（计算机应用技术专业论文）多业务接入平台架构与带内网管的实现.pdf

摘要 近年来，不断增长的i p 数据、话音、图像等多种业务传送需求使网络宽带 化技术迅速普及起来，同时也促进了传输骨干网的大规模建设。由于业务的传 送环境发生了巨大变化，原先以承载话音为主要目的的城域网在容量以及接口 能力上都已经无法满足业务传输与汇聚的要求。 一方面，以太网络迅猛发展。基于局域网、低带宽互联已经远远不能满足当 今的需求。以太网向大容量、高带宽方向发展已是必然趋势。 另一方面，由于传输骨干网直是基于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 ) 技术来建设，从而制约了以太网的发展。 在保护现有的资源与实际的业务需求之间，e o s ( e t h e r n e t o v e rs d h ) 应运 而生，并且迅速成为目前多业务接入领域的热点。 将e o s 功能集成于多业务接入平台，构成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 ) 设备，相应成为城域网中的关键设备。其担负着在s d h 骨干网和以 太网的桥梁作用，同时也是网络融合的核心实现设备。 本文先是详细的介绍了在m s t p 设备中实现e o s 业务的三个核心技术：二 层交换、多协议标签交换m p l s ( m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h ) 、弹性分组环r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tr i n g ) 。最后给出了m s t p 设备的详细设计方案，包括体系架 构、硬件实现方案和软件实现方案。 e o s 业务中的三个核心技术，是目前网络领域的热点技术。技术的出发点 在于解决目前网络结构下所存在的数据传送效率问题、网络服务质量q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) 问题、网络结构不合理问题。正是由于其要解决的问题的 重要性，相应的技术要涉及到的层面较多，技术本身的实现也就非常复杂，实 现的代价也就较高。 在m s t p 设备中的e o s 部分，目前国内同时实现了其三个核心技术( 二层 交换、m p l s 、r p r ) 的产品还非常少见。并且这些产品在s d h 网上传送以太 业务时能达到的带宽有限。成熟的产品有武汉烽火网络公司的e o s 设备f e n g i n e a m l 0 0 1 ，实现了可在s d h 传输网上传送1 0 0 m b p s 以太网业务。 本文给出了可以同时采用二层交换、m p l s 、r p r 三个核心技术的e o s 设 备的详细设计方案，该方案可通过1 0 0 0 m b p s 以太端口直接在s d h 骨干网上的 传送汇聚数据，或通过s d h 骨干网来组建千兆以太网。 与此同时，在本方案的设计中，充分的考虑了采用新技术和实现的代价之间 的平衡，把实现三个技术的功能模块设计成为可以组合选择的部分。在性能的 优化和成本的考虑之间，给出了一个灵活的解决方案。 关键词：多业务接入平台；数字同步复接；以太接入业务 a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，w i t h t h e c o n t i n u o u s l y i n c r e a s e d r e q u i r e m e n t o f m u l t i p l e t r a n s p o r t i n gs e r v i c e ss u c ha s i pd a t a ，s p e e c hd a t aa n ds oo n ，i tm a k e st h en e t w o r k b r o a db a n dt e c h n o l o g yp r e v a l e n c ev e r yq u i c k l y a tt h es a m et i m e ，i tp r o m o t e st h e b a c k b o n en e t w o r k si n s t r u c t i o ni nal a r g es c a l e b e c a u s et h ee i l o t f o u sc h a n g e sh a v e t a k e np l a c ei nt h e c o n v e y a n c ee n v i r o n m e n to ft h es e r v i c e ，o r i g i n a ll o c a la r e a n e t w o r kw h o s em a i n p u r p o s e i st ob u r d e n s p e e c hd a t ai sa l r e a d yu n a b l et os a t i s f yt h e r e q u e s to f t h e s e r v i c e t r a n s p o r ta n d a s s e m b l ea tc a p a