穩(wěn)定可靠的智能配用電通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

高穩(wěn)定、高可靠的智能配用電通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用自我介紹梁滿貴，教授，博導(dǎo)。1988年獲博士學(xué)位。研究方向：網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，語音處理及NGN體系中的語音通信。聯(lián)系方法：E-Mail:mgliang@

辦公室：第九教學(xué)樓北622社會學(xué)術(shù)組織兼職：●中國聲學(xué)學(xué)會常務(wù)理事●語言聽覺和音樂分會主任●中國電子學(xué)會學(xué)術(shù)委員理事●中國電機(jī)工程學(xué)會通信專委會委員●中國電子學(xué)會信息論分會委員教育經(jīng)歷：2008/08－2008/12，美國哥倫比亞大學(xué)，電子工程系，訪問學(xué)者1985/02－1988/10，北京交通大學(xué)，信息科學(xué)研究所，博士1982/02－1984/12，北京交通大學(xué)，信息科學(xué)研究所，碩士1978/02－1981/12，華北電力大學(xué)，電子系電訊專業(yè)（電訊02班），學(xué)士科研項目（1）向量地址分形特征通信網(wǎng)技術(shù)研究(課題編號：2007AA01Z203)，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃），課題負(fù)責(zé)人，2007.7-2009.12；（2）一體化網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)的體系理論與結(jié)構(gòu)(課題編號：2007CB307101-4)，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃973計劃項目，子課題負(fù)責(zé)人，2007.5-2012.8；（3）基于特征波形內(nèi)插的語音結(jié)構(gòu)化特征提取研究，國家自然科學(xué)基金，課題負(fù)責(zé)人，2007.1-2009.12；（4）基于IP的衛(wèi)星廣播系統(tǒng)QoS保證技術(shù)研究，軍工項目，課題負(fù)責(zé)人，2008.9-2009.7；（5）VoIP系統(tǒng)研究,國家242信息安全,課題負(fù)責(zé)人,2004.12-2005.9；（6）基于NGN核心技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)CTI體系研究與實(shí)現(xiàn)，教育部基礎(chǔ)科研項目，課題負(fù)責(zé)人；（7）向量地址分形結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)研究，教育部基礎(chǔ)科研項目，課題負(fù)責(zé)人。專利[1]北京交通大學(xué),CODINGMETHODOFVECTORNETWORKADDRESS，發(fā)明人梁滿貴。美國發(fā)明專利授權(quán)，授權(quán)號US7958265，授權(quán)日2011.06.07。[2]北京交通大學(xué),一種向量網(wǎng)絡(luò)地址編碼方法，發(fā)明人梁滿貴。中國發(fā)明專利，授權(quán)專利號：ZL200610089302.6,

