帧中继/ATM服务网方案

　　当今数据通讯网发展状况及帧中继/ATM技术简介

　　由于计算机及其网络的广泛应用和普及，数据通信网在信息社会中无疑将扮演最主要的角色。考查一下最近几年数据流量与话音流量的比较以及对今后几年两者发展趋势的预测，会发现全世界数据流量的增长速度平均达到100%。数据流超过语音流，这只是一个时间问题并且在不远的将来，2000年前后数据流一定会在传输网上占绝大部分。根据CIMI的统计和预测，公元2000年，北美电信运营商80%以上的利润来自基于IP的电信服务。看到广阔的市场前景及数据网络和数据服务在信息社会中的重要地位和作用，世界上许多现有电信运营商，以及新兴的、潜在的运营商都将网络、业务规划的重点放到数据方面。数据将是今后发展战略的重点。我们看到：作为人类通信最主要和最基本的设施，为适应信息革命和信息社会的要求，电信网络目前在全球范围内正经历着一场深刻的变革。 认识到电信的这一新趋势及电信市场的新前景，许多运营商都在积极制定新的发展战略筹划自己的网络以迎接新世纪的到来。　

　　帧中继技术是一种运行在物理层和数据链路层的高性能WAN协议，是一种包交换技术，使用户终端设备动态分享网络媒体和可用带宽。可变长数据帧用于更有效、更灵活的传送用户数据，这些帧在不同的网段间传送，直到到达目的地。帧中继采用统计多路复用技术，可以更灵活、更有效的利用带宽。

　　帧中继技术由X.25分组交换技术演化而来，帧中继只运行在第二层，网络中间节点不进行过多差错校验，帧中继运行在更可靠的WAN线路上，提供了较高的性能和更高的传输效率，使帧中继更适合当前WAN应用，如LAN互联。帧中继为用户提供PVC/SVC，可以基于VC提供CBR/VBR等功能。帧中继采用FECN/BECN等方法来避免拥塞。

　　帧中继网为用户提供N*64K-45M专线接入。

　　帧中继网络发展在1990年代以来得到较大发展，在国内近年来亦得到蓬勃发展，不论是电信运营商作为公众服务网，还是金融等行业专用网，都得到广泛应用。 ATM是一种信元中继技术，适用于各种数据传送，如：语音、视频和数据，ATM终端设备将各种数据类型封装在固定长度的信元内，信元在ATM交换机之间传送，可以更方便灵活的利用带宽资源。

　　ATM是一种信元交换和多路服用技术，集中了电路交换和包交换优点，提供了可伸缩的带宽（Mbps--Gbps），ATM的异步特性，ATM比同步服用技术更有效。

　　ATM是面向连接的技术，这意味着在终端设备在通讯前，VC必须在ATM传输网先建立起来。

　　ATM服务网为用户提供２M-155M接入方式，主要为宽带业务用户服务。ATM公共传输网近年来也得到较大发展，主要适合于宽带、多媒体业务用户，ATM传输网对于组建数据、专线业务等综合服务平台具有灵活适用性，其QoS功能亦有优势。

　　CISCO公司广域网交换机MGX/BPX/IGX系列产品，中继节点之间采用统一信元交换，中继带宽为2M-622Mbps不等。CISCO此类广域网交换机为用户提供ATM业务模块、帧中继模块和电路仿真模块等，这样，为ATM/帧中继传输网搭建提供统一硬件平台。

　　合力金桥帧中继/ATM解决方案

　　1、网络的体系结构

　　某帧中继网(CISCO公司产品BPX8620/IGX8400、IGX8430/IGX8420)6个核心节点用光纤(622Mb/s速率)组成网状核心层，若干个接入点根据业务量大小以155Mb/s，34Mb/s或2Mb/s向二个就近主核心层或接入层节点连接，本地区中继网与全国骨干网以NNI方式接口速率为34Mb/s连接，与地区分组网以帧转发方式2Mb/s中继相连，全网由分设两核心节点的主、备网管管理全网。

