（电磁场与微波技术专业论文）mstp中的rpr和lcas技术研究.pdf

北京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 m s t p 中的r p r 和l c a s 技术研究 摘要 经过前些年大规模地进行d w d m 矛1 1 0 gb i f f ss d h 建设，各大运 营商已经较好地解决了系统容量问题，整个光网络建设重点己由大容 量、高速率的长途干线转到了城域传送网。城域网中，虽然目前话音 业务仍然是运营商的主要收入来源，但是针对数据应用的业务正在以 前所未有得速度发展。传统的传输网络基于s d h ，s 嘲技术，可以 很好地传输n ) m 业务，但对于新兴的业务如a 1 m 业务、帧中继业务， 以太网业务等数据业务却不能有效地支持。如何在城域网中建立一个 多业务传输平台，以实现快速增长的数据业务和传统的以话音为主的 t d m 业务的综合传送已成为s d h 技术应当解决的一个重要课题。 m s t p 在传统s d h 的基础上，通过支持i p a t m 等多业务处理，正逐渐 成为城域网建设的主流技术。m s t p 的发展方向成为业内新的重要议 题。 本论文的研究内容主要定位在多业务传送平台m s t p 的一些关键 技术范畴内，并对这些关键技术进行了深入的探讨。论文共分为四章， 由总到分的方式展开讨论。 本论文第一章首先对多业务传送平台m s t p 进行了总体上的阐 述。通过对多业务传送平台的发展历史、主要特色、业务应用、功能 定位和战略部署等方面的介绍表明，新的m s t p 技术适应了当前城域 网向纵深化，复杂化发展的方向。 本论文第二章简单的介绍与m s t p 有关的一些新技术。这些新技 术包括：通用成帧规程( g f p ) 、多协议标签交换( m p l s ) 。同时， 在本章中还将介绍基于以上新技术的多业务传送平台的功能模型和 技术要求。 本论文第三章详细介绍了r p r 的一些关键技术。其中r p r 的双环 结构、空间重用技术、拓扑发现协议和m ，r ，保护是最能体现r p r 特色 的重要技术。r p r 保护的研究是本章的重点，本章提出了一种从环回 保护机制到源路由保护机制过渡的软切换机制一基于本地缓存的 软切换机制。通过对基于本地缓存的软切换机制和r p r 的两釉基本保 护机制的比较分析表明，该机制弥补了r p r 基本保护机制的某些不 足，为r p r 两种基本保护机制的倒换提供了比较好的解决方案。 北京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 本论文第四章首先对虚级联和链路容量调整方案l c a s 的原理进 行了深入分析，其次又讨论了我们在f p g a 芯片( 型号为a l t e r a 公 司的e p l k l 0 0 ) 中的虚级联和l c a s 的技术实现。最后给出了公司的 百兆以太网数据在s d h 网上实现的一种方案和系统调试的结果。这种 方案不仅可以提高以太网业务在s d h 上传输的带宽利用率，而且可以 动态的分配带宽资源。传统的s d h 又重新焕发出了新的活力。 关键词：m s t p ，r p r ，虚级联，l c a s ，g f p ，m p l s ! ! 塞塑皇查堂堡主堑窒生堂垡垒塞 一一一i ! 里 s t u d yo nr p ra n dl c a s i nm s t p a b s t r a c t e v e r yc a r r i e rb u r e a uh a se n h a n c e dt h e i rt r a n s m i s s i o nc a p a c 崎b y c o n s t r u c t i n gt h e i rd w d m a n d1 0 鼬| ss d hs y s t e ms e v e r a ly e a r sa g o t h e p i v o t o f o p t i c a ln e t w o r k c o n s t r u c t i o nh a sb e e nt r a n s f e r r e df r o ml a r g e c a p a c i t ya n dh i 曲s p e e d t om e t r ot r a n s m i s s i o nn e t w o r k t h o u g hv o i c ei s s t i l lt h em o s ti m p o r t a n tm e a n so fr e v e n u eo fc a r r i e rb u r e a u ，d a t as e r v i c e s a r ei n c r e a s i n gw i t ha ni n c r e d i b l es p e e d t r a d i t i o n a lt r a n s m i s s i o nn e t w o r k i sb a s e do ns d h s o n e t t e c h n o l o g y a n di ts u p p o r t st m dq u i t ew e l l h