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把脉IP技术与光融合三大主线

菜鸟
2003-02-24 17:57:00    评分
宗哲   世界范围内的语音和数据通信业务的发展发生了根本变化,以业务年增长率变化为例,电话业务增长趋缓,年增长率仅为8%,而数据通信业务的年增长率却超过100%。有关专家预测,到2005年,纯语音和数据流之比为1:99,因此业务供应商的80%收益将来自数据业务,特别是IP业务。数据通信网络技术以一日千里的速度发展,在诸多IP技术方案中,IP over ATM,IP over SDH,IP over WDM等技术成为IP技术与光融合三大主线。   三种IP网络技术性能   (1)IP over ATM   这是一种ATM和Internet相结合的方式。从开放系统互联的分层结构来看,IP层在ATM之上,因此这种传递方式叫作IP over ATM。它把ATM网络作为Internet的主干网。用户设备作为计算机连到局域网,局域网之间、局域网和主干网之间,都通过网关相连。ATM一开始就作为电信业的基本传输体制而出现,其提供的端口速率范围极广,从1.5Mbps,可逐步扩展到10Gps,未来可达40Gbps,ATM的优势主要来自它的这种可扩展性和灵活性。   优点   1、可利用ATM的Qos特性,保证网络的服务质量;2、网络具有很好的可扩充性和灵活性;3、支持多种业务,可从传统的数据到对延时敏感的语音和视频汇集到一个网络上,并为不同业务类型提供不同的服务质量;4、有很好的网络流量管理和控制性能,表现在ATM流量控制方面非常精细,这一点对带宽毕竟是宝贵的,对线路费用非常高的广域网来说就显得非常重要,也是目前ATM仍在广域网中被广泛采用的原因之一。   缺点   1、传输效率低是IP over ATM的致命缺点,造成传输效率低的原因是IP数据包需映射成ATM信元,由此形成的传输开销约占24%,故造成传输效率低;2、网络管理比较复杂,因为要解决诸多矛盾,如需要解决IP地址与ATM地址多重映射的矛盾,IP网络的非连接特点与ATM面向连接之间的矛盾;3、不太适合用于超大型IP骨干网。   (2)IP over SDH   IP over SDH是IP数据包通过采用点到点协议PPP,映射到SDH帧上,按各次群相应的线速进行连续传输;IP over SDH技术的实现需要高速路由器和PPP协议,采用的仍然是传统路由器的逐包转发方式,它无需利用广域网上的ATM交换机来建立虚电路VC。   优点   1、IP over SDH省去了ATM层,简化了IP网络体系结构,提高了数据传输效率;2、可以充分利用SDH技术的各种优点,如SDH使国际电信互通成为可能,SDH帧结构中安排了丰富的开销比特,可加强网络的运行、管理和维护能力;网络还有很好的兼容性等;3、将IP网络技术建立在SDH传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容各种不同技术和标准,实现全球互联网;4、有利于实现IP多点广播技术。   缺点   1、目前IP over SDH尚不支持虚拟专用网VPN和电路仿真;2、在所有包交换技术中,ATM的Qos是最好的,它甚至可以做电路仿真,而IP over SDH技术,一般可进行业务分级,不能提供较好的服务质量Qos;3、对大规模的网络,需处理庞大、复杂的路由表,且查找困难,路由信息占用较大的带宽。   (3)IP over WDM IP over WDM通俗的说法就是IP数据包直接在光路上跑,减少网络层之间的冗余部分,由于省去了中间的ATM和SDH层,其传输效率最高,节省了网络运营商的成本,同时也降低了用户获得多媒体通信业务的费用,是一种最直接、最经济的IP网络体系结构,非常适用于超大型IP骨干网。   一种新技术的提出是由于市场的迫切需要所系。据世界领先的Internet服务供应商提供的消息:Internet骨干网的带宽每经过6-9个月就翻一番。1997年为622Mbps,1998年为2.5Gbps,预计今年可突破10Gpbs。也就是说,如果不采用WDM,那么仅Internet的数据流量就可以占满整个单波光纤系统的容量(目前,单波光纤系统的最大传输速率为10Gbps,潜力已尽)。此时,再用SDH设备来将Internet业务和别的业务进行时分复用(TDM),既没必要,也不可能。因此,TDM将由WDM取代,IP over SDH最终将让位于IP over WDM。   IP over WDM的主要特点:   1、充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,效率最高,成本最低;2、可同时在一根光纤中实现双向多媒体信息传输;3、可在不改变原光缆设施的条件下改变通信系统的组态,在网络设计中有很大的灵活性和自由,扩容更方便;4、使用WDM技术可降低对一些器件性能上的过高要求;5、WDM系统中主要器件波分复用器是无源器件、省电、可靠性高、故障率低,便于维护降低了成本。   