授權(quán)日2009.09.02。[3]北京交通大學(xué),一種向量數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上建立向量連接的方法,發(fā)明人梁滿貴。中國發(fā)明專利，授權(quán)專利號：ZL200710064804.8，授權(quán)日2009.10.28。[4]北京交通大學(xué),一種向量數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)多播路由的方法，發(fā)明人梁滿貴;趙阿群;張金鑫;吳軍。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N200810056850，申請日2008.07.16。[5]北京交通大學(xué),一種通信網(wǎng)絡(luò)的層次接入控制方法，發(fā)明人梁滿貴;趙阿群;張金鑫;王雪芬。申請?zhí)朇N200810112003，授權(quán)日20080716。[6]北京交通大學(xué),一種向量包定義及其向量交換實(shí)現(xiàn)方法，發(fā)明人梁滿貴;趙阿群。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N-200910238387，授權(quán)日2012.02.22。[7]北京交通大學(xué),一種向量網(wǎng)和IP網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)方式互連方法，發(fā)明人梁滿貴;趙阿群。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N200910244030，授權(quán)日2009.10.28。[8]北京交通大學(xué),利用向量網(wǎng)升級IP網(wǎng)的方法及其數(shù)據(jù)傳送的方法,發(fā)明人梁滿貴;趙阿群;郭東超;王哲;蔣忠元。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N201110155590，申請日2011.10.19。[9]北京交通大學(xué),接入認(rèn)證方法及系統(tǒng),發(fā)明人梁滿貴;齊高亮;張熠。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N201010219560，授權(quán)日2013.04.17。[10]一種通信網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的方法，發(fā)明人梁滿貴。中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N200810114927，授權(quán)日2010.11.03。發(fā)表論文[1]DongchaoGuo,ManguiLiang,DandanLiandZhongyuanJiang,“Effectofrandomedgefailureontheaveragepathlength”,JOURNALOFPHYSICSA:MATHEMATICALANDTHEORETICAL,44,415002(2011).(SCI)[2]DongchaoGuo,ManguiLiangandLiWang,“Betweennesscentralityofanedgeintree-likecomponentswithfinitesize”,JOURNALOFPHYSICSA:MATHEMATICALANDTHEORETICAL,43,485003(2010).(SCI)[3]Zhong-YuanJiangandMan-GuiLiang,“IMPROVEDEFFICIENTROUTINGSTRATEGYONSCALE-FREENETWORKS”,InternationalJournalofModernPhysicsC,23,1250016(2012).(SCI)[4]ZhongyuanJiang,ManguiLiangandDongchaoGuo,“ENHANCINGNETWORKPERFORMANCEBYEDGEADDITION”,InternationalJournalofModernPhysicsC,22,1211-1226(2011).(SCI)[5]JinxinZhang,WeiqiangXuandXiaodongWang,“DistributedOnlineOptimizationofWirelessOpticalNetworkswithNetworkCoding”,toappearIEEE/OSAJournalofLightwaveTechnology((SCI,IF:2.26)[6]JinxinZhang,ManguiLiangandShujuanWang,“ACredibility-basedCongestionControlSchemeanditsPerformanceEvaluation”,toappearInternationalJournalofComputationalIntelligenceSystems(SCI,IF:1.471)[7]JinxinZhang,ManguiLiangandAqunZhao,“TheEvolutionofCommunicationNetworkArchitecture”,toappearAppliedMathematics&InformationSciences(SCI,IF:0.642)[8]JinxinZhang,WeiqiangXu,XiaodongWangandManguiLiang,“AnOptimizationModelforIntra-sessionNetworkCodinginOpticalBackboneNetwork”,Information(SCIE)[9]Zhao-WeiWang,Man-GuiLiang,JiaWen-KangandChenYaw-Chung,“VectorLabelSwitching(VLS):AHigh-PerformanceSwitchingArchitectureforFutureInternet”,JournalofInternetTechnology，12,699(2011).(SCI)[10]Zhao-WeiWang,Man-GuiLiang,JiaWen-KangandChenYaw-Chung,“ANovelOpticalCode-BasedLabelSwitchingArchitectureforWDMPacketSwitchedNetworks”,JournalofInternetTechnology，11,1023(2010).(SCI)1.概述2.輕連接網(wǎng)絡(luò)----向量網(wǎng)3.輕連接網(wǎng)絡(luò)特性4.向量網(wǎng)的控制面5.向量網(wǎng)融合和演進(jìn)IP網(wǎng)6.研究進(jìn)展和成果目錄1.概述

8配網(wǎng)自動化解決方案匯聚交換機(jī)SDH/MSTP主站系統(tǒng)控制層變電子站通信層終端信息層OLT變電子站OLT變電子站OLT變電子站OLT變電子站開閉所環(huán)網(wǎng)柜RTU開閉所TTU配電房DTU環(huán)網(wǎng)柜FTU柱上開關(guān)視頻視頻FERS485FE光纖主站管理系統(tǒng)網(wǎng)管系統(tǒng)電力視頻監(jiān)控系統(tǒng)電力ONU光纖光纖電力ONU電力ONU電力ONU電力ONURS485FEFERTUDTU電力ONUFERS232開閉所柱上開關(guān)電力ONURTUFTU電力ONUFERS485現(xiàn)行配用電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接端設(shè)備：開閉所，環(huán)網(wǎng)柜，柱上開關(guān)，配電房等，集中器環(huán)網(wǎng)EPON端設(shè)備環(huán)網(wǎng)端設(shè)備EPONEPONEPON端設(shè)備端設(shè)備主站系統(tǒng)電表等主站系統(tǒng)多徑連接及其效果對于IP網(wǎng)兩臺機(jī)器之間(或子網(wǎng)之間)，無論多少個連接，全部走同一個路徑，即使有多條可走。只有現(xiàn)使用路徑斷開，才重新路由，需要秒數(shù)量級的反應(yīng)時間。采用新技術(shù)，端系統(tǒng)之間可以并行同時建立多個路徑，需要時由端系統(tǒng)瞬間切換。環(huán)網(wǎng)EPON端設(shè)備主站系統(tǒng)web①②④③⑤AB高穩(wěn)定、高可靠的智能配用電通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎蛄烤W(wǎng)控制面(1)拓?fù)浔环指睿?2)子網(wǎng)被封裝成等效向量交換機(jī)(3)增加向量網(wǎng)控制面采取的具體措施（1）修改環(huán)網(wǎng)交換機(jī)（端點(diǎn)設(shè)備配置多個默認(rèn)路由出口）。（2）修改環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，并且修改端點(diǎn)交換機(jī)。如果端點(diǎn)是終端設(shè)備，則升級網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。（3）直接部署向量交換機(jī)。新技術(shù)要解決的問題實(shí)現(xiàn)不間斷的實(shí)時通信連接。瞬間迂回，避開故障設(shè)備，從而提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，即穩(wěn)定性和可靠性。在網(wǎng)絡(luò)控制面設(shè)備故障時，系統(tǒng)任然能夠維持基本的端對端通信。提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐容量和服務(wù)質(zhì)量QoS。按照重要級別次序，分別隔離控制信息信道、用電信息采集和一般多媒體監(jiān)視等信息使用的信道。公路基礎(chǔ)設(shè)施和管理設(shè)施運(yùn)輸業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)面和控制面電話、Google等業(yè)務(wù)道路（網(wǎng)絡(luò)）智能配用電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)新技術(shù)的目標(biāo)：不間斷的通信和控制面故障安全事先建立端對端的多條通信路徑，選擇路徑和使用路徑過程分離，網(wǎng)絡(luò)控制面負(fù)責(zé)選擇路徑，一旦選定后，端系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度使用路徑，這時與控制面無關(guān)，即使控制面故障，也不影響已經(jīng)建立的連接工作圖3.3多路徑網(wǎng)絡(luò)體系A(chǔ)BRoute1信源信宿Route2Route3Route4間距X新技術(shù)的目標(biāo)：提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐容量和服務(wù)質(zhì)量QoS

