专利名称：多业务统一网络平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通信技术，尤其是一种可以在同一个骨干网上进行多种业务的统一网络平台。
背景技术：
作为一个综合的电信运营商，建设发展语音、数据、视频等业务网是一个十分重要的战略任务，但是采用什么样的技术路线来建设发展这些业务网，则是一个需要准确定位的迫切而严峻的问题。传统的电信运营公司，通常是针对一个业务类型，建立一个网络，如果有多种业务，就需要分别地建立多个网络。这种建网模式的缺点是明显的，即投资大，建网速度慢，周期长，同时需要分别地维护；因此，多年来，电信界一直追求能够建立一个统一的网络平台，能够同时提供多种业务，但是目前现有技术中还没有成熟的可资借鉴的模式。
由于目前的语音业务仍然是电信运营商的主要收入支柱，所以必须在数据网上承载大量的语音等实时性很强的业务；因此，如何在一个统一的网络平台上提供各种不同服务质量要求的多种业务，也是一个必须考虑的问题；单纯的以路由器为主体的互联网技术，无法满足传统电信业务对服务质量的要求，尤其是语音、视频业务，更加无法满足端到端通信的业务质量。而采用ATM技术，虽然可以满足服务质量要求和实时性的要求，但是IP传输效率低ATM的明显缺点，造成传输效率低的原因是IP数据包须映射成ATM信元，由此形成的传输开销“信元税”高达25％左右，故造成传输效率低下；ATM另一个缺点是网络管理比较复杂，因为要解决诸多矛盾，如需要解决IP地址与ATM地址多重映射的矛盾，IP网络的非连接特点与ATM面向连接之间的矛盾，随着接口速率的增加其速率不易提高；因此不适用于大量的IP类应用业务。
还有，我国的国情是国土幅员辽阔，人口众多，随着人口的流动，小城镇的建设发展日新月异，如何保证未来的网络能适应如此之大的覆盖面，以及如何保证网络的可靠性和服务质量，这些都是很难的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种多业务统一网络平台，可以在同一个网络平台上同时提供语音、数据、互联网、视频、CDMA1X等无线数据业务，并且满足各种业务对不同通信质量的要求。
本发明所述的多业务统一网络平台，包括在骨干网上建立的一个以上独立运行的逻辑网；所述的骨干网用来完成相同业务的多业务交换设备所有端口构成同一逻辑网的全部网络资源，通过端口互连形成逻辑网；不同的逻辑网具有不同业务类型的骨干网端口；不同的逻辑网有符合其承载业务要求的QoS级别，有自己专用的标识和专用路由表；所述的多业务交换设备位于骨干网的边缘，用于将接入的不同业务数据映射到相应的逻辑网上，并提供完全分布路由和连接建立；所述的逻辑网用于承载业务数据，将业务数据从数据进入的多业务交换设备传输到业务数据目的多业务交换设备上。
如上所述的多业务统一网络平台，所述的逻辑网为利用ATM+IP+MPLS技术的融合建立的虚拟专用网，所述的虚拟专用网建立在ATM骨干网上，多业务交换设备为ATM多业务交换机；所述的虚拟专用网用来在两个业务端口之间建立标记交换路径，通过虚拟专用网彼此独立的标识和独立的路由表，保证数据传输的安全性和隔离性。
如上所述的多业务统一网络平台，所述的ATM多业务交换机；对于非IP类数据业务，通过多业务交换设备直接映射到相应的虚拟专用网中，根据相应的路由规则，完成数据的传输；对于IP类业务，通过虚拟路由器技术和MPLS技术将不同的业务的IP流映射到相应虚拟专用网的标记交换路径LSP上，完成数据的传输。
本发明通过ATM+IP+MPLS技术结合虚拟专用网技术，将ATM网络与IP路由技术无缝结合，兼有两种体系的优点，解决了IP路由技术无法保证端到端QoS和ATM技术不适应大量IP类应用问题，实现了在一个网络平台上可同时提供语音、数据、互联网、视频、CDMA 1X等无线数据业务，而且解决了各种业务对不同通信质量的要求，通信质量达到甚至超过传统电信网技术水平；并且加入和退出本发明的多业务平台非常方便，范围可以无限的扩展。
图1是本发明实施例的多业务统一网络平台的结构示意图。
