《宽带IP网络 教学课件 PPT 作者 毛京丽 第5章 宽带IP网络的传输技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带IP网络 教学课件 PPT 作者 毛京丽 第5章 宽带IP网络的传输技术（130页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章 宽带IP网络的传输技术,5.1 IP over ATM（POA）,5.1.1 ATM基本概念 1、ATM的定义 ATM是一种转移模式（也叫传递方式），在这一模式中信息被组织成固定长度信元，来自某用户一段信息的各个信元并不需要周期性地出现，从这个意义上来看，这种转移模式是异步的(统计时分复用也叫异步时分复用)。,统计时分复用是各路信号在线路上的位置不是固定地、周期性地出现（动态地分配带宽），不能靠位置识别每一路信号，而是要靠标志识别每一路信号。,2、ATM信元 ATM信元具有固定的长度，从传输效率、时延及系统实现的复杂性考虑，CCITT规定ATM信元长度为53字节。,图5-2 ATM信元
2、结构,其中信头为5个字节，包含有各种控制信息。 信息段占48字节，也叫信息净负荷，它载荷来自各种不同业务的用户信息。 ATM信元的信头结构如图5-3所示。,图5-3 ATM信元的信头结构,图中 GFC一般流量控制。 它为4 bit，用于控制用户向网上发送信息的流量，只用在UNI，在NNI不用。 VPI虚通道标识符。 UNI上VPI为8 bit，NNI上VPI为12 bit。,VCI虚通路标识符。 UNI和NNI上，VCI均为16 bit。 VPI和VCI合起来构成了一个信元的路由信息，即标识了一个虚电路，VPIVCI为虚电路标志。,PT净荷类型(3 bit)。 它指出信头后面48字节信息域的信
3、息类型。,3、ATM的特点 （1）ATM以面向连接的方式工作（2）ATM采用异步时分复用 （3）ATM网中没有逐段链路的差错控制和流量控制 （4）信头的功能被简化 （5）ATM采用固定长度的信元，信息段的长度较小,4、ATM的虚连接 （1）虚通路VC和虚通道VP VC虚通路(也叫虚信道)，是描述ATM信元单向传送能力的概念，是传送ATM信元的逻辑信道(子信道)。,VCI虚通路标识符。 VPVP也是传送ATM信元的一种逻辑子信道。 VPI虚通道标识符。,一条物理链路可以划分成28212=2564 096个VP，每个VP又可分成216=65536个VC，一条物理链路可建立224228个虚连接(VC
4、)。 VPI，VCI合起来构成了一个路由信息。,（2）虚通路连接VCC和虚通道连接VPC VC链路两个存在点(VC连接点)之间的link，经过该点VCI值转换。 虚通路连接VCC由多段VC链路链接而成。,VP链路两个存在点(VP连接点)之间的link，经过该点VPI值改变。 虚通道连接VPC由多条VP链路链接而成。 虚通路连接VCC与虚通道连接VPC的关系如图5-5所示。,图5-5 VCC与VPC的关系,一个VCC由多段VC链路链接成，每段VC链路有各自的VCI； 一个VPC由多段VP链路连接而成，每段VP链路有各自的VPI值； 一段VC链路相当于一个VPC。,（3）VP交换和VC交换 VP交
5、换 经过VP交换，只有VPI值改变，VCI值不变。 VP交换可以单独进行。 VC交换 经过VC交换，VPI，VCI值同时改变。 VC交换必须和VP交换同时进行。,5、ATM交换的基本原理 ATM交换的基本功能： （1）空分交换（空间交换） 将信元从一条传输线改送到另一条传输线上去，这实现了空分交换。 （2）信头变换 信头变换就是信元的VPI/VCI值的转换。 （3）排队,6、ATM网络结构 公用ATM网内各公用ATM交换机之间(即NNI处)的传输线路一律采用光纤，传输速率为155Mbits，622Mbits(甚至可达24Gbits)。,公用UNI处一般也使用光纤作为传输媒体，而专用UNI处则既
