IP技术的冲击

Author: 李照 Date: 2000年 第2期

  随着Internet在全球的迅速发展和社会信息化程度的提高,信息化需求已从单纯的数据信息向交互式多媒体信息发展,从分别服务向数据、语音、图像统一服务和一网传输发展。基于IP的宽带网为这种业务和技术的融合、汇聚提供了统一平台,将对传统的语音模拟传输技术形成极大的冲击。
  IP技术作为一种承载业务和沟通传输的中间体,随着Internet的成功而得到极大发展,一方面基于IP的业务应用快速发展,从数据通信业务发展到语音及视频业务;另一方面IP协议需要基础网络的承载,可以建立在多种基础传输平台上,例如IP 0ver ATM,IP over SDH等。随着密集波分复用光传输技术的成熟,大大提高了IP网络的带宽,并最终使得基于IP的实时多媒体业务得以实现,从而完成三网合一的目标。这同时也对用户的接入方式和速度提出了新的要求,接入技术已经向着xDSL接入、全光纤或HFC接入发展,随着第三代移动通信技术规范的逐渐完善,宽带移动无线接入也将很快得到实现。下面我们将逐一介绍。
#1    IP骨干网技术的发展
  典型的相关技术有IP over ATM,IP over SDH,IP over WDM。IP 0ver ATM,融合了IP和ATM技术特点,发挥ATM支持多业务、提供QoS(服务质量保证)的技术优势。IP 0ver SDH,直接在SDH上传送IP业务,对IP业务提供了完善支持,提高了效率。而IP over WDM,采用高速路由交换机设备和密集波分复用技术,极大地提高了网络带宽,对不同码率、数据帧格式的业务提供全面支持。
#1  1.IP over ATM  
  其基本原理和工作方式为:将IP数据包全部转化为ATM信号,以ATM信号形式传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时,它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理,按路由转发。随后,在ATM网上建立虚电路(VC)。以后的IP数据包将在此虚电路VC上以直通(Cut一Through)方式传输而不再经过路由器,从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题,并将IP包的转发速度提高到交换速度,大大提高信号传输速度。目前把相应的解决方案分为两种模型:重叠模型和集成模型。
  重叠技术的主要思想是:IP的路由功能仍由IP路由器来实现,该技术信令标准完善成熟,但对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部,子网间的组播需通过传统路由器,因而对广播和多发业务效率较低。
  集成模型的主要思想是:将ATM层看成IP层的对等层,将IP层的路由功能和ATM层的交换功能结合起来,使IP网络获得ATM的选路功能。ATM端点只需使用IP地址标识,从而不需要地址解析协议。该技术传输IP数据包效率较高,且不需地址解析协议。但目前标准还未完成,与标准的ATM技术结合不是很好。
  从以上分析可以看出,IP Over ATM具有以下特点:
  ● 优点:
  (1)由于ATM技术本身能提供QoS保证,因此可利用此特点提高IP业务的服务质。
  (2)具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力,网络可靠性高。
  (3)适应于多业务,具有良好的网络可扩展能力。
  (4)对其它几种网络协议如IPX等能提供支持。
  ● 缺点
  (1)目前:IP Over ATM还不能提供完全的QoS保证。
  (2)对IP路由的支持一般,IP数据包分割加入大量头信息,造成很大的带宽浪费(20%~30%)。
  (3)在复制多路广播方面缺乏高效率。
  (4)ATM技术复杂,管理也较复杂。
#1  2.IP over SDH
  IP Over SDH以SDH(同步数字系列技术)网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及 PPP协议对IP数据包进行封装,把IP分组根据规范简单地插入到PPP帧中的信息段,然后再由SDH通道层的业务适配器把IP数据包映射到SDH中,然后经过SDH传输层和段层,经过衰减补偿,最后到达光层,在光纤中传输。IP over SDH,也称Packet over SDH(PoS)。
  IP over SDH具有以下特点:
  ● 优点:
  (1)对IP路由的支持能力强,具有很高的IP传输效率。
  (2)符合Internet业务的特点,如有利于实施多路广播方式。
  (3)能利用SDH技术本身的环路,故可利用自愈合(Self-healing Ring)能力达到链路纠错;同时又利用OSPF协议防止备和链路故障造成的网络停顿,提高网络的稳定性。
  (4)省略了不必要的ATM层,简化了网络结构,降低了运行费用。
  ● 缺点:
  (1)仅对IP业务提供好的支持,不适于多业务平台。
