某省电力系统广域数据网络组网技术方案

XX省电力系统广域数据网络组网技术方案XX数码科技集团技术部XXX1 电力系统业务需求11.1 内部业务11.1.1 话音业务11.1.2 视频业务11.1.3 数据业务21.13.1 实时系统21.13.2 港实时系统21.13.3 3治理系统21.13.4 其他应用系统21.2外部业务3121路由资源出让31.2.2 多余光纤出租31.2.3 富裕容堂出租31.2.4 提供增值效劳.42 网络设计原那么42.1 先进性与有效性相结合42.2 开放性与标准性相结合42.3 靠得住性与平安性相结合42.4 经济性与可扩充性相结合42.5 网络具有可治理性53 广域网技术介绍53.1 QS1参考模型53.1.1 大体概念53.1.1.1 通信协议73.1.1.2 层效劳73.1.1.3 信息互换73.1.2 物理层83.1.3 敌据鞋路层.83.1.4 网络层93.1.5 传输层93.1.6 会话层103.1.7 表示层1()3.1.8 应用层H3.2 ATM技术113.2.1 大体概念113.2.1.1 信元结构113.2.1.2 面向连接123.2.1.3 统计鱼用123.2.2 123.2.2.1 ATM适电三层133.222 ATM层14322.3 ATM物理层15323互换结构15323.1 ATM互换结构的大体功能16323.2 ATM互换结构的分类173.2.4网络信令181.1 .4.1信令称灌化181.2 4.2信令协议栈183.243 UN】信令193.244 NN信令20325倍流治理213.2.5.1ATM层业务结构213.252ATM层效劳质量223.2.5.3流量操纵233.2.5.4拥塞操纵233.2.61P与ATM融合243.2.6.1CIP0A253.2.6.2LANE263.2.6.3MP0A273.2.6.4MPLS283.3 IPOverSDH（POS）技术313.3.1大体概念31332PPP协议313.3.3IPOverSDH的传输效率323.3.4技术优缺点323.4 动态包传输（DPT）技术333.4.1大体概念333.4.1.1网络结构343.4.1.2智能爱惜切换（IPS）343.4.1.3空间再利用协议（SRP）353.4.1.4包优化传输363.4.1.5带宽倍增363.4.1.6故障恢豆模式373.4.1.7传输的灵活性及演变383.4. 1.8网络治理393.4.2构建分层体系393.4.3DPT技术小结.403.4.3.1本钱效率403.4.3.2扩展熠值业务413.4.3.3网络的健壮性413.4.3.4以后移植性414IP与ATM的比较414.1IP与ATM的竞争424.2思想和目标的不同434.2.1标准化进程的不同434.2.2篦单有效有效与复杂求全434.2.3技术驱动与实践（市场）驱动444.3 技术思路的不同454. 3.1有连接与无连接455. 3.2信令与路由466. 3.3效劳质量（QoS）与尽力传送（bestofeffort）477. 3.4网络智能与终端智能494.4 ATM与IP简要比较494.5 ATM与IP比较小结505XX省电力数据广域网组网方案515.1 技术线路的选择51522网络拓扑结构555.2.2.1ATX网络的组织565.2.2.2千兆网络的组织575.2.3业务接入方案585.2.3.1话音业务585.2.3.2视频业务605.2.3.3数据业务615.3设备配置方案6253.1核心节点设备酸置要求625.3.1.1ATM互换机625.3.1.2三层路由互换机635.3.1.3IP网关645.3.2骨干节点设悠花置要求655.3.3接入节点设备闱置要求655.3.3.1千兆以太网互换机655.3.3.2IP网关665.3.3.3IP机661电力系统业务需求1.1 内部业务信息通信网络的建设是为信息传输效劳的，有必要对电力局的业务进行分析。随着电力行业对信息技术应用的深切，对网络业务的需求呈现出多层次、多方位的特点，电力系统网络业务需求可归纳为： 语音、业务。 视频业务，如会议电视、视频监控等。 实时系统。要紧有SCADA信息处置系统。 准实时系统。要紧指故障录波、微机爱惜、电能量计量信息等系统。 生产治理系统。 电力营销治理。 办公、行政、治理等业务治理系统。 综合查询效劳，即基于WEB技术的多媒体信息检索效劳。 其他，如远程教学、视频点播等业务。1.1.1 话音业务话音、业务是电力企业生产、经营中必不可缺的应用，电力系统的话音应用要紧有调度、行政办公，而对调度的有很高的要求，需要维持绝对的畅通。1.1.2 视频业务包括变电所监控系统，视频会议系统。1.1.3 数据业务1.1.3.1 实时系统包括调度自动化系统、变电所综合自动化系统、配网自动化系统。在各级调度之间及变电所与各调度之间有大量的实时，包括“四遥”信息。实时系统在信息网上主若是实时信息的传输，对QoS有很高的要求，尤其是遥信、遥控信息。1.1.3.2 准实时系统微机爱惜、故障录波、电能量计量信息、通信监测等信息对实时要求也较高。电能计量信息直接阻碍到电力企业的收益，因此对信息平安要求更高。1.1.3.3 治理系统生产治理系统包括：调度治理信息系统、调度高端应用（包括负荷预测、在线潮流、状态估量等）、生技治理系统、变电运行治理系统、变电检修治理系统、送电线路治理、安监治理系统等。用电治理系统包括：电力营销客户信息系统、配电地理信息与报修系统等。治理决策治理系统包括：综合查询治理系统、人事治理系统、财务治理系统、物资治理系统、打算治理系统。行政办公无纸化包括：办公自动化系统、其他行政治理系统等。