1、目前因特网仍在蓬勃发展,业界流行两个短语“Everything over IP , IP over everything”。“IP over everything”是已被实践证明的,也正是IP 的精髓,即通过统一的IP 层对上层协议屏蔽各种物理网络技术的差异性实现异种网互联。而“Everything over IP”的 “everything”是指所有业务,包括数据、图像和话音,实时和非实时的。这对于目前的IP 技术来说仍是心有余而力不足,需要新技术来帮助解决。但随着IP 业务量的日益膨胀, IP需有更高带宽、更有效的新传送技术来支持其发展。随着技术发展, IP 传送可以基于ATM,也可以直接
2、落在 SDH上,甚至光传送网(WDM) 上。IP 传送技术IP是网络层协议,SDH 和WDM是物理层传送技术,在两层中间需要一个数据链路层。物理层的作用是负责在通信通道中传送光或电信号;数据链路层负责把物理层提供的信号转换成网络层所需要的信号;网络层则从这些信号中提取分组 ,进行路由转换,传向目的地。目前最流行的IP传送技术有三种 ,即IP over ATM, IP over SDH和IP over WDM。3. 1 IP/ ATMIP与ATM的结合是面向连接的ATM与无连接IP的统一,也是选路与交换的优化组合,可以综合利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力的优点以及 IP的简单、灵活、易
3、扩充和统一性的特点,达到优势互补的目的。但其网络体系结构复杂重复,ATM与TCP/ IP都具有寻址、选路和流量控制功能,开销损失达25 %以上。在网络扩展性方面,ATM的分段与组装(SAN) 功能( IP over ATM 所要求的映射方式) 将随着接口速率的增加而变得十分复杂,因而其速率不易提高。IP over ATM主要适用于网络边缘多业务的汇集和一般IP骨干网,不太适合超大型 IP骨干网应用。目前ATM 与IP 结合的重点研究课题是多协议标记交换(MPLS) ,MPLS可望把一些面向连接的组网优点带到路由器的网络上,诸如QoS、业务量工程设计、虚拟专用网的管理、大型路由表的计算等问题都可
4、望得到解决。总的看, IP over ATM适用于多业务电信环境以及服务质量要求较高的IP业务。3. 2 IP/ SDHIP与SDH 的结合则是将 IP分组通过点到点协议直接映射到SDH 帧,省掉了中间的ATM 层,从而保留了因特网的无连接特征,简化了网络体系结构,提高了传输效率,降低了成本,易于兼容不同技术体系和实现网间互联,是一种现实而高效的IP传送技术。但目前尚不适于多业务平台,可扩展性不理想,只有业务分级,无优先级业务质量,尚不支持虚拟专用网和电路仿真。在IP over SDH中SDH 是以链路方式来支持IP网,没有从本质上提高IP网的性能。这种技术的核心是千兆比速交换路由器 ,可实现
5、第2 层交换与第3层选路的一体化,其线速包过滤,可基本保证服务质量。IP over SDH的吞吐量可达60Gbit/ s ,端口密度和端口费用也可与 ATM 相比,转发分组延时则已降至几十s 量级,不再是大问题。总的看,IP over SDH适用于经营IP业务的ISP ,以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网上疏导高速率数据流。3. 3 IP/ WDM将IP直接放在光路上传输,即实现所谓的IP over WDM。显然,这是一种最简单直接的体系结构,省掉了中间的ATM层与SDH层,减少了网络设备;减少了功能重叠,简化了设备,减轻了网管复杂性,特别是网络配置的复杂性;额外的开销最低,传输效率最高;
6、通过业务量工程设计,可以与IP的不对称业务量特性相匹配;还可利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务,尽量避免缓存,减少延时。由于省掉了昂贵的ATM 交换机和大量的普通SDH复用设备,简化了网管,又采用了波分复用 ,其成本可望比传统电路交换网降低12个量级! IP over WDM的最大优势在于其巨大的带宽潜力,目前商用化的WDM系统的速率已达160Gbit/ s。显然,只有这样的高速率才有可能与未来巨大的IP业务量相匹配,其他任何技术都不可能与其相比。 WDM的另一个重要特点是有上百个可用波道,各个波道信号间可以彼此隔离,因而可以很容易地兼容不同性质和协议的业务,起到业务汇集作用,网络管理者不再需
7、要在同一电路上设法混合各种业务,从而有可能不再需要采用复杂的ATM来汇集各种业务 ,简化了体系结构。至于人们所关心的服务质量问题, IP over WDM的解决思路是靠WDM的高带宽和简单的优先级方案。按排队理论,只有网络利用率超过75 %时才需要QoS。当网络利用率低于70 %时,队列很短或根本不存在排队,常常只需简单的优先级方案 (如IP报头的3个优先比特) 即可,于是将高质量实时业务放在队列前面即可保证QoS。实际业务预测表明,未来业务量中真正高质量的实时业务是少数。90%的业务属于尽力而为(Best effort) 业务,因而采用简单的优先级方案和高带宽WDM来处理QoS问题是有一定道
