CN1578238A - Ip电信网系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种IP电信网系统及其实现方法。该IP电信网系统包括至少一个复址无连接数据网、多数个IP网，以及多数个边缘关口设备，IP网通过边缘关口设备与数据网相连接；每个数据网中还包括至少一个地址映射设备；数据网中的所有设备与边缘关口设备都分配有一个数据网地址，IP网中的所有设备和边缘关口设备都分配有IP地址，IP地址和数据网地址之间的映射关系保存在地址映射设备内的地址映射表之中。该IP电信网能实现电信业务在一个IP网上的综合。

Description

IP电信网系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种IP(Internet Protocol，网际协议)电信网系统，也涉及到该IP电信网系统实现通信的方法，属于通信技术领域。

背景技术

当前，电信网的发展已经进入十字路口。传统的电信网日益受到新兴的基于Internet理念设计的IP网络的强有力冲击，正处于根本性的转型过程之中。在这一转型过程之中，人们逐渐认识到下一代的电信网应该采用基于分组交换技术和不面向连接的工作方式的IP网，网络设备间不采用复杂流量控制技术的技术理念，并开始将这一认识付诸实践。

在现有电信网的局部领域，人们开展了用IP网来承载电信业务的尝试。这种尝试取得了部分成功，例如目前普遍使用的IP电话就是典型的例子。但是，电信业务本身对安全性和服务质量(QoS)要求很高。由于现有的IP网络的典型－Internet是一个自由开放，没有统一管理机制的网络，它的设计理念就是尽可能向用户提供一个自由方便的工作平台，网络尽可能不干预用户的工作，除为了维持网络的生存收取一定的网络接入费，为此有一定的用户鉴权等管理机制外，其余的事情网络运营者一概不管。因此，现有Internet的不安全性和不可信任性使人们对在Internet上开展要求高度安全的电信业务缺乏信心。目前，重要的商用业务网，甚至大型企业网的业务数据都不敢加载到企业的公用IP网上去。象银行、证券交易所等高灵敏度，要求高度安全的业务仍然加载在现有电信网的X.25网中。在另一方面，正是由于Internet网络缺乏管理，服务质量缺乏保证，目前在其上运行服务质量要求不是很高的语音通信服务问题不大，但是一旦要运行服务质量要求较高的数据互连业务和实时视频业务，现有的Internet就不能让人十分放心了。这就是现在一些借助网络传播的重要活动往往需要电信部门提供单独的通信保障的原因所在。

鉴于上述问题的存在，人们开始认识到下一代的电信网不能是简单地将电信业务移植到现有的Internet上。下一代电信网将会是IP网，但它是一个与现有的基于Internet设计理念的IP网有很大区别的IP电信网(参看蒋林涛：《IP电信网技术研究》，《中兴通讯技术》2003年第1期；《下一代电信网的研究》，《电信科学》2004年第1期)。IP电信网一方面要充分吸收IP网不面向连接带来的技术优势，另一方面要能充分满足电信业务对安全性和服务质量的高要求。这种IP电信网的理念虽然已经提出过一段时间了，但到目前为止，其具体的技术方案仍然是空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种IP电信网系统及其实现方法。该IP电信网能够在IP网络上承载现有的全部电信业务，并能提供符合用户要求的服务质量和安全保障，实现电信业务在一个IP网上的综合。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种IP电信网系统，该IP电信网是基于IP协议的不面向连接的系统，其特征在于：

所述IP电信网系统包括至少一个复址无连接数据网、多数个IP网，以及多数个边缘关口设备，所述IP网通过所述边缘关口设备与所述复址无连接数据网相连接；

所述每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；

所述复址无连接数据网中的所有设备与所述边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，所述IP网中的所有设备和所述边缘关口设备都分配有IP地址，所述IP地址和所述复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在所述地址映射设备内的地址映射表之中；

所述边缘关口设备经认证与所述地址映射设备之间建立连接。

其中，所述复址无连接数据网具有层次型的体系结构，在其中具有进行全局管理的网络管理设备。

所述复址无连接数据网分为三层：核心层、汇聚层、接入层，所述核心层、汇聚层、接入层分别由多数个核心层设备、汇聚层设备和接入层设备组成，每一个接入层设备都与至少一个所述边缘关口设备连接，并且向上连接一个汇聚层设备；所述汇聚层设备和核心层设备连接，所述核心层设备相互连接；所述复址无连接数据网还具有网络管理设备以及地址映射设备，所述网络管理设备同时管理接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。

