電信的光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

【專家解說】：高速電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)用戶和Internet用戶的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商試圖構(gòu)建一種在公共平臺(tái)上支持多種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，即在單一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上集成話音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，此外，目前許多企業(yè)還希望在公共承載網(wǎng)絡(luò)上開設(shè)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。

任何網(wǎng)絡(luò)均由接入、交換、傳輸和網(wǎng)絡(luò)控制/管理四部分組成,這四個(gè)部分的綜合是構(gòu)建綜合平臺(tái)的基礎(chǔ)，這是一個(gè)理想化和最終發(fā)展目標(biāo)。就目前而言，一個(gè)以支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)為核心的網(wǎng)絡(luò)如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)可由以下設(shè)備構(gòu)成：

接入層：在用戶端支持多種業(yè)務(wù)的接入，由于接入環(huán)路成本昂貴以及期望局端/用戶業(yè)務(wù)接入接口的單一化，接入設(shè)備應(yīng)能向上連接高速傳輸線路，向下支持多種業(yè)務(wù)的接口。這樣的接入設(shè)備具體有支持PPP協(xié)議的綜合接入設(shè)備IAD(Integrated Access Device)、通過數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)的ASDL接入設(shè)備以及第3代無線接入設(shè)備。

傳輸層：面向用戶端支持透明的TDM線路的接入，在網(wǎng)絡(luò)核心提供大帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力，并替代傳統(tǒng)的配線架，構(gòu)建靈活和可重用的長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)絡(luò)。傳輸層設(shè)備包括用于低速率接入和會(huì)聚的異步分叉設(shè)備(ADM-Asynchronous De-Multiplexer)和用于速率靜態(tài)交換的數(shù)字交叉連接設(shè)備（DCS-Digital Cross System)。

媒體層：這里采用媒體層，而不是綜合網(wǎng)絡(luò)體系中的“交換層”，是因?yàn)镮P數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備采用路由器，雖然逐步引入第2層交換能力，但畢竟和交換機(jī)是有區(qū)別的，故不擬采用交換機(jī)的提法。 這里媒體層主要指網(wǎng)絡(luò)為完成端到端的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行的路由判決和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。它是網(wǎng)絡(luò)的交換核心，目的是在傳輸層基礎(chǔ)上構(gòu)建端到端的通信過程，這里可能包括的技術(shù)有ATM和IP。具體設(shè)備分成網(wǎng)絡(luò)核心單元(交換機(jī))和異種網(wǎng)絡(luò)互連單元(網(wǎng)關(guān))。其中，交換設(shè)備又可細(xì)分為支持各種媒體接入的媒體交換機(jī)（MSW-Media switch)和用于長(zhǎng)途傳輸?shù)墓歉山粨Q機(jī)（CSW-Core switch)，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)也可由直接支持第3層功能的路由器或具有2/3層功能的交換路由設(shè)備替代；網(wǎng)關(guān)則又劃分成完成相應(yīng)功能的各種設(shè)備，如數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（DGW-Data gateway)、接入網(wǎng)關(guān)（AGW-Access gateway)、中繼網(wǎng)關(guān)（TGW-Trunk gateway)和無線網(wǎng)關(guān)(wireless gateway)。

控制層：用于媒體層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制，在傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中由No.7信令支持網(wǎng)絡(luò)控制操作；但在IP網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)議框架中控制能力比較弱，因此需要額外的設(shè)備完成類似信令網(wǎng)絡(luò)的功能，這里包括支持不同網(wǎng)絡(luò)信令互通的信令網(wǎng)關(guān)（SGW-Signaling gateway)、用于控制媒體交換機(jī)的媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC-Media Gateway Control)以及用于加強(qiáng)廣域網(wǎng)中基于QoS路由選擇的路由控制器(RC(Routing Controller)。

業(yè)務(wù)層：在電信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通過智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供各種增值服務(wù)；而在多媒體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，也需要相應(yīng)的業(yè)務(wù)生成和維護(hù)環(huán)境，即業(yè)務(wù)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)（SEN-Service Execution Node)。

注意，圖1中傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通時(shí)，信息傳輸和信令傳輸分別在不同層次上進(jìn)行交流，這和網(wǎng)絡(luò)分層概念是相符合的。

現(xiàn)有高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建尚處于傳輸層和媒體層，主要完成網(wǎng)絡(luò)物理平臺(tái)的構(gòu)建，側(cè)重于高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸和交換平臺(tái)。高速網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建包括骨干網(wǎng)絡(luò)和邊緣接入，其中骨干網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)高速自愈能力和端到端交換能力，而接入網(wǎng)絡(luò)則需支持多種媒體接入。接入網(wǎng)部分除了直接用戶的接入，另外還可作為與其他網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)接入。隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的普及并逐步過渡到其他網(wǎng)絡(luò)的匯接網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)接入其他網(wǎng)絡(luò)的功效將引起人們的重視。