c i t ya n di n t e r f a c e a b i l i t y o no n e h a n d ，w i t h t h e r a p i dd e v e l o p m e n t o ft h ee t h e m e t n e t w o r k ，t h e i n t e r - c o n n e c t i o nb a s e do nl o c a la r e an e t w o r ka n dr l a r r o wb a n d w i d t hh a sa l r e a d y b e e nf a rf r o mm e e t i n gt h ec u r r e n td e m a n d i th a sa l r e a d yb e e na ni n e x o r a b l et r e n d t h a te t h e m e tn e t w o r ki sd e v e l o p e dt o w a r dl a r g ec a p a c i t ya n db r o a db a n d w i d t h o nt h eo t h e rh a n d ，t h ed e v e l o p m e n to fe t h e m e tn e t w o r ki sr e d i s t r i c t e db e c a u s e o ft h et r a n s m i t t e db a c k b o n en e t w o r ki sb a s e do n 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 ) t e c h n o l o g ya l lt h et i m e b e t w e e nt h e p r o t e c t i n g o f e x i s t i n g r e s o u r c e sa n dr e a lb u s i n e s s d e m a n d ， e o s ( e t h e m e to v e rs d h ) s e r v i c ea r i s e s a tt h eh i s t o r i c m o m e n t ，a n dr a p i d l yi t b e c o m e st h ef o c u so f m u l t i p l es e r v i c e sa c c e s sn e t w o r kf i e l da tp r e s e n t i nm a n ys e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，t h e yi n t e g r a t ee o s f u n c t i o n ，i tm a k e se o s f o r mm s t p ( m u l t i - s e r v i c e t r a n s p o r tp l a t f o r m ) e q u i p m e n tb e c o m ek e ye q u i p m e n ti n t h el a n dn e to ft h ec i t yc o r r e s p o n d i n g l y i ti ss e r v e da s b r i d g ei ns d hb a c k b o n e n e t w o r ka n de t h e r n e t ，a tt h es a m et i m ei ti st h ec o r et h a tt h en e t w o r k m e r g e sr e a l i z i n g e q u i p m e n t t h i sp a g ef i r s t l yi n t r o d u c e dt h r e ep i e c e so fk e yt e c h n o l o g yr e a l i z i n ge o si n m s t pe q u i p m e n t ：s w i t c ho ft w o l a y e r s ，m p l s ( m u l t i - p r o t o c o l l a b e l s w i t c h ) ， r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tr i n g ) i nd e t a i l f i n a l l yi tp r o v i d e st h ed e t a i l e dd e s i g np l a no f m s t pe q u i p m e n t ，i n c l u d i n gh o wt h es y s t e mi sb u i l t u p ，t h eh a r d w a r e r e a l i z i n g s c h e m ea n ds o f t w a r em o d e l t h et h r e ep i e c e so f k e y