o w e v e r ，i tc a n tc a r r ya 田，f r a m er e l a ya n de t h e m e te f f i c i e n t l y h o w t ob u i l dam u l t is e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r i l l a n dt r a n s f c rb o t hd a t aa n d v o i c ee m c i e n t l yo ni ti sat a s i ct ob es o l v e d m s t pw h i c hi sb u i l to ns d h a n dc a nt r a n s f e ri p ，a t mi sb e c o m i n gt h ep r i m a r yt e c h n o l o g y w h e r e w i l lm s t p g o e s i sa ni m p o r t a n ti s s u ei nt e l e c o m m u n i c a t i o nt r a d e t h i sp a p e ri sc o m p o s e do ff o u rc h a p t e ra n dw ef o c u so ns o m ek e y t e c h n o l o g i e so f m s t p 。 i nc h a p t e r1 w es u m m a r i z et h ec h a r a c t e r i s t i co fm s t p a n dt h e s e c h a r a c t e r i s t i c ss h o wt h a tm s t p a d a p t st ot h ed e m a n d so f c u r r e n tm e t r o n e t w o r k s c h a p t e r 2i n t r o d u c e ss o m en e w t e c h n o l o g i e sr e l a t e dt om s t p t h e s e n e wt e c h n o l o g i e si n c l u d eg f pa n dn m l s m e a n w h i l e f u n c t i o nm o d e l a n dt e c h n o l o g yr e q u e s to fm u l t is e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r mb a s e do n t h e s en e w t e c h n o l o g i e si sa l s oi n t r o d u c e d i nc h a p t e r3 ，k e yt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e di nd e t a i l s d o u b l er i n g ， s p a c e r e u s e t e c h n o l o g y ，t o p o l o g yd i s c o v e r y p r o t o c o la n dp r o t e c t i o no f r p ri sm o s ti m p o r t a n tt e c h n o l o g y w ee m p h a s i z et h er e s e a r c ho nr p r p r o t e c t i o n i nt h i s c h a p t e r a s o f th a n d o f fm e c h a n i s mb a s e do nl o c a l b u f i e fi sc o m p a r e dw i t ht h et w ob a s i cr p r p r o t e c t i o n ，t h es h o r t c o m i n g s o ft h et w ob a s i cr p rp r o t e c t i o na r eo f b e tb yt h es o f th a n d o f t a n di ti sa g o o d s o l u t i o nf o rt h es w i t c ho ft h et w ob a s i cp r o t e c t i o n 3 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 i nc h a p t e r4 ，t h et h e o r yo fv i r t u a lc o n c a t e n a t i o na n dl i n k c a p a c i t y a d j u s t m e n ts c h e m e i sd e e p l ya n a l y z e d t h e nw et a l ka b