所述复址无连接数据网为多个，各复址无连接数据网之间建立有信任关系。

所述复址无连接数据网经所述边缘关口设备与所述IP网建立连接，设备之间建立有信任关系。

所述IP网包括IP城域网、接入网或用户驻地网。

所述复址无连接数据网内部采用复址无连接数据网本身的地址来进行寻址，所述复址无连接数据网地址的分配遵循按地域层次结构的地址分配规则。

所述边缘关口设备汇聚来自所述IP网的业务流，并转发到所述数据网另一侧的目的端边缘关口设备，由目的端边缘关口设备发给目的端侧IP网的设备。

所述复址无连接数据网的接入层设备之间可以直接连接。

所述IP网与所述复址无连接数据网在拓扑结构上严格分离，通过所述边缘关口设备连接。

一种IP电信网实现数据通信的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向复址无连接数据网中所有设备分配复址无连接数据网地址；

(2)所述边缘关口设备经认证向地址映射设备注册，并向地址映射设备传送地址映射关系表；

(3)源端边缘关口设备接收IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备；

(4)地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的数据网地址回送给源端边缘关口设备；

(5)源端边缘关口设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；

(6)目的端边缘关口设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文。

其中，所述复址无连接数据网中所有设备利用复址无连接数据网地址寻址，并且复址无连接数据网中传送的报文都有完整的复址无连接数据网地址。

其中，步骤(2)中地址映射关系是指所述边缘关口设备的数据网地址以及与之连接的IP网中的所有设备的IP地址的映射关系。

其中，步骤(5)中，当报文仅在一个复址无连接数据网内进行发送的时候，所述源端边缘关口设备将报文传送给其所属的接入层设备，再转发至汇聚层设备，汇聚层设备根据复址无连接数据网地址来判断是转发到其所属的接入层设备，就直接发送给接入层设备，接入层设备再根据所述复址无连接数据网地址发送给目的端边缘关口设备。

或者，步骤(5)中，当报文仅在一个复址无连接数据网内进行发送的时候，所述源端边缘关口设备将报文传送给其所属的接入层设备，再转发至汇聚层设备，汇聚层设备将其转发至核心层设备，所述核心层设备根据复址无连接数据网地址来判断是转发到其所属的接入层设备，就经过汇聚层设备发送给接入层设备，接入层设备再根据所述复址无连接数据网地址发送给目的端边缘关口设备。

或者，步骤(5)中，在报文需要从一个复址无连接数据网传送到其他复址无连接数据网的情况，来自所述源端边缘关口设备的报文逐层汇聚，从接入层设备、汇聚层设备至核心层设备，经核心设备后再转发到其他复址无连接数据网，然后在其他复址无连接数据网中从核心层设备逐层转发至所述目的端边缘关口设备。

其中，所述复址无连接数据网可以承载IP、ATM或帧中继数据包。

本发明所述的IP电信网系统及其实现方法可以实现作为下一代电信网的IP电信网。该IP电信网的特点是：

1.拥有丰富的地址资源，能够支持电信网的持续发展；

2.是一个可管理的、可维护的网络；

3.网络提供信任度和安全机制，是一个安全的可信任的网络；

4.拥有Internet的灵活性，能提供现有Internet的全部业务，并拥有电信网的高稳定性、可靠性和高度的可管理性，能够按运营者对业务的设计要求自主地调度全部网络资源，保证现有的电信业务以及今后可能产生业务的服务质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明所述的IP电信网系统的宏观体系示意图。

图2为本发明所述IP电信网系统的组成结构示意图。

图3为本发明所述的IP电信网实现数据通信的方法。

具体实施方式

图1是本发明所实现的IP电信网的宏观体系示意图。多个复址无连结数据网(以下简称为NCT数据网)相互连接，每个NCT数据网分别连接多数个IP网。这里所说的IP网包括但不限于IP城域网、接入网或用户驻地网。图中的细实线表示各IP网与该网所属的NCT数据网之间的连接，粗实线表示各NCT数据网之间的连接。在本发明所述的IP电信网中，IP网与NCT数据网在拓扑结构上严格分离。各IP网需要与一个NCT数据网建立连接，并且与该IP网所属的NCT数据网之间必须建立信任关系，如果该信任关系未能建立的话，IP网与NCT数据网之间不能进行通信；各NCT数据网之间也是这样。这种连接模式一方面可以确保任一个IP网的IP数据包可以随时到达另外的任何一个IP网之中，另外一方面可以确保网络上传送的任何一个IP数据包都是可以充分信任的。因此，该连接模式既体现了IP网的高度灵活性，又充分实现了电信网所要求的高安全性。

