摘要:Internet的迅猛發(fā)展，帶來了人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。為了在骨干網(wǎng)上快速
傳輸多媒體業(yè)務(wù)，有效地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就需要構(gòu)造簡(jiǎn)潔高效、易于升級(jí)的現(xiàn)代
網(wǎng)絡(luò)，IP over SDH作為Internet主干網(wǎng)解決方案之一,備受人們的關(guān)注。

IP是Internet Protocol的縮寫。IP協(xié)議是Internet一系列協(xié)議的核心內(nèi)容,主要負(fù)
責(zé)無連接的數(shù)據(jù)報(bào)傳輸,從而實(shí)現(xiàn)廣域異種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。目前Internet使用的IP協(xié)議是
IPv4(IP version 4)。IPv4協(xié)議是Internet標(biāo)準(zhǔn)制定組織在1981年9月確定的正式標(biāo)準(zhǔn),
即第5呈標(biāo)準(zhǔn)(RFC 791 Internet Protocol)�，F(xiàn)在，IP協(xié)議已經(jīng)是Internet上廣泛應(yīng)用
的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1997年企業(yè)和服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)中,IP協(xié)議在其中所占比重超過70%。

在國(guó)外，通常將IP over SDH稱為IP over SONET/SDH。SONET是指同步光網(wǎng)絡(luò)
(Synchronous Optical Network)，它首先在美國(guó)發(fā)展起來，由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字
傳送結(jié)構(gòu)組成，適合于各種經(jīng)適配處理的凈負(fù)荷（Payload，指網(wǎng)絡(luò)比特流中可用于電信
業(yè)務(wù)的部分）在物理媒質(zhì)上進(jìn)行傳送。1998年，CCITT(現(xiàn)在的ITU-T)接受了SONET的概念,
并重新命名為SDH(Synchronous Digital Hierarchy)，使之成為不僅適用于光纖傳輸同時(shí)
也適用于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ眉夹g(shù)，并推動(dòng)其成為數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。SONET
和SDH規(guī)范略有差異,但兩者的基本原理完全相同,標(biāo)準(zhǔn)也相互兼容。我國(guó)數(shù)字傳輸平臺(tái)規(guī)
模用SDH網(wǎng)絡(luò),因此這里主要以SDH標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹 。

1.IP over SDH技術(shù)概述

SDH數(shù)字體系中,最基本的模塊信號(hào)是STM-1信號(hào),再將其同步復(fù)用、字節(jié)間插后得到
更高級(jí)的STM-N信號(hào)。目前，SDH只支持一定的N值(如1,4,16,64等),主要標(biāo)準(zhǔn)速率值如下:

STM-1(OC-3)為155.520Mbit/s;
STM-4(OC-12)為622.080Mbit/s;
STM-16(OC-48)為2 488.320Mbit/s;
STM-64(OC-192)為9 953.280Mbit/s。

SDH信號(hào)是一種以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu),由9行和270×N列8 bit字節(jié)組
成.整個(gè)幀結(jié)構(gòu)主要分為三個(gè)部分:段開銷、管理單元指針和信息凈負(fù)荷。其中，在凈區(qū)
可以封裝各種信息(如PPP幀、ATM信元等)或其混合體,而不管其具體信息結(jié)構(gòu)是什么樣的,
所以說信息凈具有透明性。因此，在SDH調(diào)整傳輸網(wǎng)上可以直接實(shí)現(xiàn)IP over SDH技術(shù),也
可以間接承載ATM業(yè)務(wù)。

