IPOverSDH技术与IPOverDWDM技术的比较

1IPOverSDH技术与IPOverDWDM技术的比较摘要：20世纪80年代以来，光纤通信技术发展迅速，已达到的传输容量越来越大，为了在骨干网上快速传输多媒体业务，有效地利用现有网络结构，就需要构造简洁高效、易于升级的现代网络。IPoverSDH技术和IPoverDWDM技术作为Internet主干网解决方案，成为了人们关注的焦点，本文对两种技术进行了详细的分析和比较。关键词：IPoverSDHIPoverDWDMIP网络1课程设计的教学目的1）培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。2）巩固所学的专业技术知识，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力，培养初步的独立设计能力。3）通过课程设计实践，了解并掌握宽带网络的一般设计方法，训练并提高学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、运用标准与规范和应用计算机等方面的能力，更好地将理论与实践相结合，提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。近年来，Internet的迅猛发展带来了一场革命，推动了音频、视频、数据业务的融合统一。随着信息技术的高速发展，用户对图像、音频、视频等多媒体信息的需求量急剧上升，对网络带宽的需求和对网络的高速互联正在成为令人瞩目的问题。为了在骨干网上快速传输多媒体业务，有效地利用现有网络结构，就需要构造简洁高效、易于升级的现代网络，IPoverSDH技术和IPoverDWDM技术作为Internet主干网解决方案，备受人们的关注。2IPoverSDH技术2.1IPoverSDH技术的原理IPoverSDH技术是以SDH网络作为IP数据的物理传输网络，它使用链路适配及成帧协议对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净负荷包中。目前广泛使用PPP协议对IP数据包进行封装，并采用HDLC帧格式，即IP/PPP/HDLC/SDH，PPP协议提供多协议封装、差错控制和链路初始化控制等功能，而HDLC帧格式负责同步传输链路上PPP封装的IP数据帧的定界。2.2IPoverSDH网络体系结构2IPoverSDH网络的体系结构如图2-1所示。它由物理层、数据链路层和网络层组成。物理层遵守SDH传输网标准，数据链路层包括点对点协议（PPP）和高级数据链路控制规程（HDLC），网络层采用TCP/IP。PPP可将太长的IP包切短成PPP帧，以适应映射到SDH帧的要求。它提供了多协议封装、差错控制和链路初始化控制的特性。HDLC的主要功能是区分通过同步传输网络传输的并使用PPP封装的IP数据包，即HDLC帧格式负责同步传输链路上的PPP封装的IP数据帧的定界。这种区分是通过字节填充来完成的。IP数据包向SDH中的映射过程是：IP数据包先封装进PPP包，然后采用HDLC协议，将PPP封装的IP数据包映射到SDH的净负荷中。其中HDLC的主要功能是对经过同步传送链路中的PPP封装的IP数据包进行定界。高层业务高层IP网络层PPP数据链路层HDLCSDH物理层DWDM光纤图2-1IPoverSDH网络的体系结构Fig.2-1IPoverSDHnetworksystemstructure2.3IPoverSDH技术的优势2.3.1简化了网络体系结构IPoverSDH具有较高吞吐量，较低协议开销，较高带宽利用率，可以缓解网(WAN)中带宽资源紧张的问题，适用于IP业务占主要地位的网络环境。IPoverSDH技术作为Internet主干网解决方案之一，以Internet网为无连接IP网，继续采用路由器为核心构建广域网，简化了网络体系结构，实现相对比较容易，大大降低了建设费用。