三种网络技术比较和发展   当前该三种技术将在较长一段时间内共存,在数据通信网中将发挥各自的作用,逐渐走向配合,最后统一于IP over WDH技术。   1、传输效率是线路传输的重要的指标之一    IP over ATM由于传输开销了24%,故传输效率低,而IP over SDH取消了ATM层,效率提高20%以上,这对带宽、价格昂贵的广域网来说是一个相当可观的数字。而未来的IP over WDM则去掉了ATM和SDH,省掉不少开销税,IP数据包直接在光路上跑,大大提高传输效率。   2、带宽是IP网络技术追逐的重要目标,由于Internet网上业务爆炸性增长,带宽的要求每6-9个月就翻一番,故原有的在SDH用TDM制挖掘带宽的潜力已尽,只有WDM才能解决这一难,故将来非IP over WDM技术莫属。   4、从结构上看ATM较复杂,SDH次之,WDM最简单,在维护管理上,ATM需要解决IP地址与ATM地址多重映射的矛盾,IP网络的非连接特性与ATM面向连接之间的矛盾,使得网络管理维护比较复杂,而IP over SDH省去了ATM层,也省去了许多麻烦,IP over WDM则更简单,故维护和管理也更容易。   另外,IP over ATM和IP over SDH两种技术的定位不同,应用范围不同。ATM经过十几年的风风雨雨的发展已经成熟,并得到广泛应用。目前电信服务商可分成两类,一类是MSP(Multi-Ser-vice Provider)仍会在较长的时间内,采用ATM、B-ISDN构架网络开展服务,并且向那些不想通过Internet进行局域网互连的用户提供高性能的局域网互联手段。一类是ISP电信供应商将以Internet为主要业务服务,因此他们将采用纯IP技术来组建网络。由此可见,这两种技术有不同的应用模式,不同的业务服务商从不同的角度出发,有不同的组网方式,它们将在相当长的一段时间内共存。   1.IP over ATM   在90年代中期,由于ATM被认为是唯一可实现宽带综合网络的技术,因此在IP网中引入了ATM,Ipslon公司第一个采用IP交换的概念,采用IP overATM(POA)技术,在路由交换机中采用了硬件交换(在此前均采用了软件交换)。   虽然ATM有其优点如QoS较高,但实际操作起来发现ATM并不适合传送IP业务,ATM传送IP的封装开销高。IP封装PPP帧中的开销约为2.3%,IP封装在AAL/ATM里的开销约为24.4%,前者比后者要少得多。此外随着各种技术的发展,路由器可以做得更智能,ATM提供的优势,要么IP不需要,要么IP层也能通过增加新的功能来实现。现有的POA采用的是IP/AAL5/ATM/SONET/SDH结构,ATM不能很好地直接面向光层如WDM,由于一些ISP已经采用Gb/s速率接入,ATM对2.5Gb/s以上速率的支持也存在一定问题。此外,由于IPOA、LANE与MPOA标准存在这样那样的问题,虽有一些公司标准的产品可用,但互操作性差。除MPLS外的已有POA结合技术都只利用ATM的UBR业务,没有发挥ATM的QoS优势。   2.IP over SDH   现在的POS采用的是IETF定义的结构,即IP/PPP/HDLC/SONET/SDH/WDM结构,它是将IP包通过点对点协议(PPP)映射到SDH/SONET传输帧(STM-n)中。具体作法是先把IP数据报封装进PPP,然后利用高层数据链路控制(HDLC)成帧,再将字节同步映射进虚容器(VC)包封中,最后加上相应的SDH开销,置入STM-n帧内。   POS具有封装开销低,运行费用低,实现简单,网络结构简单等特点。而因特网骨干网的关键问题是带宽不够,且骨干网中路由器数目少。POS适合组建因特网的骨干网解决带宽瓶颈问题,因而受到一些大ISP的青睐。但POS只适于单一业务(IP)平台与尽力传送数据业务的场合,不适于多业务网络和有QoS要求的业务。   3.IP over Optical   目前IP over Optical主要是IP over WDM(POW),该技术在国际上已经成熟,据统计,从1999年起国际上新建的IP网络在核心网中主要采用IP over WDM。现在的IP over WDM采用的帧结构主要有两种:SONET/SDH的帧结构和千兆比以太网的帧结构。这两种帧结构均在实际的IP网络中得到了应用。   由于以太网在局域网中占据了绝对的市场优势,而实际上,以太网是最适合传送IP的技术。IEEE802.3ae正在制定Ethernet over WDM(EOW)的标准,它采用10Gb/s的以太网,在WAN兼容SDH/SONET。 摘自《通信产业报》2003.2.19



关键词: 把脉     技术     融合     三大     主线     业务     数据     结构         

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