治理系统是通信网络上要紧的数据传输，信息互换量大，具有随机性和突发性，这些治理信息除在全局实现数据共享外，还要与上、下级供电部门实现信息共享。1.1.3.4 其他应用系统电力市场技术支持系统、客户效劳中心、负荷治理系统和远方抄表系统等。1.2外部业务随着WTO日趋临近，中国第一对国内（包括港、澳资本）开放电信市场已成定局。而电力系统向电信市场的渗透也再也不是妄图。凭借自己的电力专用通信网，电力系统在许多方面具有自身优势。从市场角度来讲，电力系统利用其资源优势，将以四种方式渗透国内电信市场。一是路由资源出让，二是多余光纤出租，三是富裕容量出租，四是资本运作以提供增值效劳。其中前两种方式是电信经营中最简单、最原始的经营方式，与网络采纳的技术无关，而后两种方式由于涉及效劳类型和效劳质量，必需在网络建设初期加以考虑，以采纳适当的、能够知足以后进展的技术来建设电力通信网络。1.2.1 路由资源出让路由资源出让主若是将电力系统丰硕的输电线路走廊和城市电缆沟道出让给第三运营商，使得电力系统的基础构造设施取得普遍的扩展和最大限度的利用。1.2.2 多余光纤出租由于OPGW、ADSS等电力线特种光缆是与超高压电力输电线路结合在一路进行敷设的，从靠得住性上来讲大大优于一般的架空或埋地光缆，因此电力系统多余光纤出租将凭借这一独特优势成为电力系统向电信市场渗透的一种重要方式。1.2.3 富裕容量出租这种方式是将系统中多余的容量出租，一样是为某些系统或大企业提供城市间联网的2Mb/s数字通道。随着电力传输线路的建设，给电力通信干线网络光纤化，制造了极好的条件，由于光纤具有的高带宽特性，使得电路一建成，就在通信容量方面形成了广漠的进展潜力。因此，通过充分利用正在建设的电力通信光纤网络所具有的丰硕资源和城网、农网改造所形成的接入能力，并结合全国范围内各政府部门、科研院校和商业运营公司的信息网工程建设，能够向社会提供基于时分复用或统计复用电路租赁业务，从而取得可观的经济效益。1.2.4 提供增值效劳WTO的临近，使得电信效劳市场的开放已成必然。在取得进入电信市场的资格以后，电力系统除上述三种对外运营模式外，还能够提供虚拟专用网（VPN）和互联网接入等增值效劳。2网络设计原那么通过上述分析，电力系统广域网络的建设应当兼顾内部业务和外部业务两个方面。因此，在建设综合网络平台时，必需考虑到以下几点原那么：2.1先进性与有效性相结合网络设计选用先进成熟的网络技术及通信设备，保证系统性能稳固靠得住、风险系数小，同时必然要注意技术的成熟性和有效性，充分利用现有的设备和资源，爱惜原有的投资。既适应当前业务的情形，同时乂充分考虑以后的进展。2.2开放性与标准性相结合系统采纳开放式的体系结构，支持多种协议和多种接口的开放式网络，能够与现有的和以后的网络系统互连。所有的网络设备符合国际标准和工业标准，使网络具有较高的可互操作性，易于扩充。2.3靠得住性与平安性相结合网络系统具有较高的靠得住性，要紧的网络设备具有热插拨功能，不需中止网络运行就能够进行内部插拨和模块的改换与扩充。关键设备和线路都有备份，能够进行在线修复、改换和扩充。系统平安保密性好，对人为的解决及病毒的侵害具有较强的抗击能力。2.4经济性与可扩充性相结合系统可伸缩性好，可依照需要扩大或缩小网络性能；结构模块化，便于以后随业务进展进行扩充或升级，使原有设备利用率提高。系统可保护性好，保护费用低。2.5网络具有可治理性采纳先进的网络治理系统，为整个网络提供全面网络治理。网络治理系统能在全网范围内实现灵活的、方便的虚拟网划分，而且虚拟网的划分能基于多种方式，充分保证网络系统的平安性和数据的靠得住性。网络治理系统还具有监测、诊断、过滤、故障隔离等功能。3广域网技术介绍3.1 OSI参考模型3.1.1 大体概念开发系统互联（OSI,OpenSystemsInterconnection的缩写）参考模型描述了信息如何从一台运算机的应用层软件通过网络媒体传输到另一台运算机的应用层软件中，它是由七层协议组成的概念模型，每一层说明了特定的网络功能。0SI参考模型是在1984年由国际标准化组织（ISO,InterconnectionforStandardization的缩写）发布的，此刻已被公以为运算机互联通信的大体体系统结构模型。0SI参考模型把网络中运算机之间的信息传递分成七个小的易于治理的层，0SI的七层协议别离执行一个（或一组）任务，各层间相对独立，互不阻碍。下面是0SI参考模型的七个层次：第七层应用层；第六层表示层；第五层会话层；第四层传输层；第三层网络层；第二层数据链路层；第一层物理层OSI参考模型的七层可划分为成高层和低层两类。其中高层论述的是应用问题，而且通经常使用软件实现。最高层（应用层）最接近用户，用户和应用层通过通信应用软件彼此作用。OSI参考模型的低层负责处置数据传输问题，物理层和数据链路层是由硬件和软件一起实现的，而其它层通常只是用软件来实现。最底层（物理层）最接近于物理网络介质（如网络电缆），它的职责确实是将信息放置到介质上。OSI参考模型如以下图所示。图3-1OSI参考模型3.1.1.1通信协议OSI参考模型为运算机之间的通信提供大体框架。但模型本身不是通信方式，只有通过通信协议才能实现实际的通信。在数据网络中，协议(protocol)是操纵运算机在网络介质上进行信息互换的规那么和约定。一个协议实现0SI的一层或多层功能。目前已有众多通信协议，它们可分为LAN协议，WAN协议，网络协议和路由选择协议。LAN协议在0SI参考模型的物理层和数据链路层操作，概念了在多种LAN介质上通信；WAN协议是在0SI参考模型的最下面三层操作，概念了在不同的广域网介质上的通信：路由选择协议是网络层协议，它负责途径的选择和互换;网络协议是指一个给定的协议件中的各类上层协议。