认知与协作视角下无线通信网络之若干重要技术分析_动视

认知与协作视角下无线通信网络之若干重要技术分析

2025-10-02 15:44:30 责编:小OO

　　第一章绪论

　　1.1论文的研究背景

　　近年来，伴随着无线通信技术的飞跃发展和移动用户的数量急剧增加，用户对各种实时多媒体业务的需求不断增加，这就要求下一代移动通信系统⑴，即超3 代(Beyond 3G，B3G) /(the Generation，4G)移动通信系统，或者称先进的国际移动通信(International Mobile Telecommunications-Advanced，IMT-Advanced)系统，在提高数据传输速率的同时，确保不同通信业务的服务质量(Quality of Service，QoS)需求，因此必须采用更加先进的算法和技术。为了实现这一目标，科研人员已经做了大量的理论研究，主要包括先进的信号处理和检测技术、信道的编码和调制技术、以及各种分集技术。其中，由于无线信道的多径衰落特性是影响QoS改善和系统容量增加的主要原因，分集技术显得至关重要。分集技术是对抗无线信道衰落的一种有效的技术，其基本思想是发射机通过相互的衰落信道传输同一信号旳多个副本，以降低接收端无法识别信号的概率。目前，常见的分集方式有空间分集、时间分集和频率分集，其中空间分集无需占用系统额外的带宽和时间资源，从不同的位置(天线)发送和接收信号，并容易与其他的分集方式相结合，因而更具有应前景。多输入多输出(Multiple-input-MultipIe-output, MIMO)技术[4]是指在发射端和接收端部署多跟天线，通过实现空间分集来对抗衰落问题，提高信道容量。同时，当无线信道散射条件较为严重时，通过在空间中产生多个的并行信道用以同时传输多路信号，获得数据速率的大幅提升。因此，MIMO技术成为B3G/4G通信系统巾的一项关键技术。然而，因天线间距、视距传播等因素引起的天线间的相关性，以及便携式移动终端难以安置多跟天线的难题，使得理想的MIMO技术的实用化受到一定程度的阻碍。为此，Sendonaris A等人在2003年提出协作通信(Cooperative Communications)的概念[5][6]。协作通信使得单天线移动终端可以实现类似MIMO的空间分集，即协作分集(Cooperative Diversity)。它的基本思想是具有单根天线的节点之间相互协作，共享彼此的天线，从而形成虚拟的天线阵列，获得近MIMO的性能增益。

　　协作通信的工作过程主要包括广播阶段和协作阶段。在广播阶段，源节点向周围的巾继节点广播将要发送的数据;在协作阶段，中继节点将接收到的源节点信号经某种协作方式(放大转发、解码转发、编码转发等)发送给目的节点。与传统的单跳通信相比，协作通信可以提升传输速率、增加传输可靠性、扩大传输距离和覆盖范围。它从协作的角度出发，把物理层传输技术，无线信道，无线网络等综合进行设计和优化，可大幅度的提高系统可实现性和无线资源的使用效率，从而为小型移动终端的MIMO实用化提供了新的思路和解决办法。近年来，关于协作通信技术在蜂窝移动通信网络、传感器网络、无线Ad Hoc网络和无线局域网等无线通信领域中的研究和应用已成为热点之一，备受学者们关注。协作通信技术可与现有的其他先进通信技术进行灵活地结合，以发挥各技术的优势。例如，与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术相结合，可充分利用其消除符号间干扰(Inter-symbol Interference，ISI)、对抗频率选择性衰落和较高频谱效率的优点;与空时编码、网络编码等编码技术相结合，以获得编码增益[12]。

　　另一方面，移动无线通信逐渐向宽带化和智能化的方向发展，人们对无线通信的传输速率要求越来越高，对无线频谱资源的需求量也正在急剧增加，从而导致稀缺的频谱资源变得日益匮乏，制约着无线通信技术的发展。然而，现有的固定频谱分配机制却使得无线频谱资源在时域和频域上不同程度地被闲置和浪费。联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)提供的数据表明[13]，在30MHz-3GHz的频段上，无线频谱利用率平均为5.2%,而在使用率最高的纽约市也不过为13.1%。图1-1 为美国加州大学伯克利分校无线研究中心对伯克利市区频谱使用情况的实地测量结果。由图可见，3GHz以上的频段几乎未被使用，其中34GHz频段的利用率仅有0.5%，4-5GHZ频段的利用率只有0.3%。须!J试报告表明，3GHz以下的频段有70%多没有被充分利用，大部分频谱处于空闲状态。由此可明显得出，当前的频谱利用情况和频谱资源短缺现象相矛盾。

