第5章 传送网.ppt

1、,第5章 传送网 5. 1 PDH和SDH系统 5. 2 SDH网元设备 5. 3 基于SDH的多业务传送节点 (MSTP) 5. 4 光自动交换网络,5.1PDH和SDH系统,准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）体系有两大不同的系列:欧洲系列以2048kbit/s为基础群，北美系列以1544kbit/s为基础群，由此往上复接的高次群速率等级也各不相同，而且美国和日本的系列还有差异。历史上形成的这种互不兼容的状况不利于电信网的发展。 SDH（Synchronous Digital Hierarchy）体系,是基于美国SONET网发展的,实现

2、了有利于世界电信网发展的国际统一标准。这个标准既要能兼容已有的两大系列又能成为当今传送网的基础。,5.1.1 PDH和SDH的特点,通常PDH的帧结构用一个绘成一行的图或列表的形式来描述。而SDH的帧结构是用一个二维的矩阵图来描述。 在PDH中，2048kbit/s的帧是按字节间插，8448kbit/s以上的各种高次群是逐比特间插复接，各支路比特在帧中的位置与低次群帧起始点无关，也就是说，低次群比特在高次群帧中传输是完全透明的。,SDH的帧结构与PDH的2048kbit/s的帧有很多相似之处，基本单位为64kbit/s，同步复接 。二者相似处如下： 按字节间插，规律排列； 开销在左边，净荷在右

3、边，各占有固定的列； 帧频是固定的8kHz，即帧周期为125ms。 二者不同的是在SDH帧中设有指针。而PDH的高次群和SDH的帧结构有很大差异，也导致其性能上的巨大差异。,5.1.1 PDH和SDH的特点,1、PDH复用结构,PDH是将每路模拟的语音信号进行抽样、量化、编码，变为一路64kbit/s的数字信号。为了提高线路利用率和传输容量，又采用时分复用技术，将多路64kbit/s数字信号以字节为单位进行间插复接。,5.1.1 PDH和SDH的特点,欧洲和北美两大制式： 在欧洲将30个独立的64kbit/s语音信道与两个信息控制信道一起形成一个有32个时隙的信号结构，其传输速率为2.048M

4、bit/s； 在北美以及日本，则将24个64kbit/s信道的信号间插复用在一起，形成一个1.544Mbit/s的信息流。 为进一步提高传输容量，可将若干个2048kbit/s（或1544kbit/s）的信息流复接成更高速率的信息流。,5.1.1 PDH和SDH的特点,图5.1所示为ITU-T建议的30/32帧结构。基群每帧125ms，32个时隙，采用字节间插复用，16帧组成一个复帧，TS1TS31用于传信息（传送的信息统称为净荷），TS0传帧同步字及CRC校验码等用于运行、维护、管理的比特。,5.1.1 PDH和SDH的特点,图5.1 ITU-T的30/32帧结构,PDH优缺点：,PDH优点

5、： PDH技术与模拟技术相比，在提高信号质量和通信容量、有利于集成、缩小设备体积、减少功耗等方面有着无可比拟的优点 。,5.1.1 PDH和SDH的特点,PDH缺点： PDH的两种制式互不兼容，从而引起国际互连方面的困难。 上/下支路困难。低次群帧的起始点在高次群帧中没有固定位置，也无规律可循。造成设备的极大浪费 。 开销比特很少，不能提供足够的运行、管理和维护（Operation，Administration and Maintenans，OAM）能力。 因为PDH自身的“先天不足”，使得SDH（Synchronous Digital Hierarchy）体制应运而生。,5.1.1 PDH和

6、SDH的特点,2SDH的结构特点,SDH的帧为块状结构，如图5.2所示。每帧长125ms，由段开销、管理单元指针和通道开销和净负荷4大块组成，排列很有规律。,图5.2 STM-N帧结构,5.1.1 PDH和SDH的特点,SDH与传统PDH相比较，优越性：, 灵活的分插功能。 SDH有强大的网络管理能力。 强大的自愈能力。 具有后向兼容性和前向兼容性。,5.1.1 PDH和SDH的特点,5.1.2 SDH的帧结构,电信传输网是由传输设备和网络节点构成的。 传输设备：光缆线路系统、微波接力系统、卫星通信系统。 网络节点：包含终结、交叉连接、复用和交换功能，网络节点之间的接口叫网络节点接口（NNI）