N=>網(wǎng)絡(luò)容量Q=>服務(wù)質(zhì)量QoS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營新技術(shù)用戶用戶數(shù)N,單個用戶價值Q直接部署向量交換機(jī)直接部署向量交換機(jī)，可以代替工業(yè)以太網(wǎng)，而且可靠性和傳輸延遲方面可以大大改善，而且成本相對更低?？煽啃?。多路徑，節(jié)點(diǎn)簡單所以更可靠傳輸延遲小，平均緩沖不超過2個數(shù)據(jù)包。3k*8/100M=0.25ms,20跳約為5ms(14B+5B)*8/100M=1.52us,20跳約為30us成本，交換機(jī)沒有轉(zhuǎn)發(fā)表網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和用戶需求的匹配高峰時接近滿負(fù)荷為宜20%120%90%IP網(wǎng)的最短路徑路由特性圖3.2給出標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)的信源、信宿和網(wǎng)絡(luò)路徑示意。IP網(wǎng)能夠提供從信源A到信宿B的網(wǎng)絡(luò)路徑Route，Route的具體走向根據(jù)路由器的當(dāng)前路由表確定，而且所有路由器的路由表又決定于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?，如果拓?fù)渥兓?，Route的走向也會動態(tài)調(diào)整，這種調(diào)整對用戶透明，用戶無法干預(yù)。在IP網(wǎng)中，無論如何調(diào)整，一對信源信宿之間只有一條Route可用，用戶沒有選擇余地。IP網(wǎng)的上述動態(tài)的單路徑特性使得不能利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜哂嗦窂匠浞謹(jǐn)U大網(wǎng)絡(luò)的容量，使保證QoS的機(jī)制實(shí)施困難，使得實(shí)現(xiàn)魯棒的路由保護(hù)困難。為此，給出多徑路由的網(wǎng)絡(luò)體系，其核心是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)路徑標(biāo)識。圖3.2IP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)路徑ABRouteIP網(wǎng)信源信宿用戶業(yè)務(wù)的動態(tài)特性比如，用戶業(yè)務(wù)的在一天之內(nèi)有很大的動態(tài)特性網(wǎng)絡(luò)部署相對固定如果按白天設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)，晚上就不匹配，利用率會很低。網(wǎng)絡(luò)的空間范圍用戶的空間范圍向量網(wǎng)圖3.3給出信源、信宿，以及多Route的示意。四條Route在通信之前建立，所以是有連接的網(wǎng)絡(luò)，用戶可以根據(jù)需要選擇其中一條或多條使用。多條Route之間盡量保持“間距”，使得個別故障（比如圖中X點(diǎn)）僅僅影響其中少數(shù)Route，以提高可靠性。如果正在使用的Route質(zhì)量欠佳或斷開，則倒換到其它Route，如果可用Route數(shù)量低于預(yù)設(shè)值，則發(fā)起“增量路由映射過程”，補(bǔ)充合理數(shù)量的Route。上述多路徑路由網(wǎng)絡(luò)體系，每個路徑確定，可以預(yù)留資源，為QoS的機(jī)制實(shí)施提供條件；多路徑使得實(shí)現(xiàn)魯棒的路由保護(hù)容易，由端系統(tǒng)直接操作，網(wǎng)絡(luò)不會增加太多復(fù)雜性；多路徑使得可以靈活地迂回路由，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜哂嗦窂骄庳?fù)載，充分?jǐn)U大網(wǎng)絡(luò)的容量。所以，只要按照規(guī)范合理部署，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D有少量冗余度，就可以保證通信質(zhì)量，提高網(wǎng)絡(luò)使用效率圖3.3多路徑網(wǎng)絡(luò)體系A(chǔ)BRoute1信源信宿Route2Route3Route4間距X向量網(wǎng)提高網(wǎng)絡(luò)性能的原理提高利用率。保證QoS?？蓪?shí)現(xiàn)資源預(yù)留，從而保證QoS.高可靠性。多個路徑，同時斷開可能性很小。高魯棒性（彈性、皮實(shí)）低耗，材料和能耗交換機(jī)簡單，網(wǎng)絡(luò)利用率高高安全嚴(yán)格接入控制、截獲困難提高網(wǎng)絡(luò)性能的原理：多路徑，輕連接。提高利用率

