宽带网络的核心交换

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1、第四届京、津、沪、渝反全国城市有线电视杖术研讨全论文摹 宽带网络的核心交换 中国传媒大学李东 今年来异步转移模式( A T M ) 作为一种技术已非常成熟。世界各地已成功地进行了广泛的现场试验，网络经 营者开始提供以A T M 宽带阿为基础的商业业务。A T M 具有为今后宽带基础设施提供通用平台的潜力，因为计 算机为主的通信需求日益增多，A T M 将对其所需的特性与典型电信网的特性结合在一起。随着A T M 网的发 展，它们必须具有全功能可调节的核心刚络。在最初的实验网中，采用交叉连接建立虚路经( V P ) 就足够了，不过 商业网将要求强有力的信令系统控制的按需连接。此外，经营者希望凭借

2、连接到核心交换机的智能网( I N ) 的功 能特性拥有增值业务。再者，首批A T M 网所用的简单的资源分配和业务管理功能将不得不加以扩展，以保证某 一应用规定的业务质量( Q o S ) 。不过，A T M 网商业上成功的最重要的特性，是它能与原有网络互连互通，尤其 是窄带I S D N ( 综合业务数字网) 、帧中继数据网以及以T C P I P 为基础的I n t e m e t 网。 1 A T M 多业务平台的概念 人们预期，除了窄带I S D N 外，A T M 将成为所有业务的主要广域网技术，不会有其它的高比特率技术，可在 保证的Q o S 条件下载送L A N ( 局域网)

3、产生的越来越多的业务。为了能提供多种多样的业务，A T M 结构必须一 开始就以多业务网组成。鉴于A T M 是一种传送方式而不是一种传输系统，信元可以负载在现有的传输设施( 包 括准同步数字系列P D H 和同步数字系列S D H ) 上。另外在不久的将来，无线A T M 将是某些需要更多灵活性 应用的可行选择。A T M 提供大容量的永久连接和交换连接( S V C ) 并有效支持可变比特率业务。A T M 也将提供 某些业务特定的适配功能和高层功能，使A T M 网能载送现有的主要业务。这些功能将设在A T M 网的单元内或 设在附属这些单元的服务器。将宽带传送设施与广泛支持不同业务相结

4、台给所有业务提供了一个单一的综合 网。这种方法将证明比目前的专用网更节省成本。 2 多业务宽带网的功能分割 在A T M 多业务网中，可划成几种网络部分：业务接入网。它提供传送网中A T M 技术与用户所需某一业务 的标准接口之问的转换。这个办法避免终端用户被迫向A T M 作大量投资通用A T M 传送网。这又可再分为边缘 部分和核心部分。边缘网提供公共网多种业务( 诸如帧中继) 的业务适配，以及限定区域内的业务集中和分配。 核心网的重点很明确是高性能、广域业务分配以及与其它公共网的互通。不过，在边缘网和核心网之间没有明 确的定义区分。边缘交换机和核心交换机在某些地区起类似的作用而在另一些地

5、区又不同因为多业务阿将支 持一系列业务和应用( 不仅是本地的A T M ) ，就引用了服务器部分。这包括服务器提供例如L A N 互连时的交换 虚路由功能、I P 路由以及增值智能网业务等功能。原先服务器的功能一般在分立的网络单元中实施，但是广泛 使用的服务器功能将逐渐纳入A T M 交换机以使网络性能最佳化。核心网络层的作用目前，话音网和数据网 完全以不同方式设计和组成，这些不同的办法某种程度仍反映在宽带网的建议中。典型的电话网一直是中央 管理机构精心和长远计划和发展的公共网。它们吸收了一世纪末网络演进中汇集的大量经验，最新的一步就是 引入I S D N 。这形成了高度稳定和可靠的网络，对数

6、量极大的终端用户保证了高质量的服务。它们备有对所有业 务记帐收费的复杂机制。由删T 定义的B - I S D N 是下述概念的直接产物： - 4 4 2 一 第口届京、津、沪、渝及全国城市有线电视技术研讨会论文集 网络运行、管理和维护是以P D H 和S D H 、S O N E T 传输系统获得的经验为依据按需交换连接将采用的信令 系统来自I S D N 编号方案的依据是为I S D N 定义的I T U - T E 1 6 4 建议现采用分级选路方案。这种B I S D N 网络 结构需要高可靠大容量核心交换机并具有全功能的信令性能。另一方面，本地数据网络是在情况差异极大而又 高度竞争的环

7、境中产生的，其方案的重点是简易、互通和成本效益好。这些网络开始时为孤立小区有限的用户 服务，故结构非常简单，而广域网主要提供基本的传送功能。这些网的“智能”已分散设在网络边缘或用户所在 地。这就导致无中心控制的高度分散的系统，I n t e r n e t 是最明显的例子。网络节点即路由器的故障通过动态选路 协议为业务流自动重选路由以及无中心管理的网络自配置来处理。近年来，实时精力的计费和业务质量保证已 成为问题，目前正对所需功能和协议下定义。将这个概念延伸到宽带通信会对下述方案有利，即，智能( 处理信 令) 留在公共网的边缘，而核心网采用A T M 交叉连接提供永久虚连接，成为纯粹的传送网络