　　为了解决以上矛盾，1999年，瑞典皇家技术学院的MitolaJ博士首次在软件无线电(Software Defined Radio, SDR)的基础上提出认知无线电(Cognitive Radio，CR)的概念。CR打破了传统僵化的无线频谱资源管理和使用机制，允许无线通信系统对周围的通信环境进行感知，并根据环境的变化自适应调整系统参数，以更加高效、灵活的方式进行动态频谱接入(Dynamic Spectrum Access，DSA)，以提高无线频谱资源在时间和空间上的利用率，并实现频谱动态管理。目前，CR技术已被公认为是解决无线频谱资源短缺问题的最佳途径之一[15][16]，受到了学术界和产业界的广泛关注。

　　第二章协作通信与认知无线网络中的关键技术

　　2.1引言

　　在下一代移动通信系统中，用户对各种实时宽带多媒体业务的需求急剧增长，因此，必须采用更加先进的无线通信技术来提高数据的传输速率。协作通信 (Cooperative Communications) [1]，作为一种空间分集技术，能够在不增加硬件成本的基础上，提升信道容量，增加无线链路的可靠性，是目前的研究热点之一。现有的大部分研究工作都以假定协作中继节点己被指定好为前提，在此基础上研究协作通信的编码策略、误码率(Bit Error Rate, BER)、中断概率、无线资源分配等问题。事实上，如何选择合适的中继节点进行协作传输，对于系统性能的提升至关重要，换言之，中继节点选择是一个值得研究的问题。众所周知，频谱选择性衰落会导致接收端的符号间干扰(Inter-symbol Interference, ISI)，进而降低通信质量。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)作为 3GPPLTE (Long Term Evolution)下行的传输技术[4]，可有效对抗多径效应，实现子信道的无ISI信息传输。大量的研究工作表明，将OFDM技术与协作通信技术有机地结合起来，具有非常重要的研究和应用价值。在OFDM协作中继网络中，如何合理、高效地进行子载波分配和功率控制是无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)的主要研究内 .容，但并不仅限与此。RRM是的H标是在资源有限的条件下，动态调整和灵活分配系统的可用资源，最大限度地提高资源利用率，为用户终端提供服务质量 (Quality of Service, QoS)保障。认知无线电(Cognitive Radio，CR)技术为缓解可用频谱资源的匮乏与日益增长的无线接入需求与之间的矛盾提供了一个可行的思路，使认知用户(Secondary User, SU)和主用户(Primary User, PU)可以共享频谱，从而提高了频谱利用率。认知无线网络是CR的网络化，以端到端的性能为H标，将认知特性与无线通信网络进行整体研究。它涵盖的研究内容非常丰富，涉及到网络架构的设计、频谱检测技术、频谱共享方式、动态频谱管理等多方面的关键技术。另一方面，认知无线网络需要根据动态频谱感知信息来确定频谱接入策略和重配置(Reconfiguration)的网络参数。若像传统的无线网络那样，采用分层设计，则认知无线网络各协议层的通信模块功能无法自适应动态频谱特性，因此需要对协议栈进行跨层设计(Cross-layer Design, CLD)，以获得较好的系统性能。

　　第三章协作无线通信网络中多中继选择...................... 57-75

　　3.1 引言..................... 57-59

　　3.2 系统模型 .....................59-61

　　3.3 多中继协作节点选择机制..................... 61-

　　3.4 最优功率分配算法..................... -67

　　3.4.1 最优化建模..................... 65

　　3.4.2 拉格朗日对偶问题..................... 65-66

　　3.4.3 次梯度投影算法..................... 66-67

　　3.5 仿真结果与性能分析..................... 67-72

　　3.6 本章小结..................... 72

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　　参考文献 .....................72-75

　　第四章协作与认知无线通信网络中..................... 75-101

　　4.1 引言 .....................75-77

　　4.2 协作与认知网络中TCP吞吐量分析 .....................77-81

　　4.3 基于主用户Qos保证的认知..................... 81-83

　　4.3.1 主用户链路的中断概率.....................81

　　4.3.2 认知用户的传输功率 .....................81-83

　　4.4 Restless Bandits问题建模 .....................83-85

　　4.5 Restless Bandits问题求解..................... 85-

　　4.6 仿真结果与性能分析..................... -97

　　4.7 本章小..................... 97

　　参考文献..................... 97-101

　　第五章协作与认知无线通信网络..................... 101-128

　　5.1 引言..................... 101-103

　　5.2 系统模型 .....................103-109

　　5.3 多媒体传输的率失真优化..................... 109-111

　　5.4 基于POMDP方法的问题建模 .....................111-114

　　5.5 POMDP问题求解 .....................114-117

　　5.5.1 最优策略 .....................114-116

　　5.5.2 次优策略 .....................116-117

　　5.6 仿真结果与性能分析..................... 117-124

　　5.7 本章小结 .....................124

　　结论

　　本论文以认知无线网络巾的协作传输为核心，以认知用户端到端的性能优化为目标展开研究，讨论了协作通信中的中继节点选择和资源分配、协作与认知无线通信网络中的TCP性能以及多媒体传输性能的优化，其主要工作可归纳如下：

