第1章绪论
最近几年来，城域网技术飞速发展。SDH网络刚刚大规模部署，就面临着分组业务大量增加，网络带宽利用率不足的困境。为了保护现有投资，并最大限度的适应分组业务持续增长的需要，MSTP技术得以迅速发展，已成为当前城域组网中的主流技术。但是，随着我国3G网络的开通、LTE技术逐渐成熟起来，移动互联网中的网络浏览、视频播放等多种分组业务已导致接入网带宽需求激增，为了适应未来日益增加的城域接入网的发展要求，急需引进一种切实有效的城域网接入解决方案。
1.1 3G城域RAN组网方案简介
随着以宽带和分组化为特征的电信网的不断发展，业务网IP化已成为未来城域网发展的大势所趋。3G网络承载模式也从ATM承载逐渐转化为IP承载。在这种趋势下，传输承载网建设的重点变为如何在降低网络的建设和运维成本的同时，还能够完成对多种业务的有效承载[1]。移动网络的lP化对承载网络提出了较高的要求:首先，需要承载网具备电信级的OAM和管理控制能力;其次，对于时延和时延抖动敏感的语音类、多媒体类业务需要加强网络故障时的保护机制;第三，对于语音、数据等多业务的统一承载需要提供业务层面的QoS保障能力。
众所周知，城域网发展的最终目标ALLIP化还需要很长时间才‘能完全实现。TDM业务将长期存在下去，目一前承载网也面临着多种传送机制和设备混合组网的情况[4]。与此同时，我国拥有世界上部署最广泛的MsTP网络。为此，我们应该以现有网络为依托，实现网络承载网络IP化进程的平稳升级。
3G传送网是指以现有传送网为基础，利用当前网络的各种资源对网络本身进行有效的改造和升级，从而建立起能够满足3G业务对三重播放要求的新一代传送网[6]。传送网一般包括一级干线、二级干线和城域网。
1.2 3G传送网组网技术分析
3G时期对于传送的要求在技术上与ZG网络基本一致，同样可以使用TDM、FE、GE等多种设备接口。当前可以承载3G业务的技术有很多，比如传统的sDH和MsTP技术以及近期发展起来的P，IN技术等[7]。下面介绍几种比较典型的城域网组网结构。
1.2.1 SDH组网方案
采用传统的SDH技术组网时，3G业务可以在其中透明传输，以NodeB至RNC之间的接入传输网络为例，业务可以映射到VC一12或VC一4虚容器中进行传输。但SDH网络传输ATM信元效率不高，存在带宽浪费，并且无法实现对FE/GE等业务的接入、传送或处理。
1.2.2 MSTP组网方案
多业务平台MSTP能够在业务接口处提供多种业务的处理能力，并且可以灵活，动态地调整不同网络的网络容量，以达到对各种业务的高效传送。将来向ALLIP网络发展的过程中，采用MSTP平台的组网方式只需对传输网进行小部分改动和升级即可。
1.2.3PTN组网方案
当前城域网的核心层拓扑多为mesh网络，核心路由器采用POS接口和10GE互相直连。核心路由器与宽带远程接入服务器(BroadbandRemoteAccessServer，BRAS)或全业务路由器(ServieeRouter，SR)之间采用汇聚型网络结构，通过GE接口互连[8]。
第2章GTH机制简介
2.1GTH概念的引进
随着用户宽带业务的快速发展，运营商逐渐开始关注宽带接入网的扩容、改造和建设。负责最后一公里接入的宽带接入网当前面临的主要问题就是多业务承载和宽带提速压力。宽带提速要求BRAS/SR位置相对固定，而缩短数字用户线路接入复用器和用户之间的距离，这导致了城域接入网空间的扩大。随着3G业务的逐渐普及，城域网还将承载更多的宽带业务，而传统的以太网对网络可靠性和服务质量的新要求适应能力较差。随着众多网络技术的不断发展，下一代城域接入网也将逐步演进成为宽带接入、全业务承载和光网络传输的新时代t[7]。下面以无源光网络为接入网技术的代表来介绍未来城域接入网的演进过程以及GTH出现的背景:
第一步:OLT汇聚所有的接入网业务并负责将业务传输至城域网，此时OLT与ONU间距小于ZOklll。城域网与接入网之间处于相对独立的状态。
第二步:OLT更加靠近城域网侧。OLT与ONU间距逐渐增加到50klll以上。由于此时OLT移至高层调度管理，减少了底层管理资源的调用，运营成本降低。
第三步:OLT和城域网边缘设备逐渐融合，节省了设备之间连接的链路资源，节省了一次“电一光一电”转化所需的时间。第四步:城域网引入GTH传输技术。由于GTH是由GPON技术发展而来，对GPON有着天生的适应性，因此，GTFI城域边缘设备可以承载OLT的功能实现。在接入网和城域网之间传输的业务在边缘节点交换时可以直接省略MAC层。
第五步:GTH逐步成为城域汇聚网内的统一业务传输平台。并可以直接承担TDM，PON，Ethemet业务的接入功能。