8、理的。总的看,IP over WDM适用于未来的城域网 ,高容量普通IP业务和未来大型IP骨干网的核心汇接。结束语综上所述,三种IP传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用,三者将会长期共存互补。但从面向未来的视角看, IP over WDM将是最具生命力的技术。当然,IP over WDM才开始发展, ITU - TSG- 15和光互联网络论坛(OIF) 正积极进行标准化工作,离其预定目标还有一定的距离,但其发展潜力是极其巨大的。IP 和ATM 在Internet 结合使用IP 选路和ATM交换的结合目前常规的固定通信网,也即国家的公用通信网,正加速发展宽带综
9、合业务数字网(B2ISDN) ,其两大支柱是 “同步数字系列”(SDH / SONET) 和“异步转移模式”( ATM) ,前者是指通信网运行的比特率系列, 即155Mb / s、622Mb / s、2. 5Gb / s、10Gb / s ,而后者是指复接 (multiplexing) 和交换。 ATM实际上属于快速分组交换的类型,它采用长度较短的固定分组(53字节) ,包含固定的标头(5字节) ,总称为信元(cell) ,所以ATM的分组交换称为信元交换。在设计之初 ,就要求ATM能够运用于很高的比特率。这样的ATM速率,显得比现行Internet使用的IP路由器速率高得多,或者说,ATM
10、的速率与成本之比优于现行的 IP。而且,ATM 的设备能够支持较高的业务质量,比现行Inter2net使用TCP / IP的业务质量高得多。但与 ATM 相比, IP选寻路由也有明显长处,例如灵活性很好。因此,现在的合理考虑是:为了促进Internet 发展,应该充分利用IP 路由器和ATM交换机各自的长处,让它们两者很好地结合。这就是说, IP是通用的通信规约,而ATM交换机的性能和速率在目前明显优于IP路由器,所以至少在近期阶段, IP与ATM两者结合是可取的。将来经过研究开发 ,如果IP路由器能够运行于与ATM 同样的数据速率,例如Gb / s 级,而且不会耗费过高成本,那末IP 就不再
11、需要与ATM 结合。这种说法在目前仅为假想,实际的形势还是要求我们具体考虑怎样最有效地推行IP路由器与ATM交换机妥善结合一起运用的方案。关于IP叠加ATM( IP over ATM) 最早使用的方法,是把ATM网分成“逻辑的IP子网”( LIS ,Logical IP subnet) ,由IP路由器把这些子网相连。各不同 L IS的用户计算机之间不许有直接的ATM连接。任一LIS的ATM虚拟连接(VC) 只能连至L IS边界的路由器,在该处必须把接收的ATM信元重新组合为 IP分组,而每一分组又各照IP的前向决定,重新分割为ATM信元,沿下一个L IS内部的 VC发送。这样沿路在每一路由器重
12、新组合和重新分割的方法严重地限制了ATM 在高速率和高质量上的优势。而且,这种过去使用过的方法还有其它不少缺点。其后, 曾利用“下一段分辨规约”(NHRP , next hop resolution protocol) , 便于L IS间的虚拟通路 (VC) 利用ATM的潜在优势。它能分辨LIS间的地址,使目的地的IP地址变为 ATM地址,因而可能开通VC直接通达目的地。但如IP穿越ATM段的数目太多,增开VC也有困难。而且,NHRP 要求ATM和IP 层都具有路由和信令功能,设备比较复杂。另外 ,又建议利用IP交换机和“信元交换路由器”( CSR ,cell switch router) 。
13、这种设计也能提供直达的VC ,却不会造成VC 过多的缺点,而且具有常规IP路由器的功能。IP交换机不符合ATM 的“用户- 网络接口 ”(UNI) 标准,无法与常规ATM器件相连接 ,但可在ATM网中替代每一常规ATM交换机。CSR与 UNI兼容,能够象LIS路由器那样使ATM 的子网互相连接,还能对邻近子网提供直达VC。此外,还有“聚集路由 IP交换”(ARIS ,aggregated route2based IP switch2ing) 和标签交换( Tag Switching) 的结构,也是IP over ATM ,它们利用VC 使所有的业务量通过,但不会引起VC过多。IP 叠加移动AT
14、M随着数字无线通信业务的快速增长,新一代移动交换网正在形成。为了实现宽带无线通信,移动交换网正在考虑使用无线异步转移模式(WATM) 。所谓无线ATM系统,包含有线骨干网和移动终端的无线接入。联系到城市蜂窝网,移动用户的终端(如手机 )分别经由无线电线路连接各该区的无线基台,而整个蜂窝网的所有基台都由有线线路互相连接并连至移动交换中心,组成ATM 网,这就称为移动ATM 网(mobile ATM) 。相应地 ,每一无线基台成为供移动终端使用的 ATM基台,并分别有移动用户- 网络接口 (“M”UNI) 。移动用户可能是个人手机,如GSM的手机,也可能是经过无线局域网的移动IP终端。ATM基台经