6、可以使用屏蔽双绞线STP或非屏蔽双绞线UTP(近距离时)，也可以使用同轴电缆或光纤连接(远距离时)。,图5-9 ATM网络概念性的结构,ATM交换机之间信元的传输方式有三种： 基于信元ATM交换机之间直接传输ATM信元。,基于SDH利用同步数字体系SDH的帧结构来传送ATM信元，目前ATM网主要采用这种传输方式。 基于PDH利用准同步数字体系PDH的帧结构来传送ATM信元。,7、ATM协议参考模型 该模型是一个立体分层模型，由三个平面组成：用户平面、控制平面和管理平面。,图5-10 ATM协议参考模型,（1）用户平面UP 用户平面UP提供用户信息的传送功能，采用分层结构，有：物理层、ATM层、
7、ATM自适应层（AAL层）及高层。,（2）控制平面CP 控制平面CP提供呼叫和连接的控制功能，也采用分层结构，各层名称与用户平面的相同。,（3）管理平面MP 管理平面MP提供两种管理功能： 面管理（不分层）：实现与整个系统有关的管理功能，并实现所有平面之间的协调。 层管理（分层）：主要用于各层内部的管理：实现网络资源和协议参数的管理，处理OAM信息流。,5.1.2 传统的IP over ATM 1、IP over ATM的概念 IP over ATM（POA）是IP技术与ATM技术的结合，它是在IP路由器之间（或路由器与交换机之间）采用ATM网进行传输。 其网络结构如图5-11所示。,图5-1
8、1 IP over ATM的网络结构示意图,图5-11 中ATM交换机之间利用SDH网（SDH自愈环）传送ATM信元。,2、IP over ATM的分层结构 IP over ATM将IP数据报首先封装为ATM信元，以ATM信元的形式在信道中传输；或者再将ATM信元映射进SDH帧结构中传输，其分层结构如图5-12所示。,图5-12 IP over ATM的分层结构,各层功能如下。 IP层提供了简单的数据封装格式； ATM层重点提供端到端的QoS； SDH层重点提供强大的网络管理和保护倒换功能； DWDM光网络层主要实现波分复用，以及为上一层的呼叫选择路由和分配波长（若不进行波分复则无DWDM光网
9、络层）。,3、IP over ATM的优缺点 （1）优点 ATM技术本身能提供QOS保证，具有流量控制、带宽管理、拥塞控制功能以及故障恢复能力，这些是IP所缺乏的，因而IP与ATM技术的融合，也使IP具有了上述功能。 这样既提高了IP业务的服务质量，同时又能够保障网络的高可靠性。,适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力，并能对其几种它网络协议如IPX等提供支持。,（2）缺点 网络体系结构复杂，传输效率低，开销大。,由于传统的IP只工作在IP子网内，ATM路由协议并不知道IP业务的实际传送需求，如IP的QoS、多播等特性，这样就不能够保证ATM实现最佳的传送IP业务，在ATM网络中存在着扩展性和
10、优化路由的问题。,5.1.3 多协议标签交换（MPLS） 1、MPLS的概念 MPLS是一种在开放的通信网上利用标签引导数据高速、高效传输的新技术，它把数据链路层交换的性能特点与网络层的路由选择功能结合在一起，能够满足业务量不断增长的需求，并未不同的服务提供有利的环境。,而且MPLS是一种独立于链路层和物理层的技术，因此它保证了各种网络的互联互通，使得各种不同的网络数据传输技术在同一个MPLS平台上统一起来。,具体地说，MPLS给每个IP数据报打上固定长度的“标签”，然后对打上标签的IP数据报在第二层用硬件进行转发（称为标签交换），使IP数据报转发过程中省去了每到达一个节点都要查找路由表的过程
11、，因而IP数据报转发的速率大大加快。,2、MPLS网的组成及作用 在MPLS网络中，节点设备分为两类，即边缘标签路由器(LER: Label Edge Router)和标签交换路由器(LSR: Label Switching Router)，由LER构成MPLS网的接入部分，LSR构成MPLS网的核心部分。MPLS路由器之间的物理连接可以采用SDH网、以太网等。,（1）边缘标签路由器LER的作用 LER包括入口LER和出口LER。 入口LER的作用 为每个IP数据报打上固定长度的“标签”，打标签后的IP数据报称为MPLS数据报；,在标签分发协议（LDP:Label Distribution P