第六步:在环网应用较为成熟之后，GTH可以选择逐步向核心网扩展，继承城域环网中对多类型业务的良好适应性和带宽分配制度，并针对mesh网络做出相应修改，最终和城域汇聚GTH网络合并，成为统一的网络业务传统系统。
2.2GTH传输体系
GTH汇聚环网的简略拓扑，下面简要介绍一下GTH网络(包括城域汇聚网、城域核心网)的重要定义和特征。GTH机制中存在S节点(主节点)和N节点(从节点)两类节点，主节点和从节点可以同时连接若干边缘业务节点。主节点的业务还包括到各从节点的下行业务。GTH的主要性能有以下几点:
1.每个GTH节点都可以承载多种不同的业务，如TDM、ArM、SDH、SONET、ETH、GPON等。
2.GTH对网络中的所有业务分为三个等级:固定带宽(FB)，主要包括TDM等对时延敏感的业务;保证带宽(AB)，主要包括IPTV等对丢包较为敏感的业务;尽力而为带宽(BE)，主要包括低等级的网络业务。
3.由S节点收集所有节点的带宽申请，并在本节点内完成对全网的动态带宽分配工作。
4.由于环网中应用较为成熟的SDH技术拥有强大的OAM能力，GTH机制在环网中应用时，其OAM系统可以参考SDH技术的实现。包括保护倒换机制以及帧校验机制等。在mesh网中，则可以参考ASON网络的OAM机制来实现。
第3章GTH网络中的带宽分配机制................……22
3.1汇聚环网GTH机制下的DBA.................……22
3.2核心mesh网GTH机制下的DBA..................…23
3.3带宽分配机制性能对比............................…25
3.4小结............................……26
第4章城域网络组网设计
4.1城域汇聚网络拓扑设计
4.1.1现实场景网络拓扑根据华为公司为项目组提供的资料。该网络为典型的汇聚网络。网络层次分为接入环网，汇聚环网和核心环网。
4.1.2仿真网络模型设计由上图可以抽象出较为典型的城域汇聚环网。根据华为公司提供的资料来看，一般城域汇聚网络中，接入环网一般容量为622M，汇聚环网一般容量为10G。以北京市为例，一般城域范围内基站数量在1000个到2000个之间。下面具体分析在这种情况下，汇聚环网网路拓扑具体参数的设计过程。
通过分析仿真拓扑可以知道:
第一，设计拓扑中，每一个N节点应当携带6个二级环网，但是在实际仿真拓扑中，由于地图大小限制，在不影响仿真结果的情况下，在仿真中我只详细画出了一个N节点携带的两个接入环网细节，其它环网都用子网接入模拟(实际仿真中采用业务源拟合来模拟子网业务量)。经验证，子网接入模拟可以比较准确的反映出对应接入网的业务量变化情况。
第二，由于汇聚环网中三个环处于并列且独立的状态。每一个环完成的基本功能相同，三个环共用一个主节点的带宽计算单元。
因此，我在课题中简化了仿真过程，只分析其中一个汇聚环网的情况，仿真结果不受影响。
第5章城域网仿真设计实现
5.1仿真环境简介
网络仿真是一种通过搭建网络节点设备和链路的统计模型来模拟实际网络中的数据传输，从而获得网络设计或者优化所需要的数据的仿真技术。一般来说，L匕较常见的网络仿真工具有Glomosim、Qualnet、seawind、eess、COSSAP、SpW、Matlab、OPNET、NS等。对于我们关注的光网络仿真来说，经常用到的网络仿真工具有OPNET和NS，最终课题选择了具备良好的操作性，业界的认可程度较高的OPNET作为工具进行仿真。OPNETModeler是一个分层次的图形化仿真工具，可以方便的搭建网络模型，全面支持各种协议。它提供了proeessEditor、NodeEditor和ProjeetEditor三个层次的开发工具。通过建立网络域，节点域，进程域的模型，使用包传送来模拟网络中的数据传输和节点内部的数据处理流程，实现网络自顶向下的高效系统仿真模拟[22]-[24]。
5.2仿真目标及总体设计
前文在理论层面介绍了GTH机制及对城域网络有着良好的适应性。目前由于SDH的大规模部署，城域汇聚网络主要是以环形汇聚网络为主，因此，本次仿真选取了这一使用广泛的网络拓扑。仿真主要考察的网络性能指标为导致接入网/汇聚网扩容的节点业务量(即每次达到一级环网带宽上限的时候基站业务量)的差异，并以此判断在相同的扩容条件下，哪种传输机制能够更好的利用网络带宽，延迟网络扩容的时间点，从而为运营商更好的节约网络成本，保护现有投资。随后，我会进一步探讨GTH机制在城域核心网络的应用前景，研究采用了核心网较为常见的mesh网络结构。通过改动GTH机制的相关属性，实现信令传输平面和数据传输平面相分离，有效保证全网带宽更新不受业务量的影响，实现非汇聚型DBA上报以及BWMAP的组播下发，最后，我们在仿真中证实了信令传输相对于业务的独立性。
参考文献（略）