參考OSI 7層網(wǎng)絡(luò)模型，SDH/SONET協(xié)議是物理層協(xié)議(layerl),主要負(fù)責(zé)在物理層介
質(zhì)上傳送字節(jié)數(shù)據(jù)。IP協(xié)議是無連接的協(xié)議,屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議(layer3)。數(shù)據(jù)鏈路層
（layer2)負(fù)責(zé)SDH/SONET協(xié)議與IP協(xié)議之間的接口,IETF(Internet Engineering Task
Force)定義PPP)Point to Point Protocol)協(xié)議來執(zhí)行此項(xiàng)功能,相應(yīng)有PPP over SONET
/SDH草案,實(shí)現(xiàn)IP over SONET/SDH技術(shù)。IP over SONET/SDH技術(shù)通過PPP針數(shù)據(jù)包映射進(jìn)
SONET/SDH幀結(jié)構(gòu)凈負(fù)荷區(qū)。因此，有些廠商常見的提法為Packet over SONET/SDH(POS),
這里統(tǒng)一稱為IP over SDH技術(shù)。

PPP協(xié)議(RFC 1661,Point to Point Protocol)定義了點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上傳輸多協(xié)議數(shù)據(jù)
包的標(biāo)準(zhǔn)方法,是正式的Internet標(biāo)準(zhǔn)。PPP協(xié)議在OSI 7層位于網(wǎng)絡(luò)層之下,為了與網(wǎng)絡(luò)層
平滑地連接,PPP協(xié)議在規(guī)定了基本接口后還要為不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供相應(yīng)的封裝控制協(xié)
議(NCP)。再者,在PPP層下面承載業(yè)務(wù)的傳輸媒質(zhì)也各不相同,如ISDN、FR、SDH/SONET等,
這就需要PPP協(xié)議為它們提供相應(yīng)的鏈路控制協(xié)議(LCP)。

PPP協(xié)議包括三個(gè)基本組成部分:

(1)在單個(gè)串行鏈路上使用多個(gè)協(xié)議的封裝方法。

(2)鏈路(LCP)，用來建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接。PPP連接的兩端使用LCP來協(xié)調(diào)
連接選項(xiàng)。

(3)一族讓PPP連接不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議(NCP)。

IETF制定的RFC1619 PPP over SONET/SDH,定義了PPP與SONET/SDH的接口,描述了PPP在
SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)中的具體應(yīng)用。當(dāng)SONET/SDH被配置為點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路時(shí),PPP協(xié)議可以很好地支
持這種鏈路。PPP協(xié)議將SONET/SDH傳輸通路視為面向字節(jié)的同步鏈路,提供鏈路層的數(shù)據(jù)報(bào)
封裝機(jī)制。PPP協(xié)議給物理層提供一個(gè)字節(jié)型接口,PPP幀作為字節(jié)流映射進(jìn)SONET/SDH凈負(fù)荷
中。由于PPP封裝具有相對(duì)低的開銷,所以相對(duì)其它的SONET/SDH凈負(fù)荷映射方法而言,它能提
供更大的吞吐量,并且充分利用現(xiàn)有設(shè)備,大大降低線路終端設(shè)備的費(fèi)用。

2.IP over SDH是今日網(wǎng)絡(luò)的需要

在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占重要地位的網(wǎng)絡(luò)中，,人們對(duì)帶寬的需求與日劇增。伴隨著這種需求的猛
增，也帶來對(duì)提高帶寬利用率、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和降低網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建費(fèi)用的要求。在市場(chǎng)需求
的推動(dòng)下，一些數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)公司在網(wǎng)絡(luò)廠家技術(shù)的支持下，開發(fā)IP在SONET/SDH上的傳送業(yè)務(wù)。
Cisco公司在1997年9月宣布對(duì)其Cisco GSR 12000千兆比交換路由器做進(jìn)一步擴(kuò)展,可以處理
OC-3 155Mbit/s直至OC-48 2.4Gbit/s的通信速率,這些路由器接口均支持Packer over SONET
/SDH技術(shù)。Sprint公司于1998年3月開始在其部署Cisco公司這類調(diào)整設(shè)備,繼續(xù)提供IP over
SDH/SONET服務(wù)。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，主意業(yè)務(wù)量將有較大增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)趨勢(shì)比較平緩。然而，IP
業(yè)務(wù)量將以理高速度率教務(wù)長(zhǎng)，并交成為現(xiàn)代傳輸網(wǎng)中占統(tǒng)治地位的業(yè)務(wù)類型。根據(jù)Yankee
Group的研究報(bào)告,電信市場(chǎng)到2000年的時(shí)候,將從現(xiàn)在的年收入1950億美元增加到2600億美元,
這些收入的大部分將來源于IP業(yè)務(wù)量的劇烈增長(zhǎng)。如圖1所示，CIMI公司市場(chǎng)研究專家認(rèn)為，
從2000年開始,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商利潤(rùn)的80%將來自基于IP的業(yè)務(wù)。