1.1.1.2 层效劳0SI的某一层与另一层进行通信的目的是利用其它层提供的效劳，这种效劳有助于一个给定的0SI层与其它计算要机系统的对等层进行通信。层效劳包括效劳利用者和效劳访问点(SAP)三个大体元素。效劳利用者是指需要从相邻层请求效劳的0SI层；效劳提供者是指为效劳利用者提供效劳的0SI层，0SI层能够为多个效劳利用者提供效劳；SAP是一个概念性场所，一个0SI层通过它能够向另一个0SI层请求效劳。图1-5说明了这三个元素是如安在网络层和数据链路层彼此作用。1.1.1.3 信息互换0SI参考模型的各层利用不同格式的操纵信息，以便与其它运算机系统的对等层进行通信，那个操纵信息由对等0SI层之间互换的特殊请求和指令组成。操纵信息一样采纳数据头或数据尾。数据头附加在上层传输下来的数据之前；数据尾附加在上层传输下来的数据以后。一个0SI层并非必然必需附加一个数据头或数据尾到上层的数据中。数据头、数据尾和数据是相对的概念，这一切取决于分析信息单元的层。例如在网络层，一个信息单元包括3个数据头和1个数据；而在数据链路层，由网络层传输的所有信息（3个数据头和1个数据）都被作为数据处置。另外，在一个OSI层中，信息中，信息单元的数据部份包括从所有上层传送下来的数据头，数据尾和数据，这确实是众所周知的“封装（encapdulation）”。3.1.2 物理层在网络中，物理层为执行，保护和终止物理链路概念了电子，机械，进程及功能的规那么。物理层具体概念了诸如电位级别，电位转变距离，物理数据率，最大传输距离和物理互联装置特性，物理层的协议能够分成LAN和WAN两种。图1-7说明了一些经常使用的LAN和WAX协议。3.1.3 数据链路层数据链路层通过物理网络链路提供靠得住数据传输。不同的数据链路层概念了不同的网络和协议特性，其中包括物理编址，网络拓扑结构，错误校验，帧序列和流控。物理编址（相对应的是网络编址）概念了设备在数据链路层的编址方式；网络拓扑结构包括数据链路层的说明，该说明常常概念了设备的物理连接方式，如总线拓扑结构或拓扑结构；错误校验向发生传输错误的上层协议告警；数据帧序列从头整理并传输除序列之外的帧；流控能够延数据的传输能力，以使接收设备可不能因为在某一时接收到了超过其处置能力的信息流而崩溃。电气与电子工程师学会（IEEE）将数据链路层分成逻辑链路操纵（LLC,LogicalLinkControl的缩写）和介质访问操纵（MAC,MediaAccessControl的缩写）两个子层。逻辑链路操纵子层治理单一网络链路上的设备间的通信，IEEE802o2标准概念了LLC支持无链接效劳和面向连接效劳。IEEE802.2在数据链路层的信息帧中概念了许多域，这些域使得多种高层协议可共享一个物理数据链路。数据链路层的介质访问操纵网络介质的协议，IEEEMAC规那么概念了MAC地址，以标识数据链路层中的多个设备。3.1.4 网络层网络层提供路由选择及其相关的功能，这些功能使得多个数据链路被归并到互联网络上，这是通过设备的逻辑编址(相对应的是物理编址)完成的。网络层为高层协议提供面向连接效劳和无连接效劳。网络层协议一样都是路111选择协议，但其它类型的协议也可在网络层上实现。经常使用的路由选择协议包括边缘网关协议，开放最短径优先和路由选择信息协议，其中边缘网关协议(BGP,BorderGatewayProtocol)的缩写是一种互联网络领域间的路|选择，开放最短途径优先(OSPF,OpenShortestPathFirst的缩写)是一种链路状态，是为TCP/IP网络开发的内部网关协议；路由选择信息协议(RIP,RoutingInformationProtocol的缩写)是一种利用部站点计数作为计量标准的互联网络路由选择协议。3.1.5 传输层传输层实现了向高层传输靠得住的互联网络数据的效劳。传输层的功能一样包括流控，多路传输，虚电路治理及过失校验和恢复。流控治理设备之间的数据传输问题，确保传输设备不发送比接收调和处置能力大的数据；多路传输使得多个应用程序的数据能够传输到一个物理链路上；虚电路由传输层成立，保护和终止；过失校验包括为检测传输错误而成立的各类不同结构；而过失恢复包括所采取的行动(如请求数据重发)，以便解决发生任何错误。某些传输层还包括传输控协议，名字绑定协议和0SI传输协议。传输操纵协议(TCPTransmissionControlProtocol的缩写)是提供靠得住数据传输的TCP/IP协议簇中的协议；名字绑定协议(NBP,NameBindingProtocol的缩写)是将AppleTalk名字与地址联合起来的协议；0SI传输协议是0SI协议簇中的传输协议。3.1.6会话层会话层许诺不同运算机上的用户成立会话关系。会话层许诺进行类似传输层的一般数据的传输，并提供了对某些应用有效的增强效劳会话，也能够被用于远程登录到分时系统或在两台机械间传递文件。会话层提供的效劳： 治理会话：会话层许诺信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。 令牌治理(tokenmanagement)：有些协议保证两边不能同时进行一样的操作，这一点很重要。为治理这些活动，会话层提供令牌。令牌能够在会话的两边之间互换，只有持有令牌的一方能够执行某种关键操作。同步(synchronization)：即在数据流中插入检查点，以幸免网络崩溃对长时刻文件传输的阻碍。3.1.7表不层表示层提供多种用于应用层数据的编码和转化功能。以确保从一个系统应用层发送的信息能够被另一系统的应用层识别。