7、。 SDH实际上是网络节点接口的一个统一规范，这个规范中首先统一的就是接口速率等级和帧结构安排。,STM-N帧结构,它由9行270 N列（字节）组成，每字节8个比特，一帧的周期为125ms，帧频为8kHz（每秒8000帧）。 STM-1（N=1）是SDH最基本的结构，每帧周期125ms，传19440比特（92708），传输速率194408000bit/s=155520kbit/s。 STM-N是由N个STM-1经字节间插同步复接而成的，故其速率为STM-1的N倍。 如图5.2所示,5.1.2 SDH的帧结构,SDH管理开销：,SDH通过分层结构来管理系统，不同的层有不同的管理开销，主要有段开销

8、、高阶通道和低阶通道开销。 STM-1段开销的安排如图5.3（a）所示。STM-N的段开销由N个STM-1段开销按字节间插同步间插复用而成，但只有第一个（STM-1）的段开销完全保留，其余N1个STM-1的段开销仅保留A1、A2和3个B2字节，其他的字节全部省略。STM-N的段开销复接后，每个字节在帧中的位置可用三维矢量S（a，b，c）表示，其中a表示行数，b代表复列数（19），与相同名称字节在STM-1帧中的列数相同，c代表在复列内该字节的间插层数（1N），折合成行列数如下： 行数=a 列数=N(b1)+c 例如，在STM-4中第一个STM-1的E2字节三维坐标为S（9，7，1），且N=4，

9、故它所在的行列数如下： 行数=9 列数=471)+1=25,5.1.2 SDH的帧结构,图5.3 STM-1开销字节分配,1段开销（SOH）,段开销又可分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）。再生段开销指不包含SDH复用设备的传输区间，复用段开销的定义与之相反。再生段开销位于每一帧前9列13行；复用段开销所处列的位置与再生段开销相同，行数为第59行。段开销部分各字节的含义如下。 A1、A2：帧定位字节。 J0：再生段踪迹字节。 D1D12：数据通道字节。 E1、E2：公务联络字节。 F1：用户定义字节。 B1：BIP-8比特交织奇偶校验字节。 B2：BIP-24比特交织奇偶校验字节

10、。 K1、K2（b1b5）：自动保护切换字节。 S1（b5b8）：同步状态字节。 M1：复用段远端误块字节。 K2（b6b8）：复用段远端缺陷指示。,5.1.2 SDH的帧结构,2管理单元指针（AU PTR）,管理单元指针是管理单元的主要组成部分，它放置在每帧前9列的第4行。 3通道开销（POH） 通道开销提供与各类容器相关的通道的管理与维护，提供虚容器从始发点到终端点之间管理与维护信息的通道。它与相应容器的数据一起组成虚容器后被传输，直至虚客器被分接为止。 下面主要介绍在我国的SDH传输网中应用最广的VC-4虚容器的通道开销各字节的安排：,5.1.2 SDH的帧结构,VC-4通道开销,在ST

11、M-1帧结构中，每个虚容器都由容器及其相关的通道开销组成。VC-4通道开销安排在每一帧的第10列，其具体字节的分配如图5.3（b），其含义如下。 J1：通道跟踪字节。 B3：通道比特交织奇偶校验字节。 C2：信号标志字节。 G1：通道状态字节。 F2、F3：用户定义字节。 H4：复帧指示字节。 K3（b1b4）：自动保护倒换（APS）通路。 N1：网络操作者字节。 K3（b5b8）：备用比特。,5.1.2 SDH的帧结构,4净负荷区,STM-1帧结构的第11270列为净负荷区，可以装入备阶准同步数字系列及其他数字信源的信息比特，其中包含少量复接单元产生的管理和维护字节。有时为方便起见，也把VC

12、-4通道开销归入净负荷字节数。,5.1.2 SDH的帧结构,5.1.3 复用和映射,复用和映射过程：将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间，并构成SDH帧的过程。 在SDH中，映射是指将PDH信号比特流或其他类型的信号比特流经过速率和格式的变换，放置到SDH容器中的确切位置上去。 映射分为：同步映射和异步映射 异步映射采用码速调整进行速率适配，SDH中采用正/零/负码速调整和正码速调整两种。 同步映射不需要速率适配，同步分为比特同步和字节同步，SDH中采用字节同步，并可细分为浮动模式和锁定模式。,实际PDH信号的映射方式如表5.1所示,5.1.3 复用和映射,复用,复用是指几路信号逐字节间