　　1.提出了基于DF模式的协作通信网络中的机会多中继选择策略及最优功率分配算法。为延长平均网络生存时间，在中继选择的过程中综合考虑瞬时信道状态信息和节点的剩余能量信息，避免了信道条件好的中继节点过度使用的情况，并且实现了多个巾继节点参与协作传输的“涌现”增益。在此基础上，以最大化信道容量为目标，在系统总功率受限的条件下，利用凸优化理论中的对偶分解和次梯度投影算法，对源节点和协作中继节点的功率进行最优分配。

　　2.提出了 Underlay协作与认知无线通信网络中TCP性能优化机制，并保证PU的QoS需求，即PU链路的中断概率低于预设的门限值。从跨层设计的角度考虑了动态频谱特性、最佳中继选择策略、物理层的自适应调制与编码机制、MAC的自动重传机制、最优功率分配对TCP端到端的吞吐量的影响;另外从能效(Energy Efficiency)的角度考虑了剩余能量对网络生存时间的影响。将支持协作通信的认知无线网络描述为一个Restless Bandits系统，利用其优先权-索引特性，通过线性规划松弛和原始-对偶启发式算法得出最优策略。

　　3.利用跨层设计的方法优化了协作与认知无线通信网络中的多媒体传输性能。以应用层的QoS (即端到端的视频失真)为目标，对应用层视频编码中的帧内刷新率进行优化，使之自适应当前的网络状况。由于漏检和误检情况的发生，频谱占用状态无法直接观察，因而将协作与认知无线通信网络中的信道感知和信道接入描述为部分可观测马尔可夫过程(POMDP)。通过动态规划算法和值函数得出POMDP问题的最优解;另外，为了减小计算的复杂度，利用贪婪算法得出次优策略。

　　参考文献

　　[1] Mitlola J. Cognitive radio: an integrated agent architecturehttp://www.e-lunwen.com/txgclw/ for software definedradio. Royal Inst Technol (KTH)，Stockholm, Sweden: Dissertation for Doctor ofTechnology，2000.

　　[2] Akyildiz I F, Lee W Y，Vuran M C etc. Next generation dynamic spectrum accesscognitive radio wireless networks: a survey. Computer Networks Journal，2006，50(13):2127-2159.

　　[3] Laneman J N, Tse D N C，Womenll G W. Cooperative diversity in wirelessnetworks: efficient protocols and outage behavior. IEEE Transactions onInformation Theory, 2004, 50(12): 3062-3080.

　　[4] Nosratinia A，Hunter T E，Hedayat A. Cooperative communication in wirelessnetworks. IEEE Communication Magazine, 2004, 42(10): 68-73.

　　[5] Laneman J N, Tse D N C，Womenll G W. Cooperative diversity in wirelessnetworks: efficient protocols and outage behavior. IEEE Transactions onInformation Theory, 2004，50(12): 3062-3080.

　　[6 ] Hunter T E，Nosratinia A. Diversity through coded cooperation. IEEETransactions on Wireless Communications, 2006, 5(2): 283-2.

　　[7] Jia J, Zhang J，Zhang Q. Cooperative relay for cognitive radio networks. In:Proceedings of IEEE INFOCOM，2009: 2304-2312.

　　[8] Zhang Q, Jia J, Zhang J. Cooperative relay to improve diversity in cognitive radionetworks. IEEE Communications Magazine, 2009, 47(2): 111-117

　　[9] Letaief K，Zhang W. Cooperative communications for cognitive radio networks.Proceedings of the IEEE, 2009, 97(5): 878-3.

　　[10] Ganesan G, Li Y G. Cooperative spectrum sensing in cognitive radio-part I: twouser networks. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2007，6(6):2204-2213.

