信息管理与信息系统专业毕业论文--三网融合的承载网络关键技术探讨

信息管理与信息系统专业毕业论文--三网融合的承载网络关键技术探讨内容摘要：

/ASON 网络 目 前电信网核心 /汇聚层中广泛应用的传输设备已经集合了传统 SDH、 MSTP 和ASON 的功能， ASON 在电信网络中 SDH技术特点及应用 SDH 技术是一种严格的同步传输技术，其网络稳定可靠、误码少，具有统一的帧结构、标准的传输速率和光路接口，开销丰富，网管功能强大，支持多种的网络拓扑结构。 SDH 在传输业务信号时，各种要进入 SDH 的帧的业务信号都要经过映射、定位以及复用 3 个步骤：映射是指将各种速率的信号先通过码速的调整装入相应标准容器（ C），再然后加入通道开销（ POH） 从而形成虚容器（ VC）的过程，帧相位发生偏差 称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息受尽支路单元（ TU）或管理单元（ AU）的过程，它通过支路单元指针（ TUPTR）或管理单元指针（ AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低阶通道层信号通过码速调整是指进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。 SDH 是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。 SDH 可实现网络的有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间 10 的互通等多项功能，能大大提高网络的资源利用率、降低管理及维护费用，实现灵活、可靠和高效的 网络运行与维护。 SDH 传统组网拓扑为环形拓扑，目前在各大电信运营商的骨干及城域网络中仍有广泛的应用。 MSTP 技术特点及应用 MSTP 是以 SDH 为基础的多业务传送平台，是在充分利用 SDH 技术，特别是其保护恢复能力和确保的延时性能的基础上，加以改造以适应多业务应用，支持第 2层和第 3 层的数据传输。 其基本思路是将多种不同业务通过 VC级联等方式映射进不同的 SDH 时隙，而 SDH 设备与第 2层乃至第 3 层分组设备在物理上集成为一个实体，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络扩展性，还节省了空间、耗电等资源需求。 特别是集成了 IP 选路、以太网、帧中继或 ATM 后，可以通过统计复用来提高 TDM 通路的带宽利用率和减少局端设备的端口需求。 MSTP 节点的基本 功能如 图 22所示 P D H 接 口A T M 接 口以 太 网 接口S T M N 接口A T M 层 处 理P P P / L A P S / G F P再 生 段 开销 处 理2 层 交 换V C映射复 用 段 开 销 处理交叉连接（ V C N ）复用段开销处理再生段开销处理S T M N 接口S T M N 接口 图 22 基于 SDH 的多业务传送节点基本功能 MSTP 技术发展的重要驱动之一是对以太网业务的支持，以太网新业务的 QoS要求推动着 MSTP 的发展。 一般认为 MSTP 技术发展可以划分为 3 个阶段。 第一代 MSTP 的特点是提供以太网点到点透传。 它是将以太网信号直接 映射到SDH 的虚容器（ VC， Virtual Container）中进行点到点传送。 在提供以太网透传租线业务时，由于业务粒度受限于 VC，一般最小为 2Mbit/s。 因此，第一代 MSTP 还不能提供不同以太网业务的 QoS 区分、流量控制、多个以太网业务流的统计复用和带宽共享以及以太网业务层的保护等功能。 第二代 MSTP 的特点是支持以太网二层交换。 它是在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于 SDH 虚容器的点对点链路之间实现基于以太网链路层的数据帧交换。 相对于第一代 MSTP，第二代 MSTP 进行了许多改进，它可提供 基 11 于 的流量控制、多用户隔离和虚拟局域网（ VLAN， Virtual Local Area Network）划分、基于生成树协议（ STP， SpanningTree Protocol）的以太网业务层保护以及基于 的优先级转发等多项以太方面的支持。 