1、 浙江联通承载网浙江联通承载网 IP 化工程设计化工程设计 浙江大学硕士学位论文 摘要 i 摘要摘要 2009 年初，中国联通获得了 WCDMA 3G 牌照，从此高速增长的 3G 新增用 户及其网络数据流量给中国联通原有数据传输承载体系带来了前所未有的压 力。中国联通也为此开展了多层次的网络承载改造。2009 年初，原浙江联通和 原浙江网通合并成为了新浙江联通，这为联通提供了新的承载网支持，但也带 来了原有承载改造计划需求更改、网络兼容互通方面的问题，而这些都是以 IT 网络的融合为基础。而新联通成立也为宁波联通建设新的核心承载网改造提供 了契机。随着业务需求和通信技术的发展，通信网的业务和网
2、络融合已经成为 通信网发展的主要方向。 传统意义上的专有数据传输网网络正在逐渐演进成电信企业内部多应用的 综合数据网络平台。为了实现一个物理承载网承载多个逻辑独立的业务， NGN、IPoATM、MSLP VPN 等各项技术被引入到网络建设中。 本文通过论述核心承载网的特征和各项相关技术的原理，阐述了 NGN、 MGW等技术作为核心承载网IP化实现的核心技术的可行性，描述了浙江联通下 辖的宁波联通核心承载网结构的设计过程，详细说明了最终实现的方案和步 骤，最后本文总结了本次网络建设中的不足和对未来的展望。 关键词：关键词： 承载网 IP 化 ，光传输网络，WCDMA，MPLS，传输系统改造 浙江
3、大学硕士学位论文 Abstract ii Abstract The WCDMA data transportation kept growing with a rapidly high pace since China Unicom Corporation acquired the WCDMA operating license in early 2009, which came up with new system press and bearer requests on the original bearer network system. The network architecture
4、 distributed originally and network system expand gradually have become an important factor in network integration. The original Zhejiang Unicom Co, and previous Zhejiang Netcom Co, merged to form the new Zhejiang Unicom, which would provide a new bearer network support. However, there are problems
5、such as requirements changes in original core-bearer system upgrade projects, and there had been network compatibility issues to deal with. On the other hand, it is great chance to boost up the re-construction of core-bearer network in China Unicom, Ningbo branch. Legacy of data only transmission ne
6、twork subsystem is rapidly playing the role as common network platform in telecommunication industry. Through the description of Zhejiang Unicom IP-based core bearer network design and implementation in this paper, demonstrating the feasibility of the network status, network structure and its implem
