电信网架构及通信知识

2019/8/151电信网架构及技术发展趋势大唐高鸿数据网络技术有限公司北京花园路13号,100088Tel:[phone]Fax:+8610623594342019/8/152一、概要1.1网络业务划分电信业务划分为两个层次：网络业务和应用业务物理网络应用网络(或系统)由物理网络直接提供的业务简称网络业务，又称为承载业务或者基础业务，如DDN业务、FR业务、ATM业务和IP业务等。网络业务只在用户之间透明地传递信息。由应用系统提供的业务称为应用业务，应用业务是在网络业务的基础上，增加执行信息产生、接收、存储和处理功能的特定服务器和用户终端设备构成。通常以特定的应用命名，如视频会议系统，银行的POS/ATM系统。许多部门对其应用系统进行了标准化，如金融信息化标准、教育管理信息化标准等。2019/8/153一、概要1.2网络组成和分类(1)网络组成点：包括端点或称用户设备；中间点或称交换机/路由器，各种中间设备又称网络设备。线：包括连接端点和中间点的用户线，连接不同中间点的中继线线又称为链路。支援系统：网管系统、计费系统、同步系统等。(2)网络分类从中间点转发信息涉及到的协议层次分一、二和/或三层网；从网络主要用途分：电话网、数据网；从网络覆盖范围分LAN、MAN和WAN。用户1用户1用户线中继线中继线用户线用户线SDUSDU网络管理维护界面常用术语：IP网络－中间系统，路由器；电信网络－网络设备，交换机；按网络中的位置术语：骨干节点、边缘节点和接入节点；许多用户的接入点节点又称POP；用户线超过标准的数据接口线的距离时，通常使用用户数据单元如Modem、光猫等用户接口设备。2019/8/154一、概要1.3链路标准:PDH/SDH－PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy)主要针对传输64KPCM的系统标准：－SDH(SynchronousDigitalHierarchy)针对光钎传输系统的标准：Japan1.5446.31232.7281.60GbpsNorthAmerica1.5446.31244.736NX45Europe2.0488.44834.368139.269OCLevelSTSLevelLineRate(Mbps)OC-1STS-151.840OC-3STS-2155.520OC-9STS-9466.560OC-12STS-12622.080OC-18STS-18933.120OC-24STS-241244.160OC-36STS-361866.230OC-48STS-482488.320OC-96STS-964875.640OC-192STS-1929953.280OC:OpticalCarrier;SONET:SynchronousOpticalNetwork;STS:SynchronousTransportSignal;STM:2019/8/155一、概要－SDH配置和帧格式PathTerminatingequipmentLineTerminatingequipmentLineTerminatingequipmentPathTerminatingequipmentRegeneratorsTerminalMultipexerTerminalMultipexerADM/DCSADM/DCSSectionLinePath(end-to-end)123SectionoverheadLineoverhead456789PathoverheadPayload3XN1XN87XN90XNOctets125μSenvelopeSTS-NenvelopeADM:Add-DropMultipexer;DCS:DigitalCrossConnect2019/8/1561.4链路标准：EthernetMAC帧，千兆后向兼容和效率措施GigabitCarrierExtension:MinFrameSizeSlotTimeLateCollisionThrehold(SlotTime)CarrierDurationPreSFDDASAFCSExtensionLength/TypeDataPadBurstLimitCarrierDurationAgigabitframeburstSequence:ParamentersValuesfor10MbpsMACValuesfor100MbpsMACValuesfor1000MbpsMACSlotTime512bitTimes512bitTimes4096bitTimesinterFrameGap9.6μS9.6μS0.096μSAttemptLimit161616backOffLimit101010JamSize32bits32bits32bitsmaxUntaggedFrameSize1,518octets1,518octets1,518octetsminFrameSize64octets64octets64octetsBurstLimitn/an/a8,192octetsSpeed-RelatedParamenters:MACframew/extensionInterFrameMACFrameInterFrameMACFrame2019/8/157一、概要1.5电路和分组交换电路交换分组交换X.25FRATMLANMPLSIP协议层123网络基本信息单元比特/字节X.25分组FR帧信元MAC帧MPLS分组IP分组用户间连接有连接双向无连接单向有连接单向基本信息单元长度/可变长度MTU固定可变长度MTU路由配置路由表路由协议学习和过滤配置路由表/PNNIQoS机制连接期间独占只差错率有限较完整802.1Q3比特优先级Tag含义逐跳行为流量工程(TE)规划控制/困难好控制电路交换网特点：适应恒定比特流业务;带宽独占保证QoS；分组交换特点：适应可变比特流业务，提供利用率；速率、协议适配，不同速率和协议的用户之间可以互通。