o u tt h et e c h n i c a l i m p l e m e n ti nf p g ac h i p ( e p l k l 0 0o fa l t e r a ) f i n a l l y as c h e m eo f io o me t h e m e to ns d hn e t w o r kh a sb e e n p r e s e n t e d ，t o g e t h e rw i t ht h e r e s u l to fs y s t e mt e s t t h es c h e m en o t o n l yi n c r e a s e s t h eb a n d w i d t h u t i l i z a t i o no fe t h e m e to n s d h ，b u t a l s o d y n a m i c a l l ya d j u s t s t h e b a n d w i d t h k e y w o r d s m s t p ，r p r ，v c ，l c a s ，g f p ，m p l s 4 垄塞堂皇盔堂堡主堑塞生兰堡堕苎一 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 鸯逗! ! 遗 日期：至翌兰：至生 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：一杰遐! 遗 日期： 导师签名：甏4 李习o r 期： 2 0 0 殳3 、i z 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第章绪论 1 1 引言 第一章绪论 随着骨干光网络的容量成倍增长和技术的不断成熟，光通信逐渐向本地、城 域范围扩展【l 】。然而，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，如何解决城域网的瓶颈问题引起了电 信运营商的广泛重视，建设高效经济的支持多业务的城域网已经成为各运营商的 共同目标。城域网( 1 】( m a n ) 的概念原本与局域网( l a n ) 相对应，为计算机 网络概念，其作用主要是用来实现计算机局域网的互连。而目前该概念已拓展到 电信网领域，成为一种主要面向企事业用户的、可提供丰富业务和支持多种通信 协议的、可覆盖城市及其郊区范围的公用网，但并没有十分严格的定义。 城域网处于骨干网路的边缘汇聚节点，主要功能进行本地业务的接入、汇聚、 传输和交换，同时面向骨干网汇聚和吸收业务量。发展城域网涉及到的核心问题 其实是如何建立城域多业务宽带传送平台，以实现快速增长的i p 业务和以传统话 音为主的t d m 业务的综合传送，这样从传送层的角度来看，城域网的基础就是 “城域传送网”。城域传送网用于实现城域范围内数据业务、话音业务、视频业 务等的承载和传送，负责为城域范围内的交换机、基站、路由器等业务节点间的 联络提供传送通路，同时也是长途传输网在城域范围的延伸。 城域传送网的发展需要适应城域网业务的特殊性，城域网中业务的基本特点 是：传送距离短，业务流量大，业务类型复杂，业务需求变化迅速，接入环境复 杂多变，i p 业务逐渐成为主流，以太网接口越来越被用户青睐，用户对带宽需求 越来越大等等。但传统业务( t d m 、f r 等) 也还有很大市场空间，这些业务特 点对城域传送网提出了不同于长途传输的新要求【2 】。于是，城域多业务传送平台 m s t p 应运而生了。 1 2m s t p 的发展 m s t p 是指基 z 千s d h 并同时实现t d m 、a t m 、i p 等业务的接入、处理和传送， 提供统一网管的多业务传送平台。作为传送网解决方案，m s t p 伴随着电信网络 的发展和技术进步，经历了从支持以太网透传的第一代m s t p ，到支持二层交换 的第二代m s t p ，再发展到当前支持以太网业务q o s 的第三代m s t p l j j 。 第一代m s t p 的特点在于保证以太网业务的透明性，包括以太网m a c 帧 和v l a n 标记等的透明传送。其缺点是：不提供以太网业务层保护，完全基于 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 s d h 提供的物理层保护，需要预留保护带宽；支持的业务带宽粒度受限于s d h 的虚容器，最小为2m b i t s 不提供以太网q o s 支持和流量控制，无法满足不同 业务的差异性应用；不提供多个业务流的统计复用和带宽共享，带宽利用率低； 只提供物理层上的多用户隔离，不提供业务层( m a c 层) 上的多用户隔离，网络 扩展能力差。 