目前正在使用的 MSTP仍然存在着许多的不足，比如不能提供良好的 QoS 支持，业务带宽粒仍然受限制于VC，基于 STP 的业务层保护时间太慢， VLAN 功能不适合大型城域公网应用，还不能实现环上不同位置节点的公平接入，基于 的流量控制只是针对点到点 链路，等等。 第三代 MSTP 的最显著特点就是支持以太网 QoS。 在第三代 MSTP 中，引入了中间的智能适配层、通用成帧规程（ GFP， Generic Framing Procedure）高速封装协议、虚级联和链路容量调整机制（ LCAS， Link Capacity Adjustment Scheme）等多项全新技术，支持 QoS、多点到多点的连接、用户隔离和带宽共享等功能，能够实现业务等级协定（ SLA， ServiceLevel Agreement）增强、阻塞控制以及公平接入等。 此外，第三代 MSTP 还具有相当强的可扩 展性。 可以说，第三代 MSTP 为以太网业务发展提供了全面的支持。 通过 GFP 封装等技术实现以太网、 ATM 等综合业务的接入。 是一种面向连接的刚性管道传输网技术，在以太网业务承载方面借助于虚级联和 LCAS 技术实现了以太网等数据分组类业务的透明、可靠传送。 用传统的 SDH 网络传输数据业务时，会产生两个问题。 一个问题是当用 SDH的高阶通道或低阶通道装载以太网、吉比特以太网所属的 10Mbit/s、 100Mbit/s、1Gbit/s 等数据业务时，要么带宽太大，造成浪费，要么带宽太小，造成丢包。 另一个问题是以太网、吉比特以 太网的带宽是突发性的，而 SDH 的速率是固定的，配置起来不灵活。 由此， VC 级联和 LCAS 链路容量调整机制这两个技术应运而生。 通过级联和虚级联技术，可以实现对以太网带宽和 SDH 虚通道之间的速率适配。 尤其是虚级联技术，可以将从 VC4 到 VC12 等不同速率的小容器进行组合利用，能够做到非常小颗粒的带宽调节，相应的级联后的最大带宽也能在很小的范围内调节。 虚级联技术的特点就是实现了使用 SDH 经济有效地提供合适大小的信道给数据业务，避免了带宽的浪费，这也是虚级联技术最大的优势。 级联的最大优点是承载多业务（主要是数据业 务）时提高了传输系统的带宽匹配率。 LCAS 是在ITUT 中定义的一种可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数的功能，它所提供的是平滑地改变传送网中虚级联信号带宽以自动适应业务带宽需求的方法。 传统电信网中， MSTP 网络主要承载的业务包括大客户电路、移动回传业务等， 12 主要用于传送电路业务，也适用于传送少量分组业务。 在城域网中， MSTP 设备主要应用于核心和汇聚层。 MSTP 可以实现以太网接入、动态调整带宽、 2~100Mbit/s的接入速率、保证带宽等功能。 能为客户提供独享带宽，客户之间采用物理隔离 ，安全性高，满足金融企业安全要求高的要求；宽带调整灵活，可以根据客户需求增加或减少宽带而不需频繁更换客户和局端设备，带宽调整范围为 2~100Mbit/s，带宽调整灵活，升降级方便。 客户接入方便，成本低：客户采用以太网口接入，不需购买 ATM 或 POS 板卡，不需占用更多的槽位，成本低，接入方便。 但由于 MSTP 是在 SDH 基础上发展而来的，是一种面向连接的刚性管道传输技术，在统计复用方面存在一定的局限性，只有在 MSTP 节点上配置带有以太网交换能力的板卡才能在单板上实现业务的统计复用，统计复用效率较低，比较难以实现大 规模、复杂数据业务的组网传送需求。 ASON技术特点及应用 早在 2020 年 3 月，国际电联就提出了 ASON 的概念，其基本设想是在光传送网 中引入控制平面（ CP， Control Plane） ,以实现网络资源的按需分配，从而实现光网络的智能化。 使未来的光传送网能发展为向任何用户提供连接的网，成为一个有成千上万个交换节点和千万个终端构成的网络，并且是一个智能化的全自动交换的光网络。 ASON 体系结构包括控制平台、传送平台和管理平面，分别负责网络控制、数据传送和网络管理，用于传送控制和管理信息的数据通信网（ DCN， Digital Communication Network）也是 ASON 网络的一部分。 ASON 的本质是一个具有自动路由、信令和发现功能的智能光网络。 控制平面的提出是 ASON 技术的一大创新。 在此之前，光传送网只有传送平面和管理平面，没有分布式、智能化的控制平面，因此， ASON 概念的提出，使传输、交换和数据网络结合在一起，实现了真正意义的路由设置、端到端业务调度和网络自动恢复，它是光传送网的一次具有里程碑意义的重大突破。 