IP-Over-SDH技術與IP-Over-DWDM技術的比較

IP Over SDH技術與IP Over DWDM技術的比較

近年來,Internet的迅猛發展帶來了一場革命,推動了音頻、視頻、數據業務的融合統一。隨著信息技術的高速發展,用戶對圖像、音頻、視頻等多媒體信息的需求量急劇上升,對網絡帶寬的需求和對網絡的高速互聯正在成為令人矚目的問題。為了在骨幹網上快速傳輸多媒體業務,有效地利用現有網絡結構,就需要構造簡潔高效、易於升級的現代網絡,IP over SDH技術和IP over DWDM技術作為Internet主幹網解決方案,備受人們的關注。

IP over SDH技術

1.1 IP over SDH技術的原理

IP over SDH技術是以SDH網絡作為IP數據的物理傳輸網絡,它使用鏈路適配及成幀協議對IP數據包進行封裝,然後按字節同步的方式把封裝後的IP數據包映射到SDH的同步淨負荷包中。目前廣泛使用PPP協議對IP數據包進行封裝,並採用HDLC幀格式,即IP/PPP/HDLC/SDH,PPP協議提供多協議封裝、差錯控制和鏈路初始化控制等功能,而HDLC幀格式負責同步傳輸鏈路上PPP封裝的IP數據幀的定界。

1.2 IP over SDH網絡體系結構

IP over SDH網絡的體系結構如圖2-1所示。它由物理層、數據鏈路層和網絡層組成。物理層遵守SDH傳輸網標準,數據鏈路層包括點對點協議(PPP)和高級數據鏈路控制規程(HDLC),網絡層採用TCP/IP。

PPP可將太長的IP包切短成PPP幀,以適應映射到SDH幀的要求。它提供了多協議封裝、差錯控制和鏈路初始化控制的特性。

HDLC的主要功能是區分通過同步傳輸網絡傳輸的並使用PPP封裝的IP數據包,即HDLC幀格式負責同步傳輸鏈路上的PPP封裝的IP數據幀的定界。這種區分是通過字節填充來完成的。

IP數據包向SDH中的映射過程是:IP數據包先封裝進PPP包,然後採用HDLC協議,將PPP封裝的IP數據包映射到SDH的淨負荷中。其中HDLC的主要功能是對經過同步傳送鏈路中的PPP封裝的IP數據包進行定界。

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IP over SDH 網絡的體系結構

Fig.2-1 IP over SDH network system structure

1.3 IP over SDH技術的優勢

1.3.1簡化了網絡體系結構

IP over SDH具有較高吞吐量,較低協議開銷,較高帶寬利用率,可以緩解網(WAN)中帶寬資源緊張的問題,適用於IP業務佔主要地位的網絡環境。IP over SDH技術作為Internet主幹網解決方案之一,以Internet網為無連接IP網,繼續採用路由器為核心構建廣域網,簡化了網絡體系結構,實現相對比較容易,大大降低了建設費用。

1.3.2 提供較高的帶寬利用率

在Internet或IP多中,IP over SDH技術與其他傳輸方式相比,它能提供較高的帶寬利用率。在現在耗資巨大的廣域網(WAN)鏈路中,與基於ATM的網絡相比,IP over SDH技術能提供高出25%~30%的帶寬。IP over SDH技術可以替代將IP數據包映射進ATM信元,再將信元插入SDH淨負荷中的方法。要傳輸的數據包映射進SDH淨負荷區,可以減少諸如SAR功能開銷和ATM信頭開銷。可見這種方式明顯地提高了帶寬利用率。在利用ATM結構進行傳輸時,由於協議開銷造成帶寬利用率為80%,理論上最高可達84%,而在同樣流量情況下,使用IP over SDH的帶寬利用率可達94%。

1.3.3 支持多傳送

IP over SDH由於採用PPP協議技術,可以對現有的多種成熟的網絡協議進行封裝,支持多傳送。特別是在IP網中,IP多路廣播已經是一項成熟的技術。IP over SDH技術對現有的Internet網絡結構沒有大的改變,故而可以很容易地繼承這個優勢。在目前多媒體網絡尚不能夠有效支持大量用戶同時使用交互式多媒體業務的時候,IP over SDH技術充分利用IP廣播的優點,合理利用網絡帶寬,因而具有相當大的競爭優勢。相比之下,ATM結構對IP一個協議的支持還不是很完善,在複製多路廣播方面更缺乏效率高的技術。

1.3.4 以新型千兆比路由器為核心

IP over SDH組網的核心是新型千兆比路由器,因此IP over SDH技術的發展與調整路由器的發展息息相關。近年來,ASIC技術的廣泛應用,新型路由器技術的發展,促使千兆比路由器吞吐量大幅度提高,單位吞吐量價格迅速下降;路由器端口密謀提高,促進端口費用降低。並且,路由轉發時延縮短到比較理想的和諧,這些都拓寬了路由器在IP over SDH組網中的應用。但是,路由表容量隨網絡規模的擴大而急劇膨脹,路由器自身需要交換的信息也將耗費大量帶寬。新型路由器技術的突破,將會把IP over SDH技術應用帶上一個新臺階。

2 IP over DWDM技術

2.1 IP over DWDM的原理

IP over DWDM技術是以目前最有發展前途的的寬帶IP網絡技術,採用了密集波分複用技術能極大地提高網絡的帶寬,是目前解決光纖資源短缺、拓展光纖傳輸帶寬的最佳技術。DWDM設備已經在很多國家的骨幹網建設中得到了廣泛的應用,從長遠的網絡發展來看,DWDM技術的使用將最終導致省掉中間的ATM層和SDH層,IP將直接在光路上傳輸處理,這就是IPoverDWDM的全光網絡。