1.绪论

1.1研究背景

网络被认为是互联网发展的第三阶段。网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。

1.2 选题理论

1.2.1 需求分析方法

在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。目前比较流行的软件需求分析方法有：结构化分析方法和面向对象的分析方法。

1. 结构化分析

结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。结构化分析的步骤如下：①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的 DFD;②推导出等价的逻辑模型的 DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的 DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。

2. 面向对象分析

面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。

1.4.2 系统开发设计方法

软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。常见的软件设计模型有：边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。

第 2 章实时通信系统的需求分析

2.1 客户业务需求分析

网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.

1. 网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设 10Gbps 端口，最大单机承载达到 960Gbps。

2. 服务多样性方面，要求全面支持 IEEE 802.1q，802.1p，802.1ad 等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。

3. 网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过 50ms，核心网保护需要支持 BFD，FRR 两种工作模式。

4. 链路维护方面，要求支持 ITU-T Y.1731 的链路检测和诊断。

5. 网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6. 网管方面：需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2 网络拓扑和设备需求分析

通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。本系统的网络拓扑中需要包含一个 MPLS 核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。

第3章实时通信系统的详细设计..................... 24-44

3.1 基于单点直通业务的模块功能设计 ...................24-34

3.2 基于多点桥接业务的模块功能设计................... 34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现................... 44-60

4.1 协议转换模块的实现................... 45-54

4.2 业务承载模块相关功能的实现................... 54-60

第5章实时通信系统测试................... 60-65

5.1 端到端系统测试................... 60-62

5.1.1 链路保护业务承载测试 ...................60

5.1.2 节点保护业务承载测试 ...................60-61

5.1.3 多节点保护业务承载测试................... 61-62

5.2 基于 RFC 2544 网络设备互联基准...................62-65

5.2.1 吞吐量测试................... 62-63

5.2.2 丢包率测试................... 63

5.2.3 延时测试................... 63-

5.2.4 背靠背测试................... -65

结论

该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的 Qos 服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。多业务提供商向 IP/Ethernet 平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。多业务提供商正在寻找能够支持从 2G 向 3G 和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户 VPN 专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通过传输网进行承载。

基于语音的智能网业务及彩铃、一号通等业务包括信令网的承载也对传输网电路也存在一定的需求。各运营商还建设了比例不多基于 NGN 的 MSAG 和 MSAN 软交换接入网关系统，也是承载在接入传输网的 MSTP 上，语音业务占原固网运营商传输网络整体负荷的需求的 35%左右。——宽带数据承载及接入业务固网运营商 IP 城域网的核心层至汇聚层基本上均承载于光纤或波分系统上，对于传输网的核心层压力较小，但是城乡结合部、郊区、乡镇和部分农村所存在的宽带接入需求，如 ADSL、ADSL2+、LAN 及部分宽带接入专线，这些业务承载在传输网的汇聚层和接入层的 MSTP 上，每用户带宽需求在 1～4M 之间，随着宽带用户和宽带用户带宽需求的不断增加，传输接入网的电路容量日益成为发展瓶颈，宽带数据接入业务需求占原固网运营商传输网接入环整体负荷的 55%左右。——大客户专线接入业务大客户专线业务发展的初期，大量采用 PDH 和集中式 PDH 进行组网，随着传输设备的不断发展，小型化、微型化的传输设备日益完善，部分城市的本地网已经大规模采用微型和小型传输设备接入大客户专线，对于业务安全性需求不大的部分用户，这些业务量部分转移到基于数据网的 MPLS VPN 网络上。大客户专线接入业务占本接入传输网容量的 10%左右;——移动语音和数据业务随着电信重组后三大全业务运营商的成立，传输网需要为原有 2G 及建设中的 3G的网络中提供移动话音和数据通信服务，包括核心网和接入网。这些业务需求如果不考虑运营商重组，则需要 100%完全承载在原移动运营商的传输网上。全业务本地传输网的传统语音业务、移动语音业务和各类数据业务的基石，网络中各种数据业务发展迅速，如何快速接入多种业务，充分利用现有传输网络的带宽开展业务，是全业务运营商在竞争中赢得主动的关键。随着传输技术的不断发展，网络组网技术也将不断演进，本地传输网将必然发挥越来越大的作用。

参考文献

[1] Kodialam, M;Lakshman T. Dynamic routing of bandwidth guaranteed tunnels withrestoration[J].

[2] Jasperneite J;Neumann P;Theis M Deterministic. Real-time Communication withSwitched Ethernet [J]. 2002.

[3] Wilwert C; Rondeau E. Performance Evaluation on Switched Ethernet Architectures[J].

[4] 李朝举. Internet 核心网络的实现方法[J] 2000(03).

[5] 敖志刚.《万兆以太网及其实用技术》[M]，北京：电子工业出版社，2007.7.

[6] N.N. TechFest Ethernet Technical Summary-Ethernet Media Access Control[J]. 1999.