t e c h n o l o g y i ne o s b u s i n e s s ，i st h eh o tt e c h n o l o g yi nt h e p r e s e n tn e t w o r kf i e l d t h es t a r t i n gp o i n to ft e c h n o l o g yl i e si ns o l v i n gt h ep r o b l e m s e x i s t e du n d e r p r e s e n tn e t w o r k s t r u c t u r e f o re x a m p l et h ed a t at r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c y ， n e t w o r ks e r v i c eq u a l i t yq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) ，u n r e a s o n a b l en e t w o r ks t r u c t u r e b e c a u s eo ft h ei m p o r t a n c eo ft h ep r o b l e mt h a tw i l lb ej u s ts o l v e d ，t h e r ea r em o r e v a s p e c t s t h a t c o r r e s p o n d i n gt e c h n o l o g y s h o u l db ei n v o l v e da n d t e c h n o l o g i c a l r e a l i z a t i o ni sv e r yc o m p l i c a t e dt o o ，f u r t h e rm o r et h ec o s tr e a l i z e di sr e l a t i v e l y h i g h a tp r e s e n t ，t h e r ea r ep r o d u c t st h a th a v er e a l i z e dt h r e ep i e c e so f k e yt e c h n o l o g y o fi tb u ti ti ss t i l lv e r yr a r ei nc h i n a ，a n dt h ea c h i e v a b l eb a n d w i d t hi sl i m i t e dw h e n c o n v e yt h ee t h e m e tn e t o ns d ht r a n s m i s s i o nn e t t h e e x i s t i n gr i p ep r o d u c t si s f - e n g i n ee o se q u i p m e n ta m l 0 0 1o fw u h a nf e n g i n e ，i n c ，w h i c hh a sr e a l i z e d t h a tc a n c o n v e y 10 0 m b p se t h e r n e ts e r v i c e so ns d ht r a n s m i s s i o nn e t t h i sp a p e rp r o v i d e sd e t a i l e dd e s i g np l a n so fe o se q u i p m e n ts w i t c ho ft w o l a y e r s ，m p l s ，r p r t h r e e p i e c e so f k e yt e c h n o l o g y a tt h es a m e t i m e ，t h es c h e m ec a n c o n v e y a n c e d a t aa tt h eb a c k b o n en e t w o r ko f s d h ，s e tu pe t h e m e tt h r o u g hl0 0 0 m b p s p o r tt h r o u g hs d h b a c k b o n en e t w o r k d i r e c t l y m e a n w h i l e ，i nt h ed e s i g no f t h es c h e m e ，t h eb a l a n c eb e t w e e nt h ec o s tt h a ta d o p t s t h ed e wt e c h n o l o g ya n dt h er e a l i z a t i o nh a sb e e na b u n d a n tc o n s i d e r e d t h et h r e e f u n c t i o nm o d u l e so ft e c h n o l o g yr e a l i z a t i o na r ed e s i g n e dt oo p t i o