（計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）mstp技術(shù)及其在傳輸網(wǎng)管中的實現(xiàn).pdf

摘要 摘要 基于s d h 的m s t p 多業(yè)務(wù)傳輸平臺，同時實現(xiàn)t d m 、a t m 、i p 等業(yè)務(wù)接入、 處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)傳送平臺，有效地支持數(shù)據(jù)、語音和圖像業(yè) 務(wù)交換。伴隨著電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，m s t p 的技術(shù)也在不斷進步，主要體現(xiàn)在對以太 網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理上。它經(jīng)歷了從支持以太網(wǎng)透傳的第一代m s t p 到支持二層交換的 第二代m s t p 再到當(dāng)前支持i p 業(yè)務(wù)q o s 的新一代( 第三代) m s t p 的發(fā)展歷程。今 后的發(fā)展將進入智能化服務(wù)發(fā)展階段。 電信管理網(wǎng)( t m n ) d p 管理s d h 傳送網(wǎng)的那一部分稱為s d h 管理網(wǎng)( s m n ) ；本 文基于的t 3 傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)了s m n 分層機構(gòu)中網(wǎng)元管理層和網(wǎng)絡(luò)管理層的功 能；t 3 通過北向適配器可以為上級網(wǎng)管提供接口，通過南向適配器可以管理網(wǎng)元 和下級網(wǎng)管。傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)是在公司統(tǒng)一網(wǎng)管平臺u e p 上進行的應(yīng)用層的開發(fā)； 傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)采用插件化開發(fā)，并可以對實現(xiàn)的插件進行動態(tài)的加載卸載，提高 了系統(tǒng)的靈活性； t 3 傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)中m s t p 模塊提供了對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尤其是對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的支 持，是系統(tǒng)中必不可少的模塊。負責(zé)開發(fā)的m s t p 模塊根據(jù)項目系統(tǒng)需求文檔設(shè) 計和實現(xiàn)了支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的子模塊有以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬管理、r p r 業(yè)務(wù)分類( 可以 把業(yè)務(wù)分為a 、b 、c 類，并且可以對業(yè)務(wù)進行上環(huán)指配功能以及能將r p r 業(yè)務(wù) 適配到r p rm a c 層) 、u n i n n i 端1 ：3 管理( t r u n k 組) 、v c g 端口通道綁定( 級聯(lián)技 術(shù)，可以設(shè)置是啟用實級聯(lián)還是虛級聯(lián)) 、l c a s 管理、以太網(wǎng)單板鏡像管理、以 太網(wǎng)v l a n 安全管理、以太網(wǎng)靜態(tài)m a c 地址表管理、以太網(wǎng)端口v l a n 標(biāo)記、 以太網(wǎng)端1 ：3 出口q o s 算法管理、最小流域片段( 即一條以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，是對單板級的 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的抽象建模) 管理等模塊。設(shè)計和實現(xiàn)的m s t p 模塊都要進行設(shè)置、查 詢、下載、上載以及上載比較等命令處理流程。 t 3 傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)以及m s t p 模塊經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼實現(xiàn)、單元 測試、聯(lián)調(diào)、集成測試、系統(tǒng)測試等開發(fā)流程，最后t 3 系統(tǒng)和m s t p 模塊都取得 了很好的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞：多業(yè)務(wù)傳輸平臺，電信管理網(wǎng)，傳輸網(wǎng)管 a b s t r a c t a b s t r a c t t h em u l t i - s 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 ns d hc a l la c h i e v ea c c e s s ，t r e a t m e n t a n dt r a n s m i s s i o no fs e r v i c eo ft m d ，a t m ，i ps i m u l t a n e o u s l y , t op r o v i d eau n i f i e d m a n a g e m e n to fm u l t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，e f f e c t i v e l ys u p p o r tt h es e r v i c e e x c h a n g e m e n to fd a t a , v o i c ea n di m a g e m s t pa c c o m p a n i e db yt h ed e v e l o p m e n to ft h e t e l e c o m m u n i c a t i o n sn e t w o r kh a sb e e np r o g r e s s ，m a n i f e s t e dm a i n l yi nt h et r e a t m e n to f e t h e r n e ts e r v i c e i th a se x p e r i e n c e dac o u r s eo fd e v e l o p m e n tf r o mt h ef i r s tg e n e r a t i o n t h a ts u p p o r tt r a n s p a r e n tt r a n s m i s s i o no f e t h e r n e tt ot h es e c o n dg e n e r a t i o nt h a ts u p p o r t s e c o n d - l a y e rs w i t c h i n gt oan e wg e n e r a t i o n ( t h i r dg e n e r a