　　核心层

　　6个核心节点连汇接层，核心层交换机之间中继速率为622Mb/s，其余为155M/34M/2Mbps。

　　接入层

　　新增接入节点30多个节点组成，Cisco方案中全部配置IGX8420交换机，业务量大的节点采用155Mb/s和2Mb/s各1条(Cisco建议采用155Mb/s与8x2Mb/sIMTM中继)，采用电口经SDH设备传输分别至两个核心层节点，业务量小的节点，至少有2条2Mb/s以2个方向与核心层或接入层连接。

　　Cisco网络解决方案以Cisco的BPX8600交换机与原有BPX8600系列共同构成核心层，IGX8400系列交换机与原有IGX16系列设备共同构成接入层，网络主要提供提供帧中继业务。

　　Cisco方案的最大特点为：成熟的多业务网络平台、丰富的组网经验，优越的流量控制机制、电信级的可靠性以及可用性、标准开放的系统平台。　

　　2、方案技术特点

　　网络技术标准性

　　作为电信级的网络，标准化是至关重要的。作为各种标准组织的积极参与者，Cisco在标准的制定和标准的实施方面一直走在前列。Cisco公司历来坚持协议的标准化、技术的先进性和产品的互连性，从一开始就致力于不同网络、不同协议之间的互连问题。Cisco公司是帧中继论坛和ATM论坛的创建者之一，不但在标准规范的制定和实施中是主要的领导者，同时所有的产品完全符合ITU、ATM论坛和帧中继论坛的标准。Cisco公司在开发ATM论坛（ATMF）技术规范方面起着领导作用并积极参与的一个例子是：1997年认证了ATM论坛的TrafficManagementSpecIfIcation4.0版。在TrafficManagementSpecification4.0的开发过程中，Cisco的代表们对前期工作做出了很大的贡献这些开发工作是以ForeSight、Cisco已经验证的环路ABR拥塞管理系统为基础的。Cisco所作的贡献为开发和认证该论坛的ABR规范奠定了基础。Cisco的方案支持北京市电信所要求的标准。另外，CISCO公司在各种国际标准化组织中起到重要作用：

　　CISCO公司是ATM论坛四个创始公司之一(Cisco、NET、Nortel、Sprint)，并且是多个工作组主席，主持起草多个标准规范草案；

　　CISCO公司同时又是FR(帧中继)论坛四个创始公司之一(Cisco、StrataCom、DEC、Nortel)，并且是多个工作组主席，主持起草了多个标准规范草案；(StrataCom公司因最早生产出帧中继交换机且占有绝对优势的市场份额而被称为"“帧中继技术先锋”厂家)

　　MSF(多业务交换论坛)：由Cisco/MCIWorldCom/Bellcore于今年创始成立，旨在为国际上兴起的新一代多业务电信网制定相应的国际化规范。

　　另外在IETF(国际Internet标准化组织)中，Cisco是主要成员，并为多个工作组的主席，递交多个文件草案。值得一提的是，MPLS工作组主席是来自Cisco的科学家，这个工作组几乎所有的文件都由Cisco起草。

　　在ITU-T(国际电信联盟)，Cisco作为主要成员，积极参与了该组织各项标准的制定工作。

　　网络技术成熟性　　

　　BPX8600/IGX8400是Cisco多年研制和开发信元交换技术的结晶，具有成熟、丰富的系统软、硬件平台。BPX/IGX从投入市场至今，在世界各地被广泛使用。随着新的技术和标准的不断出现，Cisco对BPX/IGX系列交换机进行了不断地更新和完善，使之成为目前市场上功能最完全，性能最优越的广域网交换机。用户测试表明，作为最成熟的ATM交换机，BPX8600/IGX8400解决了许多其他交换机正试图解决的问题，例如拥塞控制，网络带宽管理和业务质量等。

　　网络的可扩展性

　　根据目前业务需求，近几年处在初步发展状态，目前用户端口需求已经达到774个(包括已装和待装用户)，而在几年内以上用户的发展将成几倍增长。这种业务趋势要求网络具有很好的可扩展性，以适应不断增长的业务需求，保护本次网络建设的投资。

　　用户端口的可扩容性

　　中继带宽的可扩容性

　　业务的扩展性

　　端口的可扩容性

　　在网络组建伊始，由于业务量处在发展的初期，端口和模块可以相应配置的较少；随着业务量的不断增长，在已有网络上增加模块和端口以适应业务需求就变得简单易行。因此要求交换机具有较强的端口扩展性，从而使网络易于适应业务增长的趋势。

