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软考:IP技术发展动态综述
http://www.21tx.com 2005年08月04日 exam100

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  一、宽带IP技术的发展动态

  1、IP Over ATM

  IP Over ATM技术的核心问题在于它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理,按路由转发,接着根据已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC,以后的数据包沿着VC以直通(Cut-Through)方式进行传输,不再经过路由器,从而将数据包的转发速度提高到第二层交换程度。

  用ATM来承载IP业务,大抵可以分为两类:一类为迭加模式,另一类为集成模式 。

  (1)迭加模式指的是IP网的寻址是迭加在ATM寻址基础上的,通俗一点说,在迭加模式中ATM的寻址方式不是变的。IP地址在边缘设备中映射成ATM地址,IP包据此传向另一端边缘设备。迭加模式的最大特点是在ATM网中不论是用户网络信令还是网间信令均不变,对ATM网来说IP业务只是它承载的业务之一,ATM的其它功能照样存在,不受影响。最典型的迭加模式有局域网仿真(LANE)、经典地在ATM上传送IP(CIP OA—classical IP over ATM)和ATM上的多协议(MPOA—multiprotocol over ATM)等 。

  (2)集成模式指的是将IP网设备和ATM网设备集成在一起。在集成模式中,ATM网的寻址已不再是独立的,将受到IP网设备的干预。在集成模式下,IP网的控制设备一般可称为IPC,它既具有传统路由器的功能,能完成IP网的路由功能,又具有控制建立ATM虚通路的能力。IPC是一个逻辑功能块,它可以是一个独立的物理设备,也可以是ATM交换机中的一个功能模块,但它是必不可少的。ATM交换设备一般仍为普通ATM交换机,但已有重大的改变,最大的变化是信令(UNI和NNI),它们之间的信令已不再是ATM Forum或ITU-T的信令,而是一套特别的控制方式。其目的在于能快速建立连接,以满足无连接IP业务快速切换的要求。

  迭加模式和集成模式是按ATM信令来分类的,不能反映网络的整体性能。从网络整体性能角度出发,ATM可以有两种方法来支持IP over ATM。

  (1)ATM作为链路。使用ATM的永久性虚通路将地域上分离的路由器连接起来,这里ATM的永久性虚通路取代了传统的专线,这种工作方式即为以ATM作为链路来承载IP业务。在这种工作方式中,ATM只是作为链路将若干路由器连起来,它不参与IP网的寻径功能,因而这种IP网实质上仍是一个路由器网,不改变IP网的整体性能,只是提高了某些部分的传输速率而已。

  (2)ATM作为网络。这种方法是ATM网以网络形式来支持IP over ATM。在此场合下,ATM参与了IP网的寻径功能。由于ATM的寻径及其它指标大大优于普通路由器,因而以网络形式来支持IP网(IP over ATM),可以显著提高IP网的性能,不仅提高了传输速率,也大大缩短了传输时延。以网络形式来支持IP网(IP over ATM)的最合理算法是MPLS。MPLS是一种拓扑驱动的算法,它和无连接的IP传输非常适应。基于MPLS算法的ATM上的IP网是一种很好的IP网的组织形式,可构成一个主干物理通信平台多业务同时应用的十分理想的格局,并且能从整体上提高IP的性能。

  尽管IP over ATM,特别是ATM以网络形式来支持能获得很好的网络整体性能,但IP over ATM的技术进展比较慢,尤其是MPLS的标准化工作尚需时日,这使得ATM仍不能满足业务高速发展对带宽的要求,从而导致IP over SDH技术的出现。应当特别注意IP over ATM和IP over SDH具有各自的适应面。

  2、IP Over SDH/SONET

  IP over ATM技术相对来说比较成熟,已在许多电信厂商的骨干网中得到了成功的应用。不过,近来业界对IP网骨干网的建设提出了更新的解决方案,即跳过ATM网而采用IP over SDH的技术,直接在SDH上构建IP网。

  如图2所示,IP Over SDH/SONET是IP数据包通过采用点到点协议(PPP)映射到SDH/SONET帧上,按各次群相应的线速率进行连续传输的。IP Over SDH/SONET也叫Packet Over SDH/SONET或PPP Over SDH/SONET(POS)。

  IP Over SDH/SONET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(Forward)方式。这种方法的基本思路是将路由计算与包的转发分开,采用缓冲Cache技术、硬件芯片快速处理技术(ASIC技术)和以信元交换矩阵作为路由器内部体系构架的交换路由技术,将路由器包的逐包转发速度控制得与第二层交换的速度相当。它无须利用广域网上的ATM交换机来建立虚电路VC。目前不少网络设备公司已推出基于IP Over SDH/SONET技术的交换路由器产品,如CISCO千兆位交换路由器GSR、Ascend千兆位路由转发器GRF等。