ASON 控制平面技术包括路由协议与交换信令、动态波长选路与连接类型、自动拓扑、资源发现与资源优化配置等方面的关键技术。 利用控制平面技术，光网可以有效的自动实现包括资源发现、状态信息传播、通道选择、通道管理等功能。 传送平面包括提供子网络连接（ SNC， Subwork Connection）的网元（ NE， Network Element），它具有各种粒度的交换和疏导结构，如光纤交叉连接、波带和波长交叉连接；具有各种速率和多业务的物理接口，如 SDH（ STMN）。 以太网接口、 ATM 接口以及其他特殊接口等；具有与控制平面交互的连接控制接口（ CCI， Connection Control Interface）。 13 管理平面负责网元、网格、网络资源和业务的管理，同时协调控制平面和传送平面的功能实施。 具体功能包括故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理。 ASON 具有以下突出优点： （ 1） 流量工程，允许将网络资源动态的分配给路由； （ 2） 恢复和复原能力，使网络在出现问题时仍能维持一定质量的业务，特别是分布式恢复能力，可以实现快速业务恢复； （ 3） 将光网络资源与数据业务分布自动联系在一起，可以形成一个响应块、成本低的光传输网； （ 4） 可以提供新的业务类型，诸如按需带宽业务和光层 VPN等。 在 ASON 中，提出了全新的 CP 概念。 CP 涉及接 口、协议和信令 3 个方面的问题，负责连接的提供、维护以及网络资源的管理。 在网络中，连接的提供需要路由选择算法、路由请求和建立连接的信令机制。 一旦一个连接被成功地建立起来，它就需要按照业务等级协议（ SLA）进行维护。 而获得网络的拓扑（包括网络总体情况和连通性）以及可用资源的信息是网络操作的基本功能。 理想情况是，网络的拓扑和可用资源应该自动发现，以实现邻居和终端系统发起的请求机制、算法以及信息在网络中的通告。 此外，有效的网络资源的利用要求维护一个网络总体的当前可用网络资源信息，这都是完成 CP 功能、实现连接动态提供 的基础。 ASON 正是有了这样的 CP，有了接口，通过协议和信令系统动态地交换网络拓扑状态信息、路由信息及其它控制信息，才具备了实现光通道的动态建立和拆除的能力，具备了自动交换的能力。 ASON 的每个网元都具有智能性，网元间可进行路由信息和链路状态信息的交换。 每个网元依据动态路由协议掌握着整个网络的拓扑结构和相关链路的状态。 每个网元知道哪些网元具有可达性，并知道通过哪些路径可达。 智能光网络充分简化了网络管理系统，通过一个网管系统就可实现对网络的有效管理，实现端到端的配置、故障管理和性能管理等功能。 自动交换光网 络技术的发展目前已比较成熟，电信网络中已有大范围的商用，但其智能化功能的应用仍不充分，将来会结合 OTN 技术，充分发挥其智能化的优势。 波分复用网络 WDM 技术就是采用波分复用器（合波器）在发送端将不同标称频率的信号光载波 14 合并起来，并送入一根光纤传输；在接收端，再另由一波分复用器（分波器）将这些不同信号的光载波分开，其典型系统如图 23所示。 光 发 射 机光 发 射 机光 发 射 机光 发 射 机Λ1λNΛ2Λ 3光 接 收 机光 接 收 机光 接 收 机光 接 收 机λ1λNλ2λ 3光 放 大 器 图 23 WDM 系统示意图 WDM 又分为密集波 分复用（ DWDM， Dense Wavelength Division Multiplexing）和粗波分复用（ CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing）两种。 DWDM 技术具有超大容量、低成本的特点，适合承载大颗粒业务（如 GE 及以上），为不同类型的大颗粒业务提供透明的传送。 目前国内 80*40Gbit/s()的 DWDM 系统已经得到了广泛的商用。 在整个电信网络中， WDM 网络处于纵向结构中的传送网层面，可应用于包括接入、城域、骨干网在内的任何一个网 络。 在传送网络内部，省际和省内干线中现有 SDH 传送网与 WDM 传送网是业务与承载的关系， SDH 业务由 WDM 传送网承载；在城域范围内， SDH/MSTP、 ASON 等传送网与 WDM 传送网可以互相独立，也可以是业务与承载的关系。 对于新增业务， GE 及以下颗粒可采用 SDM、 MSTP、PTN 等传送网承载， GE 及以上大颗粒业务适合直接采用 WDM 传送网承载：SDH/MSTP、 ASON。