控制層和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層作為網(wǎng)絡(luò)的邏輯控制體系，應(yīng)能支持新業(yè)務(wù)的引入和構(gòu)成，但目前這方面尚處于非常薄弱狀態(tài)，只能實(shí)現(xiàn)如何與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通的功能。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)主要支持基于站點(diǎn)的各種服務(wù)，如WWW、FTP和電子郵件等，但隨著人們對(duì)Internet業(yè)務(wù)的期望以及高速IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將引入諸如話音和視頻等信息服務(wù)，Internet網(wǎng)絡(luò)也將逐步轉(zhuǎn)化成一個(gè)電信級(jí)的運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，這就要求網(wǎng)絡(luò)逐步從“無政府”狀態(tài)向可控制、保證質(zhì)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這就要求網(wǎng)絡(luò)在不同層次上作相應(yīng)的改進(jìn)。特別是在控制層和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)控制體系增加各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的環(huán)境中，能夠更方便地提供各種策略服務(wù)、完備的用戶管理，而這些服務(wù)和管理本身的工作難度和復(fù)雜度可能會(huì)超過網(wǎng)絡(luò)本身支持業(yè)務(wù)的復(fù)雜度，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的開銷也是如此，有關(guān)這方面的許多問題還處于研究階段。在IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并不完善的今天，為滿足這方面的需求，不同的廠商也提出了有限解決方案。我們認(rèn)為，傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)雖然在其媒體層上運(yùn)作方式和高速IP網(wǎng)絡(luò)有所不同，但在網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，甚至許多控制方法方面值得高速IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)借鑒。

媒體層和傳輸層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的媒體層和傳輸層作為物理骨干平臺(tái)，20年前產(chǎn)業(yè)界就期望將多種類型的業(yè)務(wù)合成，可在單一平臺(tái)上傳輸單一流，人們提出基于ATM的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（B-ISDN），將音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化成ATM信元承載格式，以便通過SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸。時(shí)至今日，網(wǎng)絡(luò)期望的業(yè)務(wù)種類和運(yùn)作模型均有所不同，應(yīng)重新評(píng)估基于ATM的B-ISDN網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，幾乎所有桌面的計(jì)算機(jī)均支持以太網(wǎng)絡(luò)和IP協(xié)議，而在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，ATM技術(shù)并不支持端到端通信過程，另外，幀中繼技術(shù)仍然是目前支持廣域數(shù)據(jù)的主要接入方式。因此，在新的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架中必須考慮到IP業(yè)務(wù)的支持，圖2給出了目前可能的，由若干種網(wǎng)絡(luò)組成的技術(shù)方案。

圖2給出的若干功能設(shè)備和實(shí)際產(chǎn)業(yè)界推出的設(shè)備可能有所不同，如有些廠商推出的ATM交換機(jī)是ATM傳輸設(shè)備，而有些廠商的IP設(shè)備實(shí)際上是ATM和IP的混合設(shè)備。圖2中給出不同層次的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能和相應(yīng)局限性。

網(wǎng)絡(luò)層提供端到端的傳輸路由，在多跳通信網(wǎng)絡(luò)中，為實(shí)現(xiàn)從發(fā)送端將信息傳送到接收端，網(wǎng)絡(luò)層的路由設(shè)備必須能夠在網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)通信過程的需求，建立一條傳輸路由。IP路由器充分體現(xiàn)了現(xiàn)有Internet網(wǎng)絡(luò)工作準(zhǔn)則：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可自動(dòng)適配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開銷比較大，適合中低速數(shù)據(jù)傳遞、無連接工作方式限制了Internet支持連續(xù)媒體信息的傳輸。1997年后，IETF提出了一系列協(xié)議用于改善Internet網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量問題，但是無連接的工作模式導(dǎo)致通信過程中信息傳輸路由根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)的變化而變化，這樣在網(wǎng)絡(luò)中很難進(jìn)行資源預(yù)留、流量控制以及接入控制等操作。Internet網(wǎng)絡(luò)若想支持實(shí)時(shí)連續(xù)媒體通信必須改變整個(gè)運(yùn)作框架?？梢钥吹?，Internet協(xié)議的最大優(yōu)勢(shì)在于廣泛的互聯(lián)性，這意味著基于現(xiàn)有的IP路由設(shè)備無法建立多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)。

鏈路層支持網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)間信息的可靠傳輸，鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是交換機(jī)，如ATM交換機(jī)和幀中繼交換機(jī)。但是，ATM技術(shù)的定位主要來自其運(yùn)作的機(jī)制，ATM技術(shù)綜合電路交換和分組交換技術(shù)，迄今為止，還沒有比ATM在傳輸、交換和復(fù)用等方面更先進(jìn)的技術(shù)。雖然廣域網(wǎng)絡(luò)中的分組交換、DDN網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)絡(luò)在不同層次上可以支持不同數(shù)據(jù)率的通信業(yè)務(wù)，但實(shí)際上各種網(wǎng)絡(luò)目前都已經(jīng)不堪重負(fù)，市場(chǎng)迫切需要更強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)支持計(jì)算機(jī)通信。