t i o n ) t h a ts u p p o r tq o so fi p s e r v i c e t h ep a r to ft e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r kt h a tt o m a n a g es d h t r a n s m i s s i o nn e t w o r kk n o w na ss d hm a n a g e m e n tn e t w o r k( s m n ) ，n l et 3 t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mt h a tt h i st h e s i si sb a s e do nr e a l i s et h e f u n c t i o n so fe l e m e n tm a n a g e m e n ta n dn e t w o r km a n a g e m e n tl a y e r si nt h es m n h i e r a r c h y , p r o v i d ei n t e r f a c ef o rt h es u p e r i o rn e t w o r km a n a g e m e n tt h r o u g hn o r t ha d a p t e r , m a n a g e t h ee l e m e n ta n dt h el o w e rm a n a g e m e n tt h r o u g ht h es o u t h a d a p t e r t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mi st h ed e v e l o p m e n to fa p p l i c a t i o nl a y e ro f u n i f i e de l e m e n tm a n a g e m e n tp l a t f o r m ( u e p ) t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e mu s i n gp l u g - i nd e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o no fp l u g - i n sc a nd y n a m i c a l l y l o a d i n ga n du n l o a d i n g ，i m p r o v et h ef l e x i b i l i t yo f t h es y s t e m m s t pm o d u l ei nt 3t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e mp r o v i d e st h e s u p p o r tf o rd a t as e r v i c e se s p e c i a l l ye t h e m e t , a r ee s s e n t i a lm o d u l e si ns y s t e m m s t p m o d u l et h a tb a s e do nt h ep r o j e c ts y s t e mr e q u i r e m e n t sd o c u m e n th a sd e s i g n e da n d i m p l e m e n t e ds e v e r a lf u n c t i o n st os u p p o r tt h ee t h e r n e t ，t h e f u n c t i o n si n c l u d et h e m a n a g e m e n to fe t h e r n e ts e r v i c eb a n d w i d t h n l ec l a s s i f i c a t i o no fr p rs e r v i c ew h i c h d i v i d e dt h es e r v i c ei n t ot h r e ec l a s s e s ，c l a s sa ，c l a s sba n dc l a s sc ，a n dc a nc h o o s et h e r i n g sf o rt h es e r v i c e ，a d a p tt h es e r v i c et or p rm a cl a y e r n em a n a g e m e n to f u n i n n ip o r t sa b o u tt r u n k i n g t h em a n a g e m e n to fv c gc h a n n e lb i n d i n gw h i c hi s a b o u tc o n c a t e n a t i o n t h ef u n c t i o nc a l lm a k eu s e r sc h o o s er e a lc o n c a t e n a t i o no rv i r t u a l i i a b s t r a c t c o n c a t e n a t i o n t h em a n a g e m e n to fl c a s t h em a n a g e m e n to fe t h e m e tb o a r d m i r r o r i n g t h em a n a g e m e n to fe t h e r n e tv l a ns e c u r i t y t h em a n a g e m e n to ft a b l eo f e t h e r n e ts t a t i cm a ca d d r e s s e t h e m e tb o a r dp o r tv l a nt a g t h em a n a g e m e n to f e t h e r n e tb o a r de g r e s sp o r tq o sa l g o r i t h m t h em a n a g e m e n to fm a t r i xf l o wd o m m n f r a g m e n t w h i c hi sa b o u tae t h e m e ts e r v i c e ，a n di sa b s t r a c tm o d e l i n go fe t h e m e t s e r v i c eo nb o a r d a n ds oo n t h em s t pm o d u l et h a td e s i g n e da n di m p l e m e n t e dm u s t s u p p o r ts e v e r a lc o m m m a n dp r o c e s s e si n c l u d i n gs e t t i n g ，q u e r y , d o w n l o a d ，u p l o a d ，a n d u p l o a dc o m p a r i s o n t 3t r a n s m i s s i o nn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e ma n dm s t pm o d u l et h r o u g ht h