传统IP网：特点－无连接，部分网络故障自动恢复；可变长度，适应长短信息运送高；问题－QoS保证机制，逐跳行为运算量大；逐跳转发使得网络TE执行困难；可维护性，例如故障定位措施也是问题。32019/8/158一、概要1.6网络故障保护：3维保护机制的高可用性系统级保护故障兼容和冗余端到端网络级用户连通性保护物理级保护接入链路和中继链路ADM2019/8/159一、概要1.7网络TE主要目标：网络负荷平衡SDTRAFFICFORDSHORTESTPATHROUTED9UNDERULTILIZED]4OVERUTILIZED]CONGESTIONMASSIVECONGESTIONLINKS2019/8/1510二、分组交换网2.1共同特征－分组构成：分组头、净荷和任选的尾HeaderPayloadTrailerL2/L3分组构成，一般L2分组有尾但信元无尾，L3分组无尾但不能独立传输－存储/转发(Store/Forwarding)过程的交换123123132－实现动态或统计时分复用－实现不同速率的链路之间的交换分组头(和尾)的主要作用：－提供寻路信息，网络据此完成源到目的地(或端到端)网络路径；－信息块标示信息，网络据此存储/转发实现统计复用；－管理控制功能，包括差错校验、阻塞指示、维护等。2019/8/1511二、分组交换网2.2从X.25到FR用户数据用户数据L3HeaderQD01Group#Channel#P(R)MP(S)0用户数据L3HeaderL2HeaderL2Trailer3字节数据分组头：－组和通道号组成逻辑通道号LCN；－M:待续；D:认可方式；Q:分组类型；－P(R)/(S):接收/发送顺序号AddressControl0N(S)P/FN(R)1字节数据帧控制域：－N(R)/(S):接收/发送顺序号；－P/F:轮询/最后比特用户数据L2HeaderL2TrailerAddressC/REA0DEEA1FECNBECNDLCIDLCI2字节地址域：EA；AddressfieldExtensionbit；C/R:Command/Responsebit；FECN:ForwardExplicitCongestionNotification；BECN:BackwardExplicitCongestionNotification；DLCI:DataLinkConnectionIndicator；DE:DiscardEligibilityX.25针对模拟网络环境，具有较强的差错控制能力，如CRC、顺序号、认可、超时等机制：FR针对数字网络环境，去掉差错纠正大大简化网络处理：2019/8/1512二、分组交换网2.2从X.25到FR：FR还引入：显式阻塞控制，以及流量控制参数。第一帧DE=0第二帧DE=0第三帧DE=1第四帧丢弃发送的比特数时间TDE=0区DE=1区丢弃区BcBc+Be－CIR(CommittedInformationRate)：限定的信息速率是网络对FR连接同意支持的速率，任何超过CIR发送的数据，在网络阻塞时容易被丢弃，所有CIR之和不应超过对应物理链路的速率或容量；－Bc(CommittedBurstSize)：限定的突发尺寸是网络同意在正常情况下、在度量间隔T期间传送的最大数据量，T=Bc/CIR，这些数据可以是连续的一帧，或者是不连续的多个帧；－Be(ExcessBurstSize)：超过的突发尺寸是网络在正常情况下、在度量间隔T期间尽量传送超过Bc的最大数据量，网络对待Be这部分数据要比Bc的优先级低。2019/8/1513二、分组交换网2.3IPv4/v6：分组格式IPv4HeaderHigher-layerProtocolDataUnit(PDU)Version(4bits)IHL(4bits)TypeofService(8bits)TotalLength(16bits)Identifier(16bits)Flags(3bits)FragmentOffset(13bits)TimeofLive(8bits)Protocol(8bits)HeaderChecksum(16bits)SourceAddress(32bits)DestinationAddress(32bits)Options+Padding(variable)0ormore40octetsIPv6HeaderHigher-layerProtocolDataUnit(PDU)ExtensionHeaderExtensionHeader...FlowLabel(24bits)Priority(4bits)Version(4bits)PayloadLength(16bits)NextHeader(8bits)HopLimit(8bits)SourceAddress(128bits)DestinationAddress(128bits)－IPv6简化了IPv4头：网络不支持分段和重装，丢弃相关的域；由下一个头指示紧跟的扩展头类型，不用头长度指示(IHL)；去掉头校验，TCP/UDP和ICMPv6都有校验；－增强QoS支持能力：定义有优先级域和流标签域；－增加安全机制：通过扩展的认证头(AH)和/或封装安全净荷(ESP)头提供身份认证、数据完整性和保密性；－IPv6邻居发现协议(RFC2461:NeighborDiscoveryforIP)对IPv4ARP在性能和安全方面有了改善。2019/8/1514二、分组交换网2.3IPv4/v6：无连接方式网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备用户设备A用户设备B网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备网络设备用户设备A用户设备B无连接方式：网络设备对每个接收到的分组执行独立地路径决策，相对于有连接方式只有数据传送阶段。有连接方式：网络设备要把两段物理的或虚拟的电路相关联，一次通信过程分连接建立、数据传送和连接释放三个阶段。2019/8/1515二、分组交换网2.4AT