7、entation. A lot of technical, like NGN、IPoATM、MSLP VPN are applied in achieving the goal of managing multiple logically independent services with one bearer-network. By introducing the relevant technical means and support equipment, by introducing the major procedure in designing of the core bearer-
8、network in Ningbo, a branch of Zhejiang Unicom, we will discuss the possibility in applying new technology such as NGN, MGW to this new networking construction. Key Words： IP-based Bearer Network ，Optical Ethernter，WCDMA，MPLS， transfer system reforming 浙江大学硕士学位论文 目录目录 iii 目录目录 摘要 .i Abstract ii 目录 i
9、ii 图目录 .vi 表目录 . vii 第 1 章 绪论 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 网络设计目标 . 2 1.3 本文的工作与创新 . 2 1.4 论文组织结构 . 3 第 2 章 现状与问题 4 2.1 中国联通数据网现状 . 4 2.2 核心网的演变趋势 . 5 2.2.1 IP 承载网 . 5 2.2.2 165 网 6 2.2.3 ATM 网 6 2.3 本章小结 . 6 第 3 章 相关技术分析 7 3.1 承载网 IP 化概述 7 3.2 传统承载网概述 . 7 3.3 IP 化承载网概述 8 3.4 本章小结 . 13 第 4 章 需求分析 14 4.1 总体需求概
10、述 . 14 4.2 网络总体需求 . 15 4.2.1 响应速度 15 4.2.2 服务质量 15 4.3 设计原则 . 17 4.3.1 骨干网架构设计原则 17 4.3.2 网络拓扑设计原则 17 4.3.3 中继链路设置原则 18 4.3.4 通信系统组织原则 18 4.4 本章小结 . 19 浙江大学硕士学位论文 目录目录 iv 第 5 章 系统设计 20 5.1 网络结构 . 20 5.1.1 IP 承载网总体结构 . 20 5.2 节点设置 . 20 5.2.1 核心节点 20 5.2.2 汇接节点 20 5.2.3 接入节点 23 5.2.4 PE-ASBR 节点 24 5.2
11、.5 VPN RR 设置 24 5.2.6 NTP 服务器设置 . 24 5.3 中继链路设置 . 24 5.3.1 省际中继链路计算及配置 24 5.3.2 Metric 值的设计 24 5.3.3 对传输的要求 25 5.4 设备端口配置方案 . 27 5.5 QoS 方案 28 5.5.1 实现机制 28 5.5.2 业务的 QoS 分级 . 29 5.6 高可靠性方案 . 30 5.6.1 承载网设备的高可靠措施及要求 30 5.7 业务接入 . 32 5.7.1 端局软交换接入 32 5.7.2 汇接软交换接入 35 5.7.3 分组业务、DCN 等其他内部系统接入 . 36 5.7
12、.4 公众 VPN 接入 36 5.7.5 割接方案 36 5.8 安全方案 . 37 5.8.1 业务接入安全策略 37 5.8.2 协议保护措施 38 5.8.3 网络操作安全管理 38 浙江大学硕士学位论文 目录目录 v 5.9 网络管理和操作方案 . 39 5.9.1 管理模式和网管系统设置 39 5.9.2 网管中心职责 39 5.9.3 网管数据传送通道 40 5.9.4 网管系统主要功能要求 40 5.10 计费 . 41 5.11 IP 地址规划原则 41 5.12 IPv6 支持 42 5.13 本章小结 . 42 第 6 章 系统实现 43 6.1 网络拓扑及节点设置 .
13、43 6.2 中继链路设置和传输 . 44 6.3 NTP 配置 45 6.4 设备配置 . 46 6.5 通信系统组织 . 47 6.5.1 长途链路组织 47 6.5.2 本地局间链路原则 47 6.5.3 同局址的设备间互联链路原则 48 6.6 承载网网管接入方案 . 48 6.7 配套设备 . 49 6.7.1 网元设备 49 6.8 本章小结 . 51 第 7 章 总结与展望 52 浙江大学硕士学位论文 图目录图目录 vi 图目录图目录 图 2.1 联通传输网结构图 5 图 3.1 光网络 MPLS 11 图 5.1 核心节点接入 21 图 5.2 汇接节点方案 21 图 5.3
