智能城域网关键技术分析

智能城域网关键技术分析

北京邮电大学博士学位论文摘要

摘要

当前各种新兴业务不断地推动城域网技术向前发展，业务种类不同，对网络的带宽、QOS等其它要求也不一样，城域网由起初仅为数据业务提供点到点的透传，到以太网数据的层二交换，再到现在的链路带宽动态可调技术LCAS、VC虚级联、通用成帧协议GKP，以及到智能城域网技术。另外RPR和MPLS技术也是倍受注目的城域网主流技术，由于各种因素，尽管从目前看来业界很难再采用这两种技术大规模组网，但内嵌RPR和内嵌tdPLS技术在城域网的发展中依然颇具优势。

本论文认真分析了当前城域网的发展趋势及技术特点，在论文第二章对当前城域

网的关键技术作了较为深刻的分析和研究，论文第三章对目前正在发展中的MSTP内嵌技术进行了分析，在论文的第四章作者提出了在城域网中实现信道统计复用思路，并在自相似模型上进行了仿真分析，论文的第五章介绍了本实验室智能城域网传送实验平台。总的来说，论文的主要创新工作有：

1．深入研究了智能城域网的框架体系结构，并对城域网关键技术虚级联、通用成帧协议GFP、链路容量调整计划LCAS作了较为深入的分析和研究。并初步探

讨了虚级联和相邻级联互通问题，以及虚级联、LCAS和ASoN的结合。

2．首次对LCAS和虚级联技术对业务保护性能进行了深刻的分析和研究。虚级联和LCAS的结合不但使得SDH网络能够有效地承载数据业务，也对接入业务提供了一

种高层的保护。只有当虚级联组的所有链路出现失效时，业务的传输才会出

现中断。论文对此种高层保护在城域网范围内建立了数学模型，得到高层保

护性能的拉普拉斯解，通过数值计算分别在环形网、mesh网中对其性能进行

了详细的分析和计算。同时针对某些业务其能够容忍的传输带宽的下降幅度

有一定底线的情况下，论文分析了此种情况下高层保护的性能，并得到了极

具参考价值的计算结果。

3．深入分析了6FP透明传输模式下超级数据块数量^，的设置。在透明映射GFP．T中，每～帧由Ⅳ个超级快再加上GFP开销构成，Ⅳ越大，带宽利用率越高，但其

带来的负面影响是传输的等待时延过大，且Ⅳ越大，意味着GFP的管理帧将

要等待很长一段时间才会有机会插入到传输链路中发送到对方，不利于两个

节点的管理信息的互通，但如果Ⅳ越小，或者说在GFP映射时将Ⅳ取为最小

值，那么将会造成无空闲带宽，也就是说没有剩余的带宽用来传输管理信息

帧。本论文分别在给定传输带宽下不需要插入管理信息帧和插入管理带宽基

本确定的情况下，分析了超级数据块数量Ⅳ的取值问题。

4．首次提出了在城域网中实现信道统计复用的概念、协议及相关算法。本论文

北京邮电人学博士学位论文摘要

提出信道统计技术在某些情况下实现了业务带宽的共享，提高了网络资源利

用率。针对信道统计复用技术，本论文提出了较为完整的协议，描述了系统

基本的实现模型和实现方法，对复用算法进行了初步分析，并在LEAP算法

下进行仿真，得到了具有一定价值的结果。

5．本论文深入地分析了MSTP内嵌技术框架结构、实现机理及业务接入协议。在基于SDH的MSTP平台中内嵌RPR机制，有效地解决了传送效率和QoS方面的矛

盾，并可以很好地提供语音业务；另一方面，采用内嵌MPLS技术可有利于全网

端到端业务的配置、保护和网络资源的优化利用。MSTP的内嵌技术将会是下一

代智能城域网技术的有益补充。

6．在老师的指导下，协同本组同学研制了智能城域实验平台，共有四个节点。

该平台将新～代MSTP系统与ASON控制平面融合，实现城域网的智能管理，

同时该平台可提供丰富的业务接口，满足用户多种业务的需求。该平台目前

已经初步完成了传送层面的硬件设计和软件设计，可以实现虚级联功能，能够

通过63个Vc—12的任意组合为用户建立带宽大小合适的传输通道，同时还

能实现LCAS功能，能够根据用户的需求对带宽实现动态调整，数据封装可

选用PPP／HDLC、LAPS或GFP中的任意一种。

关键词：智能城域网、虚级联、链路容量调整计划、通用成帧协议、弹性分组环、多协议标记交换

北京邮电大学博士学位论文摘要

ABSTRACT

An important trend in networking is the migration of packet-based technologies from Local Area Networks to Metropolitan Area Networks(MANs)．Operators are looking forward tO combine legacy and future—proof services over a converged multi—service network that will carry data，voice and video traffic over the sarne int}astmcture thus

reducing both equipment and operational costs．Currently among all these new solutions such as Resilient Packet Ring(RPR)technology and Ethemet，SDH and SONET are still the

leading technologies in Metropolitan Area Networks，However,as these networks are used extensively to carry data services，the main inefficiency is becoming apparent-the lack

Of scalability in connection sizes using legacy contiguous concatenation method．The new technologies，virtual concatenation，link capacity adjustment scheme(LCAS)and Genetic framing protocol，inject a strong vigor to its application in next generation networks．These technologies make it possible for SDH／SONET to create a tight—sized pipe(bandwidth)for data services．Meanwhile the size of the pipe can be adjusted dynamically according tO the requirement．

The main work of this dissertation is listed as following：

1．The architecture of也e smart metropolitan area network iS studied in this dissertation．The key techniques，like virtual concatenation，GFP,and LCAS are

analyzed in detail．The interconnection between virtual concatenation and

continuous concatenation iS discussed．This dissertation also gives a basic

description ofthe combination ofASON，virmal concatenation and LCAS．

for 2．Performances of the protection of virtual concatenation and LCAS

are studied the first time in this paper．The new techniques，Link Capacity Adjustment

Scheme(LCAS)and virtual concatenation not only make SDH／SONET

networks accommodate the data service efficieutlN but also

provide a hi曲-layer protection for client services．A high—layer protection model for a metropolitan

area networks is proposed and the theoretical analysis ofthis model is presented

in the dissertation．Section ILl compares the performance of the high-layer

protection in the ring topology and mesh topology respectively,and also the

performance is analyzed in detail given the granted maximal decrease ratio of the

service transmission bandwidth．The results show that the

time—to—transmission-halt for the first time exceeding 1 year

can reach 99．999％