表示层编码和转换模式包括公用数据表示格式，性能转换表示格式，公用数据紧缩模式和公用数据加密模式。公用数据表示格式即标准的图象，声音和视频格式，通过利用这些标准格式。，不同类型的运算机系统可彼此互换数据；转换模式通过利用不同的文本和数据表示，在系统间互换信息，例如EBCDIC和ASCII：标准数据紧缩模式确保源设备上加密的数据能够在目标设备上正确地解密。表示层协议一样不与特殊的协议关联，如一些众所周知的视频标准QuickTime和Motion(MPEG)oQuickTime是Apple运算机视频和频的标准,而MPEG是视频紧缩和编码的标准。常见的图形图象格式包括GIF,JPEG和TIFF。JPEG是不同的图形图象紧缩和编码的标准，而TIFF是图形图象的标准编码格式。3.1.8应用层应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过软件直接彼此作用的。这种应用程序超出了OSI模型的范围。应用层的功能一样包括标识通信伙伴，概念资源的可用性和同步通信。标识通信伙伴时，应用层为具有传输数据的应用程序概念通信伙伴的标识性和可用性，概念资源可用性时，应用层由于请求通信的存在而必需定是不是有足够的网络资源；在同步通信中，所有应用程序之间的通信都需要应用层治理的协同操作。应用层协议包括TCP/IP协议和OSI协议。TCP/IP协议是指Telnet,文件传输协议(FTP)和简单邮件传输协议(SMTP)等等；OSI协议是指文件传输/访问/治理协议(FTAM),文件虚终端协议(VTP)和公用治理信息协议(CMIP)等，它们存在于互联网络协议簇中。3.2ATM技术3.2.1大体概念ATM是nr-T确信的用于宽带综合业务数字网(B-ISDN)的复用、传输和互换的模式，因此ATM互换从一开始就被设计为一种能够实现高速、高吞吐量和高效劳质量的信息互换技术，以适应从低速度到高速度的宽带业务的互换要求。3.2.1.1信元结构ATM互换是固定长度的信元互换。所谓信元，确实是长度为53个字节的固定长度的分组，其中开头5个字节为信元头，其余48个字节为信元域。ATM信元头的功能有限，主若是虚连接的标识，还有优先级标志、信元头过失查验等。采纳很短的信元能够减少互换节点内部的缓冲器容量和排队时延和时延抖动。信元长度的固定那么有利于简化互换操纵缓和冲器治理，以采纳硬件设备实现高速互换。3.2.1.2面向连接ATM采纳面向连接的方式，即在用户信息传送前，先要成立连接，在信息传送终止后，要拆除连接。ATM成立的连接是虚连接，能够分为虚通道连接（VPC）和虚信道连接（VCC）。依照连接成立的方式，ATM虚连接乂能够分为永久虚连接（PVC）和互换虚连接（SVC）,其中永久虚连接由网络治理员在事前设定，互换虚连接那么由网络通过信令方式动态设定。3.2.1.3统计复用ATM互换采纳统计复用技术。统计复用乂称为异步时分复用。所谓时分复用，即在一条物理链路上通过时刻片的划分，实现多个连接对同一链路的共享，而异步时分复用是指属于某个连接的多个信元并非占有固定的时刻位置，能够或密或疏地在复用链路上显现。因此，ATM所采纳的统计复用技术不是固定分派的同步方式，而是灵活分派的异步方式，从而能够适应各类不同带宽业务的要求。3.2.2参考模型在ITU-T的建议中概念了B-ISDN协议参考模型，如以下图。它包括三个面:用户面、操纵面和治理面，而在每一个面中乂是分层的，分为物理层、ATM层、AAL层和同层。图3-2ATM参考模型协议参考模型中的三个面别离完成不同的功能： 用户平面：采纳分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有必然的操纵功能，如流量操纵、过失操纵等； 操纵平面：采纳分层结构，完成呼唤操纵和连接操纵功能，利用信令进行呼唤和连接的成立、监视和释放； 治理平面：包括层治理和面治理。其中层治理采纳分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的治理功能，如元信令。同时层治理还处置与各层相关的OAM信息流；面治理不分层，它完成与整个系统相关的治理功能，并对所有平面起和谐作用。3.2.2.1ATM适配层ATM适配层（AAL）的目标是向应用提供有效的效劳，并将它们与在发送端（方）将数据分割为信元、在接收端（方）将信元从头组织为数据的机制隔离开来。它依照3个坐标轴来组织效劳空间： 按时关系：需要或不需要 比特率：固定或可变 连接方式：面向连接或无连接 照上述3个特性，ITU-T将AAL业务分为A、B、C、D四大类，如以下图所A类B类C无D类定时关系需要不需要比特率固定可变示。连接方式面向连接无连接图3-3AAL业务分类映射到具体的业务，A、B、C、D四种业务类型都具有相应的实例。如：电路仿真、固定比特率的视频业务等属于A类业务；可变比特率的视频与音频业务属于B类业务；面向连接的数据传送属于C类业务；无连接的数据传送属于D类业务。为了适应不同业务类型的需要，ITU-T概念了4类AAL,即AAL、AAL二、AAL3/4和AAL5o其中AAL1规程用于支持A类业务，AAL2规程用于支持B类业务，适用于时延灵敏的低速、可变长度的短分组的传送。AAL3与AAL4本来是分开的，后来归并为一类:AAL3/4,用来支持C/D两类业务，即包括面向连接与无连接数据业务。AAL5能够看成是简化的AAL3/4,用来支持面向连接的C类业务,传送大的数据分组时效率较高，ATM网络信令也采纳AAL5o3. 2.2.2ATM层ATM层负责生成信元，它同意来自AAL的48字节教体并附加上相应5字节信元标头。