物理層主要支持比特流的傳輸，在大容量數(shù)據(jù)傳輸中保證傳輸?shù)目煽啃裕W(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)線路和設(shè)備故障時(shí)，能夠在50ms范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無中斷的線路切換。這和OSI協(xié)議層的物理層的功能是不完全相同的，另外在物理層還需支持豐富的網(wǎng)絡(luò)管理和控制信令傳送通道。在目前環(huán)境下， SDH是在物理層提供可靠通信的設(shè)備。

光纖層用于實(shí)現(xiàn)以往常規(guī)光纜/電纜所不能提供的高速傳輸能力，例如，目前在光纖上采用多波長(zhǎng)復(fù)用方式提供多達(dá)400Gb/s傳輸能力，甚至太比特級(jí)傳輸速率。但是，目前DWDM傳輸還只限于點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，在光層上未能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的自愈網(wǎng)絡(luò)和未能提供強(qiáng)大的管理和控制能力。

根據(jù)以上的分層網(wǎng)絡(luò)分析，重新估計(jì)圖2給出的6種組網(wǎng)方式，如表1所示。

顯然，越來越多的新興網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商更看重IP市場(chǎng)，IP市場(chǎng)包括了Internet上網(wǎng)訪問業(yè)務(wù)以及基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的IP業(yè)務(wù)互聯(lián)。其中，前者面向?qū)淼臉I(yè)務(wù)服務(wù)市場(chǎng)，而后者則占現(xiàn)有數(shù)據(jù)市場(chǎng)的絕大多數(shù)份額，代表了商業(yè)社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。因此，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商期望能在IP路由設(shè)備增加ATM的QoS機(jī)制和SDH的自愈保護(hù)功能，大幅度降低網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和運(yùn)維成本，從而增加其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。

業(yè)務(wù)層和控制層網(wǎng)絡(luò)

隨著運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，營(yíng)運(yùn)的費(fèi)用和設(shè)備的投資同樣受到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者的關(guān)注。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)未能支持類似于電話網(wǎng)絡(luò)完備的管理和控制功能，在新興的綜合網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)控制和業(yè)務(wù)生成/管理的功能層是必不可少的。目前，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備提供商正在協(xié)同制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，期望在水平方向?qū)⒃械募薪粨Q機(jī)功能擴(kuò)展到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)核心的交換和路由設(shè)備，從網(wǎng)絡(luò)分層的垂直方向?qū)⑾鄳?yīng)的業(yè)務(wù)功能生成環(huán)境控制操作分布于媒體層和業(yè)務(wù)層相應(yīng)設(shè)備中。從而可簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)流量控制并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中的用戶操作。圖3給出了在PSTN和IP網(wǎng)絡(luò)間的網(wǎng)絡(luò)視圖。基于分組的高速IP網(wǎng)絡(luò)可提供網(wǎng)絡(luò)、傳輸和終端用戶間的協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的管理以及與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

在媒體層和傳輸層將融入更多的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)逐步過渡到統(tǒng)一的交換和傳輸平臺(tái)；特別在媒體控制層和業(yè)務(wù)生成層將引入更多的網(wǎng)絡(luò)控制單元和業(yè)務(wù)生成單元，并能和現(xiàn)有的智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)更好地融為一體，以提供電信的管理和服務(wù)。圖中的網(wǎng)關(guān)完成IP網(wǎng)絡(luò)和PSTN網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸轉(zhuǎn)換功能，關(guān)口設(shè)備通過媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）完成多個(gè)網(wǎng)關(guān)的管理，并支持點(diǎn)到點(diǎn)的呼叫控制過程，關(guān)口的業(yè)務(wù)管理中心（SMC）模塊完成各種網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)，并通過信令網(wǎng)關(guān)（SGW）和智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)連接，提供功能更強(qiáng)大的附加業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP)和信令交換點(diǎn)（SSP）均歸屬于電信的智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其中SCP執(zhí)行由業(yè)務(wù)生成環(huán)境（SCE）生成的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的代碼程序，這些程序?qū)⑼瓿商囟I(yè)務(wù)流程；SSP實(shí)現(xiàn)對(duì)具體交換設(shè)備的業(yè)務(wù)控制和操作以及信令采集。所有網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的控制均可由SMC和網(wǎng)管中心（NMC)通過SNMP協(xié)議予以完成。另外，網(wǎng)絡(luò)整體的安全性可通過各個(gè)平臺(tái)的防火墻予以保證。

高速電信級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要是以電信級(jí)IP網(wǎng)絡(luò)為主要目標(biāo)，有關(guān)各層次的技術(shù)正在逐步成熟，許多標(biāo)準(zhǔn)化組織正在推出相應(yīng)信令和業(yè)務(wù)生成環(huán)境的協(xié)議。可以預(yù)測(cè)，將來的通信網(wǎng)絡(luò)不是一個(gè)完全脫離于現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)體，而是能夠很好地融合現(xiàn)有各種技術(shù)和各種網(wǎng)絡(luò)的綜合性網(wǎng)絡(luò)
資料引用:http://www.knowsky.com/8639.html