螭梅化布线的历史 1 9 8 6 年i e e e8 0 2 3 工作组聚在一起讨论在u t p 上实现l o m b p s 以太网的最 好方法，后来被命名为i o b a s e t 。1 9 9 0 年秋天，新8 0 2 3 i i o b a s e - t 标准正 式通过。 4 交换式和全双工制以太网的出现 1 9 9 0 年，一个完全不同的网桥- - k a l p a n ae t h e rs w i t c he p s - 7 0 0 面世， e t h e rs w i t c h 使用一种名为切入法( c u t t h r o u g h ) 的新桥接技术( 丽常规网 桥是使用存贮、转发技术) 。通过这种网络开关使延迟时间降低一个数量级。 5 快速型以太网的出现 1 9 9 3 年1 0 月，f e a ( 快速以太网联盟) 公布了它的i o o b a s e x 互操作规范， 1 9 9 5 年3 月。i e e e s 0 2 3 u 规范被它的成员和执委会所通过。于是快速以太网 的时代宣布来临。 6 干兆位以太网 1 9 9 6 年7 月，i e e e 8 0 2 。3 工作组成立了8 0 2 3 z 千兆以太网任务组，研究 和制定千兆以太网的标准。现在，8 0 2 3 z 标准已在1 9 9 8 年6 月由i e e e 标准化 委员会批准。8 0 2 3 a b 标准计划已在1 9 9 9 年通过批准。此后千兆以太网逐渐成 为城域网等i p 网的骨干。 2 第一章绪论 1 2 2 广域网的发展 1 第一发展阶段是从电话的广泛使用开始，随后出现了机电式交换和步 进式交换，为以后的程控交换奠定基础。 2 。第二个发展阶段从6 0 年代开始，数字技术随着p c m 编码技术的推出而 开始大规模应用，标志着通信网络数字时代的开始。 3 第三个发展阶段以7 0 年代的数据网络和分组交换技术为特征。这个阶 段产生了i n t e r n e t 的前身a r p a n e t ，分组交换技术开始广泛使用。 4 第四个发展阶段开始于二十世纪8 0 年代，随着数字技术的发展和计算 机的广泛应用，非话业务如数据、传真和可视图文的需求日益增大，用户要求 电信网直接提供端到端的数字连接，导致了i s d n 技术的出现和发展m 。 5 第五个发展阶段以i p 为特征，并伴以光纤的大量使用。整个网络将 演变成i p 作为整个网络的核心，伴以多种接入和传输手段。 1 2 3 传输网的发展 p c m 技术发明后的2 5 年，1 9 6 2 年第一个商用p c m 系统投入运营，紧接着 t l 和e 1 标准的制定标志着p d h 体系的开始形成。随着科技的发展，p d h 的传 输媒介从最初的对称电缆发展到了同轴电缆和微波，到了七十年代随着传输和 交换数字化的成熟，传输系统开始从模拟向数字过渡。八十年代中，为了犬规 模地利用光纤技术，克服p d h 的缺点和兼容性差的问题，a n s i 制定了s o n e t 标准，i t u 也制定了s d h 体系，为光纤网制定了统一的接口和技术标准，从此 传输网络开始了质的飞跃，从w d m 到d w d m ，从1 5 5 m 到2 5 g ，如今4 0 g 的光传 输系统已经研制成功。 1 3 计算机与网络的结合 计算机网络涉及到通信与计算机两个领域，两者的相互结合主要有两个方 面。一方面通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段；另一 方面数字计算技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能w 。 1 3 1 网络通信协议的演进 网络通信就是在两个正在运行的计算机程序之间传递数据，它规定了在程 序之间传递数据的格式和含义。1 。早期的网络速度低、可靠性差，所以通信协 议不得不采用多种措施来保证传输数据的正确性和完整性，从而牺牲了传送效 率，降低了网络的利用率。随着通信技术的不断发展特别是光纤的大量采用， 通信线路的质量和速度得到很大的提高，通信协议也随之发生了变化，一方面 简化了重传、检错等功能，将这些功能留给通信终端，而加强了其他方面如网 络的流量控制、路由寻径和o o s 等；另一方面通信协议和技术相互结合产生新 的通信技术和协议。 