e d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，s u c ha ss y s t e md e s i g n ，d e t a i l e dd e s i g n ，c o d i n g ，u n i tt e s t i n g ， i n t e g r a t i o nt e s t i n g ，s y s t e mt e s t i n g f i n a l l y , t 3s y s t e m sa n dm s t pm o d d e sm a d eav e r y g o o ds t a b i l i t y k e y w o r d s ：m u l t i - s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n t n e t w o r k ，t r a n s m i s s i o nm a n a g e m e n tn e t w o r k i i i 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作 及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為 獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與 我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的 說明并表示謝意。 簽名： ；互篷縫妻日期： d 。? 年f 月藝日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文 的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全 部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描 等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文 ( 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 簽名：雌導(dǎo)師簽名昌月2 日 第一章緒論 1 1 課題研究的背景 第一章緒論 s d h ( s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y ，同步數(shù)字序列) 規(guī)范了數(shù)字信號的幀結(jié) 構(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級、接口碼型等特性，提供了一個在國際上得到支持 的框架，在此基礎(chǔ)上就可以發(fā)展并建成一種靈活、可靠、便于管理的世界電信傳 輸網(wǎng)，以其可靠性高、容量大、網(wǎng)管能力強、保護倒換速度快等特點，在骨干網(wǎng) 和城域網(wǎng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代傳送網(wǎng)的主體【l 】。但是，隨著i p 技術(shù) 的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)超過語音業(yè)務(wù)成為當(dāng)前通信業(yè)務(wù)的主體，為傳送語音 業(yè)務(wù)而開發(fā)的s d h 技術(shù)已不能適應(yīng)當(dāng)前大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送的需求。 雖然通過增加數(shù)據(jù)接口卡可以提供對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，但是s d h 背板帶寬較 小，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)交換處理能力弱，無法滿足速率可變的大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送需求。 另一方面，由于s d h 采用標(biāo)準(zhǔn)速率，小容量業(yè)務(wù)和速率非標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)都需要進行 速率調(diào)整，將其速率提高到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)速率，造成了浪費?；跁r隙結(jié)構(gòu)的s d h 不具備無級動態(tài)帶寬分配特性，用來傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率低下且難以適 應(yīng)業(yè)務(wù)的突發(fā)性與速率可變性特劇引。此外，高昂的設(shè)備價格也限制了s d h 在接 入網(wǎng)和城域網(wǎng)中的應(yīng)用。 為了利用現(xiàn)有的s d h 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備更好地承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，基于s d h 的 m s t p ( m u l t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，多業(yè)務(wù)傳送平臺) 技術(shù)應(yīng)運而生。 基于s d h 的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點( m s t p ) 是指，基于s d h 平臺，同時實現(xiàn)t d m 、 a t m 、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點。 基于s d h 的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點除應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)s d h 傳送節(jié)點所具有的功能外， 還具有以下主要功能特征1 3 j ： a ) 具有t d m 業(yè)務(wù)、a t m 業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入功能。 b ) 具有t d m 業(yè)務(wù)、a t m 業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳送功能，包括點到點的透明 傳送功能。 c ) 具有a t m 業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的帶寬統(tǒng)計復(fù)用功能。 d ) 具有a t m 業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)映射到s d h 虛容器的指配功能。 