8、。虽然两种方案均 有其优缺点，而且都会在今后实现，但某些方面仍偏向全功能核心网。S V C 可更灵活和有效利用带宽。在规模小 一般不满负荷的首批实验网中这可能不是一个主要课题，但是对未来竞争环境中的商业宽带网会越来越重 要。另一个问题是从现在的网络转入宽带，这对现在的经营者是至关重要的。支持7 号信令的A T M 核心网可 使A T M 网与现有的窄带I S D N 网有效地结合，因为所有方面( 例如编号方案和选路机制) 完全相配。另外，如使 用7 号信令( C C S 7 ) 就很容易接纳智能网( I N ) 。大部分I N 业务( 例如免费电话，灵活计费和虚拟专用网) 也可在 宽带网中应用

9、，也便于增加新的I N 功能以支持宽带业务中的新性能( 例如漫游网络找出某一影片) 。在这方案 中，核心交换机主要由公共电信设备的传统供应商提供，他们可利用其I S D N 公共交换数字交换机的专业知识。 这是因为A T M 核心交换机也需要同级的性能和可靠性。为窄带网开发的概念，尤其是呼叫处理和维护软件，可 简单地利用和扩展。既然宽带信令标准相当稳定而且A T M 硬件已准备就绪，就可提供具有公共交换机全部功 能的成熟的A T M 核心交换机，中间的受限翩的方案就毫无必要。因此，可预期大部分大型公共A T M 网将提供 在7 号信令基础上充分支持S V C 的高功能核心层，也提供与现有网络互

10、通功能。此外，A T M 论坛A T M 网间接 口( A I N I ) 定义将以标准的方式使A T M 论坛P - N N I 信令规范为基础的网络与7 号信令的网络互连。这样，公共 网经营者可确定其公共核心网的结构和概念，不必对附属于该网的专用网和本地A T M 网作苛刻的限制。 3A T M 网可成为高性能的I n t e r n e t 主干网 为了经济上取得成功，未来的A T M 网也必须支持I n t e m e t 业务。虽然与其它公共网( I S D N 和帧中继) 的互 通是直接的，非常标准化的，但对支持I n t e r e n t 的概念目前仍在定义之中。现在有简单的方

11、法即仅用A T M 网提 供I P 路由器之问的传送通道；也有更复杂的方法( 正在建议) 即不仅消除目前传输层的瓶颈也替代传统的按段 选路由的方案从而充分开发A T M 网的能力。另外，这些更先进的技术利用A T M 网的功能保证了业务质量和 S V C 质量以加强实时多媒体通信。这些方案中得到的高质量业务特别适合商业应用。纵然如此，这些办法不 一定对A T M 传送网有直接影响，因为它们定义了A T M 基础设施之上的I P 重叠网。作为第一步，该重叠网可通 过增加专用服务器来实现但这些功能将逐步纳人边缘和核心交换机。可用各种方式向I n t e r n e t 用户提供接入。 大多数居民和

12、小商业用户将以调制解调器使用模拟电话线，或者用I S D N 线路进入数字宽带交换机。将来采取 新的铰对接人线( x D S L ) 传输技术直接接人路由器，就可提供更高的接人速率。大的商业用户将利用现有广域网 的高速率接口。I n t e r e n t 业务提供商可经高速服务器直接接人I n t e r e n t 骨干网，内容服务器( 例如w w w 服务器) 也可直接连接到A n 核心网。I P 服务器和路由服务器将设在核心网内。交换的虚路由概念将建立端系统间 的捷径A T M S V C ，交换足够多的数据，从而拼弃了现在使用的低效的逐段I P 路由。要傲到这点，I P 业务代理将

13、认识去向某一终点的持续的分组流，然后用当地转送表将终点I P 地址交换成A T M 地址，再建立一直接的 S V C 。假如本地不备有此特定的地址，则I P 业务客户将要求路由服务器提供信息并更新其表格。这种交换虚路 由方法的一个优点是保证了S V C 的业务质量，这一点对实时应用尤为重要。对不属特续分组流的那些I P 分组， I P 业务代理和核心网中商通量I P 服务器实施典型的I P 转送。这些单元不必提供全部I P 选路功能因为它的转 送表可由中心的路由服务器控制和更新。因为只有相对少的路由服务器，所以就能更快、更有效和更安全地执 行路由协议和动态更新路由信息。路由服务器当然要参加一般

14、的用于典型的按路由I n t e m e t 的路由协议( 例如 第口届京、津、沪、渝反套国城市有线电视技术研讨会论文集 3 一 R I P 、O P S F 和B G P 4 ) 。 4 结论 随着A T M 阿成熟发展成通用的A T M 多业务平台，高功能核心冈将得到发展。公共交换的交换机已完全支 持具有高可靠性和虚拟无限可调性的信令和业务管理。这些核心交换机是分享共同管理的全部较小A T M 设备 的一个组成部分，共同管理，将使网络经营者能对所有主要应用提供最佳方案同时使现有网络能平滑过渡到 A T M 。主要是到目前为止对综舍商业通信的需要促使了高性能A T M 基础设施的引人，这将形

15、成额外的推动，因 为A T M 也能以其优良的性能和功能用作I n t e m e t 的骨干网。一个良好运行的A T M 核心网自然少不了合适的 A T M 核心交换机。M a i n s t r e e t X p r e s s 3 6 1 9 0 核心业务交换机就是一个很好的例子。它提供的交换总流量范围从 2 6 G b i t s 直到T b i t s 数量级。接口也有多种，容量从1 5 2 M b i t s 到6 2 2 M b i t s 不等，能支持A T M 信元中继。核 心交换机为A B R 和U B R 通信提供较大的缓冲区和协议支持，通过充分利用实时要求不高的控制业务带来的 统计多路复用增益，优化网络利用率。