n a lp a r t st h a tc a nb e c h o s e nf r e e l y i tp r o v i d eaf l e x i b l es o l u t i o nb e t w e e n o p t i m i z a t i o no f p e r f o r m a n c ea n d c o n s i d e r a t i o no f t h ec o s t k e vw o r d s ：m s t p ；s d h ：e o s v i 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 兰垒塑 日期：m 口年年f l 月加日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电予科技大学有关保留、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的数据库进行检索，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：i 茎兰兰至导师签 日期： i 、 们 毋 电子科技大学硕十学位论文e o s 业务平台设计 第一章引言 1 1 多业务接入平台的现状和未来发展的决定因素 多业务接入平台m s t p ( m u l t i s e r v i c e t r a n s p o r tp l a t f o r m ) 是一个各种现有业 务( p s t n 、d d n 、a t m 、i p 、e t h e m e t 等) 进行接入、汇聚的设备平台。现有 的电信业务需求、网络结构以及未来网络的发展趋势决定着多业务接入平台 m s t p 的现状和未来发展方向。 1 2 网络融合是趋势、多网并存是现状 1 2 1 电信业务需求、网络结构、未来发展趋势决定网络融合 1 2 1 1 电信业务需求 对于带宽及业务的要求在迅速膨胀； 电信业重心变化将从话音业务向数据业务的战略性转变； 用户对网络可靠性的要求和视频业务的需求也在明显增加。 1 2 1 2 现行运营商网络结构的状况 各个运营商的p s t n 、d d n 、a t m 、i p 的骨干网已经形成，先进的数据网络 基础设旌完备，但数据网络除了提供大客户互联、企业上网和邮件服务，其上几 乎没有什么其它的增值业务。并且同时维护如此众多的网络，大大增加了运营商 的运营成本。 1 2 1 3 未来发展趋势 数据业务网络由于天生的强大兼容性，可以融合语音、视频等业务，所以数 据业务网络今后将成为传输语音、视频等多媒体应用的支撑网络。而传统的以提 供话音业务为主的电信网络，也必将朝着传输数据业务、融合数据业务网络的方 向演进和发展。 由以上三个方面可以看出，各种新技术的发展，使电信业务网络的融合正成 为电信发展的大趋势，融合将成为未来网络技术发展的主旋律。 下一代网络n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 将朝着分组化、光纤化、移动 化、无线化的方向发展。建设一个允许多协议、多业务按入，能以最经济的成本， 灵活可靠的方式持续地支持一切已有和将有的业务的网络，是各个运营商的目 标。因此，未来接入业务的方向将以多业务接入、能融合多种技术和网络为主。 电子科技大学硕士学位论文e 0 $ 业务平台设计 1 2 2 融合的三种形式 1 2 2 1 电路交换与分组交换的融合 交换技术是电信网的灵魂。尽管传统的电路交换技术在可以预见的未来仍将 是提供实时电话业务的基本技术手段，但其设计思想是以基本恒定的对称话路量 为中一i i , 的，无论从业务量设计，容量，组网方式，还是从交换方式上来讲都已无 法适应突发性的数据业务发展的需要。随着电信业务从提供话音为主向着提供数 据为主的方向转移，从传统的电路交换技术逐步转向分组交换技术，特别是i p 、 a t m 等分组交换技术，将是整个电信网络未来的必然趋势。 电路交换网到分组交换网将是一个长期的渐进过渡过程，采用具有开放式体 系架构和标准接口，实现呼叫控制与媒体层和业务层分离的软交换技术将是完成 这一平滑过渡任务的关键。 从接入网的角度看，通过软交换机结合媒体网关和信令网关跨接和互联电路 交换网和分组交换网后，尽管两个接入网仍基本独立，但业务层已实现基本融合， 可统一提供管理和快速扩展部署业务。 因此，可以在当数据业务逐渐成为网络的主要业务后，并且解决带宽以及 q o s 等技术问题后，再逐步将电路交换网上的话音业务转移到分组交换网上来， 最终形成一个统一的融合的n g n 接入网。 1 2 2 2 铜缆与光纤传输的融合 基于铜缆的传输一直是电信网络的基础，如何充分利用如此庞大的已有资 源，是运营商以及各个厂商十分关心的课题。现在主要通过各种调制解调技术， 挖掘铜缆所能传输的带宽，如h d s l 、s d s l 、a d s l 、v d s l 等调制技术，把铜 缆所能传输的带宽从k 量级一直提升到m 量级，使得运营商可以继续利用现有 的网络资源，不断提高网络带宽、开展新的业务。 下一代接入网络，要求具有统一的i p 通信协议和巨大的传输容量，能以最 经济的成本灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务和信号。