單層用戶數(shù)據(jù)交換平臺體系結構研究.pdf

1、Internet是在線路傳輸速率低、誤碼率高的通信條件下，以文本數(shù)據(jù)傳輸為主的應用背景下誕生的網(wǎng)絡，同時現(xiàn)有的Internet在體系結構上存在著用戶數(shù)據(jù)交換平臺層次結構復雜、傳輸效率低下和服務質量(Quality Of Service，QoS)難以保證的缺點。隨著高速率低誤碼率的密集波分復用(DWDM)光骨干通信技術的發(fā)展，為了克服這些缺點，四川省網(wǎng)絡通信技術重點實驗室(SC-Netcom Lab)提出了“單層用戶數(shù)據(jù)交換平臺體系結構”

2、(Single-layer User-data Switching Platform Architecture，SUPA)作為一種新的基于DWDM的骨干網(wǎng)體系結構。SUPA采用帶外信令控制思想將用戶數(shù)據(jù)交換平臺(User-data switching Platform，U-Platform)與信控管理平臺(Signaling&ManagementPlatform，S&M-platform)分離，從而將U-Platform簡化為單物理層結

3、構，為實現(xiàn)骨干網(wǎng)節(jié)點的高速高效交換奠定了基礎。同時，面向目前最流行的以太網(wǎng)，四川省網(wǎng)絡通信技術重點實驗室提出的“面向以太網(wǎng)的物理幀時槽交換”(Ethernet-oriented PhysicalFrame Timeslot Switching，EPFTS)技術將DWDM物理信道/波長的復用與交換節(jié)點的交換機制相結合以提高傳輸效率，使服務質量保障機制直接嵌入物理層，為用戶提供有服務質量保證的、面向虛線路連接(Virtual Line Co

4、nnection)的傳輸服務。由于SUPA的最大優(yōu)點就是通過帶外信令技術，結合基于DWDM的EPFTS技術，將服務質量保證延伸到端用戶，真正為用戶提供端到端的QoS保證的服務，因此，SUPA網(wǎng)絡(SUPANetwork，SUPANET)能夠在同一網(wǎng)絡中同時開展語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務，滿足下一代Internet(Next Generation Internet，NGI)或下一代網(wǎng)絡(Next Generation Network，NGN)“

5、三網(wǎng)合一”的需求。
　　作者首先分析了現(xiàn)行Internet面臨的高速交換、服務質量保障、網(wǎng)絡安全和接入多樣性等挑戰(zhàn)，綜合分析了國內外NGI/NGN研究的現(xiàn)狀，提出了在NGI研究中從“體系結構”方面應對挑戰(zhàn)的基本思路。針對OSI/RM和現(xiàn)有Internet網(wǎng)絡體系結構存在的不足，作者分析了NGI需求和NGI總體目標，在利用帶外信令思想重新審視Internet體系結構的基礎上，指出進一步的簡化將可以在兩類不同的平臺(U-Platfor

6、m和S&M-platform)分別進行。通過擴展OSI/RM以適應未來網(wǎng)絡應用虛擬化和面向服務的需求，作者提出了一種新的NGI體系結構--“開放式網(wǎng)絡應用服務參考模型”(OpenNetwork Application Service/Reference Model，ONAS/RM)。該新模型被定義成包含應用支撐層、傳輸層和交換基層的三層體系結構以實現(xiàn)上述NGI總體目標。
　　在分析“漸進演進”和“革新重建”兩種NGI研究觀念的特點

7、基礎上，針對未來的骨干網(wǎng)絡將基于高速率和低誤碼率的DWDM，而接入網(wǎng)絡將基于可能高誤碼率的多種通信技術的通信現(xiàn)狀，作者所在的實驗室提出了解決NGI中問題的“骨干通信交換平臺優(yōu)先，外延次之”的BSF-OES(Backbone Substrate First，Outwards Expansion Second)策略。該策略強調引入帶外信令，將U-Platform與S&M-platform分離，在骨干網(wǎng)(特別是基于DWDM光通信骨干網(wǎng))中最大

8、限度地簡化U-platform，并在兼容現(xiàn)行Internet和平滑過渡的基礎上，強調率先在NGI的骨干網(wǎng)中構建一個內嵌QoS機制和安全措施的薄的交換基層以應對高速交換問題，當骨干網(wǎng)技術成熟并廣泛應用后再向邊緣推廣應用。本文將SUPA作為一種NGI骨干網(wǎng)絡的框架，論證了應用該策略如何應對技術挑戰(zhàn)、保護現(xiàn)有投資和平滑過渡到NGI的可行性。按照BSF-OES策略，作者也強調SUPA的體系結構采用階段性研發(fā)策略，分三個階段進行基于EPFTS的S

9、UPA框架研究。
　　第一階段SUPA在S&M-platform保持現(xiàn)有的Internet協(xié)議棧并進行必要的增強的基礎上，重點進行了基于EPFTS的U-platform的SUPA初步研究。作者在概述第一階段SUPA體系結構、論述相關核心技術成果并論證SUPA研發(fā)思路可行性的基礎上，分析了第一階段SUPA研究存在的問題，指出進行第二階段SUPA研究的必要性。為此，作者提出在第二階段SUPA研究中重點進行U-platform和S&M-

10、platform都是基于EPFTS交換基層的SUPA框架的優(yōu)化研究，而將按ONAS/RM模型構建未來網(wǎng)絡模型的第三階段SUPA框架留待以后進一步詳細研究。
　　由于第一階段SUPA僅在U-Platform由EPFTS支持，作者提出第二階段SUPA的S&M-platform也由EPFTS支持，進一步簡化S&M-platform為4層結構。同時，作者采用帶外信令與帶內信令相結合的可重組體系結構思想進行SUPA體系結構的優(yōu)化。這種思想的

11、特點就是，出于效率的考慮，按帶外信令將SUPA系統(tǒng)在總體構建上劃分成兩類平臺(U-platform和S&M-platform)，盡量簡化U-platform以提高交換效率；而這兩類平臺內還可以進一步按帶內信令思想進行各自平臺內的“帶內”O(jiān)AM(OperationAdministration and Maintenance，操作管理與維護)等功能的增強，減少兩類平臺(U-platform和S&M-platform)之間的信息交互，以提高相

12、同平臺之間簡短“帶內”信控管理信息的交換效率。
　　作為本文的研究重點，作者全面研究了第二階段SUPA的體系結構，提出了第二階段SUPA的系統(tǒng)框架，重點研究了第二階段SUPA基于EPFTS的S&M-platform框架與OAM。作者詳細研究了SUPA系統(tǒng)的S&M-platform及其接口，研究了SUPA信控管理協(xié)議的信令流程和信令消息轉換過程，同時，研究了U-platform中的基于EPF子層的“帶內”O(jiān)AM子層。作者在第一階段S

13、UPA有關服務質量保障體系的基礎上進一步研究了第二階段SUPA服務質量保障體系，定義了相關的SUPA服務、協(xié)議和接口。作者探討了SUPA可靠性、可用性和OAM等問題，并重點研究了SUPA中U-Platform的OAM功能和機制，對所提出的SUPANET中基于重路由的保護機制和基于“帶內”O(jiān)AM的保護交換機制的有效性進行了仿真驗證。最后，作者總結了本文的主要研究工作及其創(chuàng)新點，指出這些研究所涉及的相關研究成果為SUPA框架的后續(xù)研究奠定了