三种宽带IP技术简介

谢 蔚

　　因特网的高速发展带来了对带宽的巨大需求，原有的主要提供话音业务的电路交换网络已远远不能适应IP（网际协议）业务的需求。为此，各种宽带IP技术应运而生。

1、IP over ATM（异步转移模式）

　　IP是因特网的基础技术，是一个为高级传输协议提供无连接服务的网络协议。它与传输控制协议（TCP）一起构成因特网协议簇的核心单元。IP有相应的地址和选路功能，在进行任何数据传输之前，必须在两个通信实体之间建立一条端到端的连接。IP结构简单，容易实现异型网络互联。ATM是一种以定长信元为单位进行信息复用和交换的技术，可为不同等级的业务提供相应的服务质量。ATM面向连接，有自己的地址结构、选路方式和信令。IP over ATM工作方式指将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个数据包时，先根据IP数据包中的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC），转发数据包。

　　在ATM上运载IP业务有两种模型：重叠模型和集成模型。重叠模型是指IP网络的主干部分引入了ATM交换，在其他部分是路由器。IP和ATM仍然保持各自标准的地址分配策略和信令协议，两层之间具有特定的映射关系。IP路由协议由IP路由器来实现。ATM网络需要实施ATM路由协议，在寻址方式上需要进行地址解析。IP路由器和ATM交换机在功能上分离，ATM网络作为IP网的传输骨干网。ATM网上的设备需要分配IP地址，也要分配ATM地址，而且需要两套维护和管理功能。集成模型是将IP协议与ATM层集成在一起，使得ATM交换机和IP路由器成为一体，两者采用完全相同的协议体系和地址分配策略，不需要进行地址解释，ATM网络作为传输网络使用，用虚通路协议（VPI）/虚通道标识符（VCI）的信元传送代替传统的分组传送。

　　IP over ATM的优势是：采用固定长度的短分组，能灵活地综合传输与交换不同速率的业务；采用虚电路，能较细地分配不同速率的逻辑信道，支持多种连接，调度较灵活；保持ATM支持多业务、提供服务质量保证的优点；具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高。其不足之处是：在数据传输时，发端要将IP分组分割成ATM信元，收端再将其恢复为IP分组，这降低了利用率；采用交换式虚电路（SVC）作为ATM信元的传输路径；ATM和IP之间存在的差异，使协议变得复杂；随着速度的提高，ATM拆装信元的实现成本增加。

2、IP over SDH（同步数字系列）

　　IP over SDH的工作原理是，先将IP分组按认证请求（RFC）的要求放入点到点协议（PPP）的分组中，实现差错控制和链路初始化控制，启动和配置链路层和网络层协议，再将PPP分组放入高级数据链路控制（HDLC）的帧结构中，最后将HDLC帧放入SDH的净荷区。

　　IP over SDH具有较高吞吐量、较低协议开销、较高带宽利用率，兼容性好；采用同步复接技术，便于从高次群数字流中分离出低次群的数字流；对IP路由支持能力强，具有很高的IP传输效率，适用于IP业务为主的网络环境；SDH技术本身所具有的环路和网络自愈功能有助于达到纠错的目的。但是，它也有不足之处。首先，由于SDH的提出主要是为了传输多路数字电路，其基本帧重复频率为8kHz，而现在的IP分组传送未使用8kHz频率，这样，映射就显得不够合理；其次，SDH设备多为双向对称工作，而IP网络中不同方向的业务量往往不同，因此需要考虑如何有效地配置设备；最后，SDH网络有抗毁能力，IP网络和其下面的物理光层也有抗毁能力，显得重复浪费。

3、IP over DWDM（密集波分复用）

　　DWDM技术由于在一根光纤上利用不同的波长可以传送多路光信号，因此能满足快速增长的数据通信的需求，特别适应大流量IP业务对于传输带宽的冲击。IP over DWDM综合发挥了IP技术和基于DWDM的光网络技术的优势，主要表现在以下几个方面：充分利用了光纤的巨大带宽资源，提高网络传输容量；IP骨干路由器和DWDM波长直接相连，降低了对IP高速网络控制和管理的复杂度，同时也减少了设备操作、维护和管理费用，降低成本；对传输码率、数据格式及调制方式透明，可以与现有通信网络兼容，还可以支持未来的宽带业务网，方便网络升级。但是，这种技术的标准尚未完全制定，而且DWDM设备价格很高，光放大器、光转发器、光分插复用器等也很贵，DWDM系统的网络拓扑结构是点到点方式，还没有形成光网络。

4、宽带IP技术比较

　　在高性能、高宽带的IP业务应用方面，IP over ATM技术充分利用了已经存在的ATM网络和技术，适合于提供高性能的综合通信服务，能够避免不必要的重复投资，但相对技术复杂，网络运行和维护成本较高；而IP over SDH技术由于去掉了ATM设备，因此投资少，见效快，且线路利用率高，但它缺乏带宽管理、服务质量和灵活的网络工程设计能力。因此，当对速度要求较高时，可以选择IP over SDH，而当灵活的带宽管理、服务质量和网络工程比较重要时，应选择IP over ATM。IP over DWDM是一种比较理想的宽带IP业务传送技术，能够极大地拓展现有的网络带宽，最大限度地提高线路利用率。在外围网络以吉比特以太网为主的情况下，这种技术能真正地实现无缝接入。

----《现代通信》