电信网架构及通信知识.ppt

2019 12 19 1 电信网架构及技术发展趋势 大唐高鸿数据网络技术有限公司北京花园路13号 100088 Tel 861062043020Fax 861062359434 2019 12 19 2 一 概要1 1网络业务划分 电信业务划分为两个层次 网络业务和应用业务 物理网络 应用网络 或系统 由物理网络直接提供的业务简称网络业务 又称为承载业务或者基础业务 如DDN业务 FR业务 ATM业务和IP业务等 网络业务只在用户之间透明地传递信息 由应用系统提供的业务称为应用业务 应用业务是在网络业务的基础上 增加执行信息产生 接收 存储和处理功能的特定服务器和用户终端设备构成 通常以特定的应用命名 如视频会议系统 银行的POS ATM系统 许多部门对其应用系统进行了标准化 如 等 2019 12 19 3 一 概要1 2网络组成和分类 1 网络组成点 包括端点或称用户设备 中间点或称交换机 路由器 各种中间设备又称网络设备 线 包括连接端点和中间点的用户线 连接不同中间点的中继线线又称为链路 支援系统 网管系统 计费系统 同步系统等 2 网络分类从中间点转发信息涉及到的协议层次分一 二和 或三层网 从网络主要用途分 电话网 数据网 从网络覆盖范围分LAN MAN和WAN 用户1 用户1 用户线 中继线 中继线 用户线 用户线 SDU SDU 网络管理维护界面 常用术语 IP网络 中间系统 路由器 电信网络 网络设备 交换机 按网络中的位置术语 骨干节点 边缘节点和接入节点 许多用户的接入点节点又称POP 用户线超过标准的数据接口线的距离时 通常使用用户数据单元如Modem 光猫等用户接口设备 2019 12 19 4 一 概要1 3链路标准 PDH SDH PDH PlesiochronousDigitalHierarchy 主要针对传输64KPCM的系统标准 SDH SynchronousDigitalHierarchy 针对光钎传输系统的标准 OCLevelSTSLevelLineRate Mbps OC 1STS 151 840OC 3STS 2155 520OC 9STS 9466 560OC 12STS 12622 080OC 18STS 18933 120OC 24STS 241244 160OC 36STS 361866 230OC 48STS 482488 320OC 96STS 964875 640OC 192STS 1929953 280 OC OpticalCarrier SONET SynchronousOpticalNetwork STS SynchronousTransportSignal STM 2019 12 19 5 一 概要 SDH配置和帧格式 PathTerminatingequipment LineTerminatingequipment LineTerminatingequipment PathTerminatingequipment Regenerators TerminalMultipexer TerminalMultipexer ADM DCS ADM DCS STS Nenvelope ADM Add DropMultipexer DCS DigitalCrossConnect 2019 12 19 6 1 4链路标准 EthernetMAC帧 千兆后向兼容和效率措施 GigabitCarrierExtension MinFrameSize SlotTime LateCollisionThrehold SlotTime CarrierDuration Pre SFD DA SA FCS Extension Length Type DataPad BurstLimit CarrierDuration AgigabitframeburstSequence Paramenters Valuesfor10MbpsMAC Valuesfor100MbpsMAC Valuesfor1000MbpsMAC SlotTime 512bitTimes 512bitTimes 4096bitTimes interFrameGap 9 6 S 9 6 S 0 096 S AttemptLimit 16 16 16 backOffLimit 10 10 10 JamSize 32bits 32bits 32bits maxUntaggedFrameSize 1 518octets 1 518octets 1 518octets minFrameSize 64octets 64octets 64octets BurstLimit n a n