13、插或逐比特间插合为一路信号的过程。在SDH中基本采用逐字节复用。 图5.4（a）所示为STM-N的一般复用结构，它由一系列复接单元组成，说明了不同的同步数字系列信号是怎样经过若干中间复用步骤完成与SDH体制的接口。由STM-1至SDH高次序列的复用过程非常简单，体现了SDH同步复用的重要性。,5.1.3 复用和映射,复接单元,1容器（Container），C-nx（n=14） 2虚容器（Virtual Container），VC-nx 基本虚容器，VC-n（n=1、2） 高阶虚容器，VC-n（n=3、4） 3支路单元（Tributary Unit），TU-nx（n=13） 4支路单元组（Tri

14、butary Unit Group），TUG-n（n=2、3） 5管理单元（Administrative Unit），AU-n（n=3、4） 6管理单元组（Adminstraive Unit Group，AUG） 7基本同步传输模块STM-1 8N阶同步传输模块STM-N,5.1.3 复用和映射,图5.4 SDH复用映射结构,图5.4（a）所示为面向全球的一般SDH复用结构，在我国国内网的应用中，只需考虑C-4、C-3和C-12这3种接口，所以可把图5.4（a）简化成图5.4（b）。 从图5.4（b）的复用结构可以看出，若从容器C-12逐级复用，每一个STM-1模块可以包含63个2.048Mb

15、it/s的支路信号；若从容器C-3逐级复用，一个STM-1模块只能容纳443=48个2.048Mbit/s的支路信号，传输速率的损失很大，一般很少使用。2.048Mbit/s的速率也是数字程控交换机的标准接口速率，与SDH复接设备接口较方便。因此，一般只考虑常用的PDH基群和四次群在SDH中的复用过程。,5.1.3 复用和映射,5.2 SDH网元设备5.2.1 SDH设备一般化逻辑框图,图5.5所示为SDH复用设备的功能框图，图中每一小方块对应一种基本逻辑功能，每一虚框则对应一种复合功能，它们代表了设备逻辑功能的分割，而非实际物理设备的具体分割；同时，基本功能块之间的连接点为逻辑参考点，也不对

16、应物理设备的内部接口。把更多的基本块集合在一构成复合功能块，而复合功能块的不同连接又可构成各种SDH网元设备。下面将会介绍复合功能块功能和SDH网元设备。 SDH传送网元有4种基本的设备类型： 复用终端复用器（TM） 插分复用器（ADM） 数字交叉连接设备（DXC） 再生中继器（REG）。,图5.5 SDH设备的一般化逻辑化结构,SDH设备主要有以下3个方面的特点：, SDH提供高度的高级功能集成，允许不同的功能可以包含在某个具体物理设备中。 设备实现时比PDH设备具有很大的灵活性。通过软件配置功能可将各种功能组合在同一设备中，不同功能组合构成不同类型的设备。 设备的实现方法不依赖于功能。,5

17、.2.1 SDH设备一般化逻辑框图,复合功能块功能,1传送终端功能（Transport Terminal Function，TTF） 2. 高阶通道连接（Higher Order Path Connection，HPC） 3高阶组装器（Higher Order Assembler，HOA） 4低阶通道连接（Lower Order Path Connection，LPC） 5高阶接口（Higher Order Interface，HOI） 6低阶接口（Lower Order Interface，LOI） 7辅助功能块 SDH设备要实用化，除了主信道的功能块以外，还必须含有定时、开销、管理等辅助功

18、能块，主要有： 同步设备管理功能（Synchronous Equipment Management Function，SEMF）； 消息通信功能（Message Communication Function，MCF）； 同步设备定时源（Synchronous Equipment Function，SETS）。,5.2.1 SDH设备一般化逻辑框图,5.2.2 SDH网元设备,SDH网元设备是构成SDH网络的基本网络单元（Network Element，NE），简称网元，由复合功能块的特定连接而成，主要定义有4大类SDH的网元设备，如图5.6所示。 （1）同步数字交叉连接设备（SDXC） （2）