图2是本发明所述IP电信网系统的组成结构示意图。在图2中，NCT数据网与IP网通过边缘关口设备ED连接。各个NCT数据网之间通过各自的核心层实现通信。在本IP电信网构成的系统之中，在NCT数据网内部采用NCT数据网本身的地址来进行寻址，该数据网地址不同于IP网的IP地址。NCT数据网中的设备与边缘关口设备ED都分配有NCT数据网地址，而与ED设备相连接的IP网中的设备，包括ED设备本身，则根据IP协议的规定分配IP地址，这就意味着在本IP电信网中采用了双地址结构，这种双地址结构是本发明的关键所在。

NCT数据网是IP电信网的主体部分，它采用不面向连接的工作方式。在本实施例中，NCT数据网由核心层、汇聚层、接入层、网络管理设备以及地址映射设备组成，是一种层次型的体系结构。需要特别加以说明的是，图2中NCT数据网所具有的三层结构只是示例性的，该实施例所描述的三层结构即为现有大型网络如城域网所通常采用的“经典三层结构”，显然，对于不同规模和用户需求的网络而言，这种分层方式是可以改变的，因此该三层结构并不构成对本发明保护范围的限制。NCT数据网内部的地址分配可以按目前电信网常用的地址分配原则，即按国家、省(市)、地区、区(县)分配或其他按地域层次结构的地址分配规则，以实现地址的有效收敛性和有效性。

在图2中，核心层、汇聚层、接入层分别是由多数个核心层设备CR(151、152、161、162)、汇聚层设备MR(131、141、142)和接入层设备AR(111、112)组成。每一个接入层设备AR都与至少一个边缘关口设备ED(301、302)连接，并且向上连接一个汇聚层设备。所有汇聚层设备分别连接多数个接入层设备和多数个核心层设备，核心层设备之间相互连接，并且不同NCT数据网中的核心层设备之间也可以建立连接关系。另外，网络管理设备18同时管理接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。

地址映射设备ADT设备是网络的实现地址映射的设备，它保存地址映射表。地址映射表中可以是外部网络的IP地址和边缘关口设备的NCT数据网地址的映射关系，也可以是NCT数据网地址和ATM地址的映射关系或NCT数据网地址和帧中继(F.R)地址的映射关系。地址映射表的内容依赖于与边缘关口设备相连的外部网络的类型。前述IP地址既可以是IPv4地址也可以是IPv6地址，或其他基于IP协议的网络地址。一个NCT数据网至少有一个地址映射设备19和多数个边缘关口设备30，并且前述NCT数据网中的所有边缘关口设备30都要在前述地址映射设备19进行注册，建立连接，以实现地址转换。另外，地址映射设备可以有冗余配置，以确保系统的可靠性。根据需要，接入层设备之间也可以直接建立连接关系。

边缘关口设备ED是IP网与NCT数据网连接的关口设备。它至少具有两方面的功能，其一是实现NCT数据网地址和IP地址的转换，使网络可以用于承载现存的IP数据包；另一个功能是对IP网的业务流进行汇聚，来自IP网的外部设备的IP包由源端边缘关口设备ED汇聚，并转发到NCT数据网另一侧的目的端边缘关口设备ED，由目的端边缘关口设备ED发给目的端侧的IP网的设备。本IP电信网系统中边缘关口设备的功能可以由现有的路由器和交换机组合起来实现，例如对IP网而言，该边缘关口设备可以直接由路由器来实现。