1 3 2 计算机在网络中的应用 计算机网络的功能主要体现在三个方面：信息交换、资源共享、分布式处 理。 1 信息交换 这是计算机网络最基本的功能，主要完成计算机网络中各个节点之间的系 统通信。利用计算机网络可以实现远程监控、遥感、数据采集等一系列自动控 制的工作。 2 资源共享 网络上的计算机不仅可以使用自身的资源，也可以共享网络上的资源。因 而增强了网络上计算机的处理能力，提高了计算机软硬件的利用率。 3 。分布式处理 一项复杂的任务可以划分成许多部分，由网络内各计算机分别协作并行完 成有关部分，使整个系统的性能大为增强。 1 4 本章小结 本章介绍了计算机软硬件的发展，还介绍了计算机和通信相结合的产物一 一计算机网络，正以莫尔定律的速度飞速发展，不但表现在计算机技术的提升， 还表现在网络的协议、规模和管理方面的更新换代。计算机网络不但提高了工 作生产的效率，而且有助于实现自动控制的功能，是具有划时代意义的产物。 4 一 箜三主! 型茎查堡翌墨彗墨堑塑 第二章 a t m 技术原理及设备结构 a t m 是作为一种可承载任何业务的统一平台而研发的数据交换技术，它以 信元为交换的颗粒，用信元封装任何格式的数据进行快速交换，主要用于数据 通信网络的核心层。a t m 技术的特点在于它的快速交换能力和对数据传送的服 务质量保证，这些优势使a t m 技术得到了很大的发展和广泛的应用。 2 1 a t m 技术的原理及算法 2 1 1 基本概念 a t m 是英文“a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e ( 异步传输方式) ”的缩写。a t m 是一种传输方式，在这种方式中，信息被组织成信元；说它是异步的，是因为 包含来自一个特定用户的信息信元的重复出现不必具有周期性。a t m 提供服务 的方式很灵活，而且效率也高。a t m 所傲的每一件事情都是基于连接，而不是 像在传统的时分复用中那样基于通道m 。 2 1 2a t m 的协议结构 a t m 协议的参考模型如图2 1 所示。a t m 协议模型分为四层：物理层、a t m 层、a t m 适配层( a a l a t ma d a p t i r el a y e r ) 和高层，其中a t m 适配层又分为 汇聚子层( c s c o n v e r g e n c es u b l a y e r ) 和装配子层( s a r - s e g m e n t a t i o na n d r e a s s e m b l y ) 。 高层 汇聚子层c s 装配子层s a r a t m 层 物理层 图2 1a t m 协议结构 f i g2 1s t r u c t u r eo fa t mp r o t o c 0 l 5 华南理工大学硕士学位论文 所有的a t m 网络连接都是基于作为数据交换单位的信元，一个信元被定义 成个固定长度的信息块，a t m 信元的结构如图2 ，2 所示。 图2 2a t m 信元结构 f i g2 2s t r u c t u r eo fa t mc e l l a t m 信元共5 3 个字节，头部5 个字节，净荷部分i n f o 长度4 8 个字节，头 部包括了g f c ( 通用流量控制) 、v p i ( 虚通路标识符) 、v c l ( 虚通道标识符) 、 p t ( 载荷类型) 、c l p ( 信元丢弃优先级) 和h e c ( 头错误检查) 六部分m 。 2 1 3a t m 的流量管理 流量管理是为了实现预先规定的网络性能、避免网络拥塞、提高对网络资 源的利用率、支持不同q o s 要求的服务丽进行的一系列操作，它面对的是一系 列接入的业务和网络资源，而服务类型和服务质量是流量管理豹基础。 1 服务类型 a t m 技术共有5 种服务类型：恒定速率c b r ( c o n s t a n tb i tr a t e ) 适用传 送话音的电路仿真业务；实时可变速率r t v b r ( r e a lt i m e v a r i a b l eb i tr a t e ) 适用于传送视频业务，非实对可交速率n r t v b r ( n o n er e a lt i m e v a r i a b l eb i t r a t e ) 与帻中继支持突发业务的特性相似，适合传送f r 数据；可变位速率a b r ( a v a i l a b l eb i tr a t e ) 和非指定位速率u b r ( u n s p e c i f i e db i tr a t e ) 适用 于传送数据业务。