第二代m s t p 主要在多用户，业务的带宽共享和隔离方面进行了一定改善， 但是，第二代m s t p 的缺点也很多：不提供以太网q o s 支持，只能提供有限的 c o s 能力；基于s t p r s t p 的业务层保护时间太慢，根据网络的规模不同，收敛 时间可能要几十秒，同s d h 的5 0 m s 自愈时间相比，以太网的故障恢复时间太 长，不适于传送语音、视频数据 所提供的业务带宽粒度受限于v c ，一般最小 为2m b i t s ；v l a n 的4 0 9 6 个地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制， 不适合大型城域公网应用；节点处在环上不同位置时，其业务的接入是不公平的： m a c 地址的学习维护以及m a c 地址表影响系统性能；基于8 0 2 3 x 的流量控制 只是针对点到点链路，不能提供端到端的流量控制：多用户业务的带宽共享是 对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享一5 ”。 第一代m s t p 和第二代m s t p 在以太网业务支持上，不能提供良好q o s 支 持的一个主要原因是：现有的以太网技术是无连接的，尚没有足够的q o s 处理 能力，为了能够将真正的q o s 引入以太网业务，需要在以太网和s d h s o n e t 闯b l 入一个中闻的智能适配层来处理以太网业务的q o s 要求。多协议标签交换 ( m p l s ) f j 技术既融合i p s 】和a t m 技术的优势，又能克服它们各自缺陷，从而解 决了网络发展的一大难题，并满足了快速发展的用户需求。 第三代m s t p 技术利用多协议标签交换( m p l s ) 支持以太网业务q o s 为特 色，主要克服了第二代m s t p 所存在的缺陷。由于第三代m s t p 技术多协议标 签交换( m p l s ) 是一种可在多种第二层媒质上进行标记交换的网络技术，它吸取 了a t m 高速交换的优点，把面向连接引入控制，是介于2 3 层的2 ，5 层协议。 它结合了第二层交换和第三层路由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路由 有机地结合起来。第三代m s t p 是以v c 虚级联【9 l 、g f p 、l c a s 和r p r 为特 征的 1 “2 。v c 虚级联更好地解决了与传统s d h 网互联的问题，同时提高了 带宽的利用率；g f p 【l3 】提高了数据封装效率，更加健壮可靠，多物理端口复用到 同一通道减少了对带宽的需求，支持点对点和环网结构，并实现不同厂家间的数 据业务互联；l c a s t l 4 1 大大提高了以太网层透传的业务可靠性和带宽的利用 率；r p r 【i 。”懈决了基于以太网二层环的公平接入和保护的问题，并通过双向 利用带宽大大提高了带宽利用率。 北京邮电太学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 3m s t p 系统的主要特色 1 可利用传统的网络体系支持多种物理接口 由于靠近接入网的边缘，m s t p 系统必须尽可能多地提供各种物理接口来满 足不同终端接入用户的设备要求。在保证兼容基于传统s d h j 5 9 业务的同时，能够 提供多业务灵活接入，可以大大减少现有s d h 设备重新升级的成本，这对于运营 商来说是很重要的。典型的接口有电路交换接口( d $ 2 1 、d s 2 3 ) 、光h ( o c 2 3 、 0 c 2 1 2 ) 、a t 2 m o c 、以太网接口0 0 1 0 0 b a s e 2 t ) 、d s l 和g e 、f r 、e l t 1 等。 2 简化网络结构，多协议处理支持 新构建的m s t p 系统要实现数据业务的高效传输，必须尽可能地减少i p 与 o p t i c a l 间的网络层次，而不是在s d h 系统上另一层协议的叠加，通过增加可扩展 的更细粒度业务交换控制模块，能保证多种协议高效地复用传输，有效地利用光 纤带宽。同时在m s t p 系统中，接口与协议相互分离，通过可编程a s c 芯片技术， 可以实现对新业务的灵活支持，避免运营商对新业务的新设备投资。典型的多业 务主要有p 、a t m 、s o n e t s d h 、e t l e m e “f a s t e t h e m e t g i g a b i t e t h e m e t 、t d m 、 f d d i 、e s 2 c 饼 年t l f i b r e c h a r m e l 。而且，随着新一代宽带接入设备的应用还将会 出现许多新业务。 3 光传输的容量保证低成本的容量提升 接入技术的发展刺激了用户更高的带宽需求，目前城域网核心带宽为2 4 0 4 0 0g b i t s ，边缘则为6 5 0g b i t s 。传统的s d h 系统在高带宽提供方面存在重置 设备的高成本，而d w d m 系统也存在接入端成本偏高的问题。这样本着带宽有 效到甩的原则，m s t p 系统提供带宽容量从o c 2 3 o c 2 1 2 到o c 2 4 8 1 9 2 的波长复 用窗口从1 3 1 0m 到1 5 5 0n l t l 的d w d m 的平滑扩容，实现运营商的低成本扩容。 4 提供综合网络管理功能 m s t p 提供对不同协议层的综合管理，便于网络的维护和管理【4 。 