上述每一个边缘关口设备都有确定的NCT数据网地址和IP地址。每一个边缘关口设备确知与其相连接的设备或网络的IP地址。边缘关口设备必须向相应的地址映射设备ADT进行注册，而且必须是相应的地址映射设备ADT所信任的，注册过程需要进行认证，以确认边缘关口设备ED与地址映射设备ADT之间的信任关系。通过这种认证，不面向连接的IP电信网也能实现安全通信。边缘关口设备ED在完成向地址映射设备ADT注册和认证后，新注册的边缘关口设备ED将向地址映射设备ADT存贮双地址映射关系，也就是边缘关口设备的NCT数据网地址和与其相连接的设备或网络的IP地址的关联关系。在边缘关口设备连接的设备或网络的IP地址变更后，边缘关口设备将要修改的设备或网络的IP地址与边缘关口设备的NCT数据网地址的所有关联关系发送给地址映射设备ADT，以确保地址映射设备ADT中有完整的和正确的网络或设备的IP地址与边缘关口设备的NCT数据网地址的映射表。

NCT数据网中的设备与边缘关口设备ED都有NCT数据网地址，接入到边缘关口设备ED的设备或网络采用IP地址。值得说明的是，设备或网络也可以采用ATM地址或帧中继(F.R.)地址，这样本NCT数据网也可以承载ATM数据包或者帧中继数据包。在本实施例中，仅以IP地址为例进行说明。NCT数据网内采用该NCT数据网地址和NCT帧结构，并利用NCT地址来进行寻址。NCT数据网地址可以按电信网常用的地址分别原则进行分配，以实现地址的有效收敛性。NCT数据网中的所有设备都分配有NCT地址，每一个边缘关口设备ED都由一个NCT地址来标识。NCT数据网中的每一个报文的报头中拥有完整的NCT地址，NCT数据网中的设备根据NCT地址来进行路由选择。

下面结合图3具体说明本发明所述的IP电信网实现数据通信的方法。

步骤1)向NCT数据网中所有设备分配NCT数据网地址；

步骤2)所述边缘关口设备经认证向地址映射设备注册，并向地址映射设备传送地址映射关系表；

步骤3)源端边缘关口设备接收外部网络的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备；

步骤4)地址映射设备进行外部网络IP目的地址与NCT数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的边缘关口设备的NCT数据网地址回送给源端边缘关口设备；

步骤5)源端边缘关口设备根据目的边缘关口设备的NCT数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备。

在这一步骤中，每一个报文的报头中拥有完整的NCT地址，NCT数据网中的所有设备根据NCT地址来进行路由选择。当报文仅在一NCT数据网内进行发送的时候，边缘关口设备ED 301将报文传送给其所属的接入层设备111，再转发至汇聚层设备131。汇聚层设备131根据数据网NCT地址来判断是转发到其所属的接入层设备112，就直接发送给接入层设备112，接入层设备再根据NCT地址发送给边缘关口设备302。另外，报文也可以经过汇聚层设备之后再向上转发至核心层设备，再经由核心层设备向下逐层转发至目的端边缘关口设备。在报文需要从一个NCT数据网传送到其他NCT数据网的情况，来自边缘关口设备ED的报文逐层汇聚，从接入层设备、汇聚层设备至核心层设备，经核心设备后再转发到其他NCT数据网，然后在其他NCT数据网中从核心层设备逐层转发至边缘关口设备。可以理解，NCT数据网采用固定路由技术或适度的动态路由技术，可以是单路由，也可以是由主路由和备份路由双路由或多路由组成。报文传递经过的路由则是固定的。对报文中的双地址可以采用类似“隧道”技术的方法进行解析，作为本领域的公知技术，在此就不赘述了。

步骤6)目的端边缘关口设备接收到报文，并根据目的IP地址向IP网转发报文。

通过上述的边缘关口设备和通信方法，使本发明所实现的IP电信网既可以承载现存的IPv4包，也可以承载IPv6包或其他数据包，具体而言，无论接入到源端ED设备的设备或网络的IP地址是IPv4地址还是IPv6地址，也不论接入到目的端ED设备的设备或网络的IP地址是IPv4地址还是IPv6地址，都可以在本IP电信网中实现畅通无阻的通信，从而实现NCT数据网与外部的IP网之间的无缝连接，并且这一通信过程是建立在已经具有信任机制的网络节点之间，因此从端到端的安全性也是有保障的。

上面对本发明所述的IP电信网系统及其实现方法进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本发明所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种IP电信网系统，该IP电信网是基于IP协议的不面向连接的系统，其特征在于：

所述IP电信网系统包括至少一个复址无连接数据网、多数个IP网，以及多数个边缘关口设备，所述IP网通过所述边缘关口设备与所述复址无连接数据网相连接；

所述每个复址无连接数据网中还包括至少一个地址映射设备；

所述复址无连接数据网中的所有设备与所述边缘关口设备都分配有一个复址无连接数据网地址，所述IP网中的所有设备和所述边缘关口设备都分配有IP地址，所述IP地址和所述复址无连接数据网地址之间的映射关系保存在所述地址映射设备内的地址映射表之中；

