一 、寬帶IP技術(shù)的發(fā)展動態(tài)
1 IP Over ATM
IP Over ATM技術(shù)的核心問題在于它只對數(shù)據(jù)流的第一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由地址處理,按路由轉(zhuǎn)發(fā),接著根據(jù)已計(jì)算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路VC,以后的數(shù)據(jù)包沿著VC以直通(Cut-Through)方式進(jìn)行傳輸,不再經(jīng)過路由器,從而將數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到第二層交換程度。IP Over ATM的分層模型和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
用ATM來承載IP業(yè)務(wù),大抵可以分為兩類:一類為迭加模式,另一類為集成模式 。
(1)迭加模式指的是IP網(wǎng)的尋址是迭加在ATM尋址基礎(chǔ)上的,通俗一點(diǎn)說,在迭加模式中ATM的尋址方式不是變的。IP地址在邊緣設(shè)備中映射成ATM地址,IP包據(jù)此傳向另一端邊緣設(shè)備。迭加模式的最大特點(diǎn)是在ATM網(wǎng)中不論是用戶網(wǎng)絡(luò)信令還是網(wǎng)間信令均不變,對ATM網(wǎng)來說IP業(yè)務(wù)只是它承載的業(yè)務(wù)之一,ATM的其它功能照樣存在,不受影響。最典型的迭加模式有局域網(wǎng)仿真(LANE)、經(jīng)典地在ATM上傳送IP(CIP OA—classical IP over ATM)和ATM上的多協(xié)議(MPOA—multiprotocol over ATM)等 。
(2)集成模式指的是將IP網(wǎng)設(shè)備和ATM網(wǎng)設(shè)備集成在一起。在集成模式中,ATM網(wǎng)的尋址已不再是獨(dú)立的,將受到IP網(wǎng)設(shè)備的干預(yù)。在集成模式下,IP網(wǎng)的控制設(shè)備一般可稱為IPC,它既具有傳統(tǒng)路由器的功能,能完成IP網(wǎng)的路由功能,又具有控制建立ATM虛通路的能力。IPC是一個(gè)邏輯功能塊,它可以是一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備,也可以是ATM交換機(jī)中的一個(gè)功能模塊,但它是必不可少的。ATM交換設(shè)備一般仍為普通ATM交換機(jī),但已有重大的改變,最大的變化是信令(UNI和NNI),它們之間的信令已不再是ATM Forum或ITU-T的信令,而是一套特別的控制方式。其目的在于能快速建立連接,以滿足無連接IP業(yè)務(wù)快速切換的要求。
迭加模式和集成模式是按ATM信令來分類的,不能反映網(wǎng)絡(luò)的整體性能。從網(wǎng)絡(luò)整體性能角度出發(fā),ATM可以有兩種方法來支持IP over ATM。
(1)ATM作為鏈路。使用ATM的永久性虛通路將地域上分離的路由器連接起來,這里ATM的永久性虛通路取代了傳統(tǒng)的專線,這種工作方式即為以ATM作為鏈路來承載IP業(yè)務(wù)。在這種工作方式中,ATM只是作為鏈路將若干路由器連起來,它不參與IP網(wǎng)的尋徑功能,因而這種IP網(wǎng)實(shí)質(zhì)上仍是一個(gè)路由器網(wǎng),不改變IP網(wǎng)的整體性能,只是提高了某些部分的傳輸速率而已。
(2)ATM作為網(wǎng)絡(luò)。這種方法是ATM網(wǎng)以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP over ATM。在此場合下,ATM參與了IP網(wǎng)的尋徑功能。由于ATM的尋徑及其它指標(biāo)大大優(yōu)于普通路由器,因而以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP網(wǎng)(IP over ATM),可以顯著提高IP網(wǎng)的性能,不僅提高了傳輸速率,也大大縮短了傳輸時(shí)延。以網(wǎng)絡(luò)形式來支持IP網(wǎng)(IP over ATM)的最合理算法是MPLS。MPLS是一種拓?fù)潋?qū)動的算法,它和無連接的IP傳輸非常適應(yīng);MPLS算法的ATM上的IP網(wǎng)是一種很好的IP網(wǎng)的組織形式,可構(gòu)成一個(gè)主干物理通信平臺多業(yè)務(wù)同時(shí)應(yīng)用的十分理想的格局,并且能從整體上提高IP的性能。
盡管IP over ATM,特別是ATM以網(wǎng)絡(luò)形式來支持能獲得很好的網(wǎng)絡(luò)整體性能,但IP over ATM的技術(shù)進(jìn)展比較慢,尤其是MPLS的標(biāo)準(zhǔn)化工作尚需時(shí)日,這使得ATM仍不能滿足業(yè)務(wù)高速發(fā)展對帶寬的要求,從而導(dǎo)致IP over SDH技術(shù)的出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)特別注意IP over ATM和IP over SDH具有各自的適應(yīng)面。
2 IP Over SDH/SONET
IP over ATM技術(shù)相對來說比較成熟,已在許多電信廠商的骨干網(wǎng)中得到了成功的應(yīng)用。不過,近來業(yè)界對IP網(wǎng)骨干網(wǎng)的建設(shè)提出了更新的解決方案,即跳過ATM網(wǎng)而采用IP over SDH的技術(shù),直接在SDH上構(gòu)建IP網(wǎng)。
3 IP Over WDM/Optical
從光通信技術(shù)發(fā)展趨勢看,SDH/SONET在不久的將來必然讓位于波分復(fù)用(WDM:Wave Divi-sion Multiplexing)技術(shù),因此IP Over SDH/SONET將最終發(fā)展成為IP Over WDM/Optical,即IP數(shù)據(jù)包直接在光路上跑。