ATM层支持连接的成立，并聚集到同一输出端口的不同应用的信元，一样也分离从输入端口到各类应用或输出端口的信元。当ATM层看到信元载体时,它并非明白、也不关切教体的内容，载体只只是是要被传输的。或1信息符号。因为ATM层不管载体的内容，因此它与效劳无关，它只负责为教体生成信元标头并附给我体，以形成信元标准格式。跨越ATM层到物理层的信息单元只能是53个字节的信元。ATM支持点对点、一点对多点和多点对多点连接。ATM层的要紧功能和责任如下： 一样流量操纵； 信元标头生成； 信元标头去除; VPI和VCI值的转换； 聚集信元到物理接口； 从物理接口分检信元； 信元速度调整； 网络阻塞操纵； 信元舍弃； 流量整形； 流量治理； 连接分派和取消。3.2.2.3ATM物理层ATM物理层分为物理媒体相关子层（PMD子层）和传输聚合子层（TC子层）。PMD子层的功能是提供与传输媒体有关的机械和电气接口，正确地发送和接收数据比特，负责线路编码、比特按时等功能。TC子层的功能如下： 传输帧的产生/恢复和适配 信头过失操纵 信元定界和扰码 信元速度去耦3.2.3互换结构ATM互换结构是实现ATM互换的关键技术之一，是ATM互换系统中必不可少的重要组成部份。3. 2.3.1ATM互换结构的大体功能ATM互换结构应能实现任意出入线之间的信元互换，即任一入线上的任一逻辑信道的信元要能够被互换到任一出线上的任一逻辑信道中去。为此，ATM互换结构应具有信头变换、选路和排队这3项大体功能。 信头变换信头变换主若是指VPI/VCI值的变换，即入VPI/VCI变换为出VPI/VCIoVPI/VCI的变换表现了信元互换的重要概念，意味着入线上某个逻辑信道中的信息被传送到出线上的另一个逻辑信道中去。需要注意的是，VPI/VCI的变换尽管与成立的虚连接存在固定的映射关系，但是相应的信元并非必然出此刻入线或出线的固定的时隙位置上。 选路选路表示任一入线的信息能够被互换到任一出线，具有空间互换的特点。信头变换结合选路功能，才能实现ATM互换结构的互换功能。即在翻译表中依照入线VPI/VCI值应该能够查找到出线号码和相应的出线VPI/VCI值。 排队由于ATM采纳异步时分互换，在连接成立后的信息传送时期，可能会发生在同一时刻存在多个信元竞争公用资源的情形。因此，ATM互换结构还需要具有排队功能，以避免在竞争时发生信元丢失。另外，为了适应宽带业务的多样性，ATM互换结构通常还应具有多播功能和优先级操纵功能。3. 2. 3. 2ATM互换结构的分类ATM互换结构能够从如下多个方面进行分类： 时分与空分时分结构的大体特点是所有的输入和输出端口共享单一的互换媒介，能够是共享存储器、共享总线或共享环；空分结构的大体特点是能够在多对输入端口和输出端口间同时并行地传送信元。空分结构乂能够分为单通路与多通路，和单级与多级结构。 单通路与多通路单通路是指任意一对出入线之间只有一条通路，其典型结构包括基于crossbar的结构和基于banyan的结构。多通路那么在任意一对出入线之间存在多条通路能够选用。 单级与多级ATM互换结构也能够分为单级与多级结构。单级结构的容量不可能太大，单一的时分互换模块和空分的crossbar结构是典型的单级互换结构。多级结构通常称为多级互换网络，由分为假设干级的多个互换单元依照必然的拓扑结构互连而成，能够比较经济地扩大互换容量。 阻塞与无阻塞阻塞的概念通常显现连接成立的进程中，但是就面向连接的ATM互换而言，在连接被接纳后的信元传送时期也有可能显现阻塞。这时的阻塞往往由多个信元对公用资源进行竞争引发。在ATM互换结构中，竞争包括两个方面:内部竞争和出线竞争。内部竞争是多个信元争抢互换结构的同一内部链路或缓冲器，出线竞争是多个信元争抢同一出线。有无内部竞争取决于互换结构的内部拓扑结构和工作工作速度等因素，若是不存在内部竞争，就称为无阻塞结构，不然确实是有阻塞结构。Crossbar是典型的无阻塞结构，同时banyan网络那么是典型的有阻塞结构。3. 2.4网络信令4. 2.4.1信令标准化ITU-T对B-ISDN信令的标准化分为3个时期，对应于3个能力集（CS）： CS-1：大体呼唤/连接操纵，仅支持点到点的单连接呼唤和确信比特率业务，只能支持峰值信元速度（PCR）业务量参数。 CS-2：增强的呼唤/连接操纵，支持点到点和点到多点单连接呼唤、点到点多连接呼唤和其它特殊类型的呼唤。能传送各类业务量参数和QOS参数，支持ITU-T所概念的确信比特率（DBR）、维持比特率（SBR）、可用比特率（ABR）和ATM块传送（ABT）业务。 CS-3：多媒体业务操纵信令，知足多媒体业务的信令要求。同时，ATM论坛也制定了要紧用于专用网的宽带信令，包括、和，和用于公用网的。3.2.4.2信令协议栈ATM信令协议栈位于ATM参考模型的操纵面，通过信令适配层（SAAL）对信令消息进行ATM适配，并通过信令虚信道进行传送。ATMUI和XXI信令协议栈别离如图3-3和3-4所示。，等SAAL,ATMPHY图3-3UNI信令协议栈B-ISUPMTP-3b,SAAL,ATMPHY图3-4NNI信令协议栈SAAL采纳AAL5,包括公共部份和业务特定部份。公共部份包括公共部份汇聚子层(CPCS)和分段与重组(SAR),业务特定部份包括业务特定面向连接协议(SSCOP)和业务特定和谐功能(SSCF)oSSCF的功能是将网络层规定的特定要求映射到SSC0P所提供的效劳，UNI的网络层是，NNI的网络层是MTP-3b,因此用于UNI和NNI的SSCF是不同的，别离由和所概念。SSC0P的要紧功能是提供连接的成立和释放并在对等层之间完成靠得住的信息传送。