14、福建省接入模式 22 图 5.4 一般省会接入模式 22 图 5.5 方案一 33 图 5.6 方案二 34 图 5.7 方案三 34 图 5.8 方案四 36 图 6.1 浙江联通 IP 承载网网络拓扑图 . 44 图 6.2 局间链路 48 图 6.3 同局址链路 48 图 6.4 浙江联通 IP 化承载网网管示意图 . 49 浙江大学硕士学位论文 表目录 vii 表目录表目录 表 4.1 LSA 要求表 14 表 4.2 NGN 电信级别业务的 QoS 要求 . 15 表 4.3 3G 业务的 QoS 要求 . 15 续表 4.4 3G 业务的 QoS 要求 . 16 表 4.5 IP
15、承载网 QoS 指标要求 . 16 表 5.1 核心节点与汇接省份表 23 表 5.2 浙江省接入节点设置表 . 24 表 5.3 内部 AR 接入端口计算表 . 27 表 5.4 外部 AR 接入端口配置需求表 . 28 表 5.5PE-ASBR 接入端口配置需求表 28 表 5.6 业务 QoS 分级 . 30 表 5.7 保护路径节点 31 表 6.1 浙江联通 IP 承载网中继路由链路设置表 . 45 表 6.2 浙江联通承载网路由器配置表 46 表 6.3 工程国内配套设备及材料表 50 续表 6.4 工程国内配套设备及材料表 51 表 6.5 承载网设备电源需求表 . 错误错误!未
16、定义书签。未定义书签。 浙江大学硕士学位论文 第 1 章 绪论 1 第第1章章 绪论绪论 1.1 课题背景课题背景 中国联通 2007 年开始了 IP 承载网工程初步设计及浙江节点设备安装工程。 随着业务需求和通信技术的发展，通信网的业务和网络融合已经成为通信 网发展的主要方向，2009 年 1 月 7 日中国联通获得 WCDMA 3G 运营拍照，同日 国务院批准中国联合通信有限公司和中国网络通信集团公司重组合并，新公司 为中国联合网络通信集团有限公司，移动终端数据承载由原电路交换、部分 IP 承载和 TDM(SDH)向以依托现有设备但数据承载方式以 IP 为主混合承载 (IPoverWDM)
17、转变的过程由此开始。各个通信业务网的 IP 化演进是网络融合的 基础，基于综合 IP 承载技术支撑通信网络进一步发展已经成为通信行业各方面 的共识。1 在通信标准方面，ITU-T、3GPP、3GPP2等国际标准组织均在引导各个业务 网络向 IP 化演进。 3GPP在WCDMA的R4版本中提出了电路域向IP化演进的软交换方案，在 R5 版本中提出了基于 IMS 架构的端到端 IP 通信方案。 3GPP2 在 CDMA2000 的标准中相应提出了 ALL IP 的网络结构。 ITU-T目前正在进行NGN标准的编制工作，将会提出一个完整的NGN Rel1 标准版本，NGN Rel1 将以 IMS 作
18、为网络层的核心，电信级的语音、数据、多媒 体业务均基于 IP 承载。 对于运营商而言，统一的 IP 承载可以简化网络结构，降低运维成本，提供 综合业务。目前，国内其他主要运营商，如中国电信、中国移动、中国网通均 已经开始了现有电信级业务向 IP 化演进的工作，分别新建了具备未来几年电信 级业务承载能力的综合 IP 承载网。2 中国联通是国内四大运营商之一，也是国内目前唯一的全业务运营商。中 国联通同样面临着业务融合、网络融合的问题，面临着如何保证网络长期技术 演进的问题。 浙江大学硕士学位论文 第 1 章 绪论 2 目前，中国联通已经开始了 GSM 2G 端局软交换的大规模引入，开始了 3G、
19、NGN和IMS技术的网络试验。这些新网络均要求有覆盖全国的IP承载，特 别是 2G 端局软交换和长途软交换是中国联通需要近期考虑满足的新 IP 承载需 求。 目前，中国联通有覆盖全国的数据网，包括ATM网、165网以及VOIP、VC 的业务专网，承载着ATM专线业务、公众互联网业务、VPN业务、VOIP业务、 会议电视业务，但现有的数据网络均难以满足新的电信级业务的 IP 承载需求。 综上所述，为满足未来几年联通电信级业务网 IP 化演进时对 IP 承载的需 求，从而能够支撑向软交换、3G、IMS 等网络的演进，建设 IP 承载网是非常必 要的。 基于此，联通公司决定启动 IP 承载网工程的建