　　BPX交换机具有很强的端口可扩展性，最高配置可扩展到：

　　1280个E1端口；

　　114个E3端口；

　　96个STM-1端口；

　　24个STM-4端口;

　　IGX的可扩展性也很强：

　　240个E1端口；

　　360个E3端口；

　　240个STM-1端口;

　　中继带宽的可扩容性

　　在广域网络中中继带宽是十分珍贵的资源，建设初期，中继带宽不必太高，而当用户增多，业务需求增大时，可以平滑升级中继带宽是十分重要的。

　　BPX/IGX的中继带宽范围很大，从E1到STM-4，可以给用户很宽的选择范围。

　　业务的可扩展性

　　随着通信技术的不断发展，以及用户业务种类的增加，采用多个网络分别支持多种业务已成为一种过时，且很浪费的做法。采用一个网络平台，提供多种业务是多媒体通信网要达到的目标。

　　在BPX/IGX上，所有的业务都是由单一的ATM交换机所提供，并且附有增强的先进的增值特性，因此所建议的网络方案应能为这些业务提供低延迟，高带宽利用率，高可靠性以及优异的端到端用户应用性能。

　　BPX/IGX可以提供的业务包括：

　　帧中继业务，ATM业务，FUNI，电路仿真业务(CE)，ATM反向复用(IMA)，ISDN拨号接入，MPLS，IPVPN，IP广播等等。

　　这些先进的功能为公用网营运商在基本业务的基础上提供了增值业务。

　　同时，CiscoBPX/IGX支持16种QoS队列，目前使用的有9种。其中包括：标准的CBR，VBR-rt，VBR-nrt，ABR，UBR。剩余的队列可以在新的业务级别的引进之后使用。

　　由于BPX/IGX的硬件是设计了支持16个业务级别，保证了在标准组织制定了新业务级别后，无需硬件升级。

　　网络的可靠性

　　作为网络运营者(NetworkCarrier)来说，为用户提供可靠的业务是很重要的。特别是在网络环境不太稳定的建网初期，以及自然条件不好的情况下，如何保证网络的可靠性就成为一个极具挑战性的问题。　

　　CISCO的网络解决方案，可以帮您解决这样的后顾之忧。主要有以下几种方式：

　　(1)极高的网络可用度：BPX/IGX的网络可用度超过了99.999％。

　　(2)BPX/IGX网络具有自愈功能，能够在网络发生故障时自动重选路由，恢复通信。　

　　(3)与其他网络间连接的自愈功能。

　　(4)BPX/IGX系统软件内部结构是模块化的，每个主要功能是一个分别的模块。

　　(5)所有的模块都可以有冗余的配置，并可进行热插拔。

　　(6)CiscoATM交换机采用分布式网管。

　　开展业务的灵活性

　　由于网络技术平台为ATM，网络具有提供多种业务的潜力，如ATM，电路仿真，IP业务等。

　　网络基本业务——帧中继业务

　　帧中继业务作为一种经济而有效的承载业务，近几年在数据通信领域得到迅速发展，其主要应用为局域网互连。

　　Cisco网络方案为帧中继用户提供了经济和简便的网络接入手段。

　　用户接入速率在N*64Kb/s和2Mb/s的帧中继用户，可通过DDN和调制解调器以专线的方式接入。

　　Cisco网络解决方案中采用BPX8600/IGX8400交换机，其帧中继业务模块---FRSM/UFM模块可以直接为用户提供E1/E3和X.21/V.35帧中继接口，有关业务模块介绍见后文描述。

　　Cisco帧中继解决方案具有以下优势：

　　完全符合标准的FR接口；

　　采用Per-VC-Queuing和Per-VC-RateScheduling的技术，这种技术使得交换机对每个用户提供服务质量的保证，并在用户间提供了防火墙。

　　从运营者的角度，可以在同样带宽的情况下，开更多的用户，即超量复用（Oversubsription)。BPX8600/IGX8400在许多开通业务的网络已经成功地应用这种特点节省运营者的开销，尽早收回成本。可用带宽与用户带宽总量的比值通常为1:4以上。保证BPX8600/IGX8400具有优良超量复用特性的原因在于其优秀的业务量管理功能。有关业务量管理的工作机制详见后文点到点应答中的描述。　

