1  概述

新一代寬帶IP網絡要建立在現有的網絡技術基礎上，建立在當前最先進的網絡傳輸技術基礎上。典型的相關技術有IP over ATM、IP over SDH、IP overWDM等。

  IP over ATM,融合了 IP和 ATM技術特點，發揮 ATM支持多業務、提供QoS（服務質量保證）的技術優勢。IP over SDH,直接在SDH上傳送IP業務，對IP業務提供了完善支持，提高了效率。而IP overWDM,采用高速路由交換機設備和  DWDM（密集波分復用）技術，極大地提高了網絡帶寬，對不同碼率、數據幀格式的業務提供全面支持。

  2 寬帶IP支持技術

  2.1 IP over ATM

  IP over ATM的基本原理和工作方式為：將IP數據包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當網絡中的交換機接收到一個IP數據包時，它首先根據IP數據包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理，按路由轉發。隨后，按已計算的路由在ATM網上建立虛電路（VC）。以后的IP數據包將在此虛電路VC上以直通（Cut-Thtough）方式傳輸而不再經過路由器，從而有效地解決了IP的路由器瓶頸問題，并將IP包的轉發速度提高到交換速度。

  實現IP over ATM,ITH-T SG-13組把相應的解決方案分為兩種模型：重疊模型和集成模型。

  * 重疊模型。

  重疊模型的實現方式主要有：IETF推薦的IPOA（CIPOA:Classic IP over ATM）、ATM Forum推薦的 LAN仿真（LANE:LAN Emulation）和多協議MPOA等（MPOA: Muti-Protocol over ATM）。重疊技術的主要思想是：IP的路由功能仍由IP路由器來實現，需要地址解析協議ARP實現MAC地址與ATM地址或IP地址與ATM地址的映射。而其中MPOA不需要傳統的路由器，任何具有MPOA功能的主機或邊緣設備都可以和另一設備通過ATM交換直接連接，并由邊緣設備完成包的交換即第三層交換。該技術標準完善成熟，采用ATM Forum/ITU-T的信令標準，與標準的ATM網絡及業務兼容。但該技術對組播業務的支持僅限于邏輯子網內部，子網間的組播需通過傳統路由器，因而對廣播和多發業務效率較低。

  * 集成模型

  集成模型的實現技術主要有：Ipsilon公司提出IP交換（Ip Swtich）技術、Cisco公司提出的標記交換（Tag Swtich）技術和 IETF推薦的 MPLS技術。集成模型的主要思想是：將ATM層看成 IP層的對等層，將IP層的路由功能與 ATM層的交換功能結合起來，使IP網絡獲得ATM的選路功能。ATM端點只需使用IP地址標識，從而不需要地址解析協議。該技術傳輸IP數據包效率較高，且不需地址解析協議。但目前標準還未完成，與標準的 ATM技術結合不是很好。從以上分析可以看出，IP over ATM具有以下特點：

  * 優點：

  （1）由于ATM技術本身能提供QoS保證，因此可利用此特點提高IP業務的服務質量。

  （2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復能力，網絡可靠性高。

  （3）適應于多業務，具有良好的網絡可擴展能力。

  （4）對其它幾種網絡協議如IPX等能提供支持。

  * 缺點

  （1）目前 IP over ATM還不能提供完全的 QoS保證。因為目前還沒有一種標準方法實現IP優先級（CoS）分類映射到ATM的QoS.

  （2）對IP路由的支持一般，IP數據包分割加入大量頭信息，造成很大的帶寬浪費（20%~30%）。

  （3）在復制多路廣播方面缺乏高效率。

  （4）由于 ATM本身技術復雜，導致管理復雜。

  2.2 IP over SDH

  IP over SDH以 SDH網絡作為IP數據網絡的物理傳輸網絡。它使用鍵路及PPP協議對IP數據包進行封裝，把IP分組根據RFC1662規范簡單地插入到PPP幀中的信息段。然后再由SDH通道層的業務適配器把封裝后的IP數據包映射到SDH的同步凈荷中，然后向下，經過SDH傳輸層和段層，加上相應的開銷，把凈荷裝入一個SDH幀中，最后到達光層，在光纖中傳輸。IP over SDH,也稱Packet over SDH（PoS）它保留了IP面向無連接的特征。

  支持IP over SDH技術的協議、標準和草案主要有：

  · PPP協議 PPP協議（即IETF FRC1661: The Point-to-Point Protocol和RFC2153:PPP vendor Extension）是一個簡單的OSI第二層網絡協議。其標頭只有兩個字節，沒有地址信息，只是按點到點順序，面向無連接。PPP協議可將IP數據包切成PPP幀（符合RFC1662:PPP in HDL-CLink Framing）以滿足映射到  SDH/Sonet幀結構（符合RFC1619;PPP overSDH）上的要求。

  ·簡化的數據鍵路協議（SDL）

  在IP/PPP/HDLC/SDH中，使用的基于HDLC的幀定界協議存在一些問題，主要表現在：用戶使用HDLC幀時，網管需要對每一個輸入、輸出字節都進行監視。當用戶數據字節的編碼與標志字節相同時，網管需要進行填充、去填充操作。

  為此，Lucent提出了簡化數據鍵路協議SDL.SDL用戶對同步或異步傳送的可變長的IP數據包進行高速定界，可適用于 OC-48/STM-16以上速率的 IP over SDH.SDL的幀格式如圖4所示。

  SDL協議主要應用于點到點的IP傳送，可以用于任何類型的數據包（如IPv4、IPv6等）。與HDLC相比，SDL更容易應用于高速鏈路，并且可能提供鍵路層的QoS.