图2是本发明实施例的多业务统一网络平台骨干网承载虚拟专用网的示意图。
具体实施例方式
本发明所述的多业务统一网络平台，如图1所示，包括在骨干网上建立的一个以上独立运行的逻辑网；所述的骨干网用来完成相同业务的多业务交换设备所有端口构成同一逻辑网的全部网络资源，通过端口互连形成逻辑网；不同的逻辑网具有不同业务类型的骨干网端口；不同的逻辑网有符合其承载业务要求的QoS级别，有自己专用的标识和专用路由表；
所述的多业务交换设备位于骨干网的边缘，用于将接入的不同业务数据映射到相应的逻辑网上，并为该业务数据提供完全分布路由和连接建立；所述的逻辑网用于承载业务数据，将业务数据从数据进入的多业务交换设备传输到业务数据目的多业务交换设备上。
在同一个骨干网上建立有不同QoS级别的逻辑网，通过有QoS保证逻辑网实现不同QoS要求的业务的传输。不同的逻辑网独立运行，有各自独立的路由表，保证了网络传输的高效和安全。
图1中的特定业务可以是IP电话、互联网、视频、移动数据、ATM/帧中继FR/电路仿真CES数据业务和集团用户业务中的任意一种。
本发明逻辑网可以为采用ATM+IP+MPLS技术的融合建立的虚拟专用网，所述的虚拟专用网建立在ATM骨干网上，多业务交换设备为ATM多业务交换机；所述的虚拟专用网用来在两个业务端口之间建立标记交换路径LSP，通过虚拟专用网彼此独立的标识和独立的路由表，保证数据传输的安全性和隔离性。
虚拟专用网的网络路径是LSP或虚信道，是建立在公共的网络系统(如公共运营商网络)之上，可以用来连接相同类型业务的公共的网络端口，通过独立的ID和路由表技术方法保证其安全，因此是专用的网络路径。所谓的虚拟专用网就是相同类型的LSP或虚信道的总和；或者说，由于同一个端口只能建立一种业务类型的虚信道或LSP，所以建立虚信道或LSP业务类型相同的端口就组成了对应的虚拟专用网。虚拟专用网对外部设备而言，是不可见的。
每个虚拟专用网VPN都分配一个16比特VPN ID，具有全网唯一性，用来区别不同的虚拟专用网。不同的虚拟专用网来完成不同的业务，有不同的QoS级。每一个虚拟专用网的QoS级都是与所要进行的业务相关的，比如，IP电话网的语音服务，对时延、抖动和丢失率的要求高，即有较高的QoS级别；而互联网服务，对时延、抖动和丢失率的要求低，QoS级别也较低，互联网服务虽然QoS级较低，但是在别人不用的带宽中可以超量使用带宽。
对于骨干网的技术选择可以有多种方式，本发明选择了ATM技术中的流量控制工程和OAM技术可以作为QoS的保证机制，因此仍是建立骨干网的最佳选择。对于ATM不能适应大量IP业务的发展的问题，本发明采用了虚拟路由器技术通过MPLS技术将ATM和IP路由技术无缝结合。
多业务交换设备对于非IP类数据业务，直接根据自身的路由信息将数据流的目的地址映射成虚拟专用网中多业务交换设备对应的地址，根据骨干网的路由规则，利用虚通道建立虚电路，完成数据的传输；对于IP类业务，采用MPLS技术将不同的业务的IP流映射到相应虚拟专用网的根据自身路由信息和路由原则建立的标记交换路径上，完成数据的传输。
通过以上的描述可以看出，多业务约束设备是本发明的重要部分，它首先要根据端口区分是那种业务类型，将接入的业务映射到对应的虚拟专用网端口；然后根据业务是IP和非IP类型，采用不同的方式建立在虚拟专用网虚信道中建立虚电路或LSP，完成虚拟专用网的数据传输功能，同时还必须保证网络的稳定，保证有确定的QoS级别。
骨干网采用扩展的OSPF路由协议作为路由协议，该协议由两个组成部分路由和扩展的信令。简单地说，路由使得每个交换机理解网络拓扑，连接建立期间，信令请求路由提供最佳的端到端源路由，根据QoS约束条件计算出最佳的端到端显示源路由，根据该显示源路由建立连接。
所采用的计算方法是基于QoS约束的扩展OSPF路由协议，这是一个公知的路由协议，主要包括反映网络物理拓扑和QoS状态的拓扑数据库、基于OSPF的网络拓扑数据库分配算法和基于QoS约束条件的最佳路由计算算法。