5 高度多网元功能性集成，有效带宽管理 m s t p 可集传统s d h 网a d m d x c d w d m 功能于一体，具有更细粒度的交 换和交叉连接模块，网络拓扑结构( 线、网、环) 的逻辑结构与物理结构相互分离， 实现了线路连接的快速提供，在任意节点都提供业务内部处理，这样就避免了大 量的手工线路连接和复杂的网络间协调，从而大大降低了运营商的管理运营成本 【1 2 1 7 1 。 6 传输的高可靠性和自动保护恢复功能 m s t p 耍继承s d h 的保护特性，实现9 9 9 9 9 的工作时间、硬件冗余以及 小于5 0m s 的自动保护恢复，这对于网络用户对服务的满意程度至关重要。 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 4m s t p 的业务运用 lt d m 业务【1 8 1 话音业务依然是电信运营商现阶段的主要收入来源，因此提供对话音业务的 传送支持是最基本的需求。基于s d h 的m s t p 天然就具备提供t d m 业务的功能， 所以利用m s t p 能很好地承载话音业务，通过e 1 接口将时分复用信号按入s d h 接 口就可以达到目的。 2 以太网数据业务叫 与传统的t d m 业务相比，以太网数据业务的流量、流向更为复杂，数据业 务应用和要求也是多种多样的。数据业务的传输将紧紧围绕着两个核心问题，传 输效率和传输质量，以及它们之间的平衡。传输效率包括带宽的利用率、端口的 利用率：传输质量包括带宽的保证、业务的保护和业务的隔离等。新一代m s i t 产品可以基于不同的应用提供基于一层、二层、l c a s 等，为用户不同的业务需 求提供了不同传输策略的选择，将用户的需求与可提供的服务紧密地结合在一 起。 对于i p 上行接口的d s l a m 业务，新一代m s t p 可以为普通用户和企业用户提 供差异化的服务，利用l c a s 、端口限速和二层交换等功能，为不同用户提供不 同带宽以及不同q o s 保证的服务，从而实现运营商对于城域传输网的合理经营， 最大限度地提高带宽利用率，提升网络性价比。 对于大客户以太网数据业务，可以通过合理网络规划，用新一代m s t p 组建 一个统一的大客户数据专网互连平台，多个大客户共享同一个m s t p 网络。不同 大客户之间可以采用不同的v c 提供类似专线的隔离或者基于端口的v l a n 技术 的隔离，同一大客户内部还可以采用基予m a c 地址的v l a n 划分，由于基于端口 的v l a n 支持端口与v l a n 捆绑的方式，这样，端口可以独立租赁给不同的大客 户，而不限制用户基于m a c 地址的v l a ni d 分配，不同客户的v l a ni d 可以相 同，而业务不会相互影响，大大简化了网络v l a ni d 资源的管理。 3 a t m 数据业务 m s t p 利用a t m 接口盘能提供a t m 数据业务，另外，通过a t m 接口盘还可 以实现点到多点，以及环网的业务应用，可以在s d h 环路上形成个a t m 的虚 拟通道环，从而在a t m 的业务层面实现环保护 4 d d n 数据业务 目前城域网中主要的d d n 业务是大客户的v 3 5 接口的数据业务。新一代 m s t p 设备上直接提供v 3 5 接口，其中分支节点m s t p 设备提供v 3 5 业务的透 明接入，汇聚节点的m s t p 设备上提供v 3 5 业务汇聚功能，将来自不同方向的v3 5 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 业务进行解封装，交叉连接并汇聚到一个e 1 。这种革新的v 3 5 方案利用m s t p 多业务传送处理能力，节省了传统方案中大量的v 3 5 多j e l 的转换器和e 1 带宽。 52 m 带宽出租业务 利用传输网网中空闲的带宽和线路资源，提供带宽出租业务是运营商业务开 展的重要组成部分，很多企业大客户也采用租用运营商带宽的方式来实现网络互 联的业务需求。运营商一般利用p d h 设备来低成本的实现用户的接入，为客户提 供带宽出租业务。 1 5 m s t p 在城域网中的定位和部署策略 在明确了m s t p 的应用价值之后，如何在城域传输网的不同层面灵活有效地 完成网络部署是运营商思考的至为重要的问题。作为s d h 技术的发展，m s t p 技 术也可以在不同层次的设备上实现，其设计特点、功能效用和部署成本则各不相 同。 从本质上讲，m s t p 技术定位在城域传送网的范畴之内【2 j ，主要目的是为了 实现多业务的综合传送，其完善的二层交换等数据链路层功能也仅仅是为了提高 数据业务的传送效率。但是，随着与其他网络技术的不断融合发展，如r p r 、 m p l s 等技术，m s l l p 技术的应用领域和组网思路不断地革新，逐渐跨越了原有 的城域传送网和业务网之间的界限，反映了业务网与传送网在城域范围内融合的 发展趋势。 从当前的实际产品看，1 0 g b i t s 系统的m s t p 功能主要是提供高速数据业务端 口( 如g e 接口) 的接入、封装、映射和点到点传送。而6 2 2 m b i t s 、1 5 5 m b i t s 系 统由于业务容量和系统成本的限制，其m s t p 功能主要是以业务透传或交换的方 式完成较低速率的数据业务接入、汇聚和上联，应用相对简单。 