2.3.2提供较高的带宽利用率在Internet或IP多中，IPoverSDH技术与其他传输方式相比，它能提供较高的带宽利3用率。在现在耗资巨大的广域网(WAN)链路中，与基于ATM的网络相比，IPoverSDH技术能提供高出25%～30%的带宽。IPoverSDH技术可以替代将IP数据包映射进ATM信元，再将信元插入SDH净负荷中的方法。要传输的数据包映射进SDH净负荷区，可以减少诸如SAR功能开销和ATM信头开销。可见这种方式明显地提高了带宽利用率。在利用ATM结构进行传输时，由于协议开销造成带宽利用率为80%，理论上最高可达84%，而在同样流量情况下，使用IPoverSDH的带宽利用率可达94%。2.3.3支持多传送IPoverSDH由于采用PPP协议技术，可以对现有的多种成熟的网络协议进行封装，支持多传送。特别是在IP网中，IP多路广播已经是一项成熟的技术。IPoverSDH技术对现有的Internet网络结构没有大的改变，故而可以很容易地继承这个优势。在目前多媒体网络尚不能够有效支持大量用户同时使用交互式多媒体业务的时候，IPoverSDH技术充分利用IP广播的优点，合理利用网络带宽，因而具有相当大的竞争优势。相比之下，ATM结构对IP一个协议的支持还不是很完善，在复制多路广播方面更缺乏效率高的技术。2.3.4以新型千兆比路由器为核心IPoverSDH组网的核心是新型千兆比路由器，因此IPoverSDH技术的发展与调整路由器的发展息息相关。近年来，ASIC技术的广泛应用，新型路由器技术的发展，促使千兆比路由器吞吐量大幅度提高，单位吞吐量价格迅速下降;路由器端口密谋提高，促进端口费用降低。并且，路由转发时延缩短到比较理想的和谐，这些都拓宽了路由器在IPoverSDH组网中的应用。但是，路由表容量随网络规模的扩大而急剧膨胀，路由器自身需要交换的信息也将耗费大量带宽。新型路由器技术的突破，将会把IPoverSDH技术应用带上一个新台阶。3IPoverDWDM技术3.1IPoverDWDM的原理IPoverDWDM技术是以目前最有发展前途的的宽带IP网络技术，采用了密集波分复用技术能极大地提高网络的带宽，是目前解决光纤资源短缺、拓展光纤传输带宽的最佳技术。DWDM设备已经在很多国家的骨干网建设中得到了广泛的应用，从长远的网络发展来看，DWDM技术的使用将最终导致省掉中间的ATM层和SDH层，IP将直接在光路上传输处理，这就是IPoverDWDM的全光网络。3.2IPoverDWDM网络体系结构4IPoverDWDM是一种简单直接的体系结构，它以高性能路由器取代传统的基于电路交换的ATM、SDH电交换和复用设备，通过OADM、OXC或者DWDM耦合器直接连至DWDM光纤，由这些设备控制波长接入、交换、选路和保护。IPoverDWDM是真正意义上的数据链路网，可以通过指定波长做旁路或直通连接，网络的业务功能只在IP层完成。3.2.1层叠模式UNIUNIUNIUNIIPSDHIPSDHOXCOXCOXC图3-1层叠模式Fig.3-1overlaymode层叠模式的特点：1）IP路由器和建立在DWDM技术基础上光传送网（OTN）的OXC设备分别位于不同的管理域。2）IP路由器与OXC设备以UNI接口连接，这意味着其中一方为客户方（IP路由器），另一方为网络提供服务（OXC）。3）IP路由器并不知道OTN的拓扑，各个IP路由器根据自己与OTN提供和交换的IP拓扑信息构成邻接关系。4）IP网络和OTN网络各自运行自己的信令和路由协议。5）IP路由器可以向OTN提出请求以建立与其他IP路由器之间的光连接。3.2.2对等模式5IPOXCOXCOXCSDHIPSDH图3-2对等模式Fig.3-2peermode对等模式的特点：1）IP路由器和建立在DWDM技术基础上光传送网（OTN）的OXC设备分别位于同一的管理域。