15、过有线线路连接移动ATM交换机,其中有移动网络- 网络接口( “M”NNI) ,便于与其它移动ATM 交换机经过有线线路互相连接,组成移动ATM骨干网。当然,也有无线ATM终端,经过无线电线路连至移动ATM交换机。在这样的移动ATM网,经由ATM信令和控制规约,可以实现位置管理和交接过程( hand2off) ,并且使移动网中的IP (mobile IP) 可相互配合工作,这是标准的IP叠加移动ATM( IP over mobile ATM) 。另外一种方案将IP流程变换至ATM交换机,称为“IP交换叠加快速ATM信元传输”( IPSOFACTO , IP switching over fas
16、t ATM cell transport) 。它在建立通道使IP流程通过ATM交换机时,不需要ATM信令,而是由交换机控制器运用IP选寻路由规约,推动该流程。在每一IP流程的第一个分组通过后,每一交换机内建立快捷的虚拟通道(VC) ,可使流经控制器的分组数减至最少。IP包含的各种控制信息可以用来增加、消除,或修改交换通道。IPSOFACTO 网中, 移动网IP ( mobile IP) 的IP 路由器可以用来把IP 分组发往移动主机(mobile host) 。利用移动网 IP ,使这种网可在第一个分组选寻路由过程中建立交换通道至终端的现行位置。终端移动至其它位置,分组将送往新的位置,这种网沿
17、新的路由建立交换通道,回收过去的交换通道。移动网IP可能使建立和回收交换通道得到优化。这种IPSOFACTO 一般在ATM骨干网中使用,而移动终端则经过无线LAN连接骨干网。在这种情况下, IP分组经由无线线路传送。如果在无线线路上由无线ATM用作接入规约,成为无线 ATM线路,则IPSO2FACTO 也可延伸至移动终端。参照上述两种方法,又在研究“双集结构”(dual stack architecture) ,把移动网IP和移动网ATM两种规约聚集在同一交换机进行工作,设法使两者合为一体。IP、A TM 、SDH 及WDM 的特点ATM是一种基于固定信无的快速分组交换的传送技术 , 既继承了
18、电路交换方式中速率的独立性, 又具有分组交换方式对任意速率的适应性。 ATM的通路分割不靠参考时钟,而靠信头区分, 决定于信源, 因而,ATM网络对带宽是透明的, 具有出色的多业务和多比特率处理能力, 能够动态地处理任意不同带宽业务的传输和交换, 有效地利用网络资源, 适于循序渐进地引进各种任意速率的新业务, 并易于处理强变比特率业务。ATM是以交换为核心的技术,ATM交换机在宽带网上起着骨干网枢纽的核心作用。SDH是一个将复接、线路传输及交换功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网。它正在成为国家级骨干传输网的主体, 以SDH为主体的传输网是今后B- ISDN和智能网( IN
19、) 的关键支撑技术之一。SDH 在高次群的多路复用信号中, 采用同步字节, 利用各指针调整的方法, 插入或分出低次群支路的数字信号, 而不必多路分解整个信号。也可采用映射和指针调整的方法, 将现有不同标准的各次群的准同步数字体系(PDH) 的数字信号装入STM - 1或再复接到STM 高次群。 SDH能用分插复用器(ADM ) 和数字交叉连接设备 (DXC) 进行动态电路连接, 并可组成自愈环。此外, SDH提高了网络资源的利用率, 降低了管理和维护费用, 给网络操作营运者和使用者带来极大的好处。WDM就是采用波分复用器(合波器 ) 在发送端将不同波长的信号光载波合并起来, 并送入一根光纤传输
20、; 在接收端, 再由另一波分复用器(分波器) 将这些不同信号的光载波分开。采用WDM系统能充分利用光纤的巨大带宽资源, 可以使容量迅速扩大几倍至上百倍; 在大容量长途传输时可以节省大量光纤和再生器, 从而大大降低传输成本; 可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。与IP over ATM比较, IP over SDH具有下列优点: (1) 减少开销, 提供更高的带宽利用率, 提高传输效率。(2) 可以提高吞吐量, 适用于IP 业务量大的网络环境。(3) 简化了网络体系结构, 降低了成本。(4) 与千兆位高速路由器紧密结合。IP over SDH 技术在大量实时性强的多业务环境下, 表现不如
21、ATM 技术, 但IP over ATM的不足之处是网络体系结构复杂、传输效率低、开销损失大(达2030% )。而SDH与IP的结合恰好能弥补IP over ATM的弱点。高密度WDM系统使我们能对电信业务进行光复用, 一部分波长被指定用于高带宽IP 光网, 即IP over WDM, 它可能用于高业务量的尽力传送(best of effort) 的机对机业务; 另一部分波长被指定用ATM光网,即IP over ATM, 它可能用来支持虚拟专用网(VPN: virtual private network) 和执行重要任务的IP 网; 还有一部分波长则被指定用传统的SDH业务, 即IP over SDH, 它可能用来集中和传送传统的IP 网业务。因此基于WDM的光因特网是同时能把IP over ATM和IP over SDH这两种解决方案纳入一个网络结构的技术。它既可以用SDH的帧结构 , 也可以用千兆比以太网的帧结构。所以, 光因特网被一些大公司选作新一代的因特网技术, 可以使通信公司基于用户的特定需求向用户提供一整套服务和协议。