a 8 192octets Speed RelatedParamenters 2019 12 19 7 一 概要1 5电路和分组交换 电路交换 分组交换 X 25 FR ATM LAN MPLS IP 协议层 1 2 3 网络基本信息单元 比特 字节 X 25分组 FR帧 信元 MAC帧 MPLS分组 IP分组 用户间连接 有连接双向 无连接单向 有连接单向 基本信息单元长度 可变长度MTU 固定 可变长度MTU 路由 配置路由表 路由协议 学习和过滤 配置路由表 PNNI QoS机制 连接期间独占 只差错率 有限 较完整 802 1Q3比特优先级 Tag含义 逐跳行为 流量工程 TE 规划控制 困难 好控制 电路交换网特点 适应恒定比特流业务 带宽独占保证QoS 分组交换特点 适应可变比特流业务 提供利用率 速率 协议适配 不同速率和协议的用户之间可以互通 传统IP网 特点 无连接 部分网络故障自动恢复 可变长度 适应长短信息运送高 问题 QoS保证机制 逐跳行为运算量大 逐跳转发使得网络TE执行困难 可维护性 例如故障定位措施也是问题 3 2019 12 19 8 一 概要1 6网络故障保护 3维保护机制的高可用性 系统级保护故障兼容和冗余 端到端网络级用户连通性保护 物理级保护接入链路和中继链路 ADM 2019 12 19 9 一 概要1 7网络TE主要目标 网络负荷平衡 S D TRAFFICFORDSHORTESTPATHROUTED 9UNDERULTILIZED 4OVERUTILIZED CONGESTION MASSIVECONGESTION LINKS 2019 12 19 10 二 分组交换网2 1共同特征 分组构成 分组头 净荷和任选的尾 L2 L3分组构成 一般L2分组有尾但信元无尾 L3分组无尾但不能独立传输 存储 转发 Store Forwarding 过程的交换 实现动态或统计时分复用 实现不同速率的链路之间的交换 分组头 和尾 的主要作用 提供寻路信息 网络据此完成源到目的地 或端到端 网络路径 信息块标示信息 网络据此存储 转发实现统计复用 管理控制功能 包括差错校验 阻塞指示 维护等 2019 12 19 11 二 分组交换网2 2从X 25到FR 用户数据 用户数据 L3Header 用户数据 L3Header L2Header L2Trailer 3字节数据分组头 组和通道号组成逻辑通道号LCN M 待续 D 认可方式 Q 分组类型 P R S 接收 发送顺序号 Address Control 0 N S P F N R 1字节数据帧控制域 N R S 接收 发送顺序号 P F 轮询 最后比特 2字节地址域 EA AddressfieldExtensionbit C R Command Responsebit FECN ForwardExplicitCongestionNotification BECN BackwardExplicitCongestionNotification DLCI DataLinkConnectionIndicator DE DiscardEligibility X 25针对模拟网络环境 具有较强的差错控制能力 如CRC 顺序号 认可 超时等机制 FR针对数字网络环境 去掉差错纠正大大简化网络处理 2019 12 19 12 二 分组交换网2 2从X 25到FR FR还引入 显式阻塞控制 以及流量控制参数 CIR CommittedInformationRate 限定的信息速率是网络对FR连接同意支持的速率 任何超过CIR发送的数据 在网络阻塞时容易被丢弃 所有CIR之和不应超过对应物理链路的速率或容量 Bc CommittedBurstSize 限定的突发尺寸是网络同意在正常情况下 在度量间隔T期间传送的最大数据量 T Bc CIR 这些数据可以是连续的一帧 或者是不连续的多个帧 Be ExcessBurstSize 超过的突发尺寸是网络在正常情况下 在度量间隔T期间尽量传送超过Bc的最大数据量 网络对待Be这部分数据要比Bc的优先级低 2019 12 19 13 二 分组交换网2 3IPv4 v6 分组格式 IPv6简化了IPv4头 网络不支持分段和重装 丢弃相关的域 由下一个头指示紧跟的扩展头类型 不用头长度指示 IHL 去掉头校验 TCP UDP和ICMPv6都有校验 增强QoS支持能力 定义有优先级域和流标签域 增加安全机制 通过扩展的认证头 AH 和 或封装安全净荷 ESP 头提供身份认证 数据完整性和保密性 IPv6邻居发现协议 RFC2461 NeighborDiscoveryforIP 对IPv4ARP在性能和安全方面有了改善 