PTN技术在城域网中的应用研究---优秀毕业论文 参考文献 可复制黏贴.pdf

学科门类 工堂 分类号 丛鱼 昼 i 商毒啷鹰z 廖 工程硕士研究生学位论文 论文题目 研究 生 指导教师 学科专 业 研究方 向 论文提交日期 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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 也不包含为获得南京邮电大学或其它教育 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了谢意 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档 可以采用 影印 缩印或其他复制手段保存论文 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 一致 除在保密期内的保密论文外 允许论文被查阅和借阅 可以公布 包括刊 登 论文的全部或部分内容 论文的公布 包括刊登 授权南京邮电大学研究生 院办理 日期 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科 专业 电子与通信工程 研究方向 光纤通信 作者 2 0 0 7 级研究生陈新 指导教师 张业荣何洪伟 题目 p t n 技术在城域网中的应用研究 英文题目 s t u d yo np a c k e tt r a n s p o r tt e c h n o l o g a n di t s 一一 印p l i c a t i o n si nm e t r o p o l i t a na r e a n e t w o r k s 主题词 分组传送网 城域网 网络规划 业务性能 k e y w o r d s p a c k e tt r a n s p o r tn e t w o r k p t n m e 仃o p o l i t a n 心e an e t w o r k m a n n e 僦o r kp l a m i n g s v e r v i c e p e r f o r m a n c e 南京邮电大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t 摘要 下一代传送网必须同时满足传统电信业务和移动互联网业务的大容量信息 传送需求 一个安全的 可以信任的网 一个可控制 管理和有服务质量保证的 网 一个具有大规模组网能力的网是其基本要求 分组传送网 p t n 技术集成 了灵活性 可扩展性 统计复用等分组特性和网络端到端o a m 面向连接 q o s 定时同步等传送特性 已成为传送网的主要发展方向 本论文结合徐州移动城域 现状 就其技术 规划和建设进行了深入的研究 论文首先介绍了p t n 产生的背景 然后就p t n 技术的原理 结构和功能进 行了详细讨论 在此基础上 就p t n 总体规划进行了研究 包括原则 q o s 可 靠性 o 舢订 时钟 时间同步等 最后集合徐州移动实际就规划方案和设备部署 给出了具体方案 并对后期网络进行了展望 ab s t r a c t t h en e t g e n e r a t i o nt r a n s m i s s i o nn e t w o r k m u s tm e e tt h e h i g h c a p a c i t y i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nn e e d so ft h et 阳d i t i o n a it e i e c o m m u n i c a t i o n sb u s i n e s sa n d m o b i i ei n t e r n e tb u s i n e s s t h eb a s i cr e q u i r e m e n ti st ob u dan e t w o r kw h i c hi sn o to n i y s e c u r ea n dr e l i a b i e b u ta l s oc o n t r o a b l e m a n a g e a b i ea n dq u a i i t y e n s u r e d a sw e a s t h a tw i t hi a r g e s c a l en e t w o r kc a p a c i t y p a c k e tt r a n s p o r tn e t w o r k p t n t e c h n o l o g y i n t e g r a t e st h eg r o u p i n gf b a t u r e ss u c hu s 们e i b i l i t y s c a l a b i t y s t a t s t i c a im u i t i p i e x i n g a n ds oo n a n dt h et 陷n s m i s s i o nc h a r a c t e r s t i c ss u c ha sn e t w o r ke n dt oe