19、分/插复用设备（ADM） （3）终端复用设备（TM） （4）同步再生器（REG）,图5.6 SDH的网元,（1）同步数字交叉连接设备（SDXC）,SDXC（简称DXC）允许接入不同等级速率的数字信号，能对接入信号的全部或一部分进行交叉连接（静态交换），也能从高阶信号中分出和插入低阶信号。 DXC的主要设备有：DXC型、DXC型和DXC型，主要差别在交叉连接功能的能力上。我国最常用的DXC设备有DXC4/4、DXC4/1和DXC1/0，一般可以表示为DXC X/Y，其中X表示接入端口数据流的最高等级，可取0、1、2、3、4，其中0为64kbit/s端口，14为相应的PDH端口速率。Y表示参与交叉

20、连接的最低级别，可取1、2、3、4，代表PDH的14次群。,5.2.2 SDH网元设备,（2）分/插复用设备（ADM）,分插复用设备是在无须分接或终结整个STM-M信号的条件下，能分出和插入STM-M信号中的任何支路信号的设备，因此，这种设备有东西两个高速线路口。ADM也分为.1和.2两种类型。,5.2.2 SDH网元设备,（3）终端复用设备（TM）,终端复用设备用于把速率较低的PDH信号或STM-N信号组合成一个速率较高的STM-M（MN）信号，或作相反的处理，因此，终端复用设备只有一个高速线路口。根据支路口信号速率情况，TM分为低阶终端复用设备（类）和高阶终端复用设备（类）两大类，每一类又

21、有两种型号（1型和2型）。,5.2.2 SDH网元设备,（4）同步再生器（REG）,REG的基本功能是接收来自光纤线路的信号，将它再生，并往下一段光纤线路传送。它还要产生新的再生段开销加到承载信号上，并能对线路信号质量进行监视。,5.2.2 SDH网元设备,5.2.3 SDH传送网结构,由SDH网元设备和传输线路可以构成SDH传送网，我国SDH网的网络结构为4层平面结构，如图5.7所示。,图5.7 SDH传送网的物理拓扑结构,最高层面为长途一级干线网，主要省会及业务量较大的汇接节点城市装有DXC4/4，其间由高速光纤链路STM-4/STM-16等组成，形成一个大容量、高可靠性的网孔形国家骨干网

22、结构，并辅以少量线形网。由于DXC4/4也具有PDH系列的140Mbit/s接口，因而原有PDH的140Mbit/s系统也能纳入由DXC4/4统一管理的长途一级干线网。 第2层面为二级干线网，主要汇接节点装有DXC4/4或DXC4/1，其间由STM-1/STM-4组成，形成省内网状或环形骨干网结构，并辅以少量线形网结构。由于DXC4/1有2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s接口，因而原有PDH系统也能纳入统一管理的二级干线网，并具有灵活调度电路的能力。,5.2.3 SDH传送网结构,第3层面为中继网，可以按区域划分为若干个环，由ADM组成速率为STM-1/STM-4的自愈环，也

23、可以是路由备用方式的两节点环。环间由DXC4/1沟通，完成业务量疏导和其他管理功能，同时也可以作为长途网与中继网之间以及中继网和用户网之间的网关或接口，还可以作为PDH与SDH之间的网关。 第4层面为用户网，或称接入网。由于处于网络的边界处，业务容量要求低，且大部分业务量汇聚于一个节点（端局），因而通道倒换环和星形网都十分适合该应用环境，所需设备除了ADM外，还有光纤用户环路载波系统（OLC），速率为STM-1/STM-4，接口可以为STM-1光/电接口，PDH系列的2Mbit/s、34Mbit/s或140Mbit/s接口，普通电话用户接口，小交换机接口，2B+D或3OB+D接口以及城域网接口

24、等。,5.2.3 SDH传送网结构,5.3 基于SDH的多业务传送节点（MSTP）5.3.1 MSTP技术的产生,未来业务数据化的趋势已被广泛认同，如何高效可靠地传输数据业务，是网络建设的一个重要任务。在网络的骨干层，随着DWDM技术的普遍应用，骨干带宽已经解决；在网络的接入层，吉比特以太网、10G比特以太网技术将得到大规模推广；因此，网络的汇聚层，即城域网络将成为瓶颈。,两种组网方法:,在传统的城域网内，环型保护是主要的保护方式。 在传统的城域组网中，主要有两种组网方法: 1SDH/SONET组网 2以太环网 下具体介绍这两种组网方法,5.3.1 MSTP技术的产生,1SDH/SONET组网

