寬帶核心網技術通信技術01引言IPoverSDHIPoverATMIPoverWDM目錄03020405IPoverOptical10Gbs以太EOS目錄0706基本信息人類現(xiàn)有的通信是為傳送某種具體業(yè)務而建設的專用絡，因而絡的技術也有多種，主要有數(shù)據(jù)通信采用的以太、電信的ATM、SDH、DWDM等。在向未來統(tǒng)一的通信絡演變過程中，既必須盡量保護現(xiàn)有的絡投資，又肯定會有創(chuàng)新，下面是對現(xiàn)有的以及將來要采用的核心技術的簡單介紹。引言引言近年來，IP業(yè)務在全世界的爆炸性增長，對絡帶寬造成了巨大的需求，IP數(shù)據(jù)絡帶寬要求每6個月翻一番，超過了著名的CPU摩爾定律。目前國際上已有多家通信運營商的IP數(shù)據(jù)業(yè)務量超過了話音業(yè)務，預計在今后的幾年內全世界通信的IP數(shù)據(jù)業(yè)務將超過話音業(yè)務。將來話音業(yè)務甚至會僅僅成為一種附屬業(yè)務，IP已經成為未來“三合一”無可爭議的統(tǒng)一平臺。IPoverATM集成模型綜述IPoverATM綜述ATM曾被認為是一種十分完美的、用來統(tǒng)一整個通信的技術，未來的所有話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務均通過ATM來傳送。國際上，特別是電信標準化機構對該項技術進行了多年的研究，而且也得到了實際應用。但事與愿違，ATM沒有能夠達到原來所期望的目標。與此同時，IP的發(fā)展速度大大出乎人們的預料，但一方面在若干年前自始至終沒有一種獨立的IP骨干技術，另一方面，IP在高速發(fā)展的同時確實有一定的缺陷，如QoS不高等。因此，在寬帶IP骨干中首先產生的是IPoverATM(IPOA)技術。IPPPPHDLCSDH/SONETIPoverATM的基本原理是將IP數(shù)據(jù)包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當絡中的交換機接收到一個IP數(shù)據(jù)包時，它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP通過某種機制進行路由處理，按路由轉發(fā)。隨后，按已計算的路由在ATM上建立虛電路（VC）。以后的IP數(shù)據(jù)包將在此虛電路VC上以直通（Cut－Through）方式傳輸而下載經過路由器，從而有效地解決IP的路由器的瓶頸問題，并將IP包的轉發(fā)速度提高到交換速度。集成模型集成模型的實現(xiàn)技術主要有：Ipsilon公司提出IP交換（IPSwtich技術）、Cisco公司提出的標記交換（TagSwtich）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GN層的交換功能結合起來，使IP絡獲得ATM的選路功能，ATM端點只需使用IP標識，從而不需要解析協(xié)議。由于IPoverATM的開銷很大，高達24%，再加上其他如絡設備成本、絡帶寬擴展等原因，目前IPoverATM一般只用在絡的邊緣。IPoverSDHIPoverSDHIPoverSDH，簡稱為POS，目前有兩種方式。一種是IETF定義的IP/PPP/HDLC/SDH結構的IPoverSDH，另外一種為ITU-TX.85/Y.1321定義的IP/LAPS/SDH結構的POS。IETF定義的POS的基本思路是將IP數(shù)據(jù)報通過點到點協(xié)議(PPP)直接映射到SDH幀，省掉了中間復雜的ATM層，這樣可大大節(jié)省絡的投資。具體作法是先把IP數(shù)據(jù)報封裝進PPP，然后利用高層數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)成幀，再將字節(jié)同步映射進虛容器(VC)包封中，最后加上相應的SDH開銷,置入STM-N幀內。在該方案中，PPP協(xié)議提供多協(xié)議封裝和差錯控制及鏈路初始化控制等功能，而HDLC幀格式負責同步傳輸鏈路上的PPP封裝的IP數(shù)據(jù)幀的定界。IP以包的形式出現(xiàn)在OSI的第三層;PPP以幀的形式出現(xiàn)在OSI第二層;SDH以幀的形式出現(xiàn)在OSI的第1～1.5層。PPP是點到點協(xié)議的簡稱，標頭只有兩個字節(jié)，沒有信息，是面向非連接的。這個協(xié)議可將太長的IP包切短(IP包長短是不穩(wěn)定的)成PPP幀，以適應映射到SDH幀的要求，它提供了多協(xié)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(qū)分通過同步傳輸絡傳輸?shù)?、使用PPP封裝的IP數(shù)據(jù)報。這種區(qū)分是通過字節(jié)填充(ByteStuffing)來完成的，每一個HDLC幀以字節(jié)標志0x7e開始，也以0x7e結束。