值得注意的是，目前较为丰富的m s t p 功能的实现主要依托于属于城域汇聚 层的2 5 g b i t s 系统，同时为了使得m s t p 更接近于业务源头，即众多的企业网、 校园网等，设各供应商将2 5 g b i t s 系统小型化、模块化，研发出紧凑型2 5 g b w s 产品，将其开始应用于接入网是个普遍的趋势，从而使得m s t p 成本降低，更灵 活和易于部署，更能适应城域网中复杂多变的业务环境。对于高档写字楼密集的 商业区域，部署紧凑型2 5 g b i t s 产品尤为适宜，充分利用其业务端口丰富、业务 功能完善、传送容量大、可扩展性强、性价比较高的特点，为高端的商业客户提 供一流电信服务。 因此，考虑在业务较集中、发展潜力大、且机房条件较好的区域首先部署紧 凑型2 。5g b i t s 产品，荐采用6 2 2 m b i t s 、1 5 5 m b i t s 的设备或者e p o n 、v d s l 等 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 多样化的接入技术对周边业务进行有效汇聚是较为理想的选择，符合“大容量少 站点”的原则，每个s d h 环能保持6 1 0 个节点的规模比较适宜，同时注意实现 与汇聚层衔接时的双节点过环，保障业务的安全【5 】。 但是在实际网络部署中，需要重点考虑如何围绕m s t p 技术开展业务，以及 考虑利用m s t p 技术能够替代哪些现有数据业务网的功能，这些问题是摆在城域 网研究规划人员面前的重要课题，需要通过创新的思路和不断的实际检验逐步动 态完善。 总之，m s t p 平台是传统的s d h 技术和产品在目前数据业务高速增长的环境 下丰富和发展的产物，能够更好地利用现有s d h 广泛覆盖的网络，有力地推动城 域传输网络新的发展，消除宽带网络在城域网中存在的带宽瓶颈和性能保障缺 陷，使得宽带网络更好和更廉价地连接企业和千家万户。运营商在部署m s t p 时， 应当进行自我分析和自我定位，并对技术和产品做出深入探讨，平衡先进性和成 熟度的关系，才能选定最适合自身发展的m s t p 方案。 1 6 本章小结 本章首先介绍了传统城域网面临的挑战，出此弓l 出了对多业务传送平台韵讨 论。通过对多业务传送平台的发展历史、主要特色、业务应用、功能定位和战略 部署的介绍表明，新的m s t p 技术适应了当前城域网向纵深化，复杂化发展的 方向。 参考文献 【1 1 徐荣，龚倩，张光海，城域光网络，人民邮电出版社，2 0 0 2 ：7 2 【2 1 左鹏，温峰，魏春城，城域网中m s t p 技术的引入，电信建设，2 0 0 4 年第二 期： 1 0 1 3 【3 】胡兴军，自杉，第三代多业务传输平台m s t p 技术及其应用，电力系统通信， 2 0 0 4 年第六期：4 6 5 2 4 程功利，多业务传送平台采用的关键技术及应用，电信工程技术与标准化， 2 0 0 4 年7 月：2 2 - - 2 8 5 j 王元盛，m s t p 在城域传输网中的发展和应用，通信世界，2 0 0 4 年2 月1 6 r ：3 3 3 4 6 】燕晓颖，贾振生，王鑫荣，第四代m s t p 发展策略研究，邮电设计技术，2 0 0 4 年第一期：1 9 2 3 6 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 7 】e c r o s e n ，a v i s w a n a t h a n ，r c a u o n ，”m u l t i p r o t o c o l l a b e l s w i t c h i n g a r c h i t e c t u r e ”i n t e m e t d r a f t ，d r a f i i e t f - m p l s - a r c h 一0 6 t x t ，a u 9 1 9 9 9 【8 】p n e w m a n ，g m i n s h a l l ，t 。l y o n ，l 。h u s t o nr ”i p s w i t c h i n g a n d g i g a b i t r o u t e r s ”， i e e ec o m m u n i c a t i o n m a g a z i n e ，j a n1 9 9 7 ：6 4 6 9 9 陈铁，相邻级联和虚级联技术，华为技术报，2 0 0 3 年7 月2 0 日：1 8 2 3 1 0 】徐贵宝，第三代m s t p 关键技术综述，现代电信科技，2 0 0 4 年2 月第二期： 1 8 2 0 1 1 】周小磁，城域传送网设备技术发展及要求，电信工程技术与标准化，2 0 0 4 年 7 月：6 1 1 1 2 - 王会洪，新一代m s t p 的技术分析和应用，湖北电力，2 8 ( 2 ) ，2 0 0 4 ：4 6 【1 3 i t u - tr e c o m m e n d a t i o ng 7 0 4 1 y 1 3 0 3g e n e r i c 丘a r n i n gp r o c e d u r e ( g f p ) 1 4 i t u - tr e c o m m e n d a t i o