3. 2.4.3UNI信令ATMUNI信令是指在ATM网络中端用户和网络之间进行连接的成立、释放和保护的协议。ITU-T是ATMUNI信令的网络层协议，该建议规定了大体的呼唤/连接操纵协议，只支持点到点的呼唤/连接，属于CS1时期，提供了有限的信令能力。在此基础上，ITU-T乂制定了、和等建议，以支持CS2的信令功能，包括业务流参数的扩展，连接特性的协商和修改和点到多点的呼唤/连接操纵等。ATM论坛别离于1993和1994年推出了和标准，为了支持ITU-TCS-2概念的功能，ATM论坛乂在1996年推出了标准，相当于、和等建议的功能，同时还支持叶节点启动加入（LeafInitiatedJoin）和任播（anycast）等较新的功能。4. 2.4.4NNI信令ATMNNI信令协议基于现有64kb/sISDN用户部份的描述和概念，是ISDNISUP的扩充与增强，因此乂称为宽带综合业务数字网用户（B-ISUP）。ITU-T建议到对B-ISUP进行了描述。B-ISUP利用与UNI信令相同的时刻进度表，分为3个能力集（CS）。 CS-1：支持大体承载业务和用户补充业务和与N-ISDN的互通。 CS-2：支持可变比特率（VBR）业务，并将呼唤操纵与连接操纵分离。 CS-3：支持多媒体业务和分派型业务。ATM论坛于1996年制定的标准是用于专用网的NNI信令。PNNI可用于专用网络节点接口，或用于专用网络到网络接口，同时也可用于公用网。PNNI协议包括选路协议和信令协议。选路协议是基于链路状态的选路技术，包括链路状态选路、源选路和分级选路3个要紧概念。信令协议规定了用于成立点到点和点到多点连接的信令消息进程，是基于ATM论坛UNI信令，但增加了对源选路、折回和迂回选路等功能的支持。PNNI支持以下功能和特性： 支持全数功能和部份功能。 支持扩展到大规模的网络。 支持分级选路。 支持QOSo 利用源选路。 提供动态选路。 对等组内与对等组间的选路协议能够分离。 可与不必然利用PNNI的外部选路域互操作。 支持物理链路和通过VPC的隧道。 支持SoftPVPC/PVCCo 支持任播。3. 2.5信流治理4. 2.5.1ATM层业务结构ATM层业务类别与AAL层业务类别不同，111特定的信流参数和QOS参数来描述，用于成立用户与网络之间的信流合约。ATM层提供5种业务类别： 固定比特率（CBR）CBR能够提供固定的传送速度，其带宽的量值用峰值信元率（PCR）来表述，能够用来支持对时延和时延转变严格限制的实时应用，包括固定比特率的话音、视频和电路仿真业务。 实时可变比特率（rt-VBR）rt-VBR具有突发特性，其在较长时刻的平均速度为持续信元率（SCR）,突发期间的峰值速度为峰值信元率（PCR）oRt-VBR用于非固定速度的实时应用，对时延和时延转变也有严格要求，包括话音和视频业务。 非实时可变比特率（nrt-VBR）nrt-VBR与rt-VBR相似，支持可变的信元速度，提供低的信元丢失率（CLR）,但不规按时延方面的要求，能够用于要求低CLR的数据传送。 非限定比特率（UBR）UBR用来支持非实时的尽力而为的业务，如文件传送和电子邮件，不支持任何QOS要求。 可用比特率（ABR）ABR连接规定了峰值信元率（PCR）和最小信元率（MCR）,能够依照网络负荷的状况调整信元发送速度，使CLR维持在可同意的水平。3.2.5.2ATM层效劳质量ATM论坛概念了6个ATM层参数。其中，可协商的3个参数是： Peak-to-Peak信元时延转变（CDV） 最大传送时延（maxCTD） 信元丢失率（CLR） 协商的3个参数是： 信元过失率（CER） 信元块严峻过失率（SECBR） 信元误插率（CMR）以上6个QOS参数乂能够分为与时延有关和与靠得住性有关两大类。其中，与时延有关的参数是Peak-to-PeakCDV和maxCTD,maxCTD决定于固按时延和Peak-to-PeakCDV,固按时延包括物理媒体的传播时刻、传输系统的时延和互换机处置时延中的固定部份，而信元时延转变CDV那么由信元缓冲和信元调度所引发。其余4个参数均与靠得住性有关。3. 2.5.3流量操纵ATM的流量操纵是一种基于预防性操纵的信流治理方式，其目的是防患于未然，以幸免网络拥塞的发生。ATM流量操纵要紧包括连接接纳操纵（CAC）和用户/网络参数操纵（UPC/NPC）两种方式。 连接接纳操纵（CAC）连接接纳操纵的大体功能能够由网络互换节点在SVC成立时或网络治理员在PVC成立时所采取的一组动作来概念，其目的是依照信流合约中是信息和网络的资源状况来确信同意仍是拒绝连接成立请求。 用户/网络参数操纵（UPC/NPC）用户/网络参数操纵的大体功能能够由网络为了监视和操纵信流而采取的一组动作来概念，其要紧目的是通过检测信元流对商定的信流合约的违背，并采取必然的行动来爱惜网络资源不受用户成心或无心的行为的阻碍，从而进一步对已成立连接的QOS给予爱惜。3. 2.5.4拥塞操纵ATM的拥塞操纵是一种基于应付性操纵的信流治理方式，其目的是在拥塞发生后采取对应方法，以减轻拥塞程度，减少拥塞时刻，使网络尽快恢复正常。ATM拥塞操纵要紧包括选择性信元抛弃、显式前向拥塞指示两种方式。选择性信元抛弃在网络发生拥塞时，网络节点能够选择性地抛弃部份违背约流合约的信元或CLP=1的信元。选择性信元抛弃通常采纳两种方案：部份分组抛弃（PPD）和初期分组抛弃(EPD)。部份分组抛弃乂称为尾抛弃，是指一旦某个信元被抛弃，那么该分组的所有后继信元均将被抛弃。初期分组抛弃那么是当队列长度达到门限值时，抛弃整个分组的所有信元。