n do a m c o n n e c t i o n o r i e n t e d q o s t i m es y n c h r o n i z a t i o na n ds oo n t h ep t nt e c h n o i o g yh a s b e c o m et h em a i nd e v e i o p m e n td i r e c t i o no ft h et 陷n s m i s s i o nn e t w o r k w i t ht h ep r e s e n t c i t yf i e i ds t a t u so fx u z h o um o b e t h i sp a p e r h a sr e s e a r c h e di t st e c h n o i o g y p i a n n i n g a n dc o n s t r u c t j o nd e e p l y t h i sp a p e rf i r s td e s cr b e dt h eb a c k g r o u n do ft h eg e n e r a t i o no fp t n t h e nt h e pr n c i p i e s t r u c t u r ea n df u n c t i o no fp t nt e c h n o l o g ya r ed i s c u s s e di n d e t a o nt h i s b a s i s t h eo v e r a p i a no np t nh a sb e e ns t u d i e d i n c i u d i n gt h ep r n c i p l e s q o s 他l i a b i i i t y q a m c l o c k t i m es y n c h r o n i z a t i o n f i n a y w i t ht h e 陀a i i t yo fx u z h o um o b i i e t h i sp a p e ri n t r o d u c e das p e c i f i cp r o g r a ma b o u tt h ep i a n n i n ga n dd e v i c ed e p i o y m e n t 4 南京邮电大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t a n dt h e np n d i c tt h ep r o s p e d i v en e t w o r ki nt h ef u t u r e 目录 第1 章引言 7 1 1 p i i n 产生背景 7 1 1 13 g 网络的建设和承载网的i p 化改造 7 1 1 2 3 g 向l t e 演进 8 1 1 3 三网融合 及全业务运营 9 1 2p i n 技术特点 1 0 1 3论文主要工作和章节安排 1 1 第2 章p t n 原理与体系架构 1 2 2 1 p 1 n 原理 1 2 2 2p t n 体系结构 2 2 第3 章p t n 网络规划 2 8 3 1p t n 网络规划总体考虑 2 8 3 2p r n 网络规划原则 2 9 3 3p 1 n 网络规划方法 3 0 3 3 4p t n 的q o s 规划思路 3 5 3 3 5p 1 n 网络的可靠性规划 3 7 3 3 6s m a r t l i n k f 1 e x l i n k 以太网接入链路技术 3 9 3 3 7p t n 网络的o a m 规划 4 0 3 3 8p t n 网络的时钟 时间同步规划 4 2 3 4p t n 组网模式分析 4 4 3 5 全业务接入模式分析 4 7 3 5 1 全业务运营的趋势和需求 4 7 3 5 2p t n 在移动回传的应用方案探讨 4 8 3 6小结 5 l 第4 章徐州移动p r n 网络规划及部署 5 1 4 1 徐州移动p t n 项目背景 5 1 5 南京邮电大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t 6 4 2 徐州移动p t n 项目组网方案 5 2 4 2 1p t n 城域传送网核心层组网方式 5 3 4 2 2p i n 城域传送网汇聚层组网方式 5 4 4 2 3 p i i n 城域传送网接入层组网方式 5 4 4 2 4m c c 规划 5 5 4 2 5 时钟 时间同步 5 6 4 3 徐州移动p i n 网络业务承载分析 5 7 4 3 1业务模型分析 5 8 4 3 2 流量模型分析与网络容量计算 5 9 4 3 3 实际业务性能测试 5 9 4 3 4t d m 基站业务 2 g 测试 6 0 4 3 5i p 化基站业务 3 g t d 测试 6 0 4 3 6集团客户和宽带接入业务 o l t 测试 6 0 4 3 7业务安全保护建议 6 1 4 3 8业务承载 6 1 4 4p t n 网络建设展望 6 2 4 5小结 6 3 结束语 6 4 致谢 6 5 参考文献 6 5 南京邮电大学工程硕士学位论文 第1 章引言 i p 业务的爆炸式增长 如i p t v 移动 