每一种服务类型都对应不同地流量参数。 2 服务质量 为了保证这些a t m 服务类型的质量符合用户和网络约定。a t m 论坛制定了 一系列具体的参数，包括峰值信息速率p c r ( p e a kc e l lr a t e ) ，持续信元速率 s c r ( s u s t a i n e dc e l lr a t e ) ，信元延迟变化容限c d v t ( c e l ld e l a yv a r i a t i o n t o l e f a n c e ) ，最小信元速率m c r ( m i n i m u me e l lr a t e ) ，最大背靠背信元数 6 第= 章a t m 技术原理及设备结构 m b b ( m a x i m u mb a c kt ob a c k ) ，最大突发尺寸m b s ( m a x i m u mb u r s ts i z e ) 等， 其中p c r 、s c r 和c d v t 是三个最重要的参数。p c r 和s c r 用来描述一条p v c 的 最大速率和持续速率或是平均速率，由用户在申请业务时指定；c d v t 则反映当 用户的数据流量违反a t m 流量管理时网络的容忍度。 3 流量整形算法 在建立一个网络通道的时候，用户和网络闻需要经过信令的交换或其他方 法达成某种流量协议，以制止用户不遵守协议的行为。一些流量和拥塞控制措 施包括：网络资源管理、连接容许控制、用户网络参数控制，优先级控制和 有选择的信元丢弃、对经历了拥塞的信元进行标记以及流量整形，其中实用的 方法是流量整形。 流量整形其中一个算法是漏斗算法g c r a ( g e n e r i ec e l lr a t ea l g o r i t h m ) ， 如图2 3 所示。以p c r 的漏斗为例，其基本思想是一个信元在进入网络之前先 进入一个漏斗，漏斗的尺寸等于c d v t ( c e l ld e l a yv a r i a t i o nt o l e r a n c e ) ， 信元从漏斗底部流出的速率等于p v c 的峰值信元速率p c r 。如果到达信元的速 率等于和小于峰值速率，信元就会立即从漏斗底部流出：如果大于峰值速率， 漏斗就会像一个缓冲区一样先将信元缓存起来，如果漏斗满了，到达的信元就 会被丢弃，从而到达控制流量保护网络的目的。 s c r 鼍斗尺寸= i i b b 蠢出信元遣奉= s 傩 图2 3 漏斗算法原理图 f i 9 2 3t h e o r yo fl e a ka l g o r i t h m 在实际应用中还需有持续信元速率s c r ( s u s t a i n e dc e l lr a t e ) 的漏斗来 检测一条p v c 的平均流量是否符合协议。c d v t 是p c r 漏斗的容量，可用来计算 g c r a 算法所能接受的m b b ( m a x i m u mn u m b e ro fb a c k t o b a c k ) 信元，也就是 漏斗所能容纳的，以线路速率到达髓络的不遵守协议的信元数，计算公式如 7 篓塞墨三丕塑主兰垡堡苎 ( 2 1 ) ( 2 4 ) 式所示”，： 6 = 1 g i n ec e l lr a t e ( c e l l s s e c )( 2 1 ) t = l p e a kc e l lr a t e ( c e l l s s e c ) ( 2 2 ) t = c d v t ( s e c ) ( 2 3 ) m b b = i n t e g e r ( 1 + ( 1 ( t 一6 ) ) )( 2 4 ) 其中6 表示线路速率的倒数，t 表示a t mp v c 峰值速率的倒数，t 表示c d v t 值。在公式( 2 1 ) 中l c r 为线路信元速率，公式( 2 2 ) 中的p c r 为a t mp v c 的速率。由上述公式可推导出c d v t 的计算公式。 