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 1 2 課題來源 課題來源于中興通訊本部研究所傳輸綜合網(wǎng)管項目t 3 ，具體來源于該項目的 m s t p 配置模塊； t 3 項目是公司開發(fā)的第三代傳輸網(wǎng)管產(chǎn)品；t 3 產(chǎn)品屬于綜合網(wǎng)管，具有網(wǎng)元 管理層功能和網(wǎng)絡(luò)管理層功能，即可以直接管理網(wǎng)元也可以管理網(wǎng)元層網(wǎng)管如 e 3 0 0 1 3 作者的主要工作 本課題是作者在中興通訊股份有限公司實習(xí)時參與開發(fā)的項目，根據(jù)課題所 完成的內(nèi)容，對作者的工作做如下歸納：本人在項目中負責(zé)開發(fā)m s t p 配置模塊， 具體參與開發(fā)了m s t p 模塊的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)功能，包括以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬限制、r p r 業(yè)務(wù)分類、u n i n n i 端口管理( 由t r u n k 組更改) 、l c a s 管理、以太網(wǎng)靜態(tài)m a c 地址表管理、以太網(wǎng)單板鏡像管理、v c g 端口通道綁定、以太網(wǎng)端口v l a n 標(biāo)記、 以太網(wǎng)端口出口q o s 算法等。 在項目的后期參與維護最小流域片段( m f d f r ) ； 課題的實現(xiàn)內(nèi)容不包括m s t p 的a t m 和m p l s 部分的功能； 1 4 本文使用的術(shù)語 為了讓讀者容易閱讀本文，列出如下術(shù)語： c i rc o n f i r m e di n f o r m a t i o nr a t e 承諾信息速率 c o sc l a s so fs e r v i c e s 業(yè)務(wù)分類 g f pg e n e r a lf r a m i n gp r o c e d u r e通用成幀規(guī)程 l a p sl i n ka c c e s sp r o c e d u r e s d h鏈路接入?yún)f(xié)議s d h l c a sl i n kc a p a c i t ya d j u s t m e n ts c h e d u l e 鏈路容量調(diào)整方案 m a cm e d i aa c c e s sc o n t r o l 媒體接入控制 m f dm a t r i xf l o wd o m a i n ( b r i d g e ) 最小流域 m f d f r m a t r i xf l o wd o m a i nf r a g m e n t 最小流域片段 2 第一章緒論 m s t p m u l t i - s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m 多業(yè)務(wù)傳送平臺 n n in e t w o r kn o d ei n t e r f a c e系統(tǒng)端口 p p pp o i n t - t o p o i n tp r o t o c 0 1 點對點協(xié)議 p v i dp o r t 幽ni d e n t i f i e r 端口v l a n 標(biāo)識符 q o sq u a l i t yo fs e r v i c e 服務(wù)質(zhì)量 r p r r e s i l i e n tp a c k e tr i n g彈性分組環(huán) s d h s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步數(shù)字序列 u n iu s e rn e t w o r ki n t e r f a c e 用戶端口 v c gv i r t u a lc h a n n e lg r o u p 虛通道組 v l a nv i r t u a ll o c a la r e an e t w o r k 虛擬局域網(wǎng) 1 5 論文的組織和安排 本文先就m s t p 技術(shù)及s d h 傳輸網(wǎng)管做了詳細的分析，并且簡要分析了中興 第三代傳輸網(wǎng)管t 3 產(chǎn)品的總體設(shè)計和實現(xiàn)。然后就m s t p 的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)在傳輸網(wǎng) 管中實現(xiàn)的各個模塊進行分析、設(shè)計和實現(xiàn)。最后對s d h 傳輸網(wǎng)管的測試方法做 了簡要的說明。 本文主要針對的是m s t p 配置模塊的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)方面功能，沒有分析處理 a t m 業(yè)務(wù)，在模塊實現(xiàn)上也沒有涉及m p l s 模塊。 本文第二章介紹了m s t p 的發(fā)展及其各個發(fā)展階段的主要關(guān)鍵技術(shù)。 本文第三章介紹了傳輸網(wǎng)管理論的基礎(chǔ)知識和網(wǎng)管產(chǎn)品的類型。 本文第四章介紹了t 3 傳輸網(wǎng)管產(chǎn)品的總體設(shè)計和實現(xiàn)以及在公司傳輸網(wǎng)管平 臺上進行應(yīng)用層開發(fā)使用的幾個關(guān)鍵公共模塊。 本文第五章介紹了m s t p 配置功能的以太網(wǎng)模塊在傳輸網(wǎng)管中的設(shè)計與實現(xiàn)。 本文第六章簡要介紹了s d h 網(wǎng)管系統(tǒng)的測試方法。 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章m s t p 技術(shù) 隨著城域以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)與光傳送網(wǎng)技術(shù)逐漸融合， 城域傳送網(wǎng)承載無連接的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)的需求正在不斷增長。在現(xiàn)有的s d h 設(shè)備 上構(gòu)建多業(yè)務(wù)傳輸平臺( m s t p ，m u l t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ) ，提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的 傳輸功能，即可方便地在s d h 設(shè)備上實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。m s t p 不僅保護了原 有的s d h 設(shè)備投資，而且在維護方式與環(huán)境方面也有很好的繼承性。 2 1m s t p 的原理 通常情況下，m s t p 設(shè)備是指基于s d h 的多業(yè)務(wù)傳送點，具體是指基于s d h 平臺，同時實現(xiàn)t d m 、以太網(wǎng)、a t m 等業(yè)務(wù)的接入處理和傳送，并提供統(tǒng)一網(wǎng)管 的多業(yè)務(wù)節(jié)點設(shè)備4 1 。m s t p 設(shè)備功能如圖2 1 。 p d h s t 接口 接 a t m h 盯訾處卜 ， 指 一 接口 v c針 映 交 f 段 、捌 7 h d l c 射 叉 通 開 以太 鑾塑廣 g f p 連 道 銷 網(wǎng) 接 開處 接口 r p r 銷理 一一 l a p s處 層處 理 一 理 s t m n 一段開銷處理 。 