[7] Chris.Cole;John.D'.Ambrosia;Chris.DiMinico.The Next Generation of Ethernet [OL].

[8] DANIE O A. MPLS and traffic engineering in IP networks [J] 1999(12)

[9] Rosen E;VISWANATHAN A;CALLON R Multiprotocol label swit-ching architecture2001

[10] Anderson L, DOOLAN P, FELDMAN N. LDP specification 2001.

1.绪论

1.1研究背景

1.2 选题理论

1.2.1 需求分析方法

1. 结构化分析

2. 面向对象分析

1.4.2 系统开发设计方法

第 2 章实时通信系统的需求分析

2.1 客户业务需求分析

1. 网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设 10Gbps 端口，最大单机承载达到 960Gbps。

3. 网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过 50ms，核心网保护需要支持 BFD，FRR 两种工作模式。

4. 链路维护方面，要求支持 ITU-T Y.1731 的链路检测和诊断。

5. 网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6. 网管方面：需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2 网络拓扑和设备需求分析

第3章实时通信系统的详细设计..................... 24-44

3.1 基于单点直通业务的模块功能设计 ...................24-34

3.2 基于多点桥接业务的模块功能设计................... 34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现................... 44-60

4.1 协议转换模块的实现................... 45-54

4.2 业务承载模块相关功能的实现................... 54-60

第5章实时通信系统测试................... 60-65

5.1 端到端系统测试................... 60-62

5.1.1 链路保护业务承载测试 ...................60

5.1.2 节点保护业务承载测试 ...................60-61

5.1.3 多节点保护业务承载测试................... 61-62

5.2 基于 RFC 2544 网络设备互联基准...................62-65

5.2.1 吞吐量测试................... 62-63

5.2.2 丢包率测试................... 63

5.2.3 延时测试................... 63-

5.2.4 背靠背测试................... -65

结论

参考文献

[1] Kodialam, M;Lakshman T. Dynamic routing of bandwidth guaranteed tunnels withrestoration[J].

[2] Jasperneite J;Neumann P;Theis M Deterministic. Real-time Communication withSwitched Ethernet [J]. 2002.

[3] Wilwert C; Rondeau E. Performance Evaluation on Switched Ethernet Architectures[J].

[4] 李朝举. Internet 核心网络的实现方法[J] 2000(03).

[5] 敖志刚.《万兆以太网及其实用技术》[M]，北京：电子工业出版社，2007.7.

[6] N.N. TechFest Ethernet Technical Summary-Ethernet Media Access Control[J]. 1999.

[7] Chris.Cole;John.D'.Ambrosia;Chris.DiMinico.The Next Generation of Ethernet [OL].

[8] DANIE O A. MPLS and traffic engineering in IP networks [J] 1999(12)

[9] Rosen E;VISWANATHAN A;CALLON R Multiprotocol label swit-ching architecture2001

[10] Anderson L, DOOLAN P, FELDMAN N. LDP specification 2001.

1.绪论

1.1研究背景

1.2 选题理论

1.2.1 需求分析方法

1. 结构化分析

2. 面向对象分析

1.4.2 系统开发设计方法

第 2 章实时通信系统的需求分析

2.1 客户业务需求分析

1. 网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设 10Gbps 端口，最大单机承载达到 960Gbps。

3. 网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过 50ms，核心网保护需要支持 BFD，FRR 两种工作模式。

4. 链路维护方面，要求支持 ITU-T Y.1731 的链路检测和诊断。

5. 网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。

6. 网管方面：需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。

2.2 网络拓扑和设备需求分析

第3章实时通信系统的详细设计..................... 24-44

3.1 基于单点直通业务的模块功能设计 ...................24-34

3.2 基于多点桥接业务的模块功能设计................... 34-44

第4章实时通信系统相关功能的实现................... 44-60

4.1 协议转换模块的实现................... 45-54

4.2 业务承载模块相关功能的实现................... 54-60

第5章实时通信系统测试................... 60-65

5.1 端到端系统测试................... 60-62

5.1.1 链路保护业务承载测试 ...................60

5.1.2 节点保护业务承载测试 ...................60-61

5.1.3 多节点保护业务承载测试................... 61-62

5.2 基于 RFC 2544 网络设备互联基准...................62-65

5.2.1 吞吐量测试................... 62-63

5.2.2 丢包率测试................... 63

5.2.3 延时测试................... 63-

5.2.4 背靠背测试................... -65

结论

参考文献

[1] Kodialam, M;Lakshman T. Dynamic routing of bandwidth guaranteed tunnels withrestoration[J].

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