IPoverWDMIPoverWDMIPoverWDM簡稱POW,也有人稱光因特，其基本原理和工作方式是在發(fā)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。IPoverWDM是一個真正的鏈路層數(shù)據(jù)。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。IPoverWDM的幀結構有兩種形式:SDH幀格式和千兆以太幀格式。IPoverWDM能夠充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高IP絡帶寬和相對的傳輸速率，對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調制方式透明，不僅可以與現(xiàn)有通信絡兼容，還可以支持未來的寬帶業(yè)務及絡升級，并具有可推廣性、高度生存性以及整個組費用低等特點。目前IPoverWDM是寬帶核心絡的主要組方式。但IPoverWDM也有一些缺點，如IPoverWDM波長標準化還沒有實現(xiàn);WDM系統(tǒng)的絡管理應與其傳輸?shù)男盘柕墓芊蛛x，但在光域上加上開銷和光信號的處理技術還不完善,從而導致WDM系統(tǒng)的絡管理還不成熟;目前WDM系統(tǒng)的絡拓撲結構只是基于點對點的方式，還沒有形成“光”。IPoverOpticalIPoverOptical光纖通信能夠提供巨大的絡帶寬，是所有傳輸絡的基礎（有線傳輸）。在物理層采用光纖通信如WDM已經是人們的共識。同樣，在第三層采用IP也是大勢所趨。由于傳統(tǒng)的光纖通信主要是為了解決電信即采用TDM技術的通信帶寬問題，隨著IP事實上的絡統(tǒng)一標準地位的日益確定，自然就產生了一個問題:如何將IP和光路（Optical）有機地銜接起來，即實現(xiàn)IPoverOptical。目前國際上對IPoverOptical的研究十分火熱，ODSI（OpticalDomainServiceInterconnect）聯(lián)盟、IETF等正在制定有關標準。IETF已經有多個相關的草案。IPoverOptical的實現(xiàn)方式中，目前討論比較多的兩種方式是IP/MPλS/WDM以及IP/DigitalWrapper/WDM。其中WDM代表Optical，當然也可以是將來的OTDM的光纖通信技術。IPoverOptical的絡模型中MPLS（Multi－ProtocolLambdasSwitch）信號和路由選擇位于光絡中。在光絡的路由和交換上使用MPLS，特別是以MPLS的方式來控制WDM/DWDM，以波長作為標簽，稱為多協(xié)議波長標簽交換（Multi-ProtocolLambda-labelSwitching:MPLmS)。MPLmS具有以下優(yōu)勢:可以實現(xiàn)對光絡帶寬的管理和對交換光絡的光信道進行自動保護倒換；可利用現(xiàn)有的MPLS和IP協(xié)議的軟、硬件資源以及應用經驗，避免開發(fā)新協(xié)議時高投入的弊端；可以利用MPLS較為容易地實現(xiàn)流量工程，優(yōu)化絡性能;對光絡單元和電（數(shù)據(jù)）絡單元的互操作性標準協(xié)議的開發(fā)具有極大推進作用；通過光域和電域的規(guī)范統(tǒng)一的絡管理和控制，可簡化業(yè)務提供者需要進行的絡管理工作;可以在IP路由器上最終實現(xiàn)DWDM復用，大大提高通信容量，為建立光因特鋪平道路。MPLmS絡中，支持標簽交換的IP路由器（LSR）連接光核心絡，光絡由若干OXC通過光鏈路相互連接而成。EOSEOSEOS是EthernetoverSDH的縮寫。由于SDH和以太分別是電信和IP數(shù)據(jù)（局域）中占據(jù)了絕對優(yōu)勢的技術，在向統(tǒng)一于IP的“三合一”的下一代絡演變的過程中，如何保護全世界原來的上千億美元的投資就顯得十分重要。此外，由于實際證明以太是傳輸IP的最好技術之一，如何擴展以太的傳輸距離也是一個重要的問題。目前ITU-T已經定義了一種EOS技術，該標準由武漢郵電科學研究院余少華博士提出，標準號為X.86。該技術有著廣泛的應用，既可在傳統(tǒng)的SDH設備中提供以太接口，也可在傳統(tǒng)的以太2/3層交換機中提供SDH接口，此外，可以用一種設備直接將以太和SDH兩大絡連接起來。烽火絡公司開發(fā)的F-EngineA1001EOS接入設備就是這種設備。10Gbs以太10Gbs以太如前所述，以太是傳輸IP的最好技術，以太占據(jù)了全世界90%以上的局域市場。目前，IEEE802.3ae工作組正在制定10Gb/s以太標準，最新的版本號是D3.0。其目標是使以太從局域擴展到MAN、WAN。10Gb/s以太可作為LAN，也可作為WAN使用。LAN和WAN之間由于工作環(huán)境不同，對于各項指標的要求存在許多的差異，主要表現(xiàn)在時鐘抖動、BER(誤碼率)、QoS等要求不同，IEEE802.3ae就此制定了兩種不同的物理介質標準，分別用于局域和廣域。這兩種物理層的共同點有：共用一個MAC層，僅支持全雙工，省略了CSMA/CD策略，采用光纖作為物理介質。10G