显式前向拥塞指示显式前向拥塞指示(EFCI)利用数据信元头部的PTI位向目的端传递拥塞信息，目的端将该信息通过OAM信元返回到发端并借以调整发出的信元速度。3. 2.6IP与ATM融合随着Internet在全世界范围内的迅速升温，TCP/IP已成为目前应用最为普遍的协议簇，任何网络技术的研发都必需考虑到与TCP/IP协议的兼容性问题。ATM技术也不例外，如何更有效、更合理地承载IP业务已成为ATM技术进展中的重要课题。从IP协议与ATM协议的关系划分，IP与ATM相融合的技术存在两种模型：重叠模型和集成模型。重叠模型将IP当做一个网络与ATM网络互联，不更改ATM网络的协议模块，而将IP协议的功能层叠加在ATM上。也确实是说，在重叠模型中，IP协议是重叠在ATM上运行的，它需要概念两套地址结构及选路协议，同时需要两套保护和治理功能,ATM系统既要分派IP地址，也要分派ATM地址，所有在ATM网络上工作的协议均需解析协议，将高层地址(IP地址)与相应的ATM地址联系起来。集成模型要紧包括ClassicIPOverATM(CIPOA)s局域网仿真(LANE)和Multi-ProtocolOverATM(MPOA)三种实现方式。集成模型将ATM单元实体与ATM网络地址分派策略和路由选择协议分离，ATM网络实体采纳与IP协议完全相同的协议体系和地址分派策略，ATM系统仅需标识IP地址，网络再也不需要ATM的地址解析规程。集成模型要紧包括IP互换、标记互换、IP导航和多协议标签互换(MPLS)等实现方式。3.2.6.1CIPOAInternet工作组在RFC1483（AAL5上的多协议封装）和RFC1577（ClassicalIPandARPoverATM）两个文件中概念并标准了CIPOA。由于CIPOA标准只支持IP协议，因此它适用于只利用IP协议的互联网和局域网。利用该标准，用户能够在ATM网络上直接运行现存的基于IP的网络协议（如TCP、UDP）和基于IP应用协议（如WWW、FTP、FS等）。CIPOA引入了逻辑IP子网（LIS：LogicalIPSubnetwork）的概念，所谓LIS是指依照用户和网络治理者的连接要求，对直接连接到ATM网络的任意主机、路由器进行组合，这种组合形成了一个逻辑的IP子网，其中的主机和路由器可位于网络中的任何地址，即与他们的地理位置无关。不同的LIS彼此独立操作和通信，在一个LIS内，IP包能够在点到点的ATM永久虚通道（PVC）和ATM互换虚通道（SVC）上传送，位于两个LIS内的主机间的IP连接需要通过一个路由器。在一个LIS内设有一个地址解析效劳器（ATMARInternetServer）,负责完成IP地址和ATM地址的映射功能。当LIS中新增了一个IP主机时，该主机第一利用配置好的地址成立与ATMARP效劳器的连接，ATMARP效劳器检测到来自新主机的连接后，向该主机发送反向ARP请求（InARP）,从而取得新增主机的IP地址和ATM地址，并在ATMARP效劳器中的IP地址-ATM地址映射表中进行记录。当一个主机需要向被叫发送IP数据报时，由于它不明白对方的ATM地址，因此第一贯ATMARP效劳器发送ARP请求，取得被叫的ATM地址，再成立到被叫的ATM连接并进行通信。在重叠技术中，CIPOA技术成熟，实现简单，在LIS上传送的广播业务量最少，网络的资源利用率较高，改善了LIS内主机间通信的时延特性。但两个LIS中的主机间进行通信时需要通过路由器，仍不能完全解决路由器瓶颈问题。LANE3.2.6.2ATMFORUM的局域网仿真（LANE）技术为在ATM网络上传送现有LAN协议（以太网和令牌环）制造了条件。采纳ATM局域网仿真技术时对原局域网用户来讲，ATM互换网络的各类功能（如呼唤成立、信元拆装等）都是透明的，原局域网终端的硬件和软件系统不需做任何改动，即可利用ATM网络提供的高速直达数据链路传送LAX协议包。LANE对局域网的媒体访问操纵子层（MAC层）进行仿真，在LANE协议栈中，由ATM层提供传统的LAN的MAC子层的功能，因此局域网逻辑链路层以上的软件能够不做任何改动,LANE能够支持任何局域网的高层协议（如IP.IPX.Appletalk等）。在一个仿真的局域网中，网络提供局域网仿真配置效劳器（LECS）、局域网仿真效劳器（LES）、广播和未知效劳器（BUS）。LECS负责保留仿真局域网中的LEC配置信息，并向新安装的LEC发送LES的ATM地址，每一个治理域只有一个LECS,它可为一个或多个仿真局域网（ELAN）提供效劳；LES负责实现MAC地址与ATM地址的映射功能，每一个ELAN只有一个LES,每一个LES有一个专有的ATM地址来标识；BUS负责处置广播及未知的MAC地址，在仿真局域网内提供广播和组播传送功能。在接入ELAN的用户设备上配置局域网仿真客户机（LEC）软件，代理原有LAN上的成员与效劳器进行通信，完成地址解析并把用户数据通过ATM数据直达链路传送给另一个LEC。当发端LEC要向收端LEC发送信息时，由于不明白收端LEC的ATM地址，它第一贯LES发出LE-ARP请求，询问收端的ATM地址。若是收端已在LES上注册，那么LES就在LE-ARP应答中将收端ATM地址返回给发端；若是收端未在LES上注册，LES就将LE-ARP请求转发给ELAN上的所有LEC,收端LEC收到该请求后，就在LE-ARP应答中将自己的ATM地址返回给LES,再由LES返回给发端LEC。在取得收端ATM地址后，发端LEC就通过ATMSVC呼唤成立到收端的虚连接，并在其上进行数据传送。LANE对局域网从MAC层进行仿真，屏蔽了高层协议，从而使ATM网络能够支持多种协议的传送，为LAN用户的互连制造了便利条件。