20、设。 本工程主要包括以下几个方面： 数据业务承载 IP 化、IP 网络架构设计、节点设置、中继路由设置、设备端 口配置方案、QoS 方案、可靠性设计、IP 地址规划、IPv6 支持等。 1.2 网络设计目标网络设计目标 中国联通2009年 IP承载网工程计划于2011年建成，本次工程设计容量将满 足软交换、移动分组、公众 VPN 等截至到 2012 年底的业务承载需求。 1.3 本文的工作与创新本文的工作与创新 本文通过浙江联通、宁波联通 IP 承载网网络 （以依托原中国网通承载网为数 据承载）拓扑的设计与实现的阐述，对公司的承载网现状和网络构架及实现的可 行性进行论证。同时通过对相关技术手段
21、和支撑设备的介绍，使我们掌握网络 实现过程的系统需求，以掌握承载网 IP 化建设的关键技术。 本文主要对以下几方面进行研究： (1) 承载网整体架构设计，确定骨干层与连接层的连接方式，及其星形网络 拓扑，规定省内网络的自制域划分及其路由方案； (2) 设计了网内节点设置，规划了核心节点、汇接节点、接入节点、 PE-ASBR 节点设置和 VPN-RR 设置、NTP 服务器设置具体细节； (3) 设计合理的中级链路设置，使链路负荷、路由策略分别符合要求； (4) 设备端口配置方案，根据本工程 IP 承载网网络组织，计算出 CR、PR、 浙江大学硕士学位论文 第 1 章 绪论 3 AR、RR 以及
22、PE-ASBR 路由器的中继端口配置需求； (5) QoS 方案，讨论了 IP 承载网中的 QoS 评估指标、要求和服务质量控制的 实现机制； (6) 高可靠性方案，讨论了承载网可靠性的评估指标、建设要求和部署措 施。 (7) 业务接入，讨论了端局软交换接入、汇接软交换接入、分组业务、DCN 等其他内部系统接入、公众 VPN 接入、割接说明等具体业务接入连接方案。 (8) 网络的 OAM 和实时测量功能，讨论了 IP 承载网设备应该支持的 OAM 功能，以及在部署启用这些 OAM 功能时对正常流量的转发性能影响的要求。 (9) 安全方案，讨论了业务接入安全策略、协议保护措施和网络安全操作安 全
23、管理。 (10) IPv6 支持，面向主机和移动终端，基于 Mobiwan。3 (11) 网管和操作维护，讨论了管理模式和网管系统设置。 1.4 论文组织结构论文组织结构 第一章介绍了本课题的产生背景，然后论述了移动运营商数据承载系统的现 状及发展前景，并介绍了本课题的课题内容和课题目标。 第二章主要介绍了大型电信运营商的传输系统沿革和现状，重点介绍了运营 商多种传输系统共存的现状。 第三章主要介绍了本论文实现系统主要用到的 IP over WDM 方案、TDM 方 法和 GMPLS 技术。同时对本论文所实现的系统涉及到的一些传统技术点比如电 路交换、分组交换等进行了分析与总结。 第四章主要对
24、项目需求分析和项目整体设计方面进行了描述。首先分析并探 讨了核心网 LSA 系统的需求， 然后从无线和传输网整体描述了系统的原则， 包括 拓扑设计、中继链路设计、本地通信系统组织原则等。 第五章针对提出的设计需求，进行了数据承载网的系统设计，重点描述了 IP 化承载的网络结构和设备方案，包括节点设置、中继链路设置、QoS 方案并讨论 了运营商要求的高可靠性方案、QoS 方案和 IPv6 支持等问题。 第六章补充介绍了本地、局端数据承载网项目的关键功能的具体实现方法。 浙江大学硕士学位论文 第 2 章 现状与问题 4 第第2章章 现状与问题现状与问题 2.1 中国联通数据网现状中国联通数据网现状
25、 联通现有数据网包括 ATM 网、 T 平面、165 网、VOIP 专网、VC 专网。其中： ATM 覆盖全国 300 多个城市，主要是提供 ATM 专线业务，并在部分 IP 业务 量较小的地区， 提供 IP 接入业务。 同时， ATM 通过 PVC 方式， 为其他数据网 （165 网、VOIP 专网、VC 专网）提供链路承载。 T 平面只设置在北京、上海、广州、沈阳、西安、成都、武汉七个数据核心 节点，目的是通过二层 VPN 的方式，承载 165 网和 ATM 网的大区间中继。 165 网分为骨干网和省网，骨干网覆盖 31 个省，省网由分公司负责建设，覆 盖省内节点。主要业务是专线用户、宽带