由于在路由组织结构中，采用了集成了支持QoS的OSPF扩展路由协议和多业务信令协议的扩展OSPF路由协议，但是OSPF交换机网络只支持400个节点，1000条中继线，为了保证联通数据网络能够稳定可靠地扩展到超过1000个节点，10000条以上中继线的网络规模，本发明采用具有扩展的OSPF分区设计，全网节点分为Area 0节点，分区边界节点和分区内节点，其中核心汇接节点作为Area 0节点、大区(如省)汇接节点作为分区边界节点、区域层普通节点作为分区内节点。在分区边界节点与分区内节点之间，Area 0节点与分区边界节点之间采用扩展的OSPF路由协议。
下面通过一个具体的实例对本发明的工作情况做进一步详细的说明假定用户同时使用ATM数据业务、基于IP的VOIP业务和互联网接入业务，用户的相应设备(媒体网关、路由器或服务器等)通过传输系统连接到多业务交换设备。
ATM数据业务信元进入多业务交换设备后，多业务交换设备将ATM数据业务信元映射到ATM数据业务虚拟专用网，通过ATM骨干网自身的ATMPVC/SVC进行数据传输。如果是初次配置多业务交换设备，多业务交换设备根据ATM数据业务类型确定所需的QoS等级，然后选定一个交换机的端口，设定此端口的QoS等级按所需QoS等级，根据对应虚拟专用网的路由信息，将此端口加入到ATM数据业务虚拟专用网中；由于不需要进行地址格式转换，直接通过路由协议，将ATM数据业务信元传输到目的多业务交换设备，在由多业务交换设备通过传输系统将ATM数据业务信元转发到最终用户。
VOIP业务对时延、抖动和丢包率有严格的要求，因此有较高的QoS等级。采用MPLS为虚拟专用网中不同的端口分配只有在虚拟专用网内部可见的IP地址，这些端口组合起来形成逻辑上的一个独立的IP交换网络，同其它的端口隔离开，形成VOIP虚拟专用网。虚拟专用网中所有端口分配相同的VPN-ID，为这些端口建立路由表；所有的端口按业务类型建立LSP和LSP标签，为任意两个端口和LSP标签建立转发表。
VOIP业务IP数据包进入多业务交换设备后，由于IP VPN的路由表中包含了所有目的多业务交换设备的端口，而转发表中包括与VPN-ID地址相对应的LSP的标签，通过这个标签将数据传送到相应地点。既然标签代替了IP地址，用户可以保持它们的专用地址结构，无需进行网络地址翻译(NAT)来传送数据，实现了ATM网络中不进行地址翻译转发数据包。VOIP电话虚拟专用网源端口通过查询转发表获得目的端口的VPN-ID及相应的标签，然后进行LSP选择。
由于VOIP电话业务对QoS的要求较高，所以其所用的LSP为具有QoS保证的“traffic engineered”专用的端到端(Point-to-Point)LSP，完成数据传输。如果不存在Point-to-Point LSP，则选择MPT LSP完成数据传输。数据到目的端口后，将数据中的用于虚拟专用网传输的标签剥离，还原成进入源端口时的数据状态，多业务交换设备通过传输系统将VOIP数据转发到最终用户。
互联网数据的多业务平台的处理过程与VOIP数据的处理过程大致相同，由于互联网数据的QoS的等级要求不高，却希望可以有尽可能大的带宽，所以对于互联网数据的LSP为具有尽力而为(Best-effort)的公共MPT LSP，允许在带宽空闲时，超量使用带宽。这种大流量，低QoS的等级的LSP对于互联网数据而言最为合适。
通过以上的实例可以看出，本发明采用了在一个骨干网上通过建立多个虚拟专用网和多业务交换设备组成多业务网络平台，利用ATM+IP+MPLS技术，实现了语音、数据、视频等多项业务的综合提供，各种业务的质量都得到保证，使得业务开放便捷迅速，网络资源和人力资源得到有效利用，管理复杂度降低。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种多业务统一网络平台，其特征在于包括在骨干网上建立的一个以上独立运行的逻辑网；所述的骨干网用来完成相同业务的多业务交换设备所有端口构成同一逻辑网的全部网络资源，通过端口互连形成逻辑网；不同的逻辑网具有不同业务类型的骨干网端口；不同的逻辑网有符合其承载业务要求的QoS级别，有自己专用的标识和专用路由表；所述的多业务交换设备位于骨干网的边缘，用于将接入的不同业务数据映射到相应的逻辑网上，并提供完全分布路由和连接建立；所述的逻辑网用于承载业务数据，将业务数据从数据进入的多业务交换设备传输到业务数据目的多业务交换设备上。