2019 12 19 14 二 分组交换网2 3IPv4 v6 无连接方式 无连接方式 网络设备对每个接收到的分组执行独立地路径决策 相对于有连接方式只有数据传送阶段 有连接方式 网络设备要把两段物理的或虚拟的电路相关联 一次通信过程分连接建立 数据传送和连接释放三个阶段 2019 12 19 15 二 分组交换网2 4ATM TMv4 0 CAC ConnectionAdmissionControl 网络在连接建立期间确定是否接纳连接请求的行动 TrafficContractandConformanceDefinition 包括 ServiceCategories CBR rt VBR nrt VBR UBR和ABR TrafficParamenters PCR SCR MBS 以及CDVT UPC UsageParamenterCOntrol 根据合同和网络可用资源监控用户输入到网络的流量 预防有意或无意的用户过量数据踊入网络影响其他守法的用户服务质量 按帧丢弃 合理利用网络资源 不降低分组传送成功率 流量整形 shaping 降低突发 减少阻塞概率 阻塞通知 将网络阻塞情况通知到用户 用户暂停发送以缓解阻塞加重 2019 12 19 16 二 分组交换网2 4ATM GCRA GenericCellRateAlgorithm GCRA基于两个变量 增量T和限量 图中为3 T是理论到达间隔 与流量参数PCR SCR有关 是信元延时变化容限 CDVT 与MBS和信元所经过的网络路径有关 图中实际信元到达速率是 1 T 比合同到达速率 1 T 快 2019 12 19 17 二 分组交换网2 5Ethernet 从10M 100M到1000M再到10000M 802 1Q PVLAN标记帧格式 MAN WAN中的EthernetLayer1 2ProtocolOptions 2019 12 19 18 二 分组交换网2 5Ethernet 解决方案摘要 2019 12 19 19 Basedon ClassfulAddr Prefix ClasslessAddr Prefix MulticastAddr PortNo ToSField ByseparatingRoutingfromforwardingMPLSintroducesmoreflexibilitytodevelopnewroutingsolutionswithoutimpactingthedataplanehardwareoflabelswitchroutersSingleforwardingparadigm multipleroutingparadigms TheedgeLSRisabletouseawidevarietyofinputindeterminingtheFEC andnotjustthedestinationIPaddressFlexibilityinformingFEC s 二 分组交换网2 6MPLS 转发平面和路由 信令控制平面分开 灵活的路由和转发决策 2019 12 19 20 Label TTL Exp S 4Octets Label 20 bitvalue 0 16reserved Exp 3 bitsExperimental ToS S 1 bitBottomofstackTTL 8 bitsTimeToLive Layer2Header IPPacket MPLS shim headers MPLSencapsulationsarealsodefinedforATMandFramerelay HeaderoperationsSwap label Push anewheader Pop aheaderfromstack LabelSwitchingLookupinboundlabel port Exp todetermineoutboundlabel port treatment 二 分组交换网2 6MPLS 标签 Label 2019 12 19 21 二 分组交换网2 6MPLS GeneralizedMPLS GMPLS GMPLS支持更多类型的交换 包括TDM 波长和光钎 端口 交换 PSC Packet SwitchCapable 接口 能对分组 信元定界 并能根据分组 信元头转发的接口 TDM Time DivisionMultiplexCapable 接口 例如SONET交叉连接 基于周期性数据时隙的接口 LSC Lambda SwitchCapable 接口 例如能运行在分开的波长上的光交叉连接 基于接收到数据的波长接口 FSC Fiber SwitchCapable 接口 