必要時多路徑迂回，不堅持最短路徑。自動實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡2.輕連接網(wǎng)絡(luò)----向量網(wǎng)

幾個“不可能”交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)不用查表網(wǎng)絡(luò)無限可擴(kuò)展目的地址可以加密性，不可解讀性不用申請地址包頭只有1字節(jié)，等效的包頭平均為5字節(jié)一條通信路徑和多條路徑并行為一個通信連接服務(wù)相比代價相等網(wǎng)絡(luò)中不用按流預(yù)留資源和按流進(jìn)行流量整形，即可達(dá)到針對流的絕對QoS(ES做即可)最簡單的交換節(jié)點(diǎn)，其功能只要能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)即可，不需要配合控制面進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等任務(wù)。但是網(wǎng)絡(luò)仍然能夠自動得到拓?fù)?。路徑?biāo)識的可能類型以電子設(shè)備編碼為基礎(chǔ)，比如IP地址（sEthernet）。以通信鏈路編碼為基礎(chǔ)，比如ATM網(wǎng)的路徑信道地址（VPI/VCI）（ATM網(wǎng)、幀中繼、MPLS）。FAEBCDGIJH123圖7向量地址

向量地址：以電子設(shè)備端口號為基礎(chǔ)的路徑標(biāo)識在向量傳送網(wǎng)中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的輸入輸出端口從1開始用數(shù)字編號，稱為端口號。向量傳送網(wǎng)的“數(shù)據(jù)包”的路徑標(biāo)識給出通信路徑信息，它確定了數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)傳送的通信路徑。路徑標(biāo)識是端口號組成的序列，路徑上的每個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)都對應(yīng)序列中的一個端口號，是通信路徑通過該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的輸出端口號。以上端口號序列就象一步一步的方向標(biāo)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)包傳送到達(dá)宿節(jié)點(diǎn)，所以被稱為向量地址，其中的端口號被稱為分量地址。向量地址的無限多值性（不可窮舉），地址相對性，有效性，路徑定義的特性，和地址不定長性。不可解讀性，可加密性。設(shè)備編號、鏈路編號和端口編號三種編碼比較，端口是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)最能直接訪問的對象，是向量地址優(yōu)于IP地址和ATM地址的根本原因。ABCD123123123123412341231111Vac=1232Vbc=132Vbc=1133242@Head:數(shù)據(jù)包頭Data:數(shù)據(jù)AddrI:[ToVA]輸入路徑標(biāo)識AddrO:[VA]輸出路徑標(biāo)識PI:輸入數(shù)據(jù)包PO:輸出數(shù)據(jù)包Pn:輸出端口號Data[VaTo]Head12nTo=2Data[Va]HeadPIPO交換路由DataVAHeadPacket向量交換刪除To每收到一個數(shù)據(jù)包分離出VA的第一分量To數(shù)據(jù)包，發(fā)向To@圖9圖10十進(jìn)制編碼:{2321}二進(jìn)制編碼:{10,011,10,1}二進(jìn)制位數(shù):2321

{2,3,2,1}=>{10,011,10,1}=>10011101這樣，向量網(wǎng)絡(luò)地址的表示形式最后變成二進(jìn)制形式1001110110011101=》1001110=》10011=》10=》無

AGIJC不可解讀性，可加密性。FAEBCDGIJH123123123123412341231111DataVAHeadData1001110HeadData10011101HeadData10011HeadDataHead@圖11向量網(wǎng)的數(shù)據(jù)包向量數(shù)據(jù)包的格式：其中Head0和Head1分別是字段T=0和T=1的Head，其偏移地址為0，向量包傳輸過程中Head首先發(fā)送和接收；VA為向量地址；Data為用戶數(shù)據(jù)。本協(xié)議只定義向量數(shù)據(jù)包。向量包頭Head定義Fecn前向顯式擁塞通知:該比特由一發(fā)生擁塞的網(wǎng)絡(luò)對象（節(jié)點(diǎn)、端口等）來設(shè)置，用于觸發(fā)擁塞控制機(jī)制，它說明與載有Fecn指示的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包同方向的擁塞情況，0為無擁塞。Kfe(KeepForwardingonError):1比特。為1表示當(dāng)有誤碼時不丟棄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。所謂誤碼，是指數(shù)據(jù)誤碼，如果能夠判斷包頭或目的地址有誤碼，或誤碼太嚴(yán)重則不應(yīng)繼續(xù)傳送，誤碼結(jié)論由二層給出。Vpf(VectorPacketFlag):1比特，為0表示是向量包。注意對應(yīng)于Ipv4和Ipv6包頭，該位為1。包頭的前4位等效的VER：x0xx表示向量網(wǎng)協(xié)議,x1xx是IP協(xié)議或其他協(xié)議,向量包和IP包能夠區(qū)別,所以兩種協(xié)議可以共享鏈路層的協(xié)議類型代碼。在VN的入邊界必須識別x1xx，如果是則特殊處理；VN內(nèi)部可以取值x1xx，這樣的VN包到達(dá)VN的出邊界時根據(jù)情況可能自動去掉VN頭，目的是恢復(fù)所承載的原來的其他協(xié)議的數(shù)據(jù)包。向量包頭Head定義（2）Pri數(shù)據(jù)包級別。向量網(wǎng)沒有承諾不丟包，所以，所有級別的包都允許一定的丟包率。實(shí)時包(Pri=0,RealTime,RT),延遲小。UR帶寬保證包（Pri=1,BandwidthGuaranteed,BG），保證帶寬，延遲沒有明確要求。盡力而為包(Pri=2，BestEffort,BE)，沒有保證帶寬和延遲的明確要求。緊急包(Pri=3,Urgent,UR),延遲非常小，用戶用重復(fù)發(fā)送保證可靠性要求。向量地址格式（1）