  從以上分析可以看出，IP over SDH具有以下特點：

  * 優點：

  （1）對IP路由的支持能力強，具有很高的IP傳輸效率。

  （2）符合Internet業務的特點，如有利于實施多路廣播方式。

  （3）能利用SDH技術本身的環路，故可利用自愈合（Self-healing Ring）能力達到鏈路糾錯；同時又利用OSPF協議防止設備和鍵路故障造成的網絡停頓，提高網絡的穩定性。

  （4）省略了不必要的ATM層，簡化了網絡結構，降低了運行費用。

  * 缺點：

  （1）僅對IP業務提供好的支持，不適于多業務平臺。

  （2）不能像IP over ATM技術那樣提供  較好的服務質量保障（QoS）。

  （3）對IPX等其它主要網絡技術支持有限。

  2.3 IP over WDM

  IP over WDM,也稱光因特網。其基本原理和工作方式是：在發送端，將不同波長的光信號組合（復用）送入一根光纖中傳輸，在接收端，又將組合光信號分開（解復用）并送入不同終端。 IP over WDM是一個真正的鏈路層數據網。在其中，高性能路由器通過光ADM或WDM耦合器直接連至WDM光纖，由它控制波長接入、交換、選路和保護。IP over WDM的幀結構有兩種形式名DH幀格式和干兆以太網幀格式。

  支持IP over WDM技術的協議、標準、技術和草案主要有：

  * DWDM（密集波分復用）

  一般峰值波長在1~10nm星級的WDM系統稱為DWDM.在此系統中，每一種波長的光信號稱為一個傳輸通道（channel）。每個通道都可以是一路155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s甚至10Gb/s的ATM或SDH或是千兆以太網信號等。

  DWDM提供了接口的協議和速率的無關性，在一條光纖上，可以同時支持ATM、SDH和千兆以太網，保護了已有投資，并提供了極大靈活性。

  * SDH與千兆以太網幀格式比較目前，主要網絡再生設備大多采用SDH幀格式，此種格式下報頭載有信令和足夠的網絡管理信息，便于網絡管理。但相較而言，在路由器接口上針對SDH幀的拆裝分割（SAR）處理耗時，影響網絡吞吐量和性能，且采用SDH幀格式的轉發器和再生器造價昂貴。

  目前，在局域網中主要采用千兆以太網幀結構，此種格式下報頭包含的網絡狀態信息不多，但由于沒有使用一些造價昂貴的再生設備，因而成本相對較低。由于使用的是“異步”協議，對抖動和時延不那么敏感。同時由于與主機的幀結構相同，因而在路由器接口上下需對幀進行拆裝分割（SAR）操作和為了使數據幀和傳輸幀同步的比特塞入操作。

  從以上分析可以看出，IP over WDM具有以下特點：

  * 優點：

  （1）充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率。

  （2）對傳輸碼率、數據格式及調制方式透明。可以傳送不同碼率的ATM、SDH/Sonet和千兆以太網式的業務。

  （3）不僅可以與現有通信網絡兼容，還可以支持未來的寬帶業務網及網絡升級，并具有可推廣性、高度生存性等特點。

  * 缺點：

  （1）目前，對于波長標準化還沒有實現。一般取193.1THz為參考頻率，間隔取100GHz.

  （2）WDM系統的網絡管理應與其傳輸的信號的網管分離。但在光域上加上開銷和光信號的處理礎還不完善，從而導致WDM系統的網絡管理還不成熟。

  （3）目前，WDM系統的網絡拓撲結構只是基于點對點的方式，還沒有形成“光網”

  3 總結

  通過以上的分析比較，我們可以發現，在高性能、寬帶的 IP業務方面，IP over SDH技術由于去掉了ATM設備，投資少、見效快而且線路利用率高。因而就目前而言，發展高性能IP業務，IP over SDH是較好選擇。而IP over ATM技術則充分利用已經存在的ATM網絡和技術，發揮ATM網絡的技術優勢，適合于提供高性能的綜合通信服務，因為它能夠避免不必要的重復投資，提供Voice、 Video、 Data多項業務，是傳統電信服務商的較好選擇。對于 IP overW-DM技術，它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，并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。應該說，IP overWDM將代表著寬帶IP主干網的明天。