12、rotocol）的控制下，建立标签交换通道(LSP:Label Switched Path)连接，在MPLS网络中的路由器之间，MPLS数据报按标签交换通道LSP转发；,根据LSP构造转发表； IP数据报的分类（即确定转发等价类FEC，FEC概念后述）；,出口LER的作用 终止LSP； 将MPLS数据报中的标签去除，还原为无标签IP数据报并转发给MPLS域外的一般路由器。,（2）标签交换路由器LSR的作用 根据LSP构造转发表； 根据转发表完成数据报的高速转发功能，并替换标签（标签只具有本地意义，经过LSP标签的值要改变）。,3、MPLS的原理 MPLS网络对标签的处理过程如图5-13所示（为
13、了简单，图中LSR之间、LER与LSR之间的网络用链路表示）。,图5-13 MPLS网络对标签的处理过程,MPLS的实质就是将路由功能移到网络边缘，将快速简单的交换功能（标签交换）置于网络中心，对一个连接请求实现一次路由、多次交换，由此提高网络的性能。,MPLS是面向连接的。在标签交换通道LSP上的第一个路由器（入口LER）就根据IP数据报的初始标签确定了整个的标签交换通道，就像一条虚连接一样。 而且像这种由入口LER确定进入MPLS域以后的转发路径称为显式路由选择。,4、MPLS的技术特点及优势 （1）MPLS网络中数据报转发基于定长标签，因此简化了转发机制，而且转发的硬件是成熟的ATM设备
14、，使得设备制造商的研发投资大大减少。,（2）采用ATM的高效传输交换方式，抛弃了复杂的ATM信令，圆满地将IP技术的优点融合到ATM的高效硬件转发中去，推动了它们的统一。,（3）MPLS将路由与数据报的转发从IP网中分离出来，路由技术在原有的IP路由的基础上加以改进，使得MPLS网络路由具有灵活性。,（4）MPLS网络的数据传输和路由计算分开，是一种面向连接的传输技术，能够提供有效的QoS保证，而且支持流量工程、服务类型CoS和虚拟专网VPN。,（5）MPLS可用于多种链路层技术，同时支持PPP、以太网、ATM和帧中继等，最大限度地兼顾了原有的各种网络技术，保护了现有投资和网络资源，促进了网络
15、互联互通和网络的融合统一。,（6）MPLS支持大规模层次化的网络拓扑结构，将复杂的事务处理推到网络边缘去完成，网络核心部分之负责实现传送功能，网络的可扩展性强。 （7）MPLS具有标签合并机制，可使不同数据流合并传输。,由此可见，MPLS技术是下一代最具竞争力的通信网络技术。,5.2 IP over SDH（POS）,5.2.1 SDH技术基础 1.SDH的概念 SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络（SDH网中不含交换设备，它只是交换局之间的传输手段）。,SDH网的概念中包含以下几个要点： （1）SDH网有全世界统一的网络节点接口
16、NNI，从而简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接等过程。,（2）SDH网有一套标准化的信息结构等级，称为同步传递模块，并具有一种块状帧结构，允许安排丰富的开销比特用于网络的OAM。,（3）SDH网有一套特殊的复用结构，允许现存准同步数字体系（PDH）、同步数字体系和B-ISDN的信号都能纳入其帧结构中传输，即具有兼容性和广泛的适应性。,（4)SDH网大量采用软件进行网络配置和控制，增加新功能和新特性非常方便，适合将来不断发展的需要。,（5）SDH网有标准的光接口。 （6）SDH网的基本网络单元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）和同步数字交叉连接设备（SDXC）等。,2. SDH的优缺点 （1）SDH的优点 SDH与PDH相比，其优点主要体现在如下几个方面： 有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准。 采用同步复用方式和灵活的复用映射结构。,SDH帧结构中安排了丰富的开销比特（约占信号的5），