26、用户的互联网接入和 MPLS VPN 业务。 165骨干网大区间链路采用T平面链路为主， ATM PVC链路作为保护链路的方式； 骨干节点到核心节点的链路采用 ATM PVC 方式。 VC 网实现联通宝视通业务，业务网元包括 MCU 和网关、关守，网络承载采 用 IP 专网方式，IP 专网只覆盖省会城市，采用 CISCO 路由器组网。其他地市的 宝视通终端通过 ATM 提供的专线方式接入 IP 专网。4 联通数据网整体结构如图 2.1 所示： 浙江大学硕士学位论文 第 2 章 现状与问题 5 图 2.1 联通传输网结构图 目前浙江联通软交换话路仍采用传统 TDM 方式组织，MSC-Server
27、 之间以及 MSCServer 至 MGW 之间的信令通过 IP 专线组织，全网共设置 16 台华为 NE40 路由器，其中 2 台为设置在杭州的核心路由器，另外 14 台为接入路由器，分别 配置在 3 个 Server、4 个 MGW 节点处，每个节点 2 台，各个接入路由器均到核 心路由器开设 1 条 155M 电路，同时每个节点处的 2 台路由器通过 1 个 155M 电 路互联。 鉴于现有数据网已经不能满足未来新的电信级业务的承载需求，同时，由于 现有数据网主要基于 ATM 承载方式，也已经不适应数据网高速发展的需求，因 此需要新建 IP 承载网以解决未来中国联通业务的 IP 承载问题
28、， 新建的 IP 承载网 应具备承载联通所有数据业务和承载业务的能力，是支撑联通网络融合的综合承 载网。 2.2 核心网核心网的演变趋势的演变趋势 2.2.1 IP 承载网承载网 新建的 IP 承载网主要用于解决未来几年中国联通电信级业务网络的 IP 承载 问题，包括：软交换（端局和长途）、3G（电路域、分组域）、NGN/IMS。这些 业务是中国联通未来几年业务发展的主要支柱，因此，对于 IP 承载网的可靠 性、QoS 能力方面要求很高。 浙江大学硕士学位论文 第 2 章 现状与问题 6 现有的电信级业务中，2G 的移动分组业务、移动增值业务是基于 165 网的 MPLS VPN 承载，165
29、 网的 VPN 没有提供任何的 QOS 保证，考虑电信级业务的 需求，建议在具有可靠性和 QOS 保证的 IP 承载网建成后，将这部分业务割接到 新建的 IP 承载网上。另外，新建 IP 承载网上也可考虑开展数据租线业务。 对于 OSS、BSS、MSS 等企业内部 IT 系统，可以考虑利用 IP 承载网进行整 合，并实现网络隔离和安全保证。 2.2.2 165 网网 165 网继续承载公众互联网业务，根据互联网发展情况进行扩容，其中： 新增链路可以考虑不再基于 ATM 网，直接基于传输承载。 部分 ATM 中继负荷高的省分，可提前将 165网链路从 ATM 承载中脱离，以 避免再对 ATM 网
30、路扩容。 2.2.3 ATM 网网 ATM 网原则上不再做规模性扩容，也不再做结构性调整，利用现有资源， 继续开展数据租线业务。 2.3 本章小结本章小结 本章主要介绍了大型电信运营商的传输系统沿革和现状，重点介绍了运营 商多种传输系统共存的现状。 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 7 第第3章章 相关技术分析相关技术分析 3.1 承载网承载网 IP 化概述化概述 传统的移动运营商核心承载网，主要使用电路域交换或分组的模拟方案， 仅在涉及 IMS（彩信、可视电话、远程视频会议系统）和专为 IT 业务（GSM、 甚至早期 WCDMA 上网、VPN 业务）使用专门的 IP 网络承载。
31、 这种传统通信方式与现代 IP 组网技术无法完全互通而又互相依存的状况最 终导致运营商核心承载网组网方式多样化，兼容性低，光缆利用率低下，重复 建设比例高，在 3G 时代面临用户爆炸式增长的数据传输需求时更是捉襟见肘。 5 各大运营商为此提出了核心承载网逐步向完全 IP 兼容网络的演化思路。设 计要求包括：新建线路可以全 IP 化运营维护，保留对原有系统的兼容性并在业 务上逐渐取代，要尽可能建设高性能多功能的 IP 网络。6 3.2 传统承载网概述传统承载网概述 3.2.1.1 电路交换电路交换 电路交换必定是面向连接的。必须经过建立连接-通信-释放连接三个步 骤的连网方式称为面向连接的。第一
