寬帶IP網(wǎng)絡(luò)綜合解決方案

寬帶IP網(wǎng)絡(luò)綜合解決方案

桑海泉 北方交通大學(xué)電信學(xué)院

一、引言

INTERNET的迅速發(fā)展給IP技術(shù)帶來了勃勃生機(jī)。IP業(yè)務(wù)的發(fā)展勢(shì)如破竹、突飛猛進(jìn),給整

個(gè)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)模式、整體架構(gòu)乃至當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵都帶來了深遠(yuǎn)的影響�！癊verything

on IP”正逐漸成為現(xiàn)實(shí)。網(wǎng)上數(shù)據(jù)流量的急劇增長(zhǎng)迫使傳輸平臺(tái)向更高的通信帶寬發(fā)展。

數(shù)據(jù)化、寬帶化、綜合化無疑成為如今建網(wǎng)的時(shí)尚和潮流。為了適應(yīng)寬帶IP業(yè)務(wù)的發(fā)展,

用最佳的信息服務(wù)社會(huì),必須利用已有的光通信技術(shù),將IP技術(shù)、SDH技術(shù)、HFC技術(shù)有機(jī)的

結(jié)合在一起,為用戶實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)、圖像、話音和視頻的綜合應(yīng)用提供一攬子全面解決方案。

二、寬帶IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)架構(gòu)

寬帶IP網(wǎng)是以光纖為傳輸介質(zhì),大容量的密集波分復(fù)用(DWDM)為傳輸通道,SDH/SONET、或

ATM、或千兆以太網(wǎng)為組網(wǎng)模式,第三層/第四層路由交換機(jī)為交換平臺(tái),綜合提供基于IP的

各種多媒體業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。

根據(jù)構(gòu)筑未來網(wǎng)絡(luò)的三大要素(IP、全光網(wǎng)和WEB),考慮到IP業(yè)務(wù)爆炸性增長(zhǎng)的特點(diǎn),建議

寬帶IP網(wǎng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1：

圖1中傳輸層以上均為基于IP技術(shù)的各種應(yīng)用,有大家熟知的因特網(wǎng)上的WWW瀏覽、電子郵

件、遠(yuǎn)程訪問等等,也有基于JAVA的分布式網(wǎng)絡(luò)體系棗Jini以及采用XML的數(shù)據(jù)采掘和構(gòu)建。

各種應(yīng)用綜合在一起,就構(gòu)成了未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。在此之中可開展電子商務(wù)

(E-Commerce)、電子服務(wù)(E-Service)、電子管理(E-Management)等綜合型業(yè)務(wù)。

在網(wǎng)絡(luò)層,采用IP協(xié)議已是大勢(shì)所趨。由于采用TCP/IP可屏蔽不同網(wǎng)絡(luò)的下層細(xì)節(jié),在上層

達(dá)到統(tǒng)一(即所謂的IP over everything ),故我們可以將數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像、視頻均歸結(jié)

到IP包中。通過分組/包交換技術(shù)和路由技術(shù),采用全球性尋址,可實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的無縫連

接,并有效的降低業(yè)務(wù)成本。IP協(xié)議已成為將各種網(wǎng)絡(luò)、各種業(yè)務(wù)綜合起來的“共同語(yǔ)言”

(此即所謂的Everything over IP)。

而在物理層,采用光纖作傳輸介質(zhì)已是不爭(zhēng)的共識(shí)。目前IP網(wǎng)業(yè)務(wù)構(gòu)架的爭(zhēng)論集中在數(shù)據(jù)

鏈路層。為了使IP包可靠地、高效地在光纖上傳輸,人們提出了許多鐘技術(shù)方案,目前已實(shí)

現(xiàn)的主要有以下三鐘：

1、基于ATM的IP。實(shí)質(zhì)上是IP over ATM over SDH over Fiber,也稱為POA(Packet over

ATM)。此方案可利用ATM的QoS特性保證服務(wù)質(zhì)量,適用于多種業(yè)務(wù),但系統(tǒng)開銷很大,數(shù)據(jù)

傳輸率低。由于需解決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)管理較復(fù)

雜。

2、基于SDH/SONET的IP。分層模型是IP over SDH/SONET over Fiber。也稱為POS(Packet

ver SDH/SONET)。此方案將IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接建立在SDH/SONET平臺(tái)上,不受地區(qū)限制。數(shù)據(jù)

傳輸率高,開銷小,線路利用率高(比POA提高30%),帶寬擴(kuò)充簡(jiǎn)便,具有監(jiān)控、保護(hù)切換、流

量管理等功能,并有利于實(shí)施IP多點(diǎn)廣播技術(shù)�？商峁┓旨�(jí)服務(wù)CoS,但目前還不能保證完全

的QoS。

3、基于以太網(wǎng)的IP。即IP over Ethernet over Fiber。這是在局域網(wǎng)中占有率高達(dá)80%以

上的技術(shù)方案,也是IP向廣域網(wǎng)進(jìn)軍的一支輕騎兵。由于千兆以太網(wǎng)(GE)采用和以太網(wǎng)相同

的幀,故此方案所采用的GE交