寬帶IP網(wǎng)絡(luò)<1>

寬帶IP網(wǎng)絡(luò)<1>（馬妍、崔海東）
    摘要：高速寬帶化是目前IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。IP網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)解決方案有兩種思
路：IP與ATM結(jié)合或光學(xué)IP。寬帶IP網(wǎng)絡(luò)又涉及流量工程、服務(wù)質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)自愈技術(shù)等。國(guó)
際上寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)有vBNS計(jì)劃、Internet 2及CANet3計(jì)劃等方案。中國(guó)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)工程
也正在進(jìn)行中。
    關(guān)鍵詞：寬帶網(wǎng)  IP  全光網(wǎng)  同步數(shù)字系列  DWDM
    在當(dāng)今世界向知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代邁進(jìn)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成為重要的促進(jìn)因素，
它的不斷發(fā)展形成推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的新的源動(dòng)力。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的深入發(fā)
展，整個(gè)社會(huì)對(duì)現(xiàn)代化通信需求進(jìn)一步增加，新一代寬帶通信網(wǎng)絡(luò)將成為新一代電信的明顯
特征，寬帶IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
    一、當(dāng)前 IP業(yè)務(wù)的特征
    最初，IP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是為數(shù)量不多的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，為數(shù)量不多的使用者提供資源共享
和文件傳輸能力。目前，IP網(wǎng)絡(luò)已在世界范圍內(nèi)得到空前發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方式和特性均發(fā)
生了變化。因此，考察當(dāng)前IP業(yè)務(wù)的特征是指導(dǎo)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。
    1．用戶數(shù)量急劇增長(zhǎng)
    因特網(wǎng)的規(guī)�，F(xiàn)每月增長(zhǎng)10％左右，業(yè)務(wù)量每6-9個(gè)月翻一番。據(jù)預(yù)測(cè)，2000年底全球
因特網(wǎng)用戶將達(dá)到3－10億。從1997年起國(guó)外運(yùn)營(yíng)公司的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中已有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)超過(guò)話音
業(yè)務(wù)的情況出現(xiàn)；有國(guó)外統(tǒng)計(jì)公司分析，預(yù)計(jì)在1998－2008年間各國(guó)因特網(wǎng)數(shù)據(jù)流量將先后
超過(guò)話音，其中北美到2000年時(shí)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將為話音業(yè)務(wù)的5倍。1997年底，中國(guó)數(shù)據(jù)通信
有用戶60萬(wàn)，1998年底有220萬(wàn)，增長(zhǎng)近4倍；1999年6月份用戶已達(dá)400萬(wàn)，估計(jì)到2000年
為2500萬(wàn)，在2005年將達(dá)到5000萬(wàn)。
    2．業(yè)務(wù)帶寬指數(shù)增長(zhǎng)
    除了用戶數(shù)量指數(shù)增長(zhǎng)外，業(yè)務(wù)帶寬也呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。例如，在1990年前后，主要
業(yè)務(wù)是E－mail，帶寬僅1kbit／s左右；到1995年，主要業(yè)務(wù)變成Web瀏覽。美國(guó)的Web站點(diǎn)
數(shù)每57天翻一番，目前我國(guó)WWW站點(diǎn)數(shù)約為9906萬(wàn)。 2000年前后，活動(dòng)圖像將成為重要業(yè)
務(wù)之一，所占用的帶寬可到達(dá)5Mbit/s。10年間，業(yè)務(wù)帶寬的增長(zhǎng)可達(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)。這些變
化均使IP業(yè)務(wù)所需的帶寬呈爆炸式增長(zhǎng)，形成了新時(shí)期網(wǎng)絡(luò)帶寬增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力量。
    3．業(yè)務(wù)內(nèi)容綜合化
    TCP／IP協(xié)議最初是為提供非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的。為了使IP網(wǎng)絡(luò)不僅能傳送非實(shí)時(shí)
的數(shù)據(jù)信息，而且還能傳送實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)信息，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（如ITU，IETF等）已開(kāi)
始起草并完成了一些用于 IP實(shí)時(shí)通信的標(biāo)準(zhǔn)以及服務(wù)質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)，如實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議／
實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議（RTP／RTCP）、資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）、IP多播技術(shù)以及H.323建議等。
另外對(duì)更先進(jìn)的服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)如分類服務(wù)（Diff一Serv）等做了大量的研究并取得了
可喜成績(jī)。在這些技術(shù)的支持下，因特網(wǎng)提供的應(yīng)用及業(yè)務(wù)將能夠覆蓋綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)
類型。
    4．業(yè)務(wù)的流合呈自相似性和收發(fā)不對(duì)稱性