显然，由于 光纤天然的传输带宽以及抗干扰性等优势，下一代接入网络其主要基础物理层只 能是光传送网，这样才可能提供巨大的网络带宽，保证可持续发展的网络结构、 传输容量、传输性能以及廉价的成本，可以支持当前和未来的任何业务。 由于铜缆资源的庞大以及对于现有业务的支持，足以满足用户中近期的业务 需求，铜缆在电信接入网中必然存在相当长的时间；而光纤接入必将成为下一代 接入网络的发展趋势，成为支持下一代电信网的最灵活有效的基础设施。两者融 合势在必行。 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 1 2 2 3 有线与无线移动传输的融合 过去的电信网基本上是有线的一统天下。只有在一些特殊的时期和特殊的地 区，无线才有过短暂的辉煌。然而，近几年来，随着蜂窝移动通信系统和固定无 线接入系统的出现和飞速发展，无线在公用电信网中的地位正在发生根本性的变 化。蜂窝移动接入的方便，无处不在的特性使其成为信息时代的宠儿，发展十分 迅猛。随着话音压缩技术，信号处理技术与智能天线技术的进一步发展，蜂窝移 动通信系统的性能价格比还有极大的改进潜力。据各种研究报告的综合分析结果 表明，全球蜂窝移动用户预计在2 0 0 5 年左右将可能达到1 3 亿，超过有线用户， 从数量上成为窄带接入的主要手段，并将于2 0 1 0 年达到1 7 亿用户，远远超过固 定电话用户数。目前，如3 g 、w l a n 等无线接入手段正越来越多地被应用于接 入网络中，发展趋势十分迅猛。 因此，下一代接入网络将是一个有线与无线相融合、业务互补的多元化融合 网络。 1 2 3 现状决定了多网并存 基于以下原因决定了并存是现状 1 2 3 1 从保护投资的角度而言，铜缆与光纤传输并存是必然的 现有电信网络已经有成熟的技术提供p s t n 、d d n 、f r 、a t m 、i p 、e t h e m e t 数据专线和宽带接入，在实现接入网络的大融合同时，为运营商提供一套可以平 滑升级过渡的低风险、低成本的接入网络是必然的。 目前国内最大的基础数据网d d n 网络上，承载着运营商的政府、银行、公 安等高端大客户，由于该类用户业务收入占据运营商数据业务收入的8 0 以上 份额，所以是各家运营商竞争最为激烈的高端客户。如何延续用户已有网络，满 足客户今后业务发展需要，是争夺高端客户最主要的任务。随着银行、公安、政 府等由以前低带宽的串行通信逐步过渡到以t c p i p 作为基础的各种数据、语音、 视频等高带宽业务，原有的以n 6 4 k 速率作为基础的d d n 网络，已经无法满 足客户目益增长的带宽需求。但由于过去的业务很多是基于d d n 网络，现在也 没有手段能把这些业务一次性全部转移，所以还必须保留铜缆，平滑过渡。 纵观目前运营商网络，要对d d n 网络实现平滑过渡的最佳方法就是采用将 d d n 业务通过a t m 数据链路仿真的技术，逐步转移到可以提供n 2 m 、1 5 5 m 等多种速率的a t m 网络，提供满足今后用户高带宽需要。 1 2 3 2 从技术成熟的角度而言，多网并存是必然的 虽然从今后大容量交换以及大规模网络建设的投资等角度考虑，口网络都相 电子科技大学硕十学位论文e o s 业务平台设计 较a t m 具有较大优势，但是从网络平滑过渡的延续性、q o s 服务等技术角度考 虑，多网并存有其必要性。 i p 协议需要支持三层应用，这样对于原有采用二层d d n 网络组网的用户改 动较大，而a t m 可以平滑兼容现有d d n 网络，具有明显的优越性。 从今后业务发展角度分析，当mq o s 机制没有完善以前，在以软交换为核 心的n g n 中，a t m 和口还将共存一段相当长的时间。 a t m 和口之间的差异主要集中在两者承载话音和视频的能力上。 口协议是i n t e m e t 协议，采用基于无连接的分组交换机制，传统的口对q o s 没有足够的保证，是一种”尽力而为”的机制。 相比之下，a t m 采用定长信元、面向连接的机制，提供完善的q o s 保证和 流量控制机制，a t m 对各种业务的承载有着不可替代的优势，特别是在对时延 抖动较为敏感的话音业务支持上，a t m 优势更为明显。 在无线接入和有线接入方面，有线接入技术在相当长一段时期内仍是接入网 的主流。就n g n 所需要的带宽而言，无线作为一种频谱受限技术，在传输带宽 上是永远无法与有线接入技术相比的，特别是无法与光纤相比的。并且，无线接 入在认证计费、用户漫游、信息和网络安全、设备和网络管理、用户接入控制等 多方面的问题仍需要进一步解决。 1 2 4 促进多网融合的解决方案 由于中国幅员辽阔，经济发展极不平衡，客户的需求多样化，因此网络升级 在考虑到对今后高带宽支持的同时，必须兼顾到现有的投资，保护现有的资源， 提供宽带、窄带的一体化解决方案。 立足于现有s d h ( s y n c h r o n o u s d i g i t a lh i e r a r c h y ) 骨干网络，发展下一代的 s d h 网络，将s d h 网、p 网、a t m 网、以太网等相融合，将是一个良好而且 可行的解决方案。 