  (2)不能像IP over ATM技术那样提供较好的服务质量保障(QoS)。
  (3)对IPX等其它主要网络技术支持有限。
#1  3.IP over WDM
  IP over WDM,也称光因特网。其基本原理和工作方式是:在发送端,将不同波长的光信号组合(复用)送入一根光纤中传输,在接收端,又将组合光信号分开(解复用)并送入不同终端。IP over WDM是一个真正的链路层数据网。在其中,高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤,由它控制波长接入、交换、选路和保护。
  IP over WDM具有以下特点:
  ● 优点:
  (1)充分利用光纤的带宽资源,极大地提高了带宽和相对的传输速率。
  (2)对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH/Sonet和千兆以太网格式的业务。
  (3)不仅可以与现有通信网络兼容,还可以支持未来的宽带业务网及网络升级。
  ● 缺点:
  (1)目前,对于波长标准化还没有实现。
  (2)WDM系统的网络管理还不成熟。
  (3)目前,WDM系统的网络拓扑结构只是基于点对点的方式,还没有形成“光网”。
#1  总结:
  通过以上的分析比较,我们可以发现,在高性能、宽带的IP业务方面,IP over SDH技术由于去掉了ATM层的处理,具有较高的性价比而且线路利用率高。因而就目前而言,发展高性能IP业务,IP over SDH是较好选择。而IP over ATM技术则充分利用已经存在的ATM网络和技术,发挥ATM网络的技术优势,适合于提供高性能的综合通信服务,是传统电信服务商的较好选择。对于IP over WDM技术,它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。而IP over WDM则因为大量采用了光纤技术,因此它代表着宽带IP主干网的明天。
#1    接入网技术
  同样,接入网技术也处于快速发展当中,接入网包括有线接入方式和无线接入方式。
#1  A.有线接入方式
  有线接入方式有3种。
  ①铜线接入包括高速率数字用户环路(HDSL)、不对称数字用户环路(ADSL)、单线制数字用户线(SDSL)、超高比特率数字用户线(VDSL)、可调速数字用户环路(RADSL)等。其中ADSL技术目前已成为能够大规模市场化的Internet接入技术,目前主要有全速率(FR)和G.lite两种标准。全速率技术根据视频点播和WEB访问的特点,采用上下行速率非对称传输的方式,上、下行速率分别可达到7Mbps~8 Mbps和1 Mbps;G.lite标准是为满足Internet接入需要而最新完成的一个简化标准,其上下行采用对称的1.5 Mbps传输,将会在短期内成为拥有大量铜线的传统电话服务商的首选接入方式,目前中国电信主要采用此种技术来改进用户接入的现状。
  ②光纤接入包括光纤到路边、大楼、家庭、办公室。
  ③光纤同轴混合接入是光纤到路边和大楼的延伸。同轴混合可提供带宽接近1000 Mbps的高速通道,配合用户端电缆调制解调器设备可以开展多种宽带多媒体业务。
  光纤同轴电缆混合接入易于接入各种宽带业务。与电话网络中的双绞线相比,同轴电缆具有较高的传输带宽,并且可以进行灵活的频段分配;同时支持模拟和数字视频业务,易于进行电视、数据和电话等多种业务的综合。
  目前广电部利用其覆盖面极广的有线电视HFC网,通过10Mbps速率的Cable MODEM来实现数据业务和电视信号的共同传输。
  Cable MODEM的HFC接入方案的优势是带宽比较高(10Mbps),但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络,当一条线路上用户激增时,其速度将会减慢。有关资料表明,大部分情况下,HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目,而占用了部分带宽,只剩余了一部分可供传送其它数据信号,所以Cable MODEM的日常传输速度只能达到理论传输速率的一半以下。国外公司实验表明,其速率一般为 1Mbps~2Mbps,更常见的是 400Kbps~500Kbps。
#1  B.无线接入方式
  无线接入方式有两种。
  ①移动无线接入包括GSM移动电话网、CDMA全数字移动网、卫星全球移动通信网等。无线接入也推动了网络手机的发展。
  ②固定无线接入包括微波通信、无线用户环路及卫星VAST网等。
  以上内容并不能涵盖IP技术和接入技术发展的各个层面和方向,很多技术如MPLS都还未有最终的标准,都处在不断的发展和完善当中,但是IP技术将彻底取代现在的通讯技术的趋势已经非常明显。今天的比较都不能代表某一种技术已经成为事实标准,最终会由市场来验证,但是,我们有理由相信,这些技术将在今年,或者近几年内完成商业化转化,大步走进广大用户的家庭,给我们带来使用上的愉悦和满足我们的需要。