无线业务以及企业数据业务等 带动 了运营商网络向基于以太网业务为主导的i p 化传送方式发展 在这一演变过程 中 网络运营商意识到只有充分扩展现有网络的传送能力 才能满足以太网业务 的高速增长以及三网融合下全业务运营的巨大带宽需求 1 1p t n 产生背景 下一代移动宽带网必须同时满足传统电信业务和移动互联网业务的承载需 求 移动软交换网络和下一代i m s 的建设拉开了移动核心网络向i p 化演进的序 幕 而移动互联网新时代的全业务接入和移动回传的承载需求同样拉开了移动接 入网 r a n 侧的i p 化承载序幕1 3 g 网络的建设 3 g 业务和承载网络的i p 化改造 3 g 向l t e 演进 三网融合 以及全业务运营是推动传送网从刚性电路传送向 业务感知的分组传送演进的五大驱动力 1 1 1 3 g 网络的建设和承载网的i p 化改造 移动网为用户提供了方便的话音业务和丰富的数据业务 未来市场增长趋 势依然强劲 对于网络和容量将有更高的要求 为了更好满足用户的规模发展 移动网将不断发展和创新 其中移动网的i p 化成为重要发展趋势 移动网的i p 化特别是r a n 的工p 化对于网络发展意义十分重大 它能够有效 提升网络的性能 新业务支持能力和用户体验 降低c a p e x 和o p e x 并且保证 移动网的长期演进和发展 其优势有 构建更安全的架构 区别于传统的t d m 网络 i p 网络具有灵活的自主路由 寻址能力 这样可以很方便实现移动网元之间的备份功能 保证b s c r n c 实现到 主备m g w s g s n 的备份 或者b t s n o d e b 到b s c r n c 的备份 这样在这些网元节 点故障情况下 业务能够得到恢复保护 更高的容量和带宽 h s p a 技术引发高达5 倍于g s m 的传输带宽需求 传统 7 南京邮电大学工程硕士学位论文 s d h 方案面临资源瓶颈 并且扩容难度较大 采用i p 组网方式能够为基站提供 f e g e 接口 f e 相当于5 0 个e l 的带宽 基本上可以一劳永逸满足基站的带宽要 求 同时 整个网络能够提供1 0 g e 以上的带宽 接入更多的基站 而且保证接 入基站同时可以接入更多的其它业务 更低的建设和维护成本 传统e 1 s d h 微波建设和扩容成本较高 h s p a 技术将引发传输成本飚升 网络需要持续扩容 而且基于t d m 方式传输资源难以 共享 带宽资源利用效率低 采用i p 组网方式后续端口扩容少 相比传统的t d m 组网 i p 设备成本和网络维护人力成本低 更高的复用效率 可提供差异化服务 传统t d m 组网方式采用刚性管道模 式 不同接口之间的带宽无法共享 带宽资源复用效率较低 而且不能针对业务 进行分类传输管理和差异化服务 基于i p 分组的组网方式可以在链路上进行带 宽复用 有效提升带宽资源的利用效率 i p 组网支撑更丰富的业务 提升用户体验 从实用经验来看 传统s d h 组网很好适应了语音业务的承载 但是对于多业务支持 特别是i p 业务支持方 面能力较弱 基于i p 的组网不仅可以解决语音业务的承载 而且可以实现综合 业务承载 提供网络资源利用效率 实现增值 基于i p 的弹性管道 2 0 0 m s 缓 存 w r e d 流控技术支撑 很好适应了数据业务的t c p 流量机制 传送效率和速 度更快 能够提升用户体验 可平滑演进支撑全扁平化的移动网络架构 支撑f m c 架构 基于i p 的组网 天然可以支持基站之间的本地交换 r n c b s c 之间的本地交换 这样可以支撑构 建一个完全扁平化的移动网络架构 1 1 23 g 向l t e 演进 移动运营商的业务将逐渐由传统语音业务为主转向数据业务为主 3 g 网络 大大拓展了用户通信方式 为用户提供了更丰富的业务选择 移动话音趋于饱和 固定移动替代 f m s 向数据业务深入渗透 基于i p 的多业务应用是未来发展的主流 对于固定 移动 商业不同业务 的应用其带宽 安全隔离 传送q o s 要求也各有所不同 3 g 网络的建设使得承 载和传送层面面临业务类型由t d m 为主向以i p e t h 分组为主转变 业务接口由 e l 向f e 变化 业务粒度由2 m 向1 0 m 1 0 0 m 发展等挑战 为了满足用户日益增长的对高速分组数据业务的需求 3 g p p 在r 5 引入了 h s d p a 技术 对3 g 的不同标准制式t d s c d m a 和w c d m a 而言 h s d p a 所采用的关 键技术是基本一致的 对于f d d h s d p a 理论峰值速率可达1 4 4 m b i t s 而对于 8 南京邮电大学工程硕士学位论文 3 g p p r 5 中定义的t d s c d m ah s d p a 1 6 删z 带宽上理论峰值速率可达到 2 8 m b i t s 采用n 个载波的多载波h s d p a 方案 理论上可以获得n 倍2 8 m b i t s 的峰值速率 如3 载波的h s d p a 方案理论的峰值速率可以达到8 4 m b i t s 2 0 0 9 年 3 g 技术演进路线确定 l t e 成为共同方向 目前 w c d m a c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 