2）IP路由器与OXC设备以NNI方式相连，构成邻接关系并交换拓扑信息。3）IP路由器与OXC设备一样，能知道域内的全部拓扑信息。4）IP网络和OTN网络运行公共的信令和路由协议，使用相同的编址方案。5）IP路由器请求以建立其他IP路由器之间的光连接。3.3IPOverDWDM技术的优势作为拓展光纤传输带宽的最佳技术——DWDM的发展，使传统光传输领域发展到全光网成为可能。IPoverDWDM去掉ATM和SDH层，将IP数据包直接映射到光路上传输，省掉了很多开销，大大提高了传输效率，降低了网络运行成本。网络利用DWDM多波长的优势，通过光通道保护措施确保任意两节点间的多路径连接。自愈环的应用大大提高系统的可用性和抗毁性。同时实现数个中心POP之间的大容量业务调度，实现低成本业务汇聚。城域骨干层具有业务收敛程度高，光纤资源丰富，骨干数据节点相对较少，带宽压力相对较低等特点，也可同汇聚层统一规划，实现逻辑分层方式，提高骨干层扩展能力和安全性。64两种技术的比较专家认为，IPOverDWDM技术代表了未来信息高速公路的发展方向。虽然这两种还处在研究发展阶段，还有许多问题要解决，但对于以IP为主流业务的新兴数据公司来说，目前是最佳的技术选择之一。表4-1两种技术的比较Tab.4-1ComparisonoftwotechniquesIPOverSDHIPOverDWDM效率低高带宽低高结构复杂简单价格高低传输性能可以好维护管理复杂简单最近，密集波分复用（DWDM）技术已经成熟并走向商品化，无需采用SDH时分复用设备，而是将原复用的多个信道改为DWDM，然后用于兆位（Gigabit）或太位（Terabit）路由交换机直接与DWDM设备相连进行路由交换，即所谓的IP／DWDM方案。这样，不使用ATM和SDH设备，在光纤上直接用SDH帧封装或千兆以太网帧格式传输IP数据包，可以大大降低宽带骨干网的成本。IP／DWDM使得SDH时分复用网络，将被光学的波分复用网络取代，复杂昂贵的复用和交叉互连设备，将被线速路由交换机取代，网络层次结构简明、清晰，同时可上百倍地提高树干网络带宽；不仅可降低大致50％-90％网络建设投资，而且可降低60％运营成本。纵观IP数据网络发展历史，千兆位路由交换机和密集波分复用两者结合而构成的IP优化光学问，是宽带IP网的最优方案。从市场化角度，DWDM技术解决了网络中光纤敷设滞后的问题，并提供运营商快速、灵活地拓展各项多媒体业务，且网络具有良好的扩展性和先进性的解决方案。5总结虽然目前宽带IP网尚未形成统一的标准，但IPoverDWDM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，并且在外围网络以千兆以太网成为主流的情况下，这种技术能真正地实现无缝接入。所以，从长远发展来看，IPoverDWDM更具竞争实力，7可能成为未来宽带IP网络通信的首选解决方案。但在相当长的一段时间内，Internet或基于IP的多媒体通信骨干网必将是这三种IP技术的混合体，是一个多协议光互连网。其中其核心骨干网将采用IPoverDWDM技术，次骨干网以及其边缘则采用IPoverSDH和IPoverATM技术。此次课程设计，我们查阅了大量有关宽带网络的资料，并侧重我的研究课题——IPoverSDH技术与IPoverDWDM技术的比较展开研究。最终经过我们的不懈努力完成了课程设计，虽然过程艰辛，但完成后确实很有成就感。这次课程设计培养了我们团结协作，互帮互助的精神，为我们今后走上社会参加工作奠定了一定的基础。参考文献：[1]申普兵，李荣，王大力.宽带网络技术.人民邮电出版社，2004（1）：234～263.[2]田瑞雄，宽带IP组网技术.人民邮电出版社，2003（1）：68～104.[3胡先志.光网络与波分复用.人民邮电出版社，2003（1）：153～165.[4]侯自强.宽带IP技术发展.人民邮电出版社，2001（1）：211～242.