向量地址（VectorAddress,VA）是一種網(wǎng)絡(luò)交換地址，它依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸路徑方向上的信源設(shè)備和交換設(shè)備的輸出端口號進(jìn)行地址編碼，每個輸出端口號作為一個分量地址，這些分量地址依路徑方向次序組成一個序列，這個序列就是向量地址。更具體地說，向量地址就是下列有限序列：序列的第一分量地址是信源設(shè)備的輸出端口號；序列的第二分量地址是數(shù)據(jù)傳輸路徑上的第一個交換設(shè)備的輸出端口號；序列的第三分量地址是第二個交換設(shè)備的輸出端口號；以此類推，序列的最后一個分量地址是最后一個交換設(shè)備的輸出端口號。向量地址VA以比特為長度單位，不一定是整字節(jié)，但是要求面向字節(jié)或32位字時，通過前綴填充位，使VA的比特數(shù)可以被8或32整除，形如[V10000]。當(dāng)Data的比特數(shù)也可以被8或32整除時，向量包就滿足面向字節(jié)或32位字要求，是面向比特的特殊情況。向量地址格式（2）●填充位。填充位在Head之后，由若干0和一個1組成，Head之后的第一個1之后就是有效的向量地址位。D=0包頭長度為1字節(jié)時，填充位共1-8b。D=1包頭長度為4字節(jié)時，填充位共1-32b。當(dāng)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)面向比特是沒有填充位字段。●分量地址的位數(shù)，和每個編碼的意義由交換機(jī)定義。（1）只轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)的分量地址編碼可以全部用于標(biāo)識端口，包括0等。（2）可選的特殊功能號：0用于信令，-1用于多播，-2用于復(fù)用。（3）不回送的兩端口節(jié)點(diǎn)的地址長度可以為0位，即沒有分量地址。（4）回送的兩端口節(jié)點(diǎn)的地址長度可以為1位，即只有0和1兩個分量地址值。包頭分析

當(dāng)交換機(jī)的輸入端口收到一個向量包，首先檢查包的基本合法性，包括VPF＝0和依據(jù)Fcs檢查包的誤碼情況，如果發(fā)現(xiàn)不合法則是IP包，或錯誤。如果交換機(jī)沒有信令處理能力，則把所有向量包作為數(shù)據(jù)包處理，不解讀字段T；如果交換機(jī)有信令處理能力，則根據(jù)T的指示處理向量包。對于向量信令包，提交給信令處理模塊即可，對于向量數(shù)據(jù)包則完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)操作。下圖是沒有信令處理能力時對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包頭進(jìn)行分析的流程圖，不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包和信令包。VN的優(yōu)點(diǎn)（1）交換節(jié)點(diǎn)簡單：數(shù)據(jù)交換不涉及查表操作。（2）分形特征：無限可擴(kuò)展，路徑標(biāo)識長度隨需而定，網(wǎng)絡(luò)想擴(kuò)展就擴(kuò)展，對于小網(wǎng)絡(luò)，地址很短，地址帶來的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)擔(dān)很小，所以通信線路資源的使用效率高。（3）向量連接：通信路徑輕量級，低成本地支持QoS和分集傳送。（4）內(nèi)在可信：路徑標(biāo)識不可解讀、地址不可枚舉、地址的相對性。（5）多播和流聚合容易等特點(diǎn)。3.輕連接網(wǎng)絡(luò)特性