三大移动通信阵营均已明确向l t e 的演进方向 全球主要运营企业 和制造企业基本明确支持向l t e 的演进 l t e 终端芯片 系统产品研发进入实质 阶段 l t e 技术概念验证及产品样机开发已全面开展 从3 g 到l t e 的演进过程 就是一个功能简化和重新分配的过程 一方面通过全i p 扁平化 简单化手段 来降低o p e x 和c a p e x 另一方面通过通过简化网络结构 降低时延来提高用户 体验q o e 1 1 3 三网融合 及全业务运营 电信网经历了从模拟网到数字网 模拟通信网 t d m 数字通信网 分组交换 数字通信网 的发展阶段 i p 技术在网络中的广泛应用为增值业务的发展提供 了全新平台 出现了 电信网i p 化 和 i p 网电信化 的趋势 随着网络i p 化和技术i t 化 传统意义上互联网 有线电视 移动 固网的 行业界限日趋模糊 分业经营格局正在被融合 开放的新经营模式所突破 未来 是综合信息服务提供的竞争 互联网应用 视频应用 i c t 综合解决方案 固定 移动融合成为运营商综合信息服务提供了四个重点拓展领域 电信运营商需要融 合多种技术和业务模式 通过开放融合的业务架构和环境实现综合信息服务 才 能应对全方位竞争 运营商对融合网络的要求是 一个安全的 可以信任的网 一个可以控制 管理和有服务质量保证的网 一个具有大规模组网能力的网 面对这种需求 电 信网业务的发展和互联网业务的发展都认为目前的i p 网完全不能满足未来发展 的要求 不仅不能满足电信业务发展的要求 而且也阻碍了互联网业务 如 实 时业务 的发展和业务范围的进一步开拓 这最主要是受电信网与互联网在业务 网商业模型方面的差别所决定的 互联网上业务网的设计基本上是以寄生网 业 务网与承载网彻底地分离 为主 很难有良性商业模型要求 而且寄生性正逐渐 由良性寄生向恶性寄生发展 将有可能危及产业链 电信业务网的设计是按经营 性业务网设计的 但是目前的设计是与承载网不适配 非常有限度的开放影响了 业务创新 从目前的发展状况来看 电信网和互联网都不可能按当前的业务网发 展思路走 两者必然是相互借鉴 渐行渐近 发展的必然结果是两网合一 当然 不会是简单地合到目前的互联网上 也不会是合到目前的电信网上 而将会合一 9 南京邮电大学工程硕士学位论文 到下一代的以i p 技术为基础的网络上 在电信业务i p 化趋势 移动固定聚合以及 三网融合 趋势的推动下 传 送网承载的业务从以t d m 为主向以i p 为主转变 3 g l t e 带宽需求急剧膨胀 网 络扩容和新建压力重现 从而形成巨大的分组传送需求 1 2 p t n 技术特点 p t n 技术集成了灵活性 可扩展性 统计复用等分组特性和网络端到端0 a m 和保护 面向连接 q o s 定时同步等传送特性 作为新一代分组传送的代表技术 p t n 在提高数据业务传送效率 简化数据 业务网络架构方面有突出优势 随着网络融合与网络i p 化的不断发展 s d h 等 传统 刚 性传输技术标准不再适合实际需求 运营商需要重新考虑网络的部署 与优化 作为电信运营网络的基础支撑网络 传送网络始终是为了满足所承载的 业务需求并且优先于业务而发展的 以电路交换为核心的s d h 设备在近1 0 年的 黄金发展期里 覆盖了几乎整个电信网的骨干核心层 汇聚层 接入层等设备层 次 但随着3 g 网络的部署和i m s 业务应用的增加 高带宽和大颗粒承载成为传 送网必须拥有的能力 p 1 n 恰恰可以融合传统s d h 安全性与i p 网络高带宽的双 重优势 面对大量的i p 化业务需求 采用s d h m s t p 或者传统以太网都无法同时兼顾 传输效率和传输质量的问题 p i n 设备i p 化的内核可以有效完成大量小颗粒业 务的收敛和传输 非常适用于i p 化业务量大 突发性强的特点 同时p i n 继承 了传输设备的强大保护能力和丰富的0 a m 为业务提供了电信级的保护和监控管 理 围绕分组传送网p t n 的体系架构 目前只有一种协议在面向连接 可扩展性 和可管理等运营级特性上具有成为p t n 核心技术的潜力 如图卜1 所示 它就是 融合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 多协议标签 和s d h 传送网电信级 特性的面向连接的包传输技术t m p l s m p l s t p t r a n s p o r tm u l t 卜p r o t o c o l l a b e ls w i t c h i n g m p l st r a n s p o r tp r o f i l e 传送多协议标签 最初 由i t u t 定义t m p l s 后续由i e t f i t u tj w t 工作组负责标准制定 命名为m p l s t r a n s p o r tp r o f i l e m p l s t p 它是一种面向连接的分组交换 网络技术 利用m p l s 标签交换路径 省去m p l s 信令和i p 复杂功能 支持多业 务承载 独立于客户层和控制面 并可运行于各种物理层技术 具有强大的传送 1 0 南京邮电大学工程硕士学位论文 能力 q o s o a m 和可靠性等 如果用一个公式来表达其技术特点 那就可以 表示为 m p l s t p m p l