可是，由于在一个ELAN中存在着大量广播信息的传送，ATM网络资源的浪费较大，网络规模的扩展受到限制；而且两个ELAN内的用户进行通信时要通过路由器，仍不能完全解决路由器瓶颈问题。3.2.6.3MPOA为了解决CIPOA的缺点，并将ATM高速传输引入路由器间的链路，ATM论坛在1997年7月概念了MPOA标准。MPOA集成了LANE、CIPOA、NHRP的功能，在子网内部，MPOA利用LANE。MPOA引入了虚拟边缘互换机、MPOA客户、MPOA效劳器的概念，并将数据包的转发和路由功能相分离。MPOA能够让不同子网的客户成立直接的虚电路连接，即直通路由。如此就能够够直接转发三层的数据包，而再也不需要重组和分段。MPOA客户能够是以ATM连接的运算机，还能够是将ATM子网与非ATM局域网段相连的边缘互换机。这些边缘互换机可在第二层桥接数据包，并在直通虚电路上直接在笫三层转发数据包。MPOA客户要监视笫三层数据包流量，若是检测到通往某笫三层地址的持续数据流，该客户就向MPOA效劳器要求取得一个该第三层地址的ATM地址来成立通往该目的地的直通虚电路。MPOA效劳器与目的地所在ATM子网的路由效劳器通信来获取必要的路由信息。它还能够利用NHRP协议将地址解析要求沿路由途径发送到要求的目的地，来得知抵达最靠近所要求的地址的ATM网络出口。MPOA提供的是一种散布的、虚拟路由器。ATM子网与原存LAN段的边缘设备从某种程度上类似于虚路由器的接口卡，连接边缘设备的ATM网络可看做虚路由器转发网。包转发功能与路由计算功能分离，路由计算111路由效劳器来完成。这种功能分离与传统的路由器相较能够取得更高的效率和更高的包吞吐量。MPOA中数据包采纳LANE和LLC/SNAP封装。这些包通过AAL5直接映射为ATM信元，并通过SVC（互换式虚电路）传送。MPOA能支持包括IP在内的多种网络层协议。MPLS3.2.6.4（1）大体原理MPLS是属于第三层互换技术，引入了基于标记的机制，它把选路和转发分开,由标签来规定一个分组通过网络的途径。MPLS网络由核心部份的标签互换路由器（LSR）、边缘部份的标签边缘路由器（LER）组成。LSR的作用能够看做是ATM互换机与传统路由器的结合，由操纵单元和互换单元组成；LER的作用是分析IP包头，用于决定相应的传送级别和标签互换途径（LSP）,MPLS网络如以下图所示。图3-5MPLS网络示意图LSR确实是实现了MPLS功能的ATM互换机：LER能够是具有MPLS功能的ATM互换机，也能够是具有MPLS功能的路由器。标记互换的工作进程可归纳为以下3个步骤：1）由LDP（标记散布协议）和传统路由协议（OSPF等）一路，在LSR中成立路由表和标记映射表。2）LER接收IP包，完成第三层功能，并给IP包加上标记；在MPLS出口的LER上，将分组中的标记去掉后继续进行转发。3）LSR对分组再也不进行任何第三层处置，只是依据分组上的标记通过互换单元对其进行转发。（2）信令方式的实现目前MPLS实现信令的方式可分为两类，一类是LDP/CR-LDP,它是基于ATM网络的。CR-LDP和LDP是同一个协议，CR-LDP是LDP的扩展，它利用与LDP相同的消息和机制，如对等发觉、会话成立和维持、标记发布和错误处置。另外一类是RSVP,它基于传统的IP网。RSVP和LDP/CR-LDP是两种不同的协议，它们在协议特性上存在不同，有不同的消息集和信令处置规程。从协议靠得住性上来看，LDP/CR-LDP是基于TCP的，当发生传输丢包时，利用TCP协议提供简单的错误指示，实现快速响应和恢复。而RSVP只是传送IP包。由于缺乏靠得住的传输机制，RSVP无法保证快速的失败通知。从网络可扩展性上看，LDP较RSVP更有优势，一样电信级网络中，专门是ATM网络中，应采纳MPLS/LDP。ITU-T偏向于在骨干网中采纳CR-LDPo（3） MPLS要紧技术特点 ）MPLS流量治理传统IP网络一旦为一个IP包选择了一条途径，那么不管这条链路是不是拥塞，IP包都会沿着这条途径传送，如此就会造成整个网络在某处资源过度利用，而另外一些地址网络资源闲置不用,MPLS能够操纵IP包在网络中所走过的途径,如此能够幸免IP包在网络中的盲目行为，幸免业务流向已经拥塞的节点，实现网络资源的合理利用。MPLS流量治理机制的功能有两个，从网络运营商的角度看，是要保证网络资源取得合理利用；从用户的角度来看，是要保证用户申请的效劳质量取得知足。MPLS的流量治理机制要紧包括途径选择、负载均衡、途径备份、故障恢复、途径优先级及碰撞等。 途径的选择MPLS采纳显示路由的方式为IP包选一条从源到目的地的途径，网络中的中间节点不需要再为IP包选择路由，仅需依照CR-LDP信令中携带的路由信息将信令信息转发到下一节点。这种显式路由的选择是在MPLS入口节点LER上完成的，具体实现能够由操作员配置或通过源路由协议实现。这种显式路由的优势确实是，网络治理者能够依照网络资源合理地引导业务的流向，能够幸免网络业务流向已经拥塞的节点。 负载均衡MPLS能够利用两条和多条LSP来承载同一个用户的IP业务流，合理地将用户业务流分摊在这些LSP之间。 途径备份能够配置两条LSP,一条处于激活状态，另外一条处于备份状态，一旦主LSP显现故障，业务立刻导向备份的LSP,直到主LSP从故障中恢复，业务再从备份的LSP切回到主LSPo 故障恢复当一条已经成立的LSP在某一点显现故障时，故障点的MPLS会向上游发送Notification消息，通知上游LER从头成立一条LSP来替代这条显现故障的LSPo上游LER就会从头发出Request消息成立另外一条LSP来保证用户业务