32、代计算机网络即基于电路交换。网络中所 有用户都连接同一台交换机，每两个用户之间占用一个信道。 用户到交换机之间的叫用户线，归电话用户专用。交换机之间、许多用户 共享的叫中继线，拥有大量的话路，正在通话的用户只占用其中的一个话路， 在通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。 以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。电话网中就是采用电路交 换方式。电路交换的动作，就是在通信时建立(即联接)电路，通信完毕时拆除 (即断开)电路。至于在通信过程中双方传送信息的内容，与交换系统无关。 电路交换会占用固定带宽，因而限制了在线路上的流量以及连接数量 。 3.2.1.2 分组交换分组交
33、换 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 8 分组交换(packet switching)， 将数据分解为标有地址的分组进行路由选择传送 数据，使信道仅在传送分组期间被占用的一种交换方式。网络分为物理层和分组 层(即网络层)。具有用户发现、资源分配的功能可以令用户全部实时在线，仅 在用户之间传输数据时占用信道。 3.3 IP 化承载网概述化承载网概述 3.3.1.1 IPoverWDM 31 混合承载方案 IPoverWDM 为了满足 IP 业务的迅猛发展并达到 50ms 的电信级安全性，目前比较流行的 是采用 IP 网络和 WDM 网络叠加即 IP over WDM 方案7，用 W
34、DM 网络来弥补 IP 网络本身所固有的网络容量、安全性等方面的不足。目前，IP over WDM 解决 方案已开始逐渐被国内外的主流运营商所接受。例如中国移动在 2007 年上半年 组织完成了IP over WDM实验室测试和现网试点工作，并向各省公司下发了建设 指导意见。 IPoverWDM 方案有以下特点： 1.超长距传输，海量带宽。DWDM 技术非常成熟，单根光纤能够实现 160 波业务承载，而单波的容量也从最初的 2.5G 升级到 10G，以至近年来呼声高涨 的 40G。在超长距传输上，DWDM 网络也有着先天的优势。 2.简化网络层次，降低 CAPEX 和 OPEX。 3.高效承载
35、，灵活调度。按照 OTN 标准，波分网络对于大颗粒业务的调度 分为光层调度和电层调度。在光层调度中由于全光交叉技术不成熟，ROADM （Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplex）技术成为了波分领域的又一热点。 ROADM 技术实现了传统 FOADM （Fixed OADM） 所不能实现的业务快速开通和 远程业务调度功能，同时使波分 MESH 组网成为了可能。目前比较流行的 ROADM 技术有 WSS（Wavelength Selective Switch）、WB (Wavelength Block)、 PLC（Planar Lightwave Circ
36、uits）。ROADM 技术实现的波长级别的业务调度，电 层调度则实现的是子波长级别的业务调度。 4.电信级网络可靠性 IPover WDM方案能够提供源于ITU-T G.841/G.842/G.808/G.873国际标准的多 种保护方式，包括： 环网保护：11 光通道保护、二纤双向光通道共享保护环、二纤双向光复 用段保护环、子网连接保护（跨环保护）等； 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 9 链路保护：11 光通道保护、11 复用段保护、1+1 线路保护(基于 OTS) 等； 电层保护：子波长保护。 当采用 IPWDM 组网时，可以采用 IP 业务层面的保护和 DWDM 保护结合
37、 提高整个网络的生存型。针对 IP 网络层，发挥网络层路由收敛能力强的优势， 部署快速 IGP 协议或 FRR 协议，减少路由协议种类，降低软件复杂度，提高路 由器的软件可靠性。针对物理层，充分利用 WDM成熟的保护，为网络提供完善 的物理链路保护，消除网络可靠性的最大隐患。路由器适当重载，增加端口带 宽利用率，从而降低网络整体投资。 5.多种业务的汇聚和接入 IPover WDM 解决方案除了能够提供 GE、10GE 和 POS 等 IP 接口以外，还 能提供 STM-N（N=1，4，16，64，256）、FC、ESCON、FICON 等接口，能满 足目前干线核心网络的大部分业务接口需求。同