s l 3 复杂性 o a m 保护 图1 1t m p l s 向m s t p t p 的转变 从t m p l s 到m p l s t p 体现了i t u t 将m p l s 适应于传输应用的努力历程 其 基本出发点是简化m p l s 的分组转发机制 清除复杂的控制及信令协议 同时开 发传输层的o a m 其负面影响有因为对m p l s 的改造使得t m p l s 打破了现有的 m p l s 体制 从而使其与已经部署的m p l s 分组网不兼容的问题 如图卜1 2 所示 m p l s t p 的架构沿用了t m p l s 的理念 同样是基于m p l s 的标准帧格式 去掉不 利于端到端传送的功能 增加0 a m 保护机制和清晰的智能控制面 从技术和标 准进展情况来看 t m p l s m p l s t p 技术架构清晰 关键技术实现较为完善 其 标准化工作已经达到了设备商用的要求 1 3论文主要工作和章节安排 本文主要研究的是p t n 分组传送网 技术在城域网中的应用 主要包括的 内容有p t n 技术的原理 结构和功能等基本概念 城域网的相关知识以及p t n 技术在城域网中的具体应用 本文分为四章节 第1 章节主要描述了p t n 产生的 背景及技术特点 第2 章节主要描述了p r n 的基本原理和体系结构 第3 章节主 要论述了p i n 网络规划相关内容已经全业务接入模式的分析 第4 章叙述了徐州 移动p t n 网络规划及部署 南京邮电大学工程硕士学位论文 第2 章p t n 原理与体系架构 如何建设统一融合的网络 支持运营级以太网业务 兼容传统的业务 是网 络转型考虑的重点 按照下一代网络的观点 转型的网络的体系架构分为传送层 业务层和控制层 从传送的角度出发 业务层和传送层的分离 实现各网络层的 各施其职 可以实现网络更高效的运行 作为服务层的传送网 要更好地传送分 组业务 传送网的通用分层架构一般有三层 信道通路 c h a n n e l 层为客户提供端 到端的传送网络业务 通路通道 p a t h 层提供传送网络隧道 t r u n k t u n n e l 将一个或多个客户业务汇聚到一个更大的隧道中 以便于传送网实现更经济有效 的传送 交换 o a m 保护和恢复 传输媒质层包括段层网络和物理媒质层网络 简称物理层 其中段层网络主要保证通路层在两个节点之间信息传递的完整 性 其中物理层是指具体的支持段层网络的传输媒质 分组传送网也将网络分为信道层 通路层 传输媒质层 网络分层结构如图 2 1 所示 其通过g f p 架构在o t n s d h 和p d h 等物理媒介上 客户 业务层 盯h a t mw o rv c p d h e t hv s v po rv c m p 2 m p 二r 0 謦p l s v s v po rv c m p l s p x p 2 p p t n 电路层 二亘亟二 j lp t n 段层l l何选 l 图2 1 分组传送网 p i n 分层结构 嵝犊镰啦 南京邮电大学工程硕士学位论文 2 1p t n 原理 p t n 定位于一种面向连接的网络技术 其核心思想是面向分组的通用交叉技 术 它具有所有s d h s o n e t 的功能和特性 诸如良好可扩展性 丰富的操作维护 o 搬p 功能 快速的保护倒换 面向连接的特性 利用n m s 建立连接等特性 它 主要用于多业务的分组交换环境 分组的q o s 机制 灵活动态的控制面技术 具 备t d m a t mo v e rp a c k e t 的业务接入 汇聚和传送能力及以太网的低成本和统计 复用的特点 支持时钟同步 类似s d h 的保护 以太网端到端的性能监控和管理 维护 p r n 独有的统一 开放的结构可以帮助运营商的网络从电路向着分组传送演 进 具体体现了以下几个关键技术 2 1 1 通用分组交叉技术 为了使运营商的分组传送网能够适应未来融合业务的新需求 一项名为 通 用交换 的新技术发展起来了 通用交换结构用到了一种被称为 量子交换 的 理论 业务流被分割成 信息量子 一种比特块 借助成熟的a s i c 技术并基 于特定网络的实现技术 信息量子可以从一个源实体被交换到另一个或多个目的 实体 也就是说 该技术实现了一种完全灵活地支持s o n e t s d h 等t d m 业务流 同时也支持1 0 0 运营级以太网等分组业务流的交换平台 该技术能使传送设备 实现各种类型的交换功能 从真正的交叉连接到各种q o s 级别的统计复用 从尽 力而为到可保证的服务 更重要的是 它彻底解决了传统m s t p 设备数据吞吐量 不足 纯以太网交换设备不能有效的传送高q o s 业务的缺陷 通过一个统一的传 送平台来简化网络 避免了复杂的网络结构和使用不同的网络平台 使规划和应 用都很简单 分组传送网的通用交换平台 如o 所示 它将业务处理和业务交换相互分离 将与技术相关的各种业务处理功能放置在不同的线卡上 而与技术无关的业务交 换功能位于通用交换板上 采用通用交换板的概念 运营商可以根据不同业务需 求灵活配置不同业务的容量 如仅通过更换不同的线卡就可实现 1 3 南京邮电大学工程硕士学位论文 八 a e n o a 鲁 i i 酞 8 m 潮 n o o e si 1 耀 瑚 下一代分组传送网设备的通用交叉原理结构 交换传送平台 能够满足所有传送需求 