  将Internet建立在SDH/SONET传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容各种不同的技术和标准,实现网络互连,从而为Internet技术适用于多媒体业务平台打好传输体制上的基础。目前IP Over SDH/SONET技术一般可进行业务分级(CoS),尚不能像IP Over ATM技术那样提高QoS。

  IP Over SDH/SONET技术的不足之处主要有:

  ●不适于集数据、语音、图像等的多业务平台;

  ●目前IPOver SDH/SONET技术一般可进行业务分级(CoS),尚不能像IP Over ATM技术那样提供服务质量较好的QoS;

  ●对大规模的网络,需处理庞大、复杂的路由表,而且路由表查找困难,路由信息占用较大的带宽;

  ●尚不支持虚拟专用网VPN和电路仿真;

  ●网络扩充性能较差,不如IPOver ATM技术那样灵活。

  3、IP Over WDM/Optical

  从光通信技术发展趋势看,SDH/SONET在不久的将来必然让位于波分复用(WDM:Wave Divi-sion Multiplexing)技术,因此IP Over SDH/SONET将最终发展成为IP Over WDM/Optical,即IP数据包直接在光路上跑。

  采用IP Over WDM/Optical技术,可减少网络各层之间的冗余部分,减少SDH/ SONET、ATM、IP等各层之间的功能重叠,减少设备操作、维护和管理费用。同时由于省去了中间的ATM层和SDH/SONET层,其传输效率最高,而且可以大大节省网络运营商的成本,从而间接降低了用户获得多媒体通信业务的费用。显然,这是一种最直接、最简单、最经济的IP网络体系结构,非常适用于超大型IP骨干网。

  业界刚刚提出IP Over WDM/Optical的解决方案,这种方案还不成熟,需要开发新的光纤传输接口以及解决如何进行光网络层的管理等问题。目前,Cisco和DWDM技术的领先厂商Ciena正在合作开发基于IPOver WDM技术的交换、路由设备。IP Over WDM技术目前正由ITU—T SG15和光互联网络论坛(OIF)进行标准化工作,无论是接口标准还是适配标准都未成熟,实验室内点到点的最长距离只能达到100km ,因此离实用还有一段距离。

  4、光互联网

  据世界领先的Internet服务供应商提供的消息:Internet骨干网的带宽每约6~9个月就翻一番。1995年Internet骨干网的带宽为155Mb/s,1997年为6 2 2Mb/s,而到了1998年已达到2.5Gb/s,1999年可能突破10Gb/s。也就是说,如果不采用波分复用技术,那么仅Internet的数据流量就可以占满整个单波长光纤系统的容量(目前,单波长光纤系统的最大传输速率为10Gb/s,发展潜力已尽)。此时,再用SDH /SONET设备来将Inter-net业务和别的业务进行高速率时分复用(TDM),既没必要,也不可能。

  因此,人们迫切希望出现一种新的网络通信技术体制,以适应数据通信业务(尤其是Internet业务)的惊人增长。随着WDM、千兆以太网、G级(1000Mb/s)/T级(1000Gb/s)交换机和路由器的相继问世,光互联网的概念应运而生。所谓光互联网就是由高性能分组交换机、路由器组成的数据通信网络。交换机和路由器之间可能通过光纤直接相连,或连至光网络层(Optical Network Layer)。光网络层(即服务层)可以为包括SDH/SONET网元、网络互联设备等在内的客户层设备提供波长路由。

  1998年4月,Cicso、Ciena、Lucent、NTT、AT&T、3Com、Bellcore、HP、Qwest 、Sprint、World-Com等网络通信设备公司和运营公司成立了光互联网论坛OIF(Opt ical Internet working Forum),以加速光互联网技术的发展。目前,OIF正在和ITU-T、IETF、ATM论坛等标准化组织合作制订有关光互联网的技术规范,但是它关注的不是数据网络或光网络内部的技术问题,而是数据网络和光网络之间的互操作性问题,如光互联网的光网络物理层传输接口(如比特率、不同数据格式的成帧和同步以及光纤的特性)、光网络与数据网络层之间中间层的适配以及中间链路层的管理(包括故障和性能管理、中间层的配置、中间层的保护/恢复、会话管理、计费和安全等)等。

  目前OIF已确定了用于描述光互联网的多协议参考模型,即光互联网重叠模型。

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