1 3 传统的s i ) h 技术与下一代s i ) h 技术 1 3 1 传统的s d h 技术的特点 传统的s d h 技术具有三个方面的特点： 电路时隙复用和交换的方式实现业务的传送： 通信过程需要建立端到端的网络通路； 提供运行维护功能，自动检测和保护交换的方式实现业务和网络恢复的功能。 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 传统的s d h 技术存在着如下的缺点： 严格的电路交换和时隙复用的方式在传输数据流量的时候缺乏效率，尤其 千兆以太网成为主流技术以后更是如此。 当以太网以惊人的速度成为城域网的主流技术后，分组交换数据业务的需 求持续增长，因此要求网络能为用户提供更细的带宽颗粒。但传统的s d h 技术 无法提供。同时其不能提供业务保证和更有效的数据流量管理功能。 1 3 2 下一代s d i - i 技术的特点 与传统的s d h 技术相比，下一代s d h 技术提供了更高的速率，集成度更 高，设备体积更小，在提供更高的接入容量和业务调度容量的同时，端口密度更 高，为用户提供更细的带宽颗粒。 下一代s d h 技术有一个重要的的关键属性。就是支持现有的协议和业务， 保持向后兼容的特性。与现有的网络可以很好的接合。 1 3 3 下一代s d t t 的发展前景 传统的s d h 显示了相当顽强的生命力。下一代s d h 则大大延长了s d h 的 生命，在基于传统的s d h 技术的基础上，下一代s d h 技术在业务汇聚层对协议 透明传送、采用细颗粒交换、增加带宽管理等功能。 下一代s d h 将会成为城域网的解决方案之一。 对于运营商来说，由于其拥有大量的s d h 网络，而下一代s d h 显然可以 很好地帮助他们继续发挥现有网络的功能，同时克服传统s d h 的昂贵、复杂等 缺点，提供在现有的s d h 网络上有效地支持以太网业务的合理的解决方案。 通过e o s ( e t h e m e to v e rs d h ) 技术，在旧的机框内插入一块百兆以太网 卡后，就可以在现有的s d h 网上提供传送以太分组数据，另外下一代s d h 还可 以配置和控制带宽，动态地从包交换和t d m 业务中直接分配s d h 带宽。将多 协议的数据流量进行标记、复用、交换和整形，减少所需的端口数。 对于新兴运营商来说，如果放弃建立s d h 网络，将面临尴尬的局面。而如 果建立s d h 网络，显然选择具有多业务提供平台的下一代s d h 网络将是明智的 选择。 1 4 多业务接入平台m s t p 的解决方案 为了适应多业务的需求，s d h 从单纯支持2 m b i t s 、1 5 5 m b i t s 等话音业务接 口向包括以太网和a t m 等多业务接口演进，采用基于多网并存、平滑过度的策 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 略。目前流行的技术是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( 包括i po v e r s d h 、e t l l e m e t o v e rs d h 和a t m o v e rs d h ) ，并充分 的利用s d h 技术中的保护恢复能力和确保延时的性能，使数据传送的质量和可 靠性得到保证。 所以在设计多业务接入平台时，解决方案采用基于s d h 的m s t p ( m u l t i s e r v i c e t r a n s p o r tp l a t f o r mo v e rs d h ) 方案，并在m s t p 设备中提供e o s ( e t h e m e to v e rs d h ) 服务，使以太业务通过s d h 骨干网来进行传输，实现现 有的以太网络和s d h 电信骨干网之间的互联互通。 1 4 1 基于s d h 的m s t p 技术原理简述 基于s d h 的m s t p 技术的出发点是将城域网纵向分层模型( 图l 一1 ) 中的2 层或3 层的功能作为s d h 附加功能来支持完成的。 其技术的实现是对2 层处理与s d h 处理相分离的，但都可以映射到s d h 的 v c 时隙进行重组，交叉到s t m n 的群路接口。所以从功能上看，m s t p 除了 具有s d h 功能外，还具有2 层m a c 层功能。 同时，在新一代的m s t p 设备的设计中，又引入多协议标签交换m p l s ( m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h ) 、弹性分组环r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tr i n g ) 等技 术，大大改善和优化了m s t p 设备的性能。使m s t p 可以方便有效地支持分组 数据业务。不仅实现了从电路交换网到分组网的过渡，还实现了将以太网与s d h 骨干网络相连。所以m s t p 在适合支持混合型业务特别是以t d m 业务量为主的 混合型业务的同时，又保证了网络管理的统一性。既提高了网络的灵活性又提高 了网络利用率。 