輕連接特性產(chǎn)生的效果輕連接網(wǎng)絡(luò)與其它有連接網(wǎng)絡(luò)一樣，可以預(yù)留資源，能夠保證服務(wù)質(zhì)量；兩點(diǎn)之間可以占用多條路徑通信，提高網(wǎng)絡(luò)利用率（2倍以上）等諸多優(yōu)點(diǎn)；輕連接網(wǎng)絡(luò)與其它有連接網(wǎng)絡(luò)相比，實(shí)現(xiàn)成本很低，顯著低于IP網(wǎng)（50%）。所以性價比可以成倍提高。實(shí)現(xiàn)多路徑傳送，產(chǎn)生以下效果（1）提高統(tǒng)計復(fù)用效果。原因是流的粒度變小，更容易滿足大數(shù)定理。（2）提高可靠性。原因是多個通信路徑同時失效的可能性變小，一個設(shè)備失效，只是暫時影響傳送質(zhì)量，可以很快恢復(fù)。（3）提高抗危性。原因同（2），如果多備用一些空閑虛信道，就可以做到故障時不影響質(zhì)量。（4）為解決QoS問題提供了新途徑。如果保證一個虛信道的QoS比較困難，那么我們可以通過切換虛信道來保證用戶QoS要求。（5）對于無線網(wǎng)絡(luò)，可以降低對鏈路層的要求。無線環(huán)境下保證鏈路層的暢通比有線情況要困難，為此采取了許多措施來改善，因而增加了一定成本。采取類似（4）的方法，一定程度上可以降低對鏈路層的性能要求，從而降低成本。（6）提高機(jī)密性。一個流被分解成多個從不同地域通過的流，監(jiān)聽和解密的可能大大減小?？傊?，可以從端系統(tǒng)角度提高網(wǎng)絡(luò)性能，而且代價小。4.向量網(wǎng)的控制面

（向量網(wǎng)的三標(biāo)識架構(gòu)體系）

數(shù)據(jù)面和控制面相分離。數(shù)據(jù)面的功能網(wǎng)絡(luò)根據(jù)交換標(biāo)識，按照確定的路徑，把數(shù)據(jù)包送達(dá)目的地?？刂泼娴墓δ馨押艚袠?biāo)識轉(zhuǎn)換成交換標(biāo)識，并建立起接入、接納、計費(fèi)、管理、監(jiān)管等關(guān)系。數(shù)據(jù)面的成本決定了整個網(wǎng)絡(luò)的成本。①請求與D連接②D的交換標(biāo)識是V③(H,V,Data)DS數(shù)據(jù)面控制面圖6數(shù)據(jù)面和控制面相三標(biāo)識身份標(biāo)識：一個節(jié)點(diǎn)擁有一個身份標(biāo)識，是一種關(guān)于身份的標(biāo)識。身份標(biāo)識主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)對象之間的社會隸屬關(guān)系賦予，也可以隨意賦予，對身份標(biāo)識的唯一要求是全名（多個層次的組合）在本組織架構(gòu)中的唯一性，但是考慮匹配算法盡量簡化，每個簡單標(biāo)識（一個對等組內(nèi)的標(biāo)識分量）要求與兄弟和所有祖先不重名。每個身份標(biāo)識伴隨一個身份密碼，根據(jù)標(biāo)識、身份密碼和時間，端系統(tǒng)自己計算得到標(biāo)識口令，標(biāo)識口令用于接入認(rèn)證。位置標(biāo)識：決定路由架構(gòu)的主要因素是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，是一種關(guān)于位置的標(biāo)識，一個交換機(jī)與路由架構(gòu)的連接關(guān)系決定了其位置標(biāo)識。位置標(biāo)識由路由收集和尋由過程使用，是尋由的目標(biāo)。路徑標(biāo)識：是一條通信路徑的標(biāo)識，向量網(wǎng)使用向量地址作為路徑標(biāo)識，路徑標(biāo)識就是路徑標(biāo)識。以上三標(biāo)識都具有分形特性，不是定長。對身份標(biāo)識，在本組織架構(gòu)中唯一即可另外，端節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)識作為呼叫對象時，為了方便可以引入多個別名，這些別名成為呼叫標(biāo)識。每種呼叫標(biāo)識有自己的呼叫定位功能體系，比如參照認(rèn)證架構(gòu)，可以組成多個樹形的呼叫架構(gòu)，呼叫架構(gòu)的下部可能復(fù)用交織。三功能架構(gòu)圖1標(biāo)識的映射認(rèn)證架構(gòu)用于接入認(rèn)證，一個出端口一次接入認(rèn)證，結(jié)果使得入端口接納收到的數(shù)據(jù)（必須能夠辨認(rèn)是被認(rèn)證出端口送來的數(shù)據(jù)）。呼叫架構(gòu)用于呼叫映射，一個連接一次呼叫映射，得到層次的對端位置標(biāo)識。路由架構(gòu)用于尋由接納，得到若干條通信路徑或虛信道。專利：一種通信網(wǎng)絡(luò)的層次接入控制方法。中國發(fā)明專利公開號CN101272395，梁滿貴5.