所述边缘关口设备经认证与所述地址映射设备之间建立连接。

2.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网具有层次型的体系结构，在其中具有进行全局管理的网络管理设备。

3.如权利要求2所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网分为三层：核心层、汇聚层、接入层，所述核心层、汇聚层、接入层分别由多数个核心层设备、汇聚层设备和接入层设备组成，每一个接入层设备都与至少一个所述边缘关口设备连接，并且向上连接一个汇聚层设备；所述汇聚层设备和核心层设备连接，所述核心层设备相互连接；所述复址无连接数据网还具有网络管理设备以及地址映射设备，所述网络管理设备同时管理接入层设备、汇聚层设备和核心层设备。

4.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网为多个，各复址无连接数据网之间建立有信任关系。

5.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网经所述边缘关口设备与所述IP网建立连接，设备之间建立有信任关系。

6.如权利要求1或5所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述IP网包括IP城域网、接入网或用户驻地网。

7.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网内部采用复址无连接数据网本身的地址来进行寻址，所述复址无连接数据网地址的分配遵循按地域层次结构的地址分配规则。

8.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述边缘关口设备汇聚来自所述IP网的业务流，并转发到所述数据网另一侧的目的端边缘关口设备，由目的端边缘关口设备发给目的端侧IP网的设备。

9.如权利要求3所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述复址无连接数据网的接入层设备之间可以直连。

10.如权利要求1所述的IP电信网系统，其特征在于：

所述IP网与所述复址无连接数据网在拓扑结构上严格分离，通过所述边缘关口设备连接。

11.一种如权利要求1所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向复址无连接数据网中所有设备分配复址无连接数据网地址；

(2)所述边缘关口设备经认证向地址映射设备注册，并向地址映射设备传送地址映射关系表；

(3)源端边缘关口设备接收IP网的IP分组，并将IP分组中的IP目的地址送到地址映射设备；

(4)地址映射设备进行IP网的IP目的地址与复址无连接数据网地址之间的地址解析和映射，将获得的目的端边缘关口设备的数据网地址回送给源端边缘关口设备；

(5)源端边缘关口设备根据复址无连接数据网地址发送报文到目的端边缘关口设备；

(6)目的端边缘关口设备接收到报文，根据目的IP地址向IP网转发报文。

12.如权利要求11所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

所述复址无连接数据网中所有设备利用复址无连接数据网地址寻址，并且复址无连接数据网中传送的报文都有完整的复址无连接数据网地址。

13.如权利要求12所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

步骤(2)中地址映射关系是指所述边缘关口设备的数据网地址以及与之连接的IP网中的所有设备的IP地址的映射关系。

14.如权利要求13所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

步骤(5)中，当报文仅在一个复址无连接数据网内进行发送的时候，所述源端边缘关口设备将报文传送给其所属的接入层设备，再转发至汇聚层设备，汇聚层设备根据复址无连接数据网地址来判断是转发到其所属的接入层设备，就直接发送给接入层设备，接入层设备再根据所述复址无连接数据网地址发送给目的端边缘关口设备。

15.如权利要求13所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

步骤(5)中，当报文仅在一个复址无连接数据网内进行发送的时候，所述源端边缘关口设备将报文传送给其所属的接入层设备，再转发至汇聚层设备，汇聚层设备将其转发至核心层设备，所述核心层设备根据复址无连接数据网地址来判断是转发到其所属的接入层设备，就经过汇聚层设备发送给接入层设备，接入层设备再根据所述复址无连接数据网地址发送给目的端边缘关口设备。

16.如权利要求13所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

步骤(5)中，在报文需要从一个复址无连接数据网传送到其他复址无连接数据网的情况，来自所述源端边缘关口设备的报文逐层汇聚，从接入层设备、汇聚层设备至核心层设备，经核心设备后再转发到其他复址无连接数据网，然后在其他复址无连接数据网中从核心层设备逐层转发至所述目的端边缘关口设备。

17.如权利要求12所述的IP电信网实现通信的方法，其特征在于：

所述复址无连接数据网可以承载IP、ATM或帧中继数据包。

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