。l 指針通道 s t 接口 、 7 l 開銷處理 接 圖2 1m s t p 功能框圖 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在s d h 上傳輸?shù)幕玖鞒虨椋阂蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過二層交換后( 或 不經(jīng)過二層交換，以透明的方式傳輸) ，應(yīng)用一定的協(xié)議對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行封裝， 然后映射到s d h 的虛容器中，虛容器采用虛級聯(lián)的方式裝載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。簡單 的說，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)被看成s d h 的支路業(yè)務(wù)，只不過因為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率不固定，為 了有效利用帶寬，要用一定的方法映射到固定速率的容器中，然后進行傳輸【5 1 。其 4 第二蘋m s t p 技術(shù) 工作原理如圖2 2 ： 圖2 - 2 m s t p 工作蟓理削 隨著電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，m s t p 的技術(shù)也在不斷進步，主要體現(xiàn)在對以太網(wǎng)業(yè)務(wù) 的處理上，共經(jīng)歷了從支持以太網(wǎng)透傳的第一代m s t p ，支持二層交換的第二代 m s t p ，新三代m s t p 以r p r 和m p l s 為主要特征。更好地支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)q o s 保障。到目前為止，m s t p 己經(jīng)有了基于二層交換、內(nèi)嵌r p r 、內(nèi)嵌m p l s 等三 個版本，但最終m s t p 會演化到哪一種版本，需要由市場來決定【6 】。f 面我們簡要 看一看幾種m s t p 的特點。 m s t p 技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持上，以太網(wǎng)新業(yè)務(wù)的q o s 要求推動著m s t p 的發(fā)展。一般認為m s t p 技術(shù)發(fā)展可以劃分為三個階段p j 。 第一代m s t p 的特點是提供以太網(wǎng)點到點透傳。這種方式是利用某種協(xié)議 ( p p p l a p s g f p ) 將非交換型的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的幀信號直接進行封裝，然后利用p p p o v e r s d h 、反向復(fù)用( 將高速數(shù)據(jù)流分散在多個低速v c 中傳送阻提高傳輸效率， 如采用5 v c l 2 級聯(lián)來傳送1 0 m b s 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)1 等技術(shù)實現(xiàn)兩點之間的網(wǎng)絡(luò)互 聯(lián)。由于各廠商將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)映射進v c 的方法不同，采用的協(xié)議各異，以太網(wǎng)業(yè) 務(wù)經(jīng)過透明傳送后，必須在同廠商的設(shè)備上進行終結(jié)。在提供以太網(wǎng)透傳租線業(yè) 務(wù)時，由于業(yè)務(wù)粒度受限于v c ，一般最小為2 m b i t j s 因此，第一代m s t p 還不能 提供不同以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的流量控制、q o s 區(qū)分、多個以太網(wǎng)業(yè)務(wù)流的帶寬共享和統(tǒng) 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 計復(fù)用以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層的保護等功能瞵】。 第二代m s t p 的特點是支持以太網(wǎng)二層交換。對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進行第二層交換處 理后再進行封裝，然后映射到s d h 的v c 中再送入線路側(cè)進行傳送，這樣更好的 適應(yīng)了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)動態(tài)變化的特點。這種方式將第二層以太網(wǎng)幀( m a c 幀) 交換集成 到s d h 設(shè)備的支路卡上，二層交換機通過學(xué)習(xí)連接在網(wǎng)上設(shè)備的m a c 地址，并 根據(jù)目的地的m a c 地址將幀信號交換到正確的端口。因此m s t p 設(shè)備可以對以太 網(wǎng)業(yè)務(wù)進行如下處理：( 1 ) m s t p 可以對分散在各個地點的多個低速率的以太網(wǎng)業(yè) 務(wù)進行匯聚處理，將其傳送到特定地點的單個或多個高速以太網(wǎng)接口上。( 2 ) 可以 實現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計復(fù)用，在線路側(cè)有效利用帶寬。m s t p 可以將多個以太網(wǎng)接 口的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)劃分到一個高速帶寬的管道中，這樣單一的線路側(cè)信道就可以由 多個用戶使用，既可以保證以太網(wǎng)業(yè)務(wù)突發(fā)時的峰值流量，又能夠保證帶寬( 以太 網(wǎng)業(yè)務(wù)很多時段并沒有業(yè)務(wù)傳送) 的有效利用。如5 個快速以太網(wǎng)接口可以在m s t p 上共享一個1 5 5 m b s 的傳輸帶寬，降低運行成本。( 3 ) 可以有效的利用多種方法對 不同用戶的業(yè)務(wù)進行隔離，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。一種是對用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù) 開通專用的通道，既將業(yè)務(wù)映射入單獨的v c 中，這樣就在物理層實現(xiàn)了對用戶的 業(yè)務(wù)有效隔離。另外，對用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)使用v l a n 標(biāo)簽，利用8 0 2 1 q 的標(biāo)準(zhǔn)， 通過劃分v l a n 來將用戶的業(yè)務(wù)進行隔離；相對于第一代m s t p ，第二代m s t p 作了許多改進，它可提供基于8 0 2 3 x 的流量控制、v l a n 劃分和多用戶隔離、基 于8 0 2 1 p 的優(yōu)先級轉(zhuǎn)發(fā)以及基于s t p 的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層保護等多項以太網(wǎng)方面的支 持。