IPv4/IPv6

高效過渡融合的新方法

基本方法和主要問題雙協(xié)議棧隧道地址翻譯IPv4IPv6IPv6IPv6overIPv4IPv6IPv4IPv4IPv4overIPv644664地址空間6地址空間圖4私網(wǎng)主機(jī)視角的地址空間Ffff:0::04新方法1）可以完全保持IP網(wǎng)的端對端特性，2）不修改IP路由器和端系統(tǒng)，只需改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)邊際設(shè)備(NAT)，3）可以集成融合多個獨(dú)立的IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)，4）提供域間的分布多徑路由，因此集成融合的IP網(wǎng)將具有上述綠色魯棒性能。外網(wǎng)A類私網(wǎng)A:/8B類C類B類C類A類私網(wǎng)B類C類B類C類B或C類C:/16B:/13圖1網(wǎng)的遞歸層次網(wǎng)關(guān)控制線ESaESb如果保證QoS，IP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)利用率網(wǎng)絡(luò)任意兩點(diǎn)通信時選擇最優(yōu)通信路徑是網(wǎng)絡(luò)的首選策略，但是最優(yōu)路徑滿載時能夠迂回路由也是非常重要的，能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。經(jīng)典的IP網(wǎng)是最優(yōu)路徑策略，后來提出OSPF路由算法，使得可以迂回路由，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，但是面對無連接的IP網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡代價高昂，通常只能局部實(shí)現(xiàn)，無法全面實(shí)施。12399910004100MIP網(wǎng)雖然有一些QoS方法和負(fù)載均衡技術(shù)，可以改善問題，但是都是補(bǔ)丁方法，代價高而且只解決局部問題。所以IP網(wǎng)只有足夠輕載時才能承諾QoS，極端情況下每個用戶最大可用帶寬是B/N，B是網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬，N是網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)個數(shù)。比如100M帶寬,1000個用戶，每個用戶最大100kbps。網(wǎng)絡(luò)越大能承諾的帶寬就越??！一方面用戶能使用的帶寬太小，另一方面網(wǎng)絡(luò)平均占用率很低，運(yùn)營商收益很低。承載

網(wǎng)絡(luò)整體IPVNIPIP用戶看到的網(wǎng)絡(luò)

終端

ETHMAChIP4hVNhIP6hData子網(wǎng)邊界IP4hVNhIP6hDataVNhIP6hData子網(wǎng)內(nèi)部用戶角度IP6hData鏈路CBIP包IP子網(wǎng)3AIP子網(wǎng)2IP子網(wǎng)1向量包IP包IP子網(wǎng)3IP子網(wǎng)4IP子網(wǎng)5①②③⑥1123121231向量網(wǎng)等效交換機(jī)145.1大網(wǎng)化小網(wǎng)

（保留IP路由器，以太網(wǎng)交換機(jī)，以太網(wǎng)卡）代價和效果用戶端系統(tǒng)、IP路由器和以太網(wǎng)交換機(jī)不修改，只改進(jìn)出口NAT路由器投資少（1%）增加保證質(zhì)量帶寬約為N倍。MAChVNhIP6hData子網(wǎng)邊界VNhIP6hData用戶角度IP6hData鏈路CBVN包A承載

網(wǎng)絡(luò)整體IPVNETH用戶看到的網(wǎng)絡(luò)

終端

5.2小網(wǎng)達(dá)到局域網(wǎng)大?。ūＡ粢蕴W(wǎng)交換機(jī)，保留以太網(wǎng)卡）代價和效果增加少量（1%）新設(shè)備，更換用戶驅(qū)動程序增加保證質(zhì)量帶寬約為N倍，避免了使用IP路由功能。VNhIP6hData用戶角度IP6hData鏈路CBVN包A網(wǎng)絡(luò)整體IPVN用戶看到的網(wǎng)絡(luò)

終端

5.3純粹向量網(wǎng)（以太網(wǎng)卡都必須更新）代價和效果全部用新設(shè)備，更換用戶驅(qū)動程序全面支持QoS，避免了使用IP路由和以太網(wǎng)交換功能，節(jié)點(diǎn)設(shè)備成本和能耗大大降低（減少到30%）。5.4TopDown，BottomUp全球國家城市單位分支BottomUpTopDown純粹向量網(wǎng)大網(wǎng)化小網(wǎng)5.5校園網(wǎng)改造方案一圖1HUB、以太交換機(jī)和向量網(wǎng)的A交換機(jī)組成的無數(shù)據(jù)級別的數(shù)據(jù)面網(wǎng)域HUBHUBHUBEthSWEthSWVSNA820VS注：VS不能直接連接HUBES（物理沖突域）(無數(shù)據(jù)級別的數(shù)據(jù)面網(wǎng)域)（交換以太網(wǎng)域同一個VLAN）6.研究進(jìn)展和成果目前進(jìn)展（1）向量地址分形特征通信網(wǎng)技術(shù)研究，863