　　网络可选业务

　　在Cisco网络方案提供的技术平台上，还具有开通以下业务的巨大潜力，为帧中继网络业务的开展带来灵活性。

　　ATM业务

　　CiscoWAN交换机支持针对所有通信流量的高速数据业务，其中包括恒定比特率(CBR)，实时可变比特率(RT-VBR)，非实时可变比特率(NRT-VBR)，可用比特率(ABR)和未规定比特率(UBR)等。对永久虚拟电路(PVC)和交换虚拟电路(SVC)的支持给予了您按客户需求定制业务的灵活性。而CiscoWAN交换机的多业务集中功能则可同时管理对延迟敏感的流量和突发流量，确保它们均能获得所需的QoS。同时，Cisco的ATM交换机是世界上第一个支持ATMTM4.0四种控制方式的交换机，EFCI/RR/VS,VD，其中VS,VD控制方式可以极大地提高中继利用率，防止网络拥塞的发生。添加了Cisco边缘集线器后即可支持窄带通信流量，主干信息可以多种速度交换，凭借行业最低延迟和最高应用吞吐量，其速度可扩展为OC-48c/STM-16。

　　电路仿真业务 　　您可以在现有ATM基础设施的基础上使用电路仿真业务来传送T1／E1和T3／E3信息，对于语音和视频等对延迟敏感的租用专线业务进行仿真，CiscoWAN交换机电路仿真业务利用时钟恢复机制支持全速率的T3／E3、T1／E1和信道化T1／E1服务。　

　　可管理的广域网

　　用安全、全面的管理数据和语音集成服务来增强基本的数据网络服务。管理WAN服务可帮助您在促使客户减少其总体网络管理费用的同时提高收益，获得增值。CiscoWAN交换机为您提供了运营商级的数据通信解决方案，将您的客户从管理复杂通信网络的经济及技术风险下解放出来。

　　视频和语音服务　

　　CiscoWAN交换机的智能QoS管理特性、服务级别(CoS)的保证以及对于多点广播通信的支持可帮助运营商提供实时且质量优异的视频和语音服务。CiscoWAN交换机具有一个标准平台，为按需视频、电视会议及语音电话等业务。提供具有QoS可用性和可扩展性的可靠服务。这种在ATM或IP上提供上述服务的能力给予了您极大灵活性，可满足多个客户市场领域的不同需要。

　　无线服务

　　单一CiscoWAN交换机即可对模拟和数字网络、PCS、无线数据和增强型专门移动射频(ESMR)服务进行支持。运营商可利用一系列网络接口和高级通信管理特性在最经济的基础设施，如同轴电缆、光纤、卫星或微波等等上建立ATMWAN。在用户ATM网络的核心迅速采用CiscoWAN交换机系列，可缩短其投放市场的时间。

　　网络的优越性能

　　提供高性能的网络服务是每个网络运营者的最重要的目标。在单一的ATM平台上提供多种业务，就必须保证每种业务的服务质量和性能。作为一个多业务的技术平台，Cisco的BPX/IGX网络平台采用了各种先进的机制保证了各种业务的服务质量，主要包括：

　　(1)流量监管---UPC：

　　(2)中继队列管理-----OptiClass:

　　(3)智能丢帧机制(IPD)：

　　(4)帧中继的闭环式的拥塞控制-FRForesight

　　(5)ATM的闭环式拥塞控制---ABRVSVD

　　(6)动态缓存管理实现更有效的拥塞管理

　　(7)用于综合网络CPE流量管理的扩展ForeSight

　　(8)简化网络操作的增强的LMI（ELMI）

　　通过发展ATM,帧中继，同步、异步传统数据，Internet，视频，语音业务，大型企业能够将各种数据流通过一个多业务骨干传输，这样，不仅减少成本，还提高应用性能。IGX同CISCO路由器和访问产品紧密集成，使网络上多业务转发功能顺利实现。