ng7 0 4 2 y 1 3 0 5 - 2 0 0 1 ：l i n kc a p a c i t ya d j u s t m e n t s c h e m ef o rv i r t u a lc o n c a t e n a t e d s i g n a l s s 【1 5 i e e e 8 0 2 1 7t 作组，r p r p r o p o s e d d r a f ts t a n d a n d d a r w i n v l 0 ，2 0 0 2 ：8 9 - - 1 0 4 1 6 r e s i l i e n tp a c k e tr i n ga l l i a n c e as u m m a r ya n do v e r v i e wo f t h ei e e e 8 0 2 1 7 r e s i l i e n tp a c k e t 砌n gs t a n d a n d v 2 1 ，2 0 0 2 1 7 】黄扬洁，多业务传输平台m s t p 的发展现状和趋势，电力系统通信，2 0 0 4 年第八期：2 3 - - 2 5 【1 8 】唐雄燕，m s t p 的业务应用与引入策略，电信网技术，2 0 0 4 年7 月第7 期： l 一4 1 9 1 支j j , 3 1 9 ，城域传输网的多业务开展利用新一代m s t p 开展城域网多业 务运营，当代通信，2 0 0 4 年4 月：t 0 3 - - 1 0 4 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章m s t p 新技术简介及功能要求 2 1 引言 第二章m s t p 新技术简介及功能要求 在绪论中，通过对多业务传送平台m s t p 的一般介绍，我们已经对它有了 一个初步的了解。在本章中将简单的介绍与m s t p 有关的一些新技术，这些瓤 技术包括：通用成帧规程( g f p ) 、多协议标签交换( m p l s ) 、弹性分组环( r p r ) 、 链路容量调整方案( l c a s ) 和虚级联。其中对弹性分组环( r p r ) 、链路容量调 整方案( l c a s ) 和虚级联的介绍将放在随后的两章中着重讲述。同时，在本章 中还将介绍基于以上新技术的多业务传送平台的功能模型和技术要求。 2 , 2 通用成帧规程( g f p ) g f p ( g e n e f i e f r a m i n gp r o c e d u r e ) 【l 2 】是数据信号映射到s d h 、o t n 的通用 成帧协议，g f p 的客户信号可以是面向p d u 的( 例如i p _ ，p p p 或e t h e m e tm a c ) 、 面向块编码的( 例如光纤信道) ，或是固定速率的比特流。基于s d h 的多业务传 送节点采用g f p 协议封装以太网m a c 帧应符合i t u - tg 7 0 4 1 建议要求。 c 3 f p 的前身是s d l ( s i m p l ed a t al i l l l ( 简化数据链路协议) ，与l a p s 相比较 更复杂，它提供了一种通用的将高层信号映射到同步物理传输网络的方法。它将 变长或定长的数据分组统一适配处理，数据业务在多种高速通道中传输。 一般来说，一个0 f p 帧包含g f p 信息头( g f pc o r e h e a d e r ) 和g f p 净负荷( g f p p a y l o a d ) 两部分。 g f p 帧信息头共4 个字节，前1 6b i t 为p l i 域，用于指示净负荷长度，后1 6b i t 为c h e c 域，用于校验帧头。g f p 净负荷包含三部分，净负荷头为净负荷的前 4 6 4 字节，包括1 6b i t 净负荷类型域、8b i t 净负荷头校验域和0 6 0 字节的净负荷扩 展头。净负荷信息区包含净负荷帧校验域和经过扰码后的净负荷。g f p 的空闲 帧没有g f pc o r eh e a d e r 。 i 帧定界方式 g f p 提供了灵活高效的帧定界机制可以支持定长或者变长的帧。与依靠数据 流内部的数据控制来实现帧定界的8 b 1 0 b 以及4 b 6 6 b 或者依靠帧分界标志的 h d l c 帧方式不同【3 1 。基于h d l c 的适配技术( 如p p p ) 需要依赖于某些特殊字符 进行帧定界和提供控制信息。净负荷内出现的保留字符，需要插入转义字符区分， 8 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章m s t p 新技术简介及功能要求 从而增加非确定性的带宽。 g f p 采用一种h e c 检错的自定界技术来实现协议数据单元的定界。为了能够 处理不同长度的协议数据单元，g f p 在帧头开销中提供一个净负荷长度指示单 元，可在数据流中方便地提取出封装好的协议数据单元。这种显示帧长度方式可 减少边界搜索处理时间，这对于有较高同步需求的数据链路来说相当重要。由于 g f p 针对各种长度( 包括变长) 的用户协议数据单元，并完整封装，不需要协议 数据单元的分段和重组，从而大大地简化链路层的映射解映射的逻辑关系。 