目前正在使用的m s t p 產(chǎn)品大多都屬于第二代m s t p 技術(shù)。但是，與以太網(wǎng) 業(yè)務(wù)需求相比，第二代m s t p 仍然存在著許多的不足，比如不能提供良好的q o s 支持，業(yè)務(wù)帶寬粒度仍然受限于v c ，基于s t p 的業(yè)務(wù)層保護時間太慢，v l a n 功 能也不適合大型城域公網(wǎng)應(yīng)用，還不能實現(xiàn)環(huán)上不同位置節(jié)點的公平接入，基于 8 0 2 3 x 的流量控制只是針對點到點鏈路等掣圳。 最近才出現(xiàn)的第三代m s t p 的特點是支持以太網(wǎng)q o s 。在第三代m s t p 中引 入了中間的智能適配層、通用成幀規(guī)程( g f p ：g e n e r i cf r a m i n gp r o c e d u r e ) 高速封裝 協(xié)議、虛級聯(lián)和鏈路容量調(diào)整機帝i j ( l c a s ) 等多項全新技術(shù)。因此，第三代m s t p 可支持q o s 、多點到多點的連接、帶寬共享和用戶隔離等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)等 級協(xié)定( s l a ) 增強、阻塞控制以及公平接入等。此外，第三代m s t p 還具有相當(dāng)強 的可擴展性?？梢哉f，第三代m s t p 為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供了全面的支持【l o 】。 6 第二章m s t p 技術(shù) 2 2 第一、二代m s t p 中關(guān)鍵技術(shù) 第一代m s t p 技術(shù)采用透傳方式傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)透傳功能是指將來 自以太網(wǎng)接口的信號不經(jīng)過二層交換，直接封裝成幀、映射到s d h 的虛容器( v c ) 中，然后通過s d h 設(shè)備進行點到點傳送。第一代m s t p 的特點在于保證以太網(wǎng)業(yè) 務(wù)的透明性，包括以太網(wǎng)m a c 幀，v l a n 標(biāo)記等的透明傳送。第二代m s t p 技術(shù) 主要的特征是增加了二層交換功能。以太網(wǎng)二層交換功能是指在一個或多個用戶 以太網(wǎng)接口與一個或多個獨立的基于s d h 虛容器的點對點鏈路之問，實現(xiàn)基于以 太網(wǎng)鏈路層的數(shù)據(jù)幀交換。第二代m s t p 主要在多用戶業(yè)務(wù)的帶寬共享和隔離方 面進行了一定改善。以下介紹第一、第二代m s t p 中的關(guān)鍵技術(shù)。 2 2 1 封裝協(xié)議 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在映射裝入v c 之前，需要進行封裝，以便在v c 容器中正確地分 離以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的凈負荷。封裝方式目前大致有以下三種：p p p h d l c 、l a p s 、 g f p 1 1 】： p p p h d l c 協(xié)議是將i p 數(shù)據(jù)報通過p p p ( p o i n tt op o i n tp r o t o c o l ，點對點協(xié)議) 進行分組，然后使用h d l c ( h i g hl e v e ld a t al i n kc o n t r o l ，高級鏈路控制) 協(xié)議對 p p p 分組進行定界封裝，最后將其映射到基于字節(jié)的s d h 虛容器中，在加上相應(yīng) 的s d h 開銷置入s t m - n 幀中。在這種映射方式中，p p p 提供多協(xié)議封裝、差錯 控制和鏈路初始化控制等功能。h d l c 協(xié)議則對經(jīng)過p p p 封裝的i p 數(shù)據(jù)報通過在 幀頭添加標(biāo)志字節(jié)完成定界。 l a p s 技術(shù)是中國武漢郵科院提出的映射方式，已被i t u t 接納為標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn) 號為x 8 5 y 1 3 2 1 。但是，究其根本l a p s 協(xié)議是h d l c 協(xié)議族的一種，它在點到 點鏈路上提供數(shù)據(jù)報傳送服務(wù)，協(xié)議特點是對p p p 的簡化，規(guī)程中沒有鏈路層控 制協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議，只規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸規(guī)程，可以替代p p p h d l c 協(xié)議。 l a p s 協(xié)議比p p p h d l c 相對簡單，同時封裝效率略有提高。但由于它依然采用基 于標(biāo)志字符的幀定界方案，因此無法從本質(zhì)上改變由此而帶來的諸多缺點1 1 2 1 。 g f p 是一種通用映射技術(shù)，它可將變長或定長的數(shù)據(jù)分組，進行統(tǒng)一的適配 處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在多種高速物理傳輸通道中的傳輸。g f p 采用了類似于a t m 中基于差錯控制的幀定界方式，這與利用h d l c 成幀方式的適配方法所采用的幀 定界方式不同。基于h d l c 的適配技術(shù)( 如p p p ) 需要依賴于某些特殊字符進行幀定 界和提供控制信息，對于凈負荷內(nèi)出現(xiàn)的保留字符需要插入轉(zhuǎn)義字符進行區(qū)分， 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 從而造成了非確定性的帶寬增加。g f p 采用一種基于h e c 檢錯的自定界技術(shù)來實 現(xiàn)協(xié)議數(shù)據(jù)單元的定界。為了能夠處理不同長度的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，g f p 在幀頭開 銷中提供了一個凈負荷長度指示單元，可在數(shù)據(jù)流中方便地提取出封裝好的協(xié)議 數(shù)據(jù)單元。這種顯示幀長度指示的方式可減少邊界搜索處理時間，這對于有較高 同步需求的數(shù)據(jù)鏈路來說相當(dāng)重要。由于g f p 針對各種長度( 包括變長) 的用戶協(xié) 議數(shù)據(jù)單元，并對其進行完整的封裝，不需要進行協(xié)議數(shù)據(jù)單元的分段和重組， 從而大大地簡化了鏈路層的映射解映射的邏輯關(guān)系1 1 3 】。 2 2 2 虛級聯(lián)技術(shù) s d h 的容器大小是固定的，直接裝載以太網(wǎng)數(shù)據(jù)將會浪費大量的帶寬，而且 顯得力不從心。將v c 單元級聯(lián)起來組成適合的裝載單元是一個有效的方法。