业务网1 ( 屡3 )业务网2 ( 屠3 )业务网3 ( 屡3 ) 业务承载网( 屡2 ) 传送网( 层1 ) 图卜l 城域网纵向分层模型 电子科技大学硕士学位论文 e o s 业务平台设计 1 4 ：2e o s ( e t h e r n e to v e rs d h ) 基本功能模型 以太网和s d h 技术为目前通信网络中的两大主流技术，而且两者均已经有 上千亿美元的投资。在全世界通信网向m 网络统一的过程中，保护现有的网络 投资就显得十分重要。e o s 是将数据网中以太网与电信网中的s d h 网络灵活地 连接起来的技术，这种技术使以太业务通过s d h 骨干网来进行传输，实现了两 者之间的互联互通。 e o s 是m s t p 设备的核心部分，其中间适配层的l a p s 协议的技术标准由 中国武汉烽火网络公司提出，国际电联( i t u t ) 标准号为x 8 6 。 e o s 要实现的功能如图1 2 中虚线框图中所画出的模块。 图1 2e o s 基本功能模型 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 第二章m s t p 设备组网模型和设备定位 根据城域网的横向分层结构的定义，可将基于s d h 多业务传送接点( m s t p ) 设备按照不同的网络层次的应用进行划分，为了方便讨论和理解，下面首先给出 横向上的进行划分的城域网的分层结构。 2 1 城域传送网分层结构 按照分层分割的原理。在横向上对城域传送网络进行了分割。将城域传送网 分为三层结构：核心层、汇聚层、接入层。 核心层以大颗粒业务的调度为核心： 汇聚层以多业务颗粒汇聚、传送、调度和处理为核，乩 接入层以细颗粒传送、调度和多业务处理为核心。 值得强调的是城域网的层次分为3 层并不是固定的，它所包含的是一个全 集，实际应用中可能只是它的子集。例如在中小城市，可以只有2 层：核心层与 汇聚层( 汇聚层与接入层综合在一起) ，而在另外一些城市，可能汇聚层与核心 层集成在一起，只有核心层( 汇聚层) 和接入层。 另外随着城域网网络规模的扩大，其接入层面与接入网有了越来越多的重叠， 某些地区的运营商对于商业大厦、写字楼等大用户，将光纤延伸至大楼，直接与 企业的l a n 相连，从而使城域网接入部分等同于接入网。 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 2 2m s t p 设备的组网模型 由图2 - 1 给出的分层模型，将m s t p 设备功能按照相应网络层次划分如下。 2 2 1 核心层组网方式 图2 - 2m s t p 设备组网原理 在核心层中，m s t p 设备负责网络互通的任务，上联电信骨干网，向下提 供大容量业务的传送任务。其网络容量和业务颗粒都应该以大容量为出发点，同 时由于考虑到其网络结构相对稳定、长途传输等因素，所以在其组网方式中，选 择1 0 ( 3 2 5 + d w d m ( 密集波分多路复用) 方式在本层搭建网络。 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 同时考虑到不同的网络间的互通，还需提供1 0 g e g e 1 0 0 m 的e t h e r n e t 业 务接口和a t m 的级联等级为s t m 一4 c 1 c 的业务接口。 2 2 2 汇聚层组网方式 汇聚层由各个汇聚节点构成，这一层次是m t s p 设备所要考虑的重点，本层 中主要解决以下问题： 提供多业务接入能力、业务汇聚和疏导、调度能力： 解决业务的有效传送、路由和基于策略的管理等功能； 由于本层具有传输距离短、拓扑灵活和接入类型多等特点，所以采用c w d m ( 粗波分复用) 技术，网络的搭建以2 5 g + c w d m 为主，提供的业务接口的主 要类型如图2 - 2 所示。 2 2 3 接入层组网方式 接入层主要考虑以快速、灵活、多样方式面向终端用户提供各种接入服务， 要求设备具有良好的多业务传送能力和网络扩展性，实现多业务传送能力汇合传 送组网。在接入层将主要是以2 5 gs d h 和6 2 2 m 1 5 5 m 的m s t p 为主，接合交 换机、路由器系列产品，构成了城域网从传送一接入一终端的全套解决方案。 2 3m s t p 设备的定位 考察明确城域网现状和未来规划，来对m s t p 设备定位，设计其功能需求 是进行设计的一个重要先行问题。 2 3 1 当前城域网特点 2 3 1 1 当前城域网形态 自2 0 0 0 年“城域网”的概念在我国出现以后，国内就不断掀起城域网建设高 潮。电信、联通、网通等多家运营商在短短三年来已经形成以路由器和交换机组 成的口网络以及由s d h 设备组成的传输网络或a t m 网络。 2 3 1 2 基于s d h 设备组成的传输网络是主流 到目前为止，还没有出现可完全替代s d h 的新技术，有的只是现有s d h 技 术的发展和补充，这也证明了s d h 强大的生命力，s d h 在城域网中仍将继续发 展。s d h 近期仍然是可靠性和生存性最高的传送网技术。未来的超大容量的核 心光传送网由d w d m 垄断，从带宽颗粒度与成本上考虑，s d h 转移到网络边缘， 接入网需要更多的s d h 接入设备。所以，基于s d h 的m s t p 设备现在和未来 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 都将是城域网的主流技术。 