25、（IP OVER SDH/SONET ）,优越性：通过接入到SDH环网，可以利用SDH的丰富开销来对光纤进行性能和故障的检测，实现对光纤的“维护管理”，更重要的是可以利用SDH的保护机制，来实现光纤失效时的快速保护。 SONET环网的局限性 ： 逻辑链路连接太多且复杂。 链路所保持的固定带宽造成了浪费。 多播业务易造成拥塞。 浪费保护带宽。,5.3.1 MSTP技术的产生,2以太环网,优越性：对以太网来说，数据业务的传输可以做到高效和可用带宽的恰好分配，网络的管理维护和实现的成本也相对低廉。 局限性： 在断纤时保护实现较慢。 以太网并不能适应“实现全环公平分配带宽”的要求，靠近目的节点的节点会

26、自然享有更多的可用带宽。,5.3.1 MSTP技术的产生,MSTP的发展： MSTP的最大特点体现在对以太网业务处理上。初期的MSTP具有以太网透传功能，此时设备具有较好的带宽保证特性和安全性，但带宽利用率较低，组网灵活性不够。 随着业务需求和技术的发展，MSTP逐渐具备二层交换功能，可实现基于以太网链路层的数据帧交换，提供了更大的组网灵活性和低成本，适合于用户数量多但业务量小且带宽动态变化的以太网业务接入。 现阶段MSTP技术的主要特征是引入了中间的智能适配层，可支持多点到多点的连接，具有可扩展性，支持用户隔离和带宽共享，支持QoS、SLA增强、阻塞控制以及公平接入。从目前的技术发展来看，中

27、间的智能适配层主要有两种，分别是弹性分组环（RPR）和多协议标签交换（MPLS）。,5.3.1 MSTP技术的产生,5.3.2第一代MSTP,第一代MSTP实现了SDH更有效地承载IP数据业务。 1虚级联技术的引入 将VC单元级联起来组成适合的装载单元是一个有效的方法，但在长距离传输中要求过高，故提出了虚级联技术。 虚级联技术与相临级联技术不同之处在于： VC-n单元可分属于不同的STM-N中，具有自己独立的结构和相应的POH序列；通过虚级联的复帧标示符（MFI）、序列标示符（SQ）加以标示（其属于LCAS和VC控制帧），形成一个虚拟的大容器（VC-n-Xv）（或称为虚容器组）进行传输。这样每

28、个独自的VC-n作为虚容器组的不同成员，可以通过不同的路径传输，只要在目的端汇聚即可，无须途径设备提供级联功能。,2链路容量调整机制（LCAS）技术的引入,虚级联技术只是提供一个更为有效的组合装载单元的可能方案，保证IP数据业务在SDH承载网上实现端到端的高效传送还需要一种真正的管理机制。即链路容量调整机制链路容量调整机制 建立在源和目的之间双向往来的控制信息系统。这些控制信息可以根据需求，动态地调整虚容器组中成员的个数，以此来实现对带宽的实时管理，从而在保证承载业务质量的同时，大大提高了网络利用率。LCAS和VC控制帧结构如图5.8所示。,5.3.2第一代MSTP,在高阶虚级联（VC-3/4

29、）过程中，LCAS和VC控制帧被H4字节中传输，在低阶虚级联（VC-12）采用K4字节传输LCAS和VC控制帧。虚级联的建立/清除、成员的增加/减少是通过改变LCAS和VC控制帧中控制命令域里状态字段中的指令，在源和目的间建立通信进程来实现的。其中命令状态包括：IDLE（空闲状态）、NORM（正常状态）、ADD（增加指令）、REMOVE（删除指令）、EOS（结束状态）和DNU（路径失效状态）。,图5.8 LCAS和VC控制帧结构,5.3.2第一代MSTP,从整体技术角度讲，虚级联技术和LCAS机制使得SDH高效承载IP业务成为了可能，也就形成了具有实际应用价值的第一代MSTP，其功能结构如图5