表 2 1 是采用級聯(lián)技術(shù)映射以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和不采用級聯(lián)技術(shù)映射以太網(wǎng)數(shù)據(jù)時，映射效 率的對比，從中可以看出采用級聯(lián)技術(shù)后帶寬的利用會得到明顯的改進。 表2 1 非級聯(lián)映射與級聯(lián)映射效率對比 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比特速率s d h 容器虛級聯(lián) e t h e m e t 1 0 m b p s c - 3 ( 2 0 )v c - 1 2 - 5 v ( 9 2 ) a t m 2 5 m b p s c 一3 ( 5 0 )v c - 1 2 1 2 v ( 9 6 ) f a s te t h e r n e t 1 0 0 m b p sc 一4 ( 6 7 )v c - 1 2 - 4 6 v ( 1 0 0 ) 級聯(lián)技術(shù)可分為實級聯(lián)和虛級蒯1 4 j ； 實級聯(lián)也稱相鄰級聯(lián)( c o n t i g u o u sc o n c a t e n a t i o n ) ，是將同一s t m n 數(shù)據(jù)幀中相 鄰的虛容器級聯(lián)成v c n x c 格式( 只有第一個v c 有p o h ，其它的v c 是塞入固定 字節(jié)，v c 之間依靠指針指示是否級聯(lián)著的) ，作為一個整體結(jié)構(gòu)在s d h 網(wǎng)絡(luò)中進 行傳輸。級聯(lián)后的裝載單元在整個傳輸過程中將不得不保持相同的路由和連續(xù)的 帶寬，同時還要求途徑設(shè)備也必須支持級聯(lián)功能，確保整個級聯(lián)后的裝載單元端 到端的傳輸。這無疑給長距離傳輸提出了過高的要求，并不利于業(yè)務(wù)的實際發(fā)展。 虛級聯(lián)技術(shù)( v i r t u a lc o n c a t e n a t i o n ) 的引入使這個問題得到了徹底的解決，它與 相臨級聯(lián)技術(shù)不同之處在于：v c n 單元可分屬于不同的s t m - n 中，具有自己獨立 的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的p o h 序列；通過虛級聯(lián)的復(fù)幀標(biāo)示符( m f i ) 、序列標(biāo)示符( s q ) 加以 標(biāo)示，形成一個虛擬的大容器( v c n x v ) ( 或稱為虛容器組) 進行傳輸。這樣每個獨自 的v c n 作為虛容器組的不同成員，可以通過不同的路徑傳輸，只要在目的端匯聚 8 第二章m s t p 技術(shù) 即可，無須途徑設(shè)備提供級聯(lián)功能【15 1 。 2 3 第三代m s t p 關(guān)鍵技術(shù) 在第三代m s t p 中，引入了中間的智能適配層、通用成幀規(guī)程( g f p ：g e n e r i c f r a m ep r o c e d u r e ) 高速封裝協(xié)議、虛級聯(lián)和鏈路容量調(diào)整機s w ( l c a s ) 等多項全新技 術(shù)。因此，第三代m s t p 可支持q o s 、多點到多點的連接、用戶隔離和帶寬共享 等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)等級協(xié)定( s l a ) 增強、阻塞控制以及公平接入等。此外，第 三代m s t p 還具有相當(dāng)強的可擴展性i l6 1 ?？梢哉f，第三代m s t p 為以太網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā) 展提供了全面的支持。關(guān)鍵技術(shù)如下： 2 3 1 鏈路容量調(diào)整機制 l c a s 是在i t u t g 7 0 4 2 中定義的一種可以在不中斷數(shù)據(jù)流的情況下動態(tài)調(diào)整 虛級聯(lián)個數(shù)的功能，它所提供的是平滑地改變傳送網(wǎng)中虛級聯(lián)信號帶寬以自動適 應(yīng)業(yè)務(wù)帶寬需求的方法【l 。 l c a s 是一個雙向的協(xié)議，它通過實時地在收發(fā)節(jié)點之間交換表示狀態(tài)的控制 包來動態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)帶寬?？刂瓢鼙硎镜臓顟B(tài)有固定、增加、正常、e o s ( 表示 這個v c 是虛級聯(lián)信道的最后一個v c ) 、空閑和不使用六種。 l c a s 可以將有效凈負荷自動映射到可用的v c 上，從而實現(xiàn)帶寬的連續(xù)調(diào)整， 不僅提高了帶寬指配速度、對業(yè)務(wù)無損傷，而且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以動態(tài)調(diào) 整系統(tǒng)帶寬，無須人工介入，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下顯著提高網(wǎng)絡(luò)利用率。一 般情況下，系統(tǒng)可以實現(xiàn)在通過網(wǎng)管增加或者刪除虛級聯(lián)組中成員時，保證“不 丟包”；即使是由于“斷纖或者“告警”等原因產(chǎn)生虛級聯(lián)組成員刪除時也能夠 保證只有少量丟包1 1 8 1 。 2 3 2 智能適配層 雖然在第二代m s t p 中也支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，但卻不能提供良好的q o s 支持， 其中一個主要原因就是因為現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)是無連接的。為了能夠在以太網(wǎng)業(yè) 務(wù)中引入q o s ，第三代m s t p 在以太網(wǎng)和s d h s o n e t 之間引入了一個智能適配 層，并通過該智能適配層來處理以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的q o s 要求9 1 。智能適配層的實現(xiàn)技 術(shù)主要有多協(xié)議標(biāo)簽交換( m p l s ) 7 阡i 彈性分組環(huán)( r p r ) 兩種。 9 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 3 2 1 多協(xié)議標(biāo)簽交換( m p l s ) m p l s 是1 9 9 7 年由思科公司提出，并由i e t f 制定的一種多協(xié)議標(biāo)簽交換標(biāo) 準(zhǔn)協(xié)議，它利用2 5 層交換技術(shù)將第三層技術(shù)( 如i p 路由等) 與第二層技術(shù)( 如a t m 、 幀中繼等) 有機地結(jié)合起來，從而使得在同一個網(wǎng)絡(luò)上既能提供點到點傳送，也可 以提供多點傳送；既能提供原來以太網(wǎng)盡力而為的服務(wù)，又能提供具有很高q o s 要 求的實時交換服務(wù)。m p l s 技術(shù)使用標(biāo)簽對上層數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一封裝，從而實現(xiàn)了用 s d h 承載不同類型的數(shù)據(jù)包。