例如能运行在单根 或多根 分开的光钎上的光交叉连接 基于接收到数据的物理光钎接口 2019 12 19 22 更好的扩展性 MPLS使用层次化标签栈 支持实际上无限制地扩展性 相同的隐私 安全性 MPLS通过事先建立的LSP在骨干上转发业务 具有与ATM FRPVC相同的隐私 安全性 相同的QoS支持 通过MPLS头中的EXP域指示CoS 以及每跳每个流排队 PFQ 的LSR先进的队列机制 MPLS具有全范围地支持QoS能力 相同的可靠性 MPLS提供被用LSP指配 或自动地再路由 保护故障状态时的主用LSP 另外 快速再路由机制可以提供50mS内的切换时间 汇聚的骨干 在边缘MPLS已经可以汇聚来自不同2层的所有业务 透明地跨过骨干运送 更低的运行费用 统一的MPLS骨干 简化了运行和维护 减少了网络故障查找时间 更低的TDM运送费用 MPLS可以动态带宽安排地复用TDM 容纳比SDH环更多的TDM电路 新的业务和回报 MPLS可以为网络营运者创建新的业务 比其他任何类型的网络产生更多的回报 二 分组交换网2 6MPLS 优势 2019 12 19 23 IP MPLS骨干 被仿真的业务 TDM ATM Ethernet FRetc 被仿真的业务 TDM ATM Ethernet FRetc 净荷包装 PSN隧道 Physical Physical 被仿真的业务 TDM ATM Ethernet FRetc 被仿真的业务 TDM ATM Ethernet FRetc 净荷包装 PSN隧道 Physical Physical CE CE CE CE Label1 Label2 控制字 CEM头 净荷 PPP尾 边缘到边缘仿真线 PWE3 Pseudo WireEmulationEdge to Edge 用户边缘 设备 CE CustomerEdge 控制字 对L2业务为任选的控制字 对TDM为CEM CircuitEmulationoverMPLS 头 MPLS分组格式 网络隧道 仿真线 或VC 二 分组交换网2 7PWE3 PseudoWireEmulationEdge to Edge 2019 12 19 24 运送ATMAAL5时 由控制字中特定比特指示的运送类型可以是ATM信元或者AAL5CPCS SDU 在FR ATM业务互通时 AAL5CPCS PDU中的CPSC UU低位比特包含有FR的C R比特 运送TDM时有一般方式 NormalMode 和动态带宽安排方式 DBAMode 在DBA方式下 无用的SPE不发送到分组网络 二 分组交换网2 7PWE3 TDM L2业务 2019 12 19 25 三 网络VPN VirtualPrivateNetwork 业务3 1VPN和Intranet Extranet VPNA和B 相同VPN中的用户访问同一用户限定不同路径 2019 12 19 26 网络边缘 PE ProviderEdge 有一个或多个VPN连接点的网络装置称为PE路由器 没有连接VPN的网络装置称为网络 P 路由器 PE内有虚拟转发部件 靠L2 L3头信息转发 分别称为L2 L3VPN PR之间靠隧道连接形成VPN 有L2 L3隧道 隧道可以复用 三 网络VPN VirtualPrivateNetwork 业务3 2PE实现VPN 2019 12 19 27 用户边缘 CE CustomerEdge 可以是单个主机 或者是单个子网 也是交换机 通常期望的CE装置是一个路由器 称为CE路由器 CE路由器的路由对等 CE路由器的路由对等实体是所连接的PE路由器 同一VPN中的CE路由器间 彼此完全不需要知道 即VPN没有连接点之间的路由器问题 还言之 VPN不是重叠在公用网之上的网络 图中引入了层次VPN拓扑 三 网络VPN VirtualPrivateNetwork 业务3 3BGP MPLSL3VPN 2019 12 19 28 三 网络VPN VirtualPrivateNetwork 业务3 4VPN举例 多条VPWS情况 由上级用户设备处理到对应基层用户隧道的映射 星形VPN网络拓扑 由连接上级用户设备的PE处理到对应基层用户隧道的映射 可靠L2 L3头信息映射 分别是L2 L3VPN 两个VPNA和B 层次VPN拓扑情况 由上级用户设备连接的PE和B2用户连接的PE必须有中继能力 2019 12 19 29 IPaccess VPNs Internetconnectivity TransparentLANs NativeATM DSL PrivateLine 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