3.IP over SDH的優(yōu)勢(shì)與局限性

國(guó)內(nèi)外中正在建設(shè)的SDH/SONET傳輸網(wǎng)絡(luò),是在主干網(wǎng)上實(shí)施IP over SDH/SONET技術(shù)必要
的物理基礎(chǔ)。SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)本身具有很好的兼容性,不同體系、不同速率的信號(hào)都可以在SDH
/SONET信道上復(fù)用和解復(fù)用,并且在SDH/SONET傳輸平臺(tái)上,方便地實(shí)現(xiàn)全球性網(wǎng)絡(luò)互連,充分
展示IP over SDH/SONET技術(shù)的優(yōu)越性。

IP over SDH具有較高吞吐量,較低協(xié)議開銷,較高帶寬利用率,可以緩解網(wǎng)(WAN)中帶寬資
源緊張的問題,適用于IP業(yè)務(wù)占主要地位的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。IPover SDH技術(shù)作為Internet主干網(wǎng)解
決方案之一,以Internet網(wǎng)為無連接IP網(wǎng),繼續(xù)采用路由器為核心構(gòu)建廣域網(wǎng),簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)體系
結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)相對(duì)比較容易,大大降低了建設(shè)費(fèi)用。

在Internet或IP多中,IP over SDH技術(shù)與其他傳輸方式相比,它能提供較高的帶寬利用率。
在現(xiàn)在耗資巨大的廣域網(wǎng)(WAN)鏈路中,與基于ATM的網(wǎng)絡(luò)相比,IP over SDH技術(shù)能提供高出25%
～30%的帶寬。IP over SDH/SONET技術(shù)可以替代將IP數(shù)據(jù)包映射進(jìn)ATM信元,再將信元插入SONET
(或SDH)凈負(fù)荷中的方法。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包映射進(jìn)SONET/SDH凈負(fù)荷區(qū),可以減少諸如SAR
(Segmentation and Reassmbly)功能開銷和ATM信頭開銷(從ATM信元每48個(gè)用戶字節(jié)數(shù)據(jù)需要5
字節(jié)開銷減少為1500字節(jié)用戶數(shù)據(jù)只需要7字節(jié)開銷)。在扣除SONET(或SDH)通道、段和線路開
銷后，OC-3鏈路可用信息帶寬為149.064Mbit/s。可見這種方式明顯地提高了帶寬利用率.在利
用ATM結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸時(shí),由于協(xié)議開銷造成帶寬利用率為80%,理論上最高可達(dá)84%,而在同樣流量
情況下,使用IP over SDH的帶寬利用率可達(dá)94%。

IP over SDH由于采用PPP協(xié)議技術(shù),可以對(duì)現(xiàn)有的多種成熟的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(如IP、IPX等)進(jìn)行
封裝,支持多傳送。特別是在IP網(wǎng)中,IP多路廣播(IP Multicast)已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。IP
over SDH技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有大的改變,故而可以很容易地繼承這個(gè)優(yōu)勢(shì)。在
目前多媒體網(wǎng)絡(luò)尚不能夠有效支持大量用戶同時(shí)使用交互式多媒體業(yè)務(wù)的時(shí)候，IP over SDH
技術(shù)充分利用IP廣播的優(yōu)點(diǎn),合理利用網(wǎng)絡(luò)帶寬,因而具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。相比之下，ATM
結(jié)構(gòu)對(duì)IP一個(gè)協(xié)議的支持還不是很完善,在復(fù)制多路廣播方面更缺乏效率高的技術(shù)。