    隨著IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)中的流量呈現(xiàn)出自相似的特點(diǎn)，即某一鏈路上不管業(yè)
務(wù)流的并發(fā)數(shù)量有多少，其流量均具有相同的特性。因此，為減少網(wǎng)絡(luò)的擁塞，IP網(wǎng)絡(luò)必
須具備比傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)更高的平均峰值與平均負(fù)載比。同樣，由于IP網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用特點(diǎn)，
網(wǎng)絡(luò)上的流量呈現(xiàn)出明顯的收發(fā)不對(duì)稱性。
    二、未來(lái)IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及技術(shù)走向
    IP業(yè)務(wù)量的持續(xù)快速增長(zhǎng)使得IP協(xié)議逐漸成為一種占主導(dǎo)地位的通信協(xié)議，IP網(wǎng)絡(luò)在
今后的數(shù)據(jù)通信乃至電信業(yè)中將占據(jù)重要地位。更重要的是網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)轉(zhuǎn)變成為一種商
品，其上的各種增值服務(wù)有著巨大的利潤(rùn)潛力。有理由相信，IP技術(shù)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)綜合的主
要力量之一，它可以集成語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像和視頻業(yè)務(wù)；IP網(wǎng)絡(luò)最終可能成為新
一代電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)選擇。
    目前的IP網(wǎng)絡(luò)及IP技術(shù)還存在著這樣那樣的缺陷，要成為新一代電信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)尚需
解決大量的課題，在所有要解決的課題中，網(wǎng)絡(luò)性能是基礎(chǔ)條件之一，因此高速寬帶IP網(wǎng)
絡(luò)是解決IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展問(wèn)題的前提。當(dāng)然高速寬帶是相對(duì)的，本文中的寬帶是指155  Mbit/s
以上的速率。
    為了建設(shè)高速寬帶IP網(wǎng)絡(luò)，ITU－T，IETF以及ATM論壇等組織正在聯(lián)合眾多的設(shè)備制
造商及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)供應(yīng)商共同尋找改造Internet骨干網(wǎng)的方案。總的來(lái)說(shuō)，各種IP技術(shù)方案
分屬兩種思路：走IP和ATM結(jié)合的路線；或者走光學(xué)IP的路線。前者借助ATM網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大能
力，基于ATM傳送IP；后者基于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的概念，借助光傳輸系統(tǒng)的能力傳送IP。這些技
術(shù)是在特定時(shí)期和特定技術(shù)背景下的產(chǎn)物，各有其自身的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。
    三、IP／ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)
    國(guó)際上對(duì)ATM提供IP業(yè)務(wù)已經(jīng)做了很多研究，提出了一系列協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。這些協(xié)議和標(biāo)
準(zhǔn)歸納起來(lái)可以分為兩類：重疊類型和集成類型。
    1．重疊類型
    建議繼續(xù)沿用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)提供IP業(yè)務(wù)，IP網(wǎng)絡(luò)建立在ATM網(wǎng)絡(luò)之上。ATM網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)
有各自的尋址方式和選路協(xié)議，使用IP服務(wù)的ATM用戶終端要同時(shí)具有ATM網(wǎng)絡(luò)地址和IP網(wǎng)
絡(luò)地址。IP的選路功能經(jīng)由ATM的選路功能建立連接，因而在肥網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)要有IP地
址到ATM地址間的映射功能。采用重疊類型的IPover ATM技術(shù)有：ATM論壇的局域網(wǎng)仿真及
ATM上的多協(xié)議（MPOA）；IETF的ATM網(wǎng)絡(luò)上傳統(tǒng) IP協(xié)議（CIPOA）。
    2．集成類型
    集成類型下的網(wǎng)絡(luò)不再有兩個(gè)層次，ATM交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層對(duì)于IP服務(wù)采用的就是IP專用
的協(xié)議。使用IP服務(wù)的用戶只需要一個(gè)IP地址，交換機(jī)也不再有從ATM地址到IP地址的轉(zhuǎn)換
功能。
    多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）是目前公認(rèn)的IP與ATM結(jié)合的一種良好方案。ATM的信元機(jī)制
可以非常有效地支持MPLS中的標(biāo)簽交換，從而使得ATM交換可方便地支持MPLS中標(biāo)記交換路
由器（LSR）的轉(zhuǎn)發(fā)功能。MPLS技術(shù)獨(dú)立于鏈路層，既可在ATM上實(shí)現(xiàn)，亦可在純粹的路由
器上實(shí)現(xiàn)。
    IP／ATM的特點(diǎn)有：可利用ATM的服務(wù)質(zhì)量特性，保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量；適用于多種業(yè)
務(wù)，網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴(kuò)充性能，用戶可以在任何一條鏈路上放入所需的容量；有良好的網(wǎng)
絡(luò)流量管理和擁塞控制性能；適用于一般的IP骨干網(wǎng)。
    IP／ATM的不足包括：IP數(shù)據(jù)包需映射成ATM信元，由此造成較大的傳輸開(kāi)銷，傳輸效
率較低；需要解決IP地址與ATM地址多重映射的矛盾以及IP網(wǎng)絡(luò)的非連接特性與ATM面向連
接特性之間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)管理比較復(fù)雜；基于ATM實(shí)現(xiàn)的IP網(wǎng)絡(luò)帶寬受限于ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本
身狀況，這就導(dǎo)致其不太適于超大型IP骨干網(wǎng)（一般認(rèn)為可用于超大型IP骨干網(wǎng)邊緣多業(yè)
務(wù)的接入）。