30、.9所示。,图5.9第一代MSTP基本功能模型,5.3.2第一代MSTP,3数据的封装,为了使IP业务无缝地映射到VC容器中还存在一个不可或缺的过程IP包的封装。 封装方式目前有以下3种：即PPP（Point-to-Point Protocol，点到点协议）、LAPS（Link Access Procedure-SDH）协议和GFP（Generic Framing Procedure，通用成帧规程协议）。,5.3.2第一代MSTP,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,内嵌RPR的MSTP功能结构如图5.10所示。RPR的贡献主要集中在3个方面：带宽效率、保护机制和带宽公平机制。,图5

31、.10内嵌RPR的MSTP功能结构,1采用双环结构，提高带宽效率,RPR采用双环结构传输控制信息和数据信息，同时仍然维持SDH APS类似的保护机制。控制信号不受数据业务影响。同时，控制信号也不依靠反向光纤。RPR环可支持双向1Gbit/s、2.5Gbit/s数据传送，并可支持WDM方式数据传送。 RPR的典型用法是由两根反向光纤组成环形拓扑结构（见图5.11），其中一根光纤是顺时针，另一根光纤是逆时针。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,图5.11 RPR环,采用空间复用技术，提高带宽效率,RPR上的业务到达目的节点后就被取出（多播或者广播业务仍然在源节点取出），而FDDI环路要

32、求业务达到目的节点后还要继续传送，直到源节点才被剥离，因此，RPR环上不被业务占用的一部分带宽就可以用于传送其他业务，使得光纤带宽的利用率进一步提高。 例如，在图5.11中，节点B向D发送业务的同时，节点EA没有被使用的带宽也可以用于传送业务，这样就实现了空间复用。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,2保护和恢复机制,RPR标准中规定了两种保护倒换方式： 源节点导向方式：源节点执行环的倒换，这种方式是协议中规定的默认倒换机制。 环回方式：由故障点的两侧节点执行环的倒换。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,两种保护倒换方式比较：,源节点导向方式是RPR标准中的默认保护倒换

33、方式。采用这种倒换方式时，由于在故障发生后、新的拓扑发现之前，没有任何存储转发机制，所有从源节点发往故障区域的数据都只能被丢弃，因此，这种方式的丢包率比较大。 采用环回方式的时候，在故障发生到故障链路两侧节点实现保护倒换之间的这一段时间内，会丢失数据包，其他时间都有确定的数据存储转发机制，因此，它的丢包率相对较小。 但是，环回方式在故障发生后、新的最优通路发现之前，倒换所采用的临时通路（非最优通路）占用了额外的链路带宽，同时还加大了时延。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,3带宽公平算法,如果没有任何带宽公平机制，RPR节点接入传输介质后，可能会长时间无限制地占用全部带宽，致使其下

34、游带宽总也得不到相应的带宽而无法传送，这就是所谓的带宽“饥饿”问题。 为了克服这一问题，RPR采用了公平性算法，确保了环上的每一个节点都能公平地享用可申请带宽。如图5.13所示，假设总的带宽为2Gbit/s，则当A、B、C、D都向E节点发送业务的时候，每条链路将占用500Mbit/s带宽。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,图5.13 带宽公平算法,协议提供两种公平性算法：,保守型算法：拥塞节点发出公平消息后，会等待上游节点调整到公平速率，然后对调整后的情况进行分析，如果拥塞没有解除，再次发送公平消息，如此持续，一直到拥塞解除。 积极型算法：拥塞节点持续向上游节点发送最新的估计公平

35、速率（每100ms发送一次），直到拥塞解除后，该节点向上游节点通知拥塞解除，则上游节点可以逐渐增大发送速率。如此持续，直到拥塞解除。由于有上次调整的经验，因此，各节点会比上次更快地进入平衡速率。,5.3.3内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP,5.3.4内嵌MPLS的MSTP,MPLS技术产生原因：为了能够将真正的QoS引入以太网业 务，需要在以太网和SDH间引入一个中间的智能适配层来处 理以太网业务的QoS要求，于是MPLS技术便应运而生。 1MPLS在城域传送网技术中的优势： MPLS在接入网和城域网中通过封装可实现对几乎所有网络协议的支持。 各个网络层次、网络结构之间，不同厂家设备之间的互