計劃課題，95萬元，課題負(fù)責(zé)人梁滿貴，2007年06月至2009年12月。基于IP的衛(wèi)星廣播分發(fā)和信息采集系統(tǒng)QoS保證技術(shù)研究，中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所發(fā)布的新技術(shù)研究高校合作項目課題，14萬元，課題負(fù)責(zé)人梁滿貴，2008年10月至2009年12月。一體化可信網(wǎng)絡(luò)與普適服務(wù)的體系理論與結(jié)構(gòu)，973計劃三級子課題，分擔(dān)經(jīng)費(fèi)40萬元，課題負(fù)責(zé)人梁滿貴，2007年5月至2012年8月。提交專利、標(biāo)準(zhǔn)和草案12篇其中有一個還申請了國際PCT專利和美國發(fā)明專利，第一發(fā)明人為梁滿貴。已獲授權(quán)專利8項，第一發(fā)明人均為梁滿貴。發(fā)表論文50篇。其中SCI檢索論文7篇。培養(yǎng)研究生53名杜永娜，陳曉偉，張皓，劉文佳，夏崇彥，孫振斌，劉廣開，方少華，楊晶，瞿卓杰，萬宏宇，丁陸颿，甄茂松，解功，王雪芬，賈倩，李凌，吳軍，陳宇迪，張琰彬，武可新，岑護(hù)平等。目前進(jìn)展（2）已經(jīng)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了向量交換機(jī)原型機(jī)和呼叫路由器原型機(jī)。向量交換機(jī)原型機(jī)設(shè)計了兩個版本。千兆交換機(jī)。用專用硬件平臺實(shí)現(xiàn)，7個以太網(wǎng)端口，端口速率達(dá)到1Gbps，目前已經(jīng)完成Hello協(xié)議、向量交換協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了向量交換機(jī)的功能，而且提供QoS基本支持。功能交換機(jī)。用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了全部向量交換機(jī)的功能，6端口，端口速率1kbps。完成交換軟件編寫，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信，提供QoS基本支持，占用ROM3kB,RAM512B。

利用所實(shí)現(xiàn)的向量交換機(jī)和路由器組建了包含26個節(jié)點(diǎn)的試驗網(wǎng)絡(luò)。多個對等組的兩層樹形結(jié)構(gòu)拓?fù)?；提供UDP/VN協(xié)議棧，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)VN網(wǎng)上語音通信和視頻播放。研制了112節(jié)點(diǎn)的低速率功能試驗網(wǎng)，可以多跳交換數(shù)據(jù)，提供QoS支持。功能試驗網(wǎng)8×14個節(jié)點(diǎn)組成向量網(wǎng)。每個節(jié)點(diǎn)是一個向量交換機(jī)(VS)。VS由一個單片機(jī)和一個發(fā)光二極管組成。向量網(wǎng)連接兩個以上端站設(shè)備。（PC機(jī)）主要成果（專利）國際專利（1）

CODINGMETHODOFVECTORNETWORKADDRESS，美國發(fā)明專利授權(quán)(授權(quán)號US7958265)，2011-6。中國專利（2）一種向量網(wǎng)絡(luò)地址編碼方法，授權(quán)專利號：ZL200610089302.6,授權(quán)日期2009年9月2日（3）一種向量數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上建立向量連接的方法，授權(quán)專利號ZL200710064804.8，授權(quán)日期2009年10月28日。（4）一種向量數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)多播路由的方法，申請?zhí)枺?00810056850公開號：101222511公開日：2008/07/16（5）一種通信網(wǎng)絡(luò)的層次接入控制方法，申請?zhí)枺?00810112003公開號：101272395公開日：2008/09/24（6）一種通信網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的方法，申請?zhí)枺?00810114927公開號：101296187公開日：2008/10/29（7）一種向量包定義及其向量交換實(shí)現(xiàn)方法，中國發(fā)明專利申請（CN200910238387），2009-11。（8）一種向量網(wǎng)和IP網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)方式互連方法，中國發(fā)明專利申請（CN200910244030），2009-12（9）一種層次分段加解密的接入認(rèn)證方法，中國發(fā)明專利申請（CN201010219560），2010-6（10）利用向量網(wǎng)升級IP網(wǎng)的方法及其數(shù)據(jù)傳送的方法，中國發(fā)明專利申請(CN201110155590)，2011-6主要成果（論文）[1]ZhangJin-Xin,LiangMan-Gui,AHierarchicalNetworkingArchitectureBasedOnNewSwitchingAddress,ICAIT2008(InternationalConferenceonAdvancedInfocommTechnology).[2]LiangMan-Gui,ZhangJin-Xin,WangShu-Juan.ANewNetworkBasedonVectorAddress,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks)[3]LiangMan-Gui,WuJun,WangShu-Juan,WangZhao-Wei.MulticastMethodBasedonNewNetworkTechnique,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks)[4]WangZhao-Wei,LiangMan-Gui,Zhang