未来宽带骨干网传输技术的发展方向

黄俊、陈利

　　随着现代电信、计算机和因特网技术的飞速发展，数据、语音、视频等业务传输都在不断增长，并呈现出融合趋势，现有网络已经难以满足快速增长的业务需求，强烈需要建设一个新型的宽带骨干网来承载这些快速发展的业务。

从网络结构上看

　　物理层

　　SONET（同步光纤网络）在许多方面的重要价值，使它成为长距离、高速度光纤通信的最主要协议。首先，SONET的可伸缩性使它成为实现新一轮高速端口的首要技术。因为OC-3 (155Mbps)已成为一种过时的辅助技术，在高速的路由器和交换机上OC-48 (2.4Gbps)端口速度现在已经非常普遍，OC-768 (40Gbps)的端口速度也即将闪亮登场，随着数据流量吞吐率不断增长，SONET成为一种重要的骨干网络传输技术。

　　在SONET出现之前，每个光纤设备制造商各自为政，在产品生产中采用自己独立的技术，产品互不兼容。SONET的出现起到了标准化高速光纤数据传输的作用。

　　数据链路层

　　ATM为语音、视频和数据创建了一个单一的网络，并且语音和视频流能够维持在用户所要求的较低的时延和抖动水平上。同时，对时间不敏感的数据能够充分利用剩余的信道容量，这样可以相对降低为提供服务质量保证的费用。

　　正像SONET有许多特征没有包含在传统的物理层协议的定义中一样，ATM也不能完全被当作数据链路层协议。尽管一个ATM信元与典型的第二层数据帧很相似，都具有错误修正能力，也都包含有对本地数据链接非常重要的地址信息，但是，第二层的规程并不要求像ATM那样，把全部的通信流都转换成固定长度的信元。

　　ATM有精心制作的服务质量QoS，没有数据链路层所要求的兼容性。然而，ATM作为与物理层的接口，无疑又非常适合第二层协议的定义。它对第一层的选项包括了许多运送ATM信元的光纤传输方法，包括SONET、第五类双绞线铜缆和T1线等。

　　虽然ATM也能被当作统计多路复用器来为大量非实时的数据流提供服务，但它的主要优势还在于能够接收实时数据流（例如语音和视频）而不造成抖动和时延。

　　网络层

　　在网络层上，随着Internet取得的巨大成功，IP已经成为了公认的标准。IP随着技术的发展和承载业务的多元化，IP这种以“尽力传送”的方式来传输数据的无连接协议，需要为业务提供服务质量保证（QoS），否则无法达到骨干网所需要的电信级的服务质量。

从网络层次上看

　　这样，在网络层次上，由物理层、数据链路层和网络层组成的骨干网形成了IP/ATM/SONET/Optical的体系结构。但是，SONET的APS设备带来了额外的“容错税”，为了实现容错在SONET中需要花费整个带宽的50%作为“容错税”。因此，许多电信运营商想要去掉这一层。

　　IP/ATM/SONET/Optical体系结构的缺点随着应用的深入逐渐暴露了出来：效率低、设备复杂、成本高昂、管理复杂等。随着吉位路由交换机包转发速度增加到数十兆的速率以及拥有了155Mbps和622Mbps的SONET端口，Internet骨干网于是采用了以PPP协议连接路由器的方式构成，这就是IP over SONET（POS）的结构。这种结构很快取代ATM成为Internet骨干网技术的主流，它将传输效率从不到80％提高到95％以上，并且使设备简化、成本降低。

　　IP over SONET并不是分层简化的终极体系，在骨干网络中还能进一步简化掉SONET层，把IP应用直接运行在光通道上（IP over Optical）。全光网络不需要SONET层复杂的链路层管理，Internet固有的分布式生存特性使其具有保护和自愈能力。在IP优化光网络中不使用SDH和ATM，数据包的转发交换是由吉位路由交换机完成的。由于在IP优化光网络中没有更低层的传输协议可以使用，自愈恢复最好是在网络层完成。可以使用MPLS（多协议标记交换）或者DPT（动态包传输）实现网络层上的自愈恢复，使整个网络保持健壮性和高效性。

从服务质量上看

　　新一代的宽带IP骨干网络，已不再是传统意义上的Internet，它需要在其骨干上运行比现在更多的业务。新的骨干网络结构必须能够提供包括语音、数据、视频等多种服务。因此，就要求有一定的服务质量(QoS)，这个服务质量是指要求在时间延迟和传输误码率两方面要得到高质量的保证。在网络中就必须能够提供业务流控制的手段和流量管理的方法。

　　对于宽带骨干网来说，追求最大限度地利用资源、降低成本、提高效率是网络建设、网络运营的根本要求。所以在网络的高层需要选择高效的组网技术，充分发挥物理资源。流量管理技术能够在发生拥塞的网络中，保证各个业务的服务质量。

　　IETF从综合服务工程组中成立了一个新的工作组来创建区别服务（DiffServ），以实现骨干网络中的QoS功能。在IP网络中为流量区分优先级的另一个有效机制是TCP速率控制，它通过调节终端窗口的大小而不是让其任意增长的方式来实现，TCP速率控制能够减轻网络上的包流量。

　　IP骨干网络管理上的重要问题是如何监视流量，并防止和化解拥塞。为了适应IP over ATM的发展，出现了多协议标记交换技术MPLS。MPLS可在ATM交换机中根据标记，为IP实时业务数据流建立虚电路，保证QoS。

　　未来的宽带骨干网将担当起三网统一的任务，为多种业务提供支撑的平台。网络首先要有很高的效率，使网络层次更加简明，从而得到高的传输效率；另外，需要在网络层或者更高的应用层次上下工夫，把服务质量、流量监控和网络管理的功能提高到一个更高的境界。

摘自《中国数据网》