2.根据权利要求1所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的逻辑网为采用ATM+IP+MPLS技术的融合建立的虚拟专用网，所述的虚拟专用网建立在ATM骨干网上，多业务交换设备为ATM多业务交换机；所述的虚拟专用网用来在两个业务端口之间建立标记交换路径LSP，通过虚拟专用网彼此独立的标识和独立的路由表，保证数据传输的安全性和隔离性。
3.根据权利要求1或2所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的多业务交换设备；对于非IP类数据业务，通过多业务交换设备直接映射到相应的虚拟专用网中，根据相应的路由规则，完成数据的传输；对于IP类业务，通过虚拟路由器技术和MPLS技术将不同业务的IP流映射到相应虚拟专用网的标记交换路径LSP上，完成数据的传输。
4.根据权利要求3所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的每个虚拟专用网有能够保证相对应业务的服务质量QoS的保证机制
5.根据权利要求2所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的建立在统一物理网络平台上的虚拟专用网的数量可以方便的增加或减少。
6.根据权利要求1所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的骨干网采用扩展的OSPF路由协议作为路由协议，满足实时性要求很高的业务的路由算法要求，以保证业务的服务质量要求。
7.根据权利要求6所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的骨干网采用具有扩展的OSPF分区设计的路由机制，全网节点分为Area 0节点，分区边界节点和分区内节点，其中核心汇接节点作为Area 0节点、大区汇接节点作为分区边界节点、区域层普通节点作为分区内节点。
8.根据权利要求3所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的MPLS技术将不同的业务的IP流映射到相应虚拟专用网的标记交换路径上，具体包括将第三层的路由数据打包之后，通过LSP转换为第二层直接处理，还包括将LSP按照不同业务对不同QoS的要求分为若干个等级，根据不同的业务类型映射到不同的LSP上。
9.根据权利要求3所述的多业务统一网络平台，其特征在于所述的虚拟专用网可以根据相对应承载的业务的不同设计为具有不同QoS等级的虚拟专用网；语音和视频业务设计为能保证端到端带宽和时延的有质量保证的虚拟专用网，互联网业务和数据业务则设计为尽力而为级别的虚拟专用网。
全文摘要
本发明公开了一种多业务统一网络平台，包括在骨干网上建立的一个以上独立运行的逻辑网；不同的逻辑网具有不同业务类型的骨干网端口；不同的逻辑网有符合其承载业务要求的QoS级别，有自己专用的标识和专用路由表；多业务交换设备位于骨干网的边缘，用于将接入的不同业务数据映射到相应的逻辑网上，并提供完全分布路由和连接建立；本发明通过ATM+IP+MPLS技术，将ATM网络与IP路由技术无缝结合，解决了IP路由技术无法保证端到端QoS和ATM技术不适应大量IP类应用问题，实现了在一个网络平台上可同时提供语音、数据、互联网、视频、CDMA 1X无线数据等业务，而且解决了各种业务对不同通信质量的要求，并且加入和退出本发明的多业务平台非常方便，范围可以无限的扩展。
文档编号H04L12/24GK1529456SQ0313478
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者刘韵洁, 田文科, 李晓明, 肖京鸣, 程火明 申请人:中国联合通信有限公司