36、通能力强。 业务辨认能力强。 业务区分能力强。 提供端到端信令。 对流量工程的支持。 业务调度更加灵活。 业务颗粒区分更加细致。 MPLS标准成熟，几乎所有的设备供应商都支持MPLS。,2MPLS在MSTP设备中的功能要求,内嵌MPLS处理层的功能要求包括: 具备将以太网业务适配到MPLS层的功能。 具备MPLS操作管理维护功能。 具备MPLSLSP保护功能。 具备在MPLS层按服务等级调度业务的能力。 具备将MPLS帧映射到SDH层传送并指配SDH虚容器作为传送通道的功能。,5.3.4内嵌MPLS的MSTP,目前，大部分厂家在新一代的MSTP设备上已支持内嵌MPLS功能，其中部分设备的MPL

37、S技术是与RPR（弹性分组环）技术结合出现的，同时也可以在无RPR功能的以太网卡上支持MPLS功能。,5.3.4内嵌MPLS的MSTP,图5.14 MPLS承载以太网业务在MSTP中传送的模型,5.4 光自动交换网络5.4.1光自动交换网络的起源,传统SDH光网络主要为语音业务而设计，其网络扩展性差，并且带宽利用率较低，随着网络规模越来越大，人们希望借助新技术，实现业务的动态申请、选路、业务自动建立，从而简化网络的业务管理，降低运营成本。这样光自动交换网络就应运而生。 2000年前后，国际标准化组织和论坛（如ITU-T、IETF、OIF、TMF等）纷纷着手ASON标准化的研究。ITU-T、IE

38、TF和OIF之间工作具有很强的互补性。图5.15所示为ASON标准化组织的不同侧重点和相互的关系。,5.4.1光自动交换网络的起源,图5.15ASON标准化组织的不同侧重点和相互关系,5.4.2 ASON的概念,1定义 ASON（Automatically Switched Optical Network）即自动交换光网络，也称为智能光网络，它是在选路和信令控制下，完成自动交换功能的新一代光网络，是一种标准化了的智能光传送网。 ASON首次将信令和选路引入传送网，通过智能的控制层面来建立呼叫和连接，使交换、传送、数据3个领域又增加了一个新的交集，实现了真正意义上的路由设置、端到端业务调度和网络

39、自动恢复，是光传送网的一次具有里程碑意义的重大突破，被广泛认为是下一代光网络的主流技术。,2ASON的体系结构,ASON体系结构主要表现在ASON的3种平面和3种连接类型上。 （1）ASON的3种平面： 控制平面的引入是ASON不同于传统传送网的一个根本点，它由一组通信实体和控制单元（OCC）组成，负责完成对连接的建立和删除以及其他操作的控制功能。 传送平面就是传统的SDH网络，它负责完成光信号传输、复用、配置保护倒换、交叉连接等功能，并确保所传光信号的可靠性。 管理平面完成传送平台、控制平面和整个系统的维护功能，主要面向网络管理者，着重对网络运行情况的掌握和网络资源的优化配置，负责所有平面间

40、的协调和配合。,5.4.2 ASON的概念,图5.16ASON的体系结构,5.4.2 ASON的概念,（2）ASON的3种连接,永久连接是从管理平面直接配置传送平面资源来建立连接，这种连接的发起者和配置者都是管理平面，一旦建立连接，在没有管理平面的相应拆除命令情况下连接就一直存在。 交换连接的建立是由控制平面的请求来产生的，对传送平面资源的配置也是由控制平面来完成的。这种连接是应用户的请求而建立的，一旦用户拆除请求，那么这条连接就在控制平面的控制下自动拆除了。交换式连接的引入是整个ASON的核心所在。 软永久连接是介于以上两种连接之间，这种连接建立的请求也是从管理平面发出的，但对传送网资源的配

41、置却是由控制平面完成的。这种连接的拆除也是在管理平面的命令下完成的。,5.4.2 ASON的概念,5.4.2 ASON的概念,图5.173种连接的示意图,3ASON和传统光传送网络之间的关系,ASON同传统光网络的区别在于它增加了一个控制平面，ASON控制平面既适用于光传送网（OTN），也适用于SDH。 从图中可以看出，要构成ASON必须是SDH/OTN+控制平面+新一代网管平面，三者缺一不可。,图5.18 SDH、OTN和ASON的关系,5.4.2 ASON的概念,5.4.3 ASON的关键性技术,1自动发现机制 通过一组链路连接的对等网元必须发现邻居网元的ID，并确定各自端口的相互映射关系

