雷电定位系统的设计与实现

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全部作者：

于渊 王海婴 张弋 第1作者单位：

北京邮电大学,电信工程学院 论文摘要：

雷电作为1种自然现象，对人类生产生活有着重大的影响。雷电信号监测定位技术作为雷电防护技术的重要组成部分，以探测、确定落雷点位臵为基本任务，在雷电防护、雷电预警和预报方面有重要的应用价值。雷电信号的采集与处理技术对提高雷击定位精度和雷电参数监测预报精度有重要的意义，是雷电监测定位领域的重点研究方面。这项技术在国内还处于探索和研究阶段。本文探讨了雷电信号监测定位理论和主要方法，结合具体的科研课题，设计和实现了基于TOA（Time of Arrival）到达时间法的高精度雷电信号监测定位系

统中，雷电信号数据采集、GPS校频、数据传输等模块。并在实际系统中实现，对方案进行了验证，并给出了结论。 关键词：

雷电定位 数据采集 VHDL 信号处理 频率校正 (浏览全文)

发表日期：

2008年03月11日 同行评议：

雷电的快速检测与定位,对雷电防护、预警和预报有重要意义。该文设计了雷电定位系统，分析了系统检测原理，

给出了主要结构图和系统组成。论文存在的主要不足是：

(1)摘要写得过于罗唆，对于“目的、方法、结果和结论”4要素表达不够全面，对“目的”表达过多。

(2)“信号采集系统总体设计”是文章的核心部分。该部分写的也过于凌乱，没有梳理好总体结构。多表现于1般性介绍。 (3)“4 总结”部分仅仅说了自己做了大量工作，但并没有具体说明试验结果，以检验设计的有效行。

(4)摘要中提到设计得到了实践验证，但整个文章中并没有描述。

(5)“4 总结”内容过长，且非本质性内容。 综合评价：

更多文章 http://www.mxdsf.net/ mxdwk <> 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，构建相对独立的业务模块;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，多业务配臵管理能力。

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 共2页: 上一页12下一页

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................... 63-64 5.2.4 背靠背测试................... 64-65 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

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，构建相对独立的业务模块;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，多业务配臵管理能力。

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 共2页: 上一页12下一页

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................... 63-64 5.2.4 背靠背测试................... 64-65 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

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，构建相对独立的业务模块;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，多业务配臵管理能力。

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 共2页: 上一页12下一页

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................... 63-64 5.2.4 背靠背测试................... 64-65 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.

修改稿：

注：同行评议是由特聘的同行专家给出的评审意见，综合评价是综合专家对论文各要素的评议得出的数值，以1至5颗星显示。

<> 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，构建相对独立的业务模块;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，多业务配臵管理能力。

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 共2页: 上一页12下一页

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................... 63-64

5.2.4 背靠背测试................... 64-65 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

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，构建相对独立的业务模块;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，多业务配臵管理能力。

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 共2页: 上一页12下一页

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................... 63-64 5.2.4 背靠背测试................... 64-65 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

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，构建相对独立的业务模块;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。

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