38、时能提供速率业务向高速率业 务汇聚功能以节约系统波长，例如 8 GE 向 10G 汇聚、8 any 汇聚、 4 622M/155M 向 2.5G 汇聚。 3.3.1.2 TDM(SDH) SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）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， 是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。国际电报电话咨询 委员会 （CCITT）（现 ITU-T） 于 1988 年接受了 SONET 概念并重新命名为 SDH， 使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。它
39、可实现 网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项 功能，能大大提高网络资源利用率、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，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用 的热点。 在各种宽带光纤接入网技术中，采用了 SDH 技术的接入网系统是应用最普 遍的。SDH 的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务 需求的发展，而产生了用户与核心网之间的接入“瓶颈“的问题，同时提高了传输 网上大量带宽的利用率。 中国移动、电信、联通、广电等电信运营商都已经大规模建设了基于 SDH 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 10 的骨
40、干光传输网络。利用大容量的SDH环路承载 IP业务、ATM业务或直接以租 用电路的方式出租给企、事业单位。而一些大型的专用网络也采用了 SDH 技 术，架设系统内部的 SDH 光环路，以承载各种业务。比如电力系统，就利用 SDH 环路承载内部的数据、远控、视频、语音等业务。 而对于组网更加迫切、 而又没有可能架设专用 SDH 环路的单位，很多都采用了租用电信运营商电路的 方式。由于 SDH 基于物理层的特点，单位可在租用电路上承载各种业务而不受 传输的限制。承载方式有很多种，可以是利用基于 TDM 技术的综合复用设备实 现多业务的复用，也可以利用基于 IP 的设备实现多业务的分组交换。SDH
41、技术 可真正实现租用电路的带宽保证，安全性方面也优于 VPN 等方式。在政府机关 和对安全性非常注重的企业，SDH 租用线路得到了广泛的应用。 3.3.1.3 纯纯 IP(GMPLS) GMPLS 是 MPLS 的扩展和延伸，更准确地说，是 MPLS-TE 的扩展。由于 GMPLS 主要是扩展了对于传输网络的管理，而传输网络的主要业务为点到点业 务，这与 MPLS-TE 的业务模型非常相似，因此 GMPLS 主要借助 MPLS-TE 的协 议栈，将其加以扩展而形成。8 在OSI的网络模型中，传输层、链路层、网络层相互独立，各自用自己的语 言在本层内的设备间沟通，形成了各自的标准体系。在 GMP
42、LS 的体系结构中， 没有语言的差异，只有分工的不同，GMPLS 就是各层设备的共同语言。如果从 设备结构角度来看，我们知道网络设备通常由三个平面组成：管理平面、控制 平面和用户平面。管理平面为网络管理者提供对设备的管理能力；控制平面则 是通过信令的交互完成对用户平面的控制；用户平面用于转发和传递用户数 据。GMPLS 统一了各层设备的控制平面，如图 3.1 所示，各个层面的交换设备 都将使用同样的信令完成其对用户平面的控制。 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 11 图 3.1 光网络 MPLS 与 MPLS-TE 相同，GMPLS 网络由两个主要元素组成：节点(同样被称为 LS
43、R)和路径(同样被称为 LSP)。但 GMPLS 的 LSR 包括所有类型的节点，可以是 PSC，也可以是 TDM、LSC 或 FSC；LSP 则既可以是一条传递 IP 包的虚通路， 也可以是一条 TDM 专线，或是一条 DWDM 的波道。 1. 信令。信令用来完成 LSP 的建立过程。GMPLS 的信令由三部分组成： 信令的功能性描述 GMPLS-SIG、扩展的 RSVP-TE GMPLS-RSVP-SIG、扩展 的 CR-LDP GMPLS-CR-LDP。 2. 路由与寻址 控制平面的一体化并不等同于没有层次结构。控制平面的层次结构体现在 路由域的划分上。9 可以看出，如果路由器将 ADM