42、和协商它们在链路上能够支持的服务，此外，物理线路冲突（如光纤连接错误）也能被自动检测到。 自动发现技术包括物理介质层上邻接的发现、层邻接的发现和控制实体的逻辑邻接的发现。,（1）邻居发现。自动邻居发现过程允许直连的相邻网元设备确认彼此的身份端口ID和对所连接的远端接口进行认证。 如图5.19所示，N1和N2网元设备通过3对双向光纤相连，图中T表示激光发送器，R表示光检测接收器。N1端口2发送包含自己IP地址标志和端口ID（被称为控制通道ID：CCID）的配置消息给N2的端口11，N2接收到后保存起来并复制，发送确认消息（含有自身以及刚刚从邻居那里获得的IP地址标志和端口ID）给N1，从而完成邻

43、居之间的端口映射关系。,图5.19 基于带内IPCC实现方式的自动邻居发现过程,5.4.3 ASON的关键性技术,（2）服务发现。与邻居发现过程相关联（在其完成之后被激活），消息交换也是基于IP控制信道 （IPCC）。此过程主要存在于相邻网元对等实体之间，用于描绘设备的能力以及从邻居获得相关的传送网服务信息。其另一个重要功能就是得到相邻网元接口的限制信息。 （3）层邻居发现。在获得了物理介质层（如光纤层）上的邻接关系和两端节点的IP地址之后，就可以发现不同层上的链路连接关系。,5.4.3 ASON的关键性技术,2基于分布式呼叫连接管理（DCM）的信令技术,ASON控制平面提出的DCM基本信令功

44、能就是快速实施呼叫连接的建立和拆除。为了完成信令的操作过程，即交换连接（SC）和软永久连接（SPC）的建立，需要ASON控制平面相应的功能组件来支持 ，包括 ： 呼叫接纳控制器（CAC） 呼叫控制器（CallC） 连接控制器（CC） 链路资源治理器（LRM） 其中CAC负责基于呼叫参数确认、用户权力和网络资源接入策略的呼叫接纳控制。,5.4.3 ASON的关键性技术,图5.20所示为基于DCM跨全光网的呼叫建立过程，为了支持交换连接服务，呼叫请求通过A端用户请求代理（ARA）发送“呼叫建立请求”消息给主叫方呼叫控制器而被初始化，呼叫请求指定了与用户请求呼叫关联的信息。,图5.20基于DCM跨全

45、光网的呼叫建立过程,5.4.3 ASON的关键性技术,5.4.3 ASON的关键性技术,3ASON的路由技术 ASON路由技术是整个自动交换光网络的核心技术之一，在实现连接的动态选路方面发挥了重要作用。传统的IP网络采用的路由协议是开放最短路径优先（OSPF）协议，能够实现路由的动态选路。ASON的路由需要更多的特性和更高的灵活性，一般采用基于GMPLS扩展的OSPF-TE路由协议。,（1）ASON路由体系结构 ASON的路由结构组件包括： 路由控制器（Routing Controller，RC） 路由信息数据库（Routing Information Database，RDB） 链路资源管理

46、器（LRM） 协议控制器（Protocol Controller，PC）,5.4.3 ASON的关键性技术,图5.21 路由功能部件示例,ASON的路由结构组件简介： RC负责响应连接控制器为了建立连接而对通道或路由信息的请求 。 RDB存储本地拓扑、网络拓扑、可达性、路由策略配置和其他通过路由信息交换获得的信息。 LRM向RC提供所有SNPP链路信息，并将其控制的链路资源的任何状态改变告知RC。 PC还处理和路由协议相关的控制信息，这些控制信息用于路由信息交换的管理和维护。 LRM、RDB和RC是与协议无关的，PC是与协议相关的。 。,5.4.3 ASON的关键性技术,（2）ASON路由方式及接口 ASON中有3种路由方式：分层路由、源端路由和逐跳路由。 路由部分的主要功能是要为连接控制器提供路由信息以及路由信息的分发，主要由路由控制器完成。 在ASON中，路由控制器的输入、输出接口包括路由表请求接口、本地拓扑接口和网络拓扑接口。,5.4.3 ASON的关键性技术,（3）ASON路由与IP网络路由的不同,1.在IP网络中，数据转发是逐跳进行的，不需要事先建立连接。而在基于电路交换的光网络中，数据的交换是基于端到端的，需要事先建立连接。 2.在IP网络中，每个路由器根据IP数据包中的目的地址进行独立的路由选择。在光网