融合了数据 电路和光层 传送于一体 完全的业务扩展能力 符合网络转型的趋势 而且平台独特的 通用矩阵支持混合业务交换 这样以来 不同的业务处理功能由相关的业务 线路成和相关技术的演进保持同步 在管理上 采用统一的交换层面管理 支持技术信号的交换 数据 tdm 波长 可以逐步向gmpls网络演进 也能 够与的传送网络互联互通 交换矩阵的典型产品是阿尔卡特朗讯公司推出的1 8 5 0 传送业务交 换机s s 通用交换板可以同时支持t d m 和分组交换 支持s d h v c 组交 叉 u交叉 其分组交换部分采用t mpls mpls tp技术实现 并根据业务需 求调dm业务与分组业务的比例 业务供应商将无需再争论哪种传送技术最适 于传有的和将来的业务 借助p 1 n 设备 一切问题都将迎刃而解 2 可扩展性技术 的2 层协议例如以太网协议的可扩展性存在问题 主要表现在以下 4个 vlan的标签空间太小 只能有4096个vlanid 生成树过大 mac地 址表 而运营商网络有几万个到几十万个主机 安全问题 从数量来讲运 营商有几十万个虚连接 带宽在10gbit s以上 802 1ad标准通过定义 s t k v l a n 解决了虚拟v l a n 的标签空间太小的问题 生成树过大和m a c 地址表巨大的问题依然存在 解决这些问题显然 需要营商网络同用户的网络隔离 同时网络使用层次化结构是解决可扩展性 和安题所熟知的方法 1 4 南京邮电大学工程硕士学位论文 分组传送网通过分层和分域来提供的可扩展性 如图2 3 所示 通过分层提 供不同层次信号的灵活交换和传送 同时其可以架构在不同的传送技术上 比如 s d h o t n 或者以太网上 这种分层的模型摒弃了传统面向传输的网络概念 适 于以业务为中心的现在网络概念 分层模型不仅使分组传送网成为独立于业务和 应用的 灵活可靠的 低成本的传送平台 可以适应各式各样的业务和应用需求 而且有利于传送网本身逐渐演进为赢利的业务网 霉户 分麴传i 蓉 遥路坟 势擐传避 鼍逡缓 势斑传送 段按 业务搀绫舜x 一鼹运营趣 i一络运霄纛8l辫络迳镩巍c 砖簿囊备 四辩壤 殛瑚 鬈义v s t 缓段 图2 3分组传送网的分层和分域 网络分层后 每一层网络依然比较复杂 地理上可能覆盖很大的范围 在分 层的基础上 可以将分组传送网划分为若干个分离的部分 即分域 分割 一 个全世界范围的分组传送网络可以划分成多个小的分组传送网络的子网构成的 整个网络中又可以按照运营商来分域 分割 大的域可能又有多个小的子域构 成 2 1 3 运营管理维护o a m 技术 分组传送网 p t n 的思路是建立面向分组的多层的管道 将面向无连接的 数据网改造成面向连接的网络 该管道可以通过网络管理系统或智能的控制面建 立 该分组的传送通道具有良好的操作维护性和保护恢复 1 5 南京邮电大学工程硕士学位论文 m e p 为管理实体组的边界节点 其标识0 删管理实体的源端和终端 m i p 为管理实体组的中间节点 其标识o a m 管理实体的中间节点 图2 4p t n 的分层o m 和o a m 帧的插入 p r n 网络的p t c p t p 和p t s 层每层都提供信号的操作维护功能 在相应的 层加上0 a m 帧进行操作维护 如图2 4 所示 p t n 定义特殊的o a m 帧来完成0 a m 功能 这些功能包括与故障相关的和与性 能相关的 以及其它一些诸如保护方面的功能 运营管理维护 o a m 特性上应该具有业务管理特性 如提供快速业务生成 运营级的o a m 能力以及保护能力等 快速业务生成隐含着具有业务 业务产品 的再工程设计能力 由于业务的 不确定性 运营者必须快速反应 调整业务或有限的扩展业务 这将增加系统的 业务 业务产品 的再 重新 工程设计能力 可以平滑过渡到新的运营形式 从而影响成本 降低再投入 运营级的o a m 能力通常需要系统管理业务具有端到端业务服务等级协议 s l a 例如端到端的c i r 和e i r 和采取连接故障管理等措施 保护特性上的典型要求是5 0 m s 的保护倒换时间 端到端的通道保护以及群 路线路保护和节点保护 p r n 应该提供基于硬件处理的o a j i i 功能 性能和告警管理 提供类似s d h 的 告警实现机制 如l o s r d i a i s e t h s d 等 提供传送层端到端的性能监视 基于流 v l a n 端口等的帧丢失率 帧延时 帧延时抖动等性能 应该能够提供多层 0 a m 功能 例如以太网 m p l s p w l s p 等 1 6 南京邮电大学工程硕士学位论文 2 1 4 多种业务承载和接入 当城域网演进到全i p 的统一分组传送时 如果要提供少量的t d m 业务 就 必须发展电路仿真技术 即c e s o p 的基本思想就是在分组交换网络上搭建一个 通道 在其中实现t d m 电路 如e 1 或t 1 从而使网络任一端的t d m 设备不 必关心其所连接的网络是否是一个t d m 网络 分组交换网络被用来仿真t d m 电路 的行为 故而称为 电路仿真 电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交 互连接功能 在分组交换网络入口处 交互连接功能将t d m 数据转换成一系列分 组 而在分组交换网络出口处则利用这一系列分组再重新生成t