IP over SDH組網(wǎng)的核心是新型千兆比路由器,因此IP over SDH技術(shù)的發(fā)展與調(diào)整路由器
的發(fā)展息息相關(guān)。近年來，ASIC技術(shù)的廣泛應(yīng)用,新型路由器技術(shù)的發(fā)展,促使千兆比路由器吞
吐量大幅度提高,單位吞吐量?jī)r(jià)格迅速下降;路由器端口密謀提高,促進(jìn)端口費(fèi)用降低。并且，
路由轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延縮短到比較理想的和諧，這些都拓寬了路由器在IP over SDH組網(wǎng)中的應(yīng)用。但
是，路由表容量隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大而急劇膨脹，路由器自身需要交換的信息也將耗費(fèi)大量帶寬。
因此，眾多廠家況相研制新型千兆比路由器技術(shù)，如Cisco公司的千兆比交換路由器技術(shù),被許
多電信廠家和網(wǎng)絡(luò)公司看好的Juniper正在開發(fā)的兆比速率傳輸技術(shù),等等。新型路由器技術(shù)的
突破,將會(huì)把IP over SDH技術(shù)應(yīng)用帶上一個(gè)新臺(tái)階。

IP over SDH在單一業(yè)務(wù)、需要大量傳送數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)中是比較理想的解決方案。例如，在
Srint的IP網(wǎng)中,它支持業(yè)務(wù)等級(jí)(CoS),不支持儔等級(jí)的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS) 。Cisco的"new IP QoS"
技術(shù)通過IP頭部precedence域的3個(gè)比特,提供可區(qū)分的CoS服務(wù) ,這3個(gè)比特是CAR(Committed
Access Rate),RED(Random Early Detection),WRED(Wieghted RED)。當(dāng)了進(jìn)入主網(wǎng)時(shí)，它們的
優(yōu)先級(jí)由邊緣路由器設(shè)定。優(yōu)先級(jí)通常決定了穿過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的排隊(duì)，從而進(jìn)行業(yè)務(wù)分級(jí)。

當(dāng)然，IP over SDH技術(shù)在大量實(shí)時(shí)性強(qiáng)的多業(yè)務(wù)環(huán)境下,表現(xiàn)不如ATM技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，
一項(xiàng)技術(shù)的推廣，重要的是看什么場(chǎng)合下能充分發(fā)揮其作用。IP over SDH在目前Internet飛速
發(fā)展創(chuàng)造的目標(biāo)市場(chǎng)中,操作時(shí)簡(jiǎn)單有效且費(fèi)用較低,是具有一定前途的應(yīng)用。同時(shí)Internet在
管理和安全性方面面臨許多亟待解決的問題,IP over SDH技術(shù)也需要進(jìn)一步完善。

目前，Internet使用的IPv4協(xié)議許多網(wǎng)絡(luò)功能不能滿足Internet迅猛發(fā)展的需求,例如:IPv4
不能預(yù)留帶寬,不能限定網(wǎng)絡(luò)時(shí)延,不具備服務(wù)質(zhì)量(QoS)特性,不能適用今天在這種特性上劃分業(yè)
務(wù)等級(jí)的措施,也不能提供足夠的安全保障,因此,IPv6協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生�，F(xiàn)在,已基本定案(RFC1883
～1887),正處在標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中。IPv6CE TAYQQEUNV4無法解決的問題,特別是地址資源緊張問題
.RFC2023 version6 over PPP確定,將促進(jìn)IP6 over SONET/SDH標(biāo)準(zhǔn)的提出。它繼承了IPv4 over
SONET/SDH的所有優(yōu)點(diǎn),再結(jié)合新型調(diào)整路由器技術(shù),極有希望成為下一代Internet主干網(wǎng)解決方
案之一,我們對(duì)其發(fā)展給予密切關(guān)注。