IP over SDH基本原理是什么?

IP over SDH基本原理是什么?

為了適應(yīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，尤其是Internet上急劇增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求以及解決隨之而生的網(wǎng)絡(luò)擁塞、時(shí)延和服務(wù)質(zhì)量問題，Internet骨干網(wǎng)需要重新設(shè)計(jì)以具備高速、擴(kuò)展、安全和適應(yīng)多類型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟)、IETF(Internet工程任務(wù)組)以及ATM(異步傳輸模式)論壇等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織正在聯(lián)合眾多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)商、制造商以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)供應(yīng)商們，共同尋找一種建設(shè)、改造Internet骨干網(wǎng)的方案：

在各種IP技術(shù)方案中IP over ATM(異步傳輸模式上傳送IP)、IP over SDH(光同步傳輸模式上傳送IP)、IP over WDM(波分復(fù)用傳送IP)等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為未來Internet技術(shù)、多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，同時(shí)也成為關(guān)注的熱點(diǎn)。然而，經(jīng)研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：當(dāng)IP業(yè)務(wù)繁忙時(shí)或出現(xiàn)大量不均衡、突發(fā)性業(yè)務(wù)時(shí)，會(huì)發(fā)生ATM降載，主干網(wǎng)路由器不堪負(fù)荷也會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)。再加上IP over ATM的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、傳輸效率低 、開銷損失大(達(dá)25%～30%)的缺點(diǎn)，使人們把眼光轉(zhuǎn)向了IP over SDH。

1　什么是IP over SDH

所謂IP over SDH，即以IP over SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，并使用鏈路適配及成幀協(xié)議(PPP)對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，然后按字節(jié)同步的方式把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷封裝(SPE)中，按其各次群相應(yīng)的線速率進(jìn)行連續(xù)傳輸。

2　IP over SDH與路由器的關(guān)系

IP over SDH技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要高速路由器和PPP協(xié)議，采用的仍然是傳統(tǒng)路由器的逐包轉(zhuǎn)發(fā)方式。其基本思路是將路由計(jì)算與包的轉(zhuǎn)發(fā)分開，采用緩沖技術(shù)、硬件芯片快速處理技術(shù)、以ATM信元交換矩陣作為路由器內(nèi)部體系構(gòu)架的交換路由技術(shù)，將路由器包的逐包轉(zhuǎn)發(fā)速度控制到與第二層交換的速度相當(dāng)。它無須利用廣域網(wǎng)上的ATM交換機(jī)來建立虛電路VC.

為保證路由與SDH設(shè)備之間的互操作性，路由器卡應(yīng)支持下述SDH開銷字節(jié)功能： 用于自動(dòng)保護(hù)倒換(APS)的Ｋ1、Ｋ2字節(jié)，允許路由器與路由器之間、路由器與ADM之間進(jìn)行倒換;

通過蹤跡字節(jié)(Ｊ1)可由路由器卡來插入和監(jiān)視;?差錯(cuò)監(jiān)視字節(jié)(Ｂ1、Ｂ2和Ｂ3)、復(fù)用段遠(yuǎn)端差錯(cuò)指示字節(jié)(Ｍ1)和通道狀態(tài)字節(jié)(Ｇ1)可由路由器)來插入和監(jiān)視;

路由器應(yīng)對(duì)SDH的段、線路和通道進(jìn)行告警和性能監(jiān)視; 路由器卡從SDH系統(tǒng)提取要定時(shí)。

IP over SDH中以鏈路方式來支付Liternet網(wǎng)絡(luò)，不能參與Internet網(wǎng)絡(luò)的尋址。它的作用是將路由器以點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接起來，提高點(diǎn)到點(diǎn)之間的傳輸速率。它并沒有從總體上提高Internet網(wǎng)絡(luò)的性能，這種Internet網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上仍是一個(gè)路由器網(wǎng)。Internet網(wǎng)絡(luò)整體性能的提高將取決于路由器技術(shù)是否有突破性進(jìn)展，因而這種技術(shù)的核心是千兆比線速路由交換機(jī)(千兆比特高速路由器)。