d m 电路 p r n 最内层的电路层所承载的业务包括a t m f r i p m p l s e t h e r n e t 和t d m 外层的通道层可以提供伪线和隧道等传送管道类业务 p t n 独立或者与i p 网络 相互配合均可以组成端到端的多业务伪线 使得pt n 具有各种各样的业务接入 能力 t d m 首先封装到分组上 其可以封装到以太网 m e f 3 m e f 8 也可以封装到 m p l s 证e t fs a t o p c e s o p s n i t u ty 1 4 1 3 上也可以封装在i pj 二征e t ft d m o i p u p n k l 硒偿 o p t l c a l l i n k g e 控 6 g f l o g t 利i p l s m i p l s 图2 5p t n 通过统一平台承载多种业务 p t n 统一承载平台网络架构如图2 5 所示 p t n 内嵌c a b l e f i b e r m i c r o w a v e 等各种业界主流接入技术 可以更加灵活的实现快速部署 适应环境能力更强 同时充分利用现有资源 保护已有投资 c a b l e 接口有t d me 1 i m ae l x d s l g s h d s l f e g e f i b e r 接口有f e g e 1 0 g e p o ss t m n c h s t 卅n 微波接 口有p a c k e tm i c r o w a v e 功能 p i n 使用p w e 3 提供t d m a t m i m a e t h 的统一承载 通过统一的承载架构 可实现c a p e x 和0 p e x 的节约 利用t e 技术实现流量的规划和q o s 保障 实现 端到端o a m 和保护 s m a r te 1 解决方案极大降低用户投资 通道化的s t m 一1 支持c e s i m a m l p p p 多种协议灵活可配 灵活的e 1 业务 支持c e s i m a m l p p p 多种协议 1 7 南京邮电大学工程硕士学位论文 灵活可配 单块单板支持各种协议业务 根据端口灵活可配 p 1 i n 对e 1 业务的p w e 3 协议处理 t d m a t m m l p p p 软件灵活可配置 t d m 可实现6 4 k b b i t s 空闲时隙的压缩 a t m i m a 接口提供v p i v c i 交换和空闲a t m 信元去除 p t n 可以具有完善的a t m 业务处理能力 a t m 到p s n 方向支持基于连接的 p 0 1 i c i n g a t m 交换 o a m 处理 而在由p s n 到a t m 方向支持基于连接的p o l i c i n g a t m 交换 o a m 处理 拥塞控制 连接调度 s h a p i n g 功能 支持对空闲a t m 信 元的压缩 分组网络的组播可以通过多条根节点相同的点到点的隧道绑定或者通过点 到多点的隧道来支持 即组播隧道技术 由于目前分组传送网络的基础技术如 p b t t m p l s 或p v t 等在组播支持方面的技术尚不成熟 所以前期在分组传送网 络上部署组播业务还需要借助传统数据网络中的组播技术 这些技术包括 p i m s m p i m d m m p b g p m s d p i g m p i g m ps n o o p i n g i g m pp r o x y 可控组播 等 对于p b t t m p l s 或p v t 等基于隧道技术的组播技术目前还无法达到可部署 的程度 所以基于分组传送技术的组播业务的目前无法实现 后期传送网络的组 播技术还需要进一步的实验和研究 2 1 5 网络级生存性技术 保护倒换是一种完全分配的生存性机制 完全分配的意思是对于选定的工作 实体预留了保护实体的路由和带宽 它提供一种快速而且简单的生存性机制 如 图2 6 所示 分组传送网可以利用传送平面的o a m 机制 不需要控制面的参与可 提供小于5 0 m s 的保护 主要包括 客 图2 6p t n 的多层次的生存性技术 线性保护倒换 1 1 1 1 n 支持单向 双向 返回 非返回等 在1 l 结构 首端是永久桥接的 倒换主要发生在末端 中 对于每个工 作传送实体 保护传送实体是专用的 通常情况下业务通过被保护域源端的永久 1 8 南京邮电大学工程硕士学位论文 桥接被复制并输入到工作和保护传送实体中 工作和保护传送实体中的业务同时 传输到被保护域的宿端 在宿端根据一些预定的原则 例如缺陷指示 选择工作 或保护传送实体 尽管l l 结构在被保护域的宿端进行选择 双向l 1 保护倒 换需要a p s 协调协议 以便两个方向的选择器能够选择同一个实体 但是单向1 1 保护倒换不需要a p s 协调协议 在l 1 结构中 保护传送实体对于工作传送实体是专用的 然而 正常业务 通过被保护域的源端选择器桥接进行选择 要么在工作传送实体中传输 要么在 保护传送实体中传输 被保护域宿端的选择器选择承载正常业务的实体 由于源 和宿端需要协商来确认源端和宿端的选择器选择了同一个实体 因此也需要a p s 协调协议 环网保护 支持s t e e r i n g 和w r a p p i n g 机制 环网保护 能够节省光纤资源 