采用IP Over WDM/Optical技術(shù),可減少網(wǎng)絡(luò)各層之間的冗余部分,減少SDH/ SONET、ATM、IP等各層之間的功能重疊,減少設(shè)備操作、維護(hù)和管理費(fèi)用。同時(shí)由于省去了中間的ATM層和SDH/SONET層,其傳輸效率最高,而且可以大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的成本,從而間接降低了用戶獲得多媒體通信業(yè)務(wù)的費(fèi)用。顯然,這是一種最直接、最簡單、最經(jīng)濟(jì)的IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),非常適用于超大型IP骨干網(wǎng)。IP Over WDM /Optical的分層模型和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。
業(yè)界剛剛提出IP Over WDM/Optical的解決方案,這種方案還不成熟,需要開發(fā)新的光纖傳輸接口以及解決如何進(jìn)行光網(wǎng)絡(luò)層的管理等問題。目前,Cisco和DWDM技術(shù)的領(lǐng)先廠商Ciena正在合作開發(fā)基于IPOver WDM技術(shù)的交換、路由設(shè)備。IP Over WDM技術(shù)目前正由ITU—T SG15和光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)論壇(OIF)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作,無論是接口標(biāo)準(zhǔn)還是適配標(biāo)準(zhǔn)都未成熟,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)點(diǎn)到點(diǎn)的最長距離只能達(dá)到100km ,因此離實(shí)用還有一段距離。
4 光互聯(lián)網(wǎng)
據(jù)世界領(lǐng)先的Internet服務(wù)供應(yīng)商提供的消息:Internet骨干網(wǎng)的帶寬每約6~9個(gè)月就翻一番。1995年Internet骨干網(wǎng)的帶寬為155Mb/s,1997年為6 2 2Mb/s,而到了1998年已達(dá)到2.5Gb/s,1999年可能突破10Gb/s。也就是說,如果不采用波分復(fù)用技術(shù),那么僅Internet的數(shù)據(jù)流量就可以占滿整個(gè)單波長光纖系統(tǒng)的容量(目前,單波長光纖系統(tǒng)的最大傳輸速率為10Gb/s,發(fā)展?jié)摿σ驯M)。此時(shí),再用SDH /SONET設(shè)備來將Inter-net業(yè)務(wù)和別的業(yè)務(wù)進(jìn)行高速率時(shí)分復(fù)用(TDM),既沒必要,也不可能。
因此,人們迫切希望出現(xiàn)一種新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)體制,以適應(yīng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)(尤其是Internet業(yè)務(wù))的驚人增長。隨著WDM、千兆以太網(wǎng)、G級(1000Mb/s)/T級(1000Gb/s)交換機(jī)和路由器的相繼問世,光互聯(lián)網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。所謂光互聯(lián)網(wǎng)就是由高性能分組交換機(jī)、路由器組成的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)和路由器之間可能通過光纖直接相連,或連至光網(wǎng)絡(luò)層(Optical Network Layer)。光網(wǎng)絡(luò)層(即服務(wù)層)可以為包括SDH/SONET網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等在內(nèi)的客戶層設(shè)備提供波長路由。
1998年4月,Cicso、Ciena、Lucent、NTT、AT&T、3Com、Bellcore、HP、Qwest 、Sprint、World-Com等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備公司和運(yùn)營公司成立了光互聯(lián)網(wǎng)論壇OIF(Opt ical Internet working Forum),以加速光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。目前,OIF正在和ITU-T、IETF、ATM論壇等標(biāo)準(zhǔn)化組織合作制訂有關(guān)光互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范,但是它關(guān)注的不是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的技術(shù)問題,而是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性問題,如光互聯(lián)網(wǎng)的光網(wǎng)絡(luò)物理層傳輸接口(如比特率、不同數(shù)據(jù)格式的成幀和同步以及光纖的特性)、光網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層之間中間層的適配以及中間鏈路層的管理(包括故障和性能管理、中間層的配置、中間層的保護(hù)/恢復(fù)、會話管理、計(jì)費(fèi)和安全等)等。
目前OIF已確定了用于描述光互聯(lián)網(wǎng)的多協(xié)議參考模型,即光互聯(lián)網(wǎng)重疊模型。
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