2.2 IP over DWDM網絡體系結構

IP over DWDM是一種簡單直接的體系結構,它以高性能路由器取代傳統的基於電路交換的ATM、SDH電交換和複用設備,通過OADM、OXC或者DWDM耦合器直接連至DWDM光纖,由這些設備控制波長接入、交換、選路和保護。IPoverDWDM是真正意義上的數據鏈路網,可以通過指定波長做旁路或直通連接,網絡的業務功能只在IP層完成。

2.2.1 層疊模式

IP-Over-SDH技術與IP-Over-DWDM技術的比較

層疊模式

層疊模式的特點:

1)IP路由器和建立在DWDM技術基礎上光傳送網(OTN)的OXC設備分別位於不同的管理域。

2)IP路由器與OXC設備以UNI接口連接,這意味著其中一方為客戶方(IP路由器),另一方為網絡提供服務(OXC)。

3)IP路由器並不知道OTN的拓撲,各個IP路由器根據自己與OTN提供和交換的IP拓撲信息構成鄰接關係。

4)IP網絡和OTN網絡各自運行自己的信令和路由協議。

5)IP路由器可以向OTN提出請求以建立與其他IP路由器之間的光連接。

3.2.2 對等模式

IP-Over-SDH技術與IP-Over-DWDM技術的比較

對等模式

對等模式的特點:

1)IP路由器和建立在DWDM技術基礎上光傳送網(OTN)的OXC設備分別位於同一的管理域。

2)IP路由器與OXC設備以NNI方式相連,構成鄰接關係並交換拓撲信息。

3)IP路由器與OXC設備一樣,能知道域內的全部拓撲信息。

4)IP網絡和OTN網絡運行公共的信令和路由協議,使用相同的編址方案。

5)IP路由器請求以建立其他IP路由器之間的光連接。

2.3 IP Over DWDM技術的優勢

作為拓展光纖傳輸帶寬的最佳技術——DWDM的發展,使傳統光傳輸領域發展到全光網成為可能。IP over DWDM去掉ATM和SDH層,將IP數據包直接映射到光路上傳輸,省掉了很多開銷,大大提高了傳輸效率,降低了網絡運行成本。網絡利用DWDM多波長的優勢,通過光通道保護措施確保任意兩節點間的多路徑連接。自愈環的應用大大提高系統的可用性和抗毀性。同時實現數箇中心POP之間的大容量業務調度,實現低成本業務匯聚。城域骨幹層具有業務收斂程度高,光纖資源豐富,骨幹數據節點相對較少,帶寬壓力相對較低等特點,也可同匯聚層統一規劃,實現邏輯分層方式,提高骨幹層擴展能力和安全性。

3 兩種技術的比較

專家認為,IPOverDWDM技術代表了未來信息高速公路的發展方向。雖然這兩種還處在研究發展階段,還有許多問題要解決,但對於以IP為主流業務的新興數據公司來說,目前是最佳的技術選擇之一。

IP-Over-SDH技術與IP-Over-DWDM技術的比較

兩種技術的比較

Tab.4-1 Comparison of two techniques

最近,密集波分複用(DWDM)技術已經成熟並走向商品化,無需採用SDH時分複用設備,而是將原複用的多個信道改為DWDM,然後用於兆位(Gigabit)或太位(Terabit)路由交換機直接與DWDM設備相連進行路由交換,即所謂的IP/DWDM方案。這樣,不使用 ATM 和SDH設備,在光纖上直接用SDH 幀封裝或千兆以太網幀格式傳輸 IP數據包,可以大大降低寬帶骨幹網的成本。IP/DWDM 使得 SDH 時分複用網絡,將被光學的波分複用網絡取代,複雜昂貴的複用和交叉互連設備,將被線速路由交換機取代,網絡層次結構簡明、清晰,同時可上百倍地提高樹幹網絡帶寬;不僅可降低大致 50%-90%網絡建設投資,而且可降低 60%運營成本。縱觀 IP 數據網絡發展歷史,千兆位路由交換機和密集波分複用兩者結合而構成的 IP 優化光學問,是寬帶 IP 網的最優方案。

從市場化角度,DWDM技術解決了網絡中光纖敷設滯後的問題,並提供運營商快速、靈活地拓展各項多媒體業務,且網絡具有良好的擴展性和先進性的解決方案。

4 總結

雖然目前寬帶IP網尚未形成統一的標準,但IP over DWDM能夠極大地拓展現有的網絡帶寬,最大限度地提高線路利用率,並且在外圍網絡以千兆以太網成為主流的情況下,這種技術能真正地實現無縫接入。所以,從長遠發展來看,IP over DWDM更具競爭實力,可能成為未來寬帶IP網絡通信的首選解決方案。但在相當長的一段時間內,Internet或基於IP的多媒體通信骨幹網必將是這三種IP技術的混合體,是一個多協議光互連網。其中其核心骨幹網將採用IP over DWDM技術,次骨幹網以及其邊緣則採用IP over SDH和IP over ATM技術。此次課程設計,我們查閱了大量有關寬帶網絡的資料,並側重我的研究課題——IP over SDH技術與IP over DWDM技術的比較展開研究。最終經過我們的不懈努力完成了課程設計,雖然過程艱辛,但完成後確實很有成就感。這次課程設計培養了我們團結協作,互幫互助的精神,為我們今後走上社會參加工作奠定了一定的基礎。


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