并且 满足传送网严格的保护时间要求 在 5 0 m s 以内完成保护倒换动作 环网保护环类似s d h 复用段共享保护环 在环上同时建立保护和工作路径 环网保护分为环回 w r a p p i n g 和转向 s t e e r i n g 分别类似于s d h 共享保 护环标准g 8 4 17 2 环回 和附录a 转向 对于w r a p p i n g 的情况 当网络上节点检测到网络失效 故障侧相邻节点通 过a p s 协议向相邻节点发出倒换请求 当某个节点检测到失效或接收到倒换请 求 转发至失效节点的普通业务将被倒换至另一个方向 远离是失效节点 当 网络失效或a p s 协议请求消失 业务将返回至原来路径 对于s t e e r i n g 的情况 当网络上节点检测到网络失效 通过a p s 协议向环 上所有节点发送倒换请求 点到点的连接的每个源节点执行倒换 所有受到网络 失效影响的连接从工作方向倒到保护方向 当网络失效或a p s 协议请求消失后 所有受影响的业务恢复至原来路径 对于w r a p p i n g s t e e r i n g 的情况下 故障的上游节点w r a p p i n g 选择备用路 径 2 1 6 服务质量q o s 技术 对电信网而言 提供可靠的服务质量必不可少 但是对于不同的业务流 其 要求的服务质量是不同的 差分服务 d i f f s e v r 机制实现业务区别对待 基本 思想是将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级 任何用户的数据流都可以 自由进入网络 当网络出现拥塞时 级别高的数据流在排队和占用资源时比级别 低的数据流有更高的优先权 在p i n 中考虑q o s 要针对整个网络来进行 实现端 到端的q o s 传统的d i f f s e r vq o s 策略是网络中的每个节点都根据业务的q o s 1 9 南京邮电大学工程硕士学位论文 信息进行调度处理 缺乏资源预留 超出带宽要求即丢弃报文 端到端的q o s 机制是在网络中根据业务流预先分配合理带宽 在网络的转发节点上根据隧道的 优先级进行调度处理 端到端的q o s 策略如图2 7 所示 图2 7p t n 的端到端q o s 策略 流量分类 c 1 a s s f i c a t i o n 入口流量分类功能对流量进行分类 分类的 依据可以是 端口 8 0 2 1 p 8 0 2 1 q i pt o s i p 源和目的地址等 及他们的 组合 流量策略 p o l i c i n g 策略一般位于流分类功能块后 负责对分类后的入 口业务流进行测试 m e t e r i n g 和等级标注 m a r k i n g 其中入口业务流测试 是指对入口业务流的带宽和突发进行测试 目前数据设备常用的入口策略算法有两类 单速率令牌漏桶算法和双速率令 牌漏桶算法 按照城域以太网论坛 m e f 对于以太网业务属性的描述 参见m e f l o 1 一般对于以太网业务的s l a 参数应包含 c i r e i r p i r c i r c b s e b s p b s c b s 和c m 着色模式 因此 为实现m e f l 0 所描述以太网业务属性 推荐采用双 速率漏桶算法作为入口策略 整形 对分组的流量进行限制 并对超出流量约定的分组进行缓冲 并在合 适的时候将缓冲的分组发送出去 从而起到流量整形的目的 支持令牌桶和队列 缓存 拥塞管理 c o n g e s t i o nm a n a g e m e n t 一般使用队列调度技术来进行拥塞 管理 队列调度技术一般采用f i f o p q w f q 等 拥塞避免 通常采用丢包技术来实现拥塞避免 丢包策略包括尾丢弃 r e d w r e d 等 在实际应用中 分组传送网设备可以实现多种拥塞控制机制 并且可 由用户根据业务情况选择配置 使用c a c 控制 以及各层q o s 的映射和复用 通路层的q o s 分类可以和通道 层的q o s 分类一一或一对多的对应 也可以根据运营商的需求重新分类 南京邮电大学工程硕士学位论文 国际上一直在研究端到端的服务质量 欧盟的研究项目e u q o s 即汇聚了学术 界和产业界的共同力量 研究 集成 测试 验证 演示异构网络的端到端的 q o s 技术 从而保证多媒体等丰富的融合类应用的可运营性 目前的端到端q o s 一般采用分段的保障 跨i s p 间采用静态s l a 映射 q o s 的获得与i s p 的网络技 术相关 e u q o s 增加独立的资源管理层功能实体 实现端到端的q o s 协商 e u q o s 中与网络技术相关的资源分配器实现资源的分配和使用状态监控 q o s 的部署不 是简单的技术问题 要根据业务需求和网络能力及经济成本等因素综合考虑 2 1 7 频率和时间同步技术 时钟同步是为了解决网络上设备之间由于频差和过量漂动而引起的滑帧和 滑码 时间同步是为了将网络上设备的时间信息基于u t c 协调世界时时间偏差限 定在足够小的范围内 时钟同步是用来传递频率信号的 传递的是频率和相位 时间同步是用来传递时间信号的 传递的信息是年 月 日 时 分 秒 随着p t n 网络逐步成为统一的多业务分组传送网络 为了满足高质量电信网 络的基本要求 同时为满足应用层大量业务的高精度同步要求