44、 或光交换机视为路由上的邻居(neighbor，路 由中的一个基本概念)，就会形成 R1-ADM-ADM-R2-光交换机-光交换机-R3 这样 一条 PSC-LSP。这就意味着，路由器在分组头上打的标记需要由 ADM 或光交换 机完成交换。很显然，ADM 和光交换机不能完成分组头的标记交换过程，它们 有其固有的交换方式(电路交换和光交换)。因此，路由的结构必须是层次化的。 GMPLS 将网络划分为两个层次：分组交换层(PSC)和非分组交换层 (non-PSC)。非分组交换层当然还可以细分，特别是当 TDM 与光交换由不同设备 完成时，进一步细分是非常必要的。每一个非分组交换层可以自成为一个 A
45、S(自 制系统)，即自成一个单独的路由域。每个域内可以运行不同的内部路由协议 (GMPLS 仅定义了两种扩展的 IGP 协议：OSPF-TE 和 ISIS-TE)，域间则运行扩展 的 BGP4(目前尚未定义)。 既然 R1 与 R2 之间的 TDM 网络不能再被简单地视为一条 Link，而是一个 TDM AS，而连接 R1 和 R2 的是一条 TDM-LSP，R1 与 R2 间的路由关系就会变 得非常复杂。众所周知，在传统的路由网络中，两个IGP的Neighbor之间必须用 物理链路直连，否则二者不能成为 neighbor。因此，GMPLS 重新定义了链路的 概念，规定网络有权将部分 LSP
46、作为链路并在路由域内进行通告。为此， GMPLS还设计了一个复杂的链路管理协议(LMP)，这是GMPLS体系中一个非常 重要的组成。 GMPLS 是由 MPLS-TE 演进而来，信令和寻址是两个重要体现。MPLS-TE 规定了两种寻址方式：显式路由(Explicit Route)和逐跳路由(hop by hop)。Explicit 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 12 Route 类似于源路由技术，在入口处指定路径中的每个节点；而 hop by hop 则是 由中间的每个节点自行决定下一个出口节点。很显然，hop by hop 模式要求中间 的每个节点拥有全路由，这对于设备路由
47、处理能力的要求是非常高的。所以为 了降低对传输网络设备的要求，GMPLS 指定显式路由(包括宽松型和严格型)作 为设备必须具备的能力，将逐跳路由作为可选能力。 3. GMPLS 中的标记 GMPLS 网络包含了各种交换方式：分组交换、电路交换甚至光交换，所以 标记也不能仅仅用于加载在分组头上用以标识每个分组的交换方式。GMPLS 分 别为电路交换(主要是 SDH)和光交换(包括 LSC 和 FSC)设计了专用的标记格式， 以满足这些业务的需求。在非分组交换的网络中，标记仅用于控制平面，而不 用于用户平面。一条 TDM 电路(TDM-LSP)的建立过程与一条分组交换的连接 (PSC-LSP)的建
48、立过程完全相同，源端发送标记请求消息后目的端返回标记影 射消息。所不同的是，标记影射消息中所分配的标记与时隙或光波一一对应。 4. 链路管理协议(LMP) 链路管理协议包括控制信道管理、链路所有权关联、链路连接性验证和故 障隔离/定位。其中后两项为可选项。 (1) 控制信道管理 控制信道用于在两个邻接节点间承载信令、路由和网络管理信息。GMPLS 采用专用信道(与数据信道分离)承载控制信息，这是因为在传输网络中必须采用 这一方式，而且采用专用信道可以提高网络的可靠性和可管理性。 GMPLS 对控制信道的可用性要求极高，与数据信道的分离也为此提供了可 能。GMPLS 通常要求为控制信道预配置备份
49、通道。控制信道与数据信道分离会 给 IP 网络带来一些困惑，因为传统 IP 网络是通过控制/路由信令来判定数据通路 的状态，在出现故障后通过路由的重新计算为数据寻找新的路由。所以，在数 据信道与控制信道分离后，GMPLS 必须为数据信道设计新的协议(见链路连通性 验证)以完成数据信道的检测。 (2) 链路所有权关联 交换链路所有权可以动态改变链路的特性，可以增加链路、改变链路保护 机制、改变端口标识符等。 (3) 链路连通性验证 链路连通性验证是一个可选的规程，在链路交换配置阶段会协商是否启用 浙江大学硕士学位论文 第 3 章 相关技术分析 13 此规程。 链路连通性验证规程主要用于验证数据链路的连通性，它通过发送 Ping 类 的测试消息逐一验证所有数据链路(包括捆绑链路中的每一个组件(component lin