2 3 1 3 以太接入方式为主的多种业务需求 目前在城域网中，接入多以以太网接入为主。同时其它业务类型复杂，业务 需求变化迅速，混合业务接入要求很大。这使得网络规划难以一次到位，需要有 良好的扩展性。 2 3 1 4 网络结构的不台理 目前城域网网络结构采用树状结构。这就产生以下弊端： 扩展困难 扩展骨干网络带宽时，需要改变现有的网络结构，这样对业务的影响比较大。 树状结构管理维护比较困难 结构层次多，出现用户故障或障碍，一级一级的往上查故障点，不利于尽快 发现故障、排除故障。 2 3 1 5 接入环境复杂、接入节点广布 从网络结构来看，接入层节点分布广、数量多，组网复杂。 2 3 2 针对现状应采取的措施 2 3 2 1 继续采用s d h 技术 延续和保留s d h 技术传输的优点。 2 3 2 2 多业务接入 充分考虑以太接入为主的现状，同时兼顾到已有的设备，在传统的s d h 设 备上增加以太网和a t m 业务的接入、处理、传送能力，并提供统一网管的多业 务节点，这样既满足了目前的趋势，又兼顾到已有的投资，向用户提供多业务服 务。从而更适合城域网的现状。 2 3 2 3 采用r p r 技术的m s t p 设备组成环网 把原有的树状结构抛弃，采用环形结构去组建网络。现在城域网中出现的新 技术如弹性分组环r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tr i n g ) 技术就是基于环形结构来组建网 络。环形结构比较适合下一代的发展。 r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tr i n g ) 协议概念的提出是由市场方面的需求所推动的， 现在有4 个国际组织在进行r p r 标准化工作。r p r 协议栈定义了环形拓扑结构 和在环形结构中如何对带宽进行统计复用，如何向不同的业务提供不同的服务策 略，如何基于业务提供各种环保护机制。r p r 是m a c 层成环的以太环网技术， 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 由8 0 2 1 7 规范，对延时和抖动能严格控制、能提供与s d h 环网类似的5 0 m s 快 速保护功能。具体介绍见3 2 4 3 节。 r p r 对数据网络具有良好的支持能力，未来的宽带网络将是数据业务高速发 展和应用的平台，r p r 将发展成新标准用于一些环型骨干网和城域网的核心层。 由于r p r 的独特的优点，提高了m s t p 对以太网数据传送的效率，并解决了环 网中各个以太网端口公平接入的问题。对于用户需求的业务类型复杂丽产生的多 业务综合传送问题，采用r p r 技术的m s t p 可以良好解决。与此同时，在处理 传送层和业务层的关系，解决用户需要有强大的以太网业务服务等方面。这种技 术都能良好胜任。 2 3 2 4 采用基于s d h 的m s t p 技术 基于s d h 的m s t p 最适合作为网络边缘接入的融合节点来支持混合型业务， 特别是以t d m 业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设旄的地方，应 用于局间；还适合于已敷设了大量s d h 网的地段。以s d h 为基础的多业务平台 可以更有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网向分组网的过渡。 在接入节点，对原有的节点采用优化升级的方式。原有的m s t p 设备没有接 以太业务的或以太业务不多的接点，可以将业务割接到边缘节点的m s t p 设备 上，把小容量的早期的m s t p 设备进行统一规划，放到接入节点使用。 在规划新建的接入或边缘节点时，则直接采用基于s d h 的m s t p 技术，建 设一个优化的综合传送网。 2 3 3 设备的定位 基于上述现状，将m s t p 设备定位与光缆使用、全业务提供等方面考虑将是 最为经济有效的方案。 依据网络现状、网络的扩展性、保护投资、业务情况等多方面来定位。将 m s t p 设备主要定位在城域网的汇聚层与接入层，为业务网提供接入与延伸的手 段。面向电信的运营商，向上至骨干层，提供s t m 1 6 4 上联光口，向下面向最 终用户提供多业务接入接口( e l 、帧中继、e t h e r n e t 、a t m 等) ，提供以太网接 入、s d h 低速率接入、t d m 接入和a t m 接入等。 这种定位的优势是非常明显的：能够兼容目前大量应用的t d m 业务，又满 足日益增长的以太等数据业务要求，同时可以满足多网融合的趋势。 电子科技大学硕士学位论文e o s 业务平台设计 第三章m s t p 设备的整体设计方案 3 1m s t p 设备的功能应用和物理构成简述 作为一个融合汇聚层和接入层的设备，m s t p 设备需要提供数据、语音和视 频多种业务接入能力，在本地要完成如a t m 交换、以太二层交换和s d h 的虚 容器( v c ) 交叉等功能。 在其设备的组成上，将由提供不同接入带宽的多种业务卡构成，提供多种业 务接口。 本方案考虑目前应用最为广泛的两种业务接入，a t m 业务、以太业务。提 供的接口有s t