這一過程的實質(zhì)就是通過中間智能適配層的引入， 將路由器邊緣化，同時又將交換機置于網(wǎng)絡(luò)中心，通過一次路由、多次交換將以 太網(wǎng)的業(yè)務(wù)要求適配到s d h 信道上，并通過采用g f p 高速封裝協(xié)議、虛級聯(lián)和 l c a s ，將網(wǎng)絡(luò)的整體性能大幅提副2 0 】。 基于m p l s 的第三代m s t p 設(shè)備不但能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的流量控制，而且還具 有公平的接入機制與合理的帶寬動態(tài)分配機制，能夠提供獨特的端到端業(yè)務(wù)q o s 功能。另外，通過嵌入二層m p l s 技術(shù)，允許不同的用戶使用同樣的v l a n i d ， 從根本上解決了v l a n 地址空間的限制。再有，由于m p l s 中采用標(biāo)簽機制，路 由的計算可以基于以太網(wǎng)拓撲，大大減少了路由設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜度，從整體上 優(yōu)化了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在m s t p 中的傳輸效率，達到了網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)化配置和最優(yōu) 化使用。 2 3 2 2 彈性分組環(huán)( r p r ) r p r 是i e e e 定義的如何在環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)上優(yōu)化數(shù)據(jù)交換的m a c 層協(xié)議， r p r 可以承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、i p m p l s 業(yè)務(wù)、視頻和專線業(yè)務(wù)，其目的在于更好地 處理環(huán)形拓撲上數(shù)據(jù)流的問題。r p r 環(huán)由兩根光纖組成，在進行環(huán)路上的分組處 理時，對于每一個節(jié)點，如果數(shù)據(jù)流的目的地不是本節(jié)點的話，就簡單地將該數(shù) 據(jù)流前傳，這就大大地提高了系統(tǒng)的處理性能。通過執(zhí)行公平算法，使得環(huán)上的 每個節(jié)點都可以公平地享用每一段帶寬，大大提高了環(huán)路帶寬利用率，并且一條 光纖上n , _ l k 務(wù)保護倒換對另一條光纖上的業(yè)務(wù)沒有任何影響【2 。 r p r 是一種專門為環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)造的新型m a c 協(xié)議，具有靈活、可靠等特 點。它能夠適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)( 如s d h 、以太網(wǎng)、d w d m 等) 的物理層幀結(jié)構(gòu)，可有效 地傳送話音、數(shù)據(jù)、圖像等多種類型的業(yè)務(wù)，支持s l a 以及二層和三層功能，提 供多等級、可靠的q o s 服務(wù)支持動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓撲更新。其節(jié)點間可采用類似o s p f 的算法交換拓撲識別信令并具有防止分組死循環(huán)的機制，增加了環(huán)路的自愈能力。 另外，r p r 還具有較強的兼容性和良好的擴展性，具有t d m 、s d h 、以太網(wǎng)、p o s 1 0 第二章m s t p 技術(shù) 等多種類多速率端口，能夠承載i p 、s d h 、t d m 、以太網(wǎng)、a t m 等多種協(xié)議的業(yè) 務(wù)還可以方便地增加傳輸線路、傳輸帶寬或插入新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，對將來可能出現(xiàn) 的新業(yè)務(wù)、協(xié)議或物理層規(guī)范具有良好的適應(yīng)性。再有，由于r p r 環(huán)路每個節(jié)點 都掌握環(huán)路拓撲結(jié)構(gòu)和資源情況，并根據(jù)實際情況調(diào)整環(huán)路帶寬分配情況，所以 網(wǎng)管人員并不需要對節(jié)點間資源分配進行太多干預(yù)，減少了人工配置所帶來的人 為錯誤。r p r 使得運營商能夠在城域網(wǎng)內(nèi)以較低成本提供電信級服務(wù)，是一種非 常適合在城域網(wǎng)骨干層、匯聚層使用的技術(shù)。 2 4m s t p 的發(fā)展趨勢 如何進一步擴展業(yè)務(wù)種類提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量是運營商最關(guān)心的問題之一。 另外，隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比重的增加，m s t p 技術(shù)也正逐漸從簡單的支持數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)的固定封裝和透傳的方式向更加靈活有效支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的自動交換光網(wǎng)絡(luò) ( a s o n ) 演進和發(fā)展。智能化是m s t p 技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。隨著n g n 、3 g 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)連接越來越復(fù)雜，向智能光網(wǎng)絡(luò)演進是m s t p 必然的方 向。自動交換光網(wǎng)絡(luò)( a s o n ) 是下一代網(wǎng)絡(luò)( n g n ) 的核心傳送技術(shù)。該技術(shù)在傳統(tǒng) 的光網(wǎng)絡(luò)( 如s d h 、d w d m 、o t n 等) 的基礎(chǔ)上，通過引入控制平面使其具有智能 的功能，即光傳送網(wǎng)能夠根據(jù)用戶的呼叫請求，在控制平面的路由與信令機制的 引導(dǎo)下，按照用戶的業(yè)務(wù)要求( 如服務(wù)等級協(xié)定s l a ) ，自動完成源端用戶與目的端 用戶之間光傳輸通道的建立。自動交換光網(wǎng)絡(luò)是傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)有 s d h 向自動交換網(wǎng)絡(luò)演進過程中，需要逐步實現(xiàn)q o s 保障，業(yè)務(wù)的自動配置，帶 寬動態(tài)調(diào)整，容量可擴展性等口2 | 。 2 5 本章小結(jié) 本章先介紹了m s t p 技術(shù)的原理、m s t p 技術(shù)發(fā)展過程的三個階段，然后分 析了m s t p 技術(shù)發(fā)展的每個階段的關(guān)鍵技術(shù)。 電子科技大學(xué)碩十學(xué)位論文 第三章s d h 網(wǎng)管 傳輸網(wǎng)的運