目前不少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司已推出基于IP over SDH技術(shù)的交換路由器產(chǎn)品，如Cisco千兆位交換路由器GSR12000、Ascend千兆位路由轉(zhuǎn)發(fā)器GRF、Lucent于1998年推出的Packet star千兆位路由器等。這些設(shè)備在交換功能方面引入了ATM技術(shù)，與傳統(tǒng)路由器相比，在技術(shù)方向有了重大突破，表現(xiàn)在吞吐量大(達(dá)60G bps)和傳送時(shí)延小(14～40μs)，為IP over SDH的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。但是，千兆比特高速路由器在實(shí)現(xiàn)第2層交換與第3層選路的綜合的同時(shí)，也帶來了設(shè)備的復(fù)雜性。此外，這種突破性技術(shù)尚不能廣泛應(yīng)用于普通路由器。因而除非網(wǎng)絡(luò)上的全部路由器都能采用千兆比特速路由器技術(shù)，否則仍難以從整體上提高Internet網(wǎng)絡(luò)的水平。所以，IP over SDH主要用于在干線上疏導(dǎo)高速率數(shù)據(jù)流。

3　簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(SDL)

在IP/PPP/HDLC/SDH中，基于HDLC的幀定界協(xié)議存在一些問題，主要表現(xiàn)在：用戶使用HDLC幀時(shí)，網(wǎng)管需要對(duì)每一個(gè)輸出字節(jié)都進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)用戶數(shù)據(jù)字節(jié)的編碼與標(biāo)志字節(jié)相同時(shí)，網(wǎng)管需要進(jìn)行填充操作。在輸入端，網(wǎng)管也需要對(duì)輸入的幀進(jìn)行監(jiān)視，以進(jìn)行去填充操作。這種填充與去填充操作不僅使數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)變得復(fù)雜，而且方便一些惡意用戶故意在用戶數(shù)據(jù)字段插入標(biāo)志字節(jié)，從而使實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包長(zhǎng)度增長(zhǎng)，引起帶寬管理問題。

為此，Lucent提出了一個(gè)新的成幀協(xié)議，稱為簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議SDL，以此代替當(dāng)前所使用的PPP/HDLC協(xié)議。

SDL用于對(duì)同步或異步傳送的可變長(zhǎng)度的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行高速定界，可以運(yùn)用于OC48/STM 16以上速率的IP over SDH。SDL幀由數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度指示符、QoS字段、CRC字段和用戶數(shù)據(jù)字段等部分組成。

4　IP over SDH技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

IP over SDH相對(duì)于IP over ATM傳輸方式具有更高的傳輸效率，更適合于組建專門承載IP業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。其主要優(yōu)點(diǎn)為：

1)IP數(shù)據(jù)包通過PPP協(xié)議直接映射到SDH幀結(jié)構(gòu)上 ，省去中間的ATM層，簡(jiǎn)化了IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率; 2)將IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立在SDH傳輸平臺(tái)上，可以很容易地跨越地區(qū)和國(guó)界，兼容各種不同的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連; 3)可以充分利用SDH技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，如自動(dòng)保護(hù)切換APS，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性; 4)有利于實(shí)施IP多點(diǎn)廣播技術(shù)(IP Multicasting); 5)適用于IP骨干網(wǎng)。 　　但是，IP over SDH技術(shù)仍具有以下不足之處：

1)不適于集數(shù)據(jù)、語音、圖像等的多業(yè)務(wù)平臺(tái); 2)目前IP over SDH技術(shù)一般可進(jìn)行業(yè)務(wù)分級(jí)(CoS)，尚不能像IP over ATM技術(shù)那樣提供較好的服務(wù)質(zhì)量QoS; 3)對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，需處理龐大、復(fù)雜的路由表，而且路由表查找困難，路由信息占用較大的帶寬; 4)尚不支持虛擬專用網(wǎng)(VPN)和電路仿真; 5)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充性能較差，不如IP over ATM技術(shù)那樣靈活。

5　結(jié)論

1)IP over SDH技術(shù)是目前建設(shè)和改造Internet骨干網(wǎng)的首選方案。 2)IP over SDH能使IP數(shù)據(jù)包通過PPP協(xié)議直接映射到SDH幀結(jié)構(gòu)上，省去中間的ATM層，簡(jiǎn)化了IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。 3)將IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立在SDH傳輸平臺(tái)上，可以很容易地跨越地區(qū)和國(guó)界，兼容各種不同的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 4)目前，國(guó)內(nèi)外廣泛建設(shè)的SDH環(huán)境為IP over SDH的實(shí)施創(chuàng)造了良好的條件。隨著千兆高速路由器的進(jìn)一步成熟和ＩＰ業(yè)務(wù)的進(jìn)一步增大，對(duì)IP over SDH的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。但是，應(yīng)注意到，在一段時(shí)期內(nèi)，IP over ATM、IP over SDH將會(huì)共存互補(bǔ)，各有其最佳應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域，但最終會(huì)過渡到IP over WDM 。

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