2 适配模式和应用 4 】 g f p 协议栈由通用层和客户层专用两部分组成，通用层适用于所有应用g f p 的业务。 g f p 通常采用两种模式定义客户层信号的适配： 透明传送g f p ：适合f i b e rc h a n n e l 、f i c o n 、e s c o n 、g e 信号； 帧映射g f p ：适合i p p p p 和e t h e m e tm a c 信号。 3 协议特点 支持带内o a m ( 操作运维管理) ； 支持逻辑环形组网； 支持统计复用； 提供为r p r 定做的环形帧，将r p r - 头部作为g f p 的扩展头部； 缺点是开销占用大，封装效率低。 作为一种数据封装的新标准，g f p 于它的高效性、简单性、通用性和灵活 性的特点，它代表着未来封装协议的发展方向。从三种数据封装映射方式来看， 相对于p p p 、l a p s ，g f p 协议的标准化程度更高，适用程度更广，是数据业务封 装映射到s d h o t n 的标准方式之一，具有广阔的市场前景。 作为一种新的适配机制，g f p 可以使e o s ( e t h e m e to v l j rs d h s o n e t ) 消除 复杂的协议转换，使以太网技术扩展到m a n w a n ，从而大大降低网络运行费用 和复杂性。g f p 为l a n 和s a n 的互联、h a t e m e t 接入以及其它数据传输提供了一 种有效、可扩展和统一的模式。相信随着g f p 技术的完善，将能成以i p 为主的数 据网络和光传送网0 1 n 之间的主要适配方式，实现光网络上数据网络的高速互 连。 2 3 多协议标签交换( m p l s ) m p l s 限6 7 1 是1 9 9 7 年由思科公司提出，并由i e t f 制定的一种多胁议标签交 换标准协议。它吸取t a t m 高速交换的优点，把面向连接引入控制，是介于2 、 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章m s t p 新技术简介及功能要求 3 层之间的2 5 层协议。它结合了第2 层交换和第3 层路由的特点，将第2 层的基础 设旌和第3 层的路由有机地结合起来，从而使得在同一个网络上既能提供点到点 传送，也可以提供多点传送；既能提供原来以太网尽力而为的服务，又能提供具 有很高q o s 要求的实时交换服务。m p l s 技术使用标签对上层数据进行统一封装， 从而实现了用s d h 承载不同类型的数据包。这一过程的实质就是通过中间智能适 配层的引入，将路由器边缘化，同时又将交换机置于网络中心，通过一次路由、 多次交换将以太网的业务要求适配到s d h 信道上，并通过采用g f p 高速封装协 议、虚级联和l c a s ，将网络的整体性能大幅提高吼 m p l s 的基本工作原理如下，当i p 数据包进入网络时，由网络标记边缘路由 器l e r 对i p 包头的信息进行分析，并且按它的目的地址和业务等级加以区分， 通过转发等价类f e c 将输入的数据流映射到一条l s p 上，如此，f e c 定义了一组 沿着同一条路径、有相同处理过程的数据包。i p 数据包分配到一个f e c 后，l e r 就根据标记信息库l i b 为其生成一个标记。通常，m p l s 标记由3 2 b i t 组成，其中： 2 0 b i t 确定标记值、3 b i t 的试验域e x p 、i b i t 的栈底标志s 和8 b i t 的生存时f i t t l ， 如图2 1 所示。 02 02 3 2 43 l 图2 1m p l s 的标记组成 标记信息库将每一个f e c 都映射蛩j l s p 下一跳的标记上。转发数据包时，l e r 检查标记信息库中的f e c ，然后将数据包用l s p 的标记封装，从标记信息库所规 定的下一个接口发送出去。当一个带有标记的包到达核心标记交换路由器l s r 时，l s r 提取入局标记，同时以它作为索引在标记信息库中查找。当l s r 找到 相关信息后，取出出局的标记，并由出局标记代替入局标签，从标记信息库中所 掐述的下一跳接口送出数据包。当i p 数据包到达m p l s 域的另一端、并要退出 m p l s 网络时，位于此处的l e r 再剥去数据包的封装标记，并继续按照i p 数据包 的路由方式到达目的地。 其网络结构分为两层：边缘层和核心层，如图2 2 所示。其中，边缘层完成 1 p 数据包的分类、过滤、安全和转发功能，同时将1 p 数据包转换为采用标记标 识的流连接，提供服务质量、流量控制、虚拟专网、多播等功能，针对不同的流 连接，m p l s 边缘节点采用标记分配协议l d p 进行标记分配绑定，l d p 具有标 记指定、分配和撤消的功能，它在m p l s 网内分布和传递。而在m p l s 的核，d 层 0 ! ! 塞坚皇查堂堡主婴塑竺兰垡笙苎 篁三童坚! ! 堑垫互堂垦望堕至整 同样需要l d p ，但它只提供高速的标记交换，面向连接的服务质量、流量工程、 多播控制等功能。这里尤其值得注意的是，m p l s 网络采用了许多a t m 的思想， 如a 咧的服务质量分类和控制机制等。如果采用a t m 作为m p l s 的连接基