l i n er a t e ( l r ) = 1 5 5 m b p s = 1 5 5 0 0 0 0 0 0 b p s( 2 5 ) 6 = 1 1 5 5 0 0 0 0 0 0 ( 8 x 5 3 ) = 2 7 4 l ls = o 0 0 0 0 0 2 7 4 ( s e c ) ( 2 ，6 ) p c r = p i r ( 5 3 8 ) = p i r 4 2 4( 2 7 ) 公式( 2 7 ) 中的p i r ( p e a ki n f o r m a t i o nr a t e ) 为a t m 的峰值信息速率， 单位为b p s 。根据公式( 2 6 ) 和( 2 7 ) ，公式( 2 4 ) 可变换为： m b b = i + ( c d v t ( ( 4 2 4 p i r 一0 0 0 0 0 0 2 7 4 ) ) )( 2 8 ) 由公式( 2 8 ) 可推导出c d v t 计算公式： c d v t = ( m b b - 1 ) ( 4 2 4 p i r 一2 7 4 ) 1 0 0 0 0 0 0 ( “s )( 2 9 ) 举例，对于p i r = 5 1 2 k b p s 的p v c 来说，假设m b b = 1 6 ，则c d v t 的值为： c d v t = ( 1 6 - 1 ) ( 4 2 4 5 1 2 0 0 0 ) 一0 0 0 0 0 0 2 7 4 ) x1 0 0 0 0 0 0 = l1 0 0 0 ( us ) 计算可得，g c r a 算法可以接受的c d v t 的值为1 1 0 0 0hs 。c d v t 可以理解为 任何到达网络的信元其实际到达时间与理论到达的时间之差的容限，只要这个 时间差值不超过c d v t 值，则这个信元被认为是遵守协议的信元，网络将接受 并转发之。在实际应用中m b b 的值通常根据经验设定，无相关公式。 2 2a i m 设备接口类型 2 2 1u nl ( u s e r n e t w o r kln t e r f a c e ) u n i 为a t m 网中的用户网络接口，它是用户设备与网络之间的接口，直接 面向用户。u n i 接口定义了物理传输线路的接口标准，即用户可以通过怎样的 物理线路和接口与a t m 网相连，还定义了a t m 层标准、u n i 信令、o a m 功能和 管理功能等。 暑 第二章a i m 技术原理及设备结构 2 2 2n nl ( n e t w o r k - n e t w o r kin t e r f a c e ) n n i 可理解为网络节点接口或网络n 络之间的接口，一般为两个交换机之 间的接口，与u n i 一样，n n i 接口也定义了物理层、a t m 层等各层的规范，以 及信令等功能。 2 2 3b i c i ( b i s d nin t e r - c a rr i e ri r i t e r f a c e ) b - i c i 定义为两个公用a t m 网之间的接口，为分别属于两个运营者的u n i 接口提供了连接，它的定义基于n n i 接口，其特点是支持不同网络间的多种业 务传送，包括基于信元的p v c 方式业务、p v c 方式的帧中继业务、电路仿真业 务、s m d s 以及s v c 业务等。 2 2 4b - i s s i ( b r o a d b a n di n t e r s w i t c h in gs y s t e m in t e r f a c e ) b - i s s i 的定义也是基于n n i 接口，它的作用是互连同一个设备厂商的a t m 交换机。 b - i s s i 接口是设备厂商自行定义的接口，因此各厂商的设备不用该接口亘连。 2 3a t m 技术的应用 2 3 1 电路仿真 利用面向分组交换而不是电路交换的a t m 技术传输传统的电路业务时，需 要在电路服务终端和a t m 两络之间设置接口。接口完成数据格式的转换、服务 时钟的提取、信令转换及处理等功能。电路仿真结构如图2 4 所示。 孽务羹口 图2 4 t m 电路仿真结构 f i 9 2 4a t mc i r c u i te m u l a t i o ns t r u c t u r e 9 华南理工大学硕士学位论文 觚m 的c b r 业务采用h a l l 方式进行适配，h a l s d u ( a t m 适配层服务数据 单元) 以恒定速率传送到a t m 层，封装成a t m 信元再以恒定的速率发送到电路 的对端。 2 3 。2 局域网仿真 局域网仿真l a n e 指的是l a ne m u l a t i o i lo v e ra t m ，即在a t m 网上进行l a n 局域网的模拟。l a n e 技术采用客户机服务器模式，局域网仿真客户( l e c ) 、 服务器l e s 和广播与未知地址服务器b u s 共同模拟局域网行为，提供无连接服 务。l e c 作为局域网a t m 之间的阙关，起到封装局域网数据和发起a t m 呼叫的 作用。l e s 主要功能就是进行m a c t o a t m 的地址转换，因为e t h e r n e t 用的是 m a c 地址，a t m 用的自己的地址方案，通过l e s 地址转换可以把分布在a t m 边 缘的l a n ec l i e n t 之间连接起来。b u s 实现广播和多点通信功能。 2 4 本章小结 本章介绍了a t m 技术的原理和应用。a t m 具有快速转发、统计时分复用和 q o s 的特点，能够保障电路的时延和通信质量。丰富的接口类型使其适应多种 通信业务，发展至今已经成为众多网络的骨干平台，在语音、图像和数据通信 等发面发挥着重要的作用。今后a t m 技术的发展将不仅仅局限于网络的核心， 也会向边缘拓展。a t m 会成为更加牢固的底层支撑技术和综合业务的平台。 第三章s d h 技术原理及设备结构 第三章s d h 技术原理及设备结构 同步数字系列s d h ( 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 ) 技术是在准同步数字 系列p d h ( p l e s i o c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ) 技术基础上研发的广域网传输技 术，它克服了p d h 协议不兼容和设备复杂的缺点，第一次在世界范围内建立了 同步数字传输标准，极大地提高了数据传送的效率和速率。 3 1s d h 技术产生的背景及特点 3 。1 1 产生背景 传输系统是现代通信网的主要组成部分，具有廉价而优良的带宽特性的光 纤通信已成为通信网的主要传输手段。而传统的p d h 传输系统已不能适应现代 通信网发展的要求，存在问题为：没有世界性的标准、没有统一的光接口规范 和硬件复杂等。为了解决这些问题，美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套 分等级的准数字传递结构组成的同步光网络s o n e t ( s y n c h r o n o u so p t i c a l n e t w o r k ) ，而后，原国际电报电话咨询委员会于1 9 8 8 年接受了s o n e t 概念，并 熏新命名为s d h ，使之成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技 术体制。 3 1 2 技术特点c t 1 统一的数字信号速率和帧结构标准 s d h 把北美、日本和欧洲、中国流行的两大准同步数字体系在s t m 一1 等级 上统一起来，第一次实现了数字传输体制上的世界标准。 2 同步复用 由于采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，净负荷与网络同步，因而 只需要利用软件控制即可使高速信号一次分接出支路信号，节省全套背靠背复 用设备，简化数字交叉连接d x c ( d i g i t a lc r o s sc o n n e c t ) 设备。 3 有标准的光接口 将标准光接口综合进各种不同的网络单元，减少了将传输和复用分开的需 要，简化了设备硬件。同时标准的光接口信号，使光接口成为开放型的接口， 可以在光路上实现横向兼容。 华南理工大学磺士学位论文 3 2s d h 技术原理 3 2 1s d h 基本概念 1 s d h 网是由一些s d h 网元n e ( n e t w o r ke l e m e n t ) 组成的，在光纤上进 行同步信息传输、复用、分插和交叉连的网络。它有全世界统一的网络节点接 口( 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”1 。 2 它有一套标准化的信息结构等级( 称为同步传送模块s t m n ) ，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净 负荷后的剩余部分) 用于网络的操作、管理和维护。 3 ，它的基本网元有终端复用器、再生中继器、分插复用嚣和同步数字交 叉连接设备等等，其功能各异，但都有统一的标准光接口，能够在基本光缆段 上实现横向兼容性，即允许不同厂家设备在光路上互通。 3 2 2s d h 速率 s d h 具有统一规范大速率。s d h 信号以同步传送模块( s t m s y n c h r o n o u s ， t r a n s p o r tm o d u l e ) 的形式传输，其最綦本的同步传送模块是s t m i ，节点接口 速率为1 5 5 5 2 0 m b i t s ，更高等级的s t m n 模块是将4 个a u g - n 复用成a u g - 4 n ， 然后加上新生成的s o h 。s t m n 的速率是1 5 5 5 2 0 m b i t s 的n 倍，n 值规范为4 的整数次幂n “。i t u - tg 7 0 7 建议按范的s d h 标准速率如表3 i 所示。 表3 1s d h 速率规范 t a b l e 3 1n o r mo fs d hr a t e s d hs o n e ，r 速率等级等级( 光载波电信 标准速率 号) 5 i m b i t ss t 麓一00 c - 1 s t s - l5 1 8 4 0m b i t s 1 5 5m b i t ss t m 一1 o c 一3 s t s 一3 1 5 5 5 2 0m b i t s o c 一9 s t s - 94 6 6 5 6 0m b i t s 6 2 2m b i t ss t m 一4 o c - 1 2 s t s - 1 2 6 2 2 0 8 0m b i t s 第兰章s d h 技术原理及设备结构 ( 续上表) o c - 1 8 s t s - 1 89 3 3 1 2 0m b i t s o c 2 4 s t s 2 41 2 4 4 1 6 0m b it s o c 3 6 s t s 3 61 8 6 6 2 4 0m b i t s 2 5 g b i t s s t m 一1 6o c 4 8 s t s 4 82 4 8 8 3 2 0m b it s o c 一9 6 s t s 一9 64 9 7 6 6 4 0m b i t s 1 0 g b i t ss t m 一6 4o c 一1 9 2 s t s - 1 9 29 9 5 3 2 8 0m b i t s 4 0 g b i t s s t m - 2 5 60 c 一5 7 6 s t s 一5 7 63 9 8 1 3 1 2 0m b i t s 3 2 3s d h 帧结构 帧结构是一种按规律有序排列的重复性图案。为了便于实现支路信号的同 步复用、交叉连接、上下电路和交换，s d h 帧结构是以1 2 5 t s 的同步帧周期、 以6 4 k b i t s 蛇帧同步信道为基础。从功能上看它是一种与传统的p d h 信号的 条形帧结构完全不同的矩形块状结构，其实它仍然是以网络同步的速率逐行串 行传输的。s t m 一1 的帧是由9 行( r o w ) 、2 7 0 n 列( c o l u m n ) 的8 b i t 字节组成的 码块，故帧长为9 2 7 0 n 8 = 1 9 4 4 0 n b i t 。由于s t m 一1 等级中可容纳3 个 s t m - o 等级速率，所以在s t m n 中应容纳3 n 倍的s t m 一0 。除了s t m 一0 外，对于 任何s t m 等级，其帧周期均为1 2 5 1 1 s 。帧周期恒定是s d h 帧结构的一丈特点。 图3 1 给出了i t u - t 采纳的一种以字节作基础的s t m n 的帧结构n “。 一2 7 0 n - 芦节( 舢为9 0 列) 1 2 5 肛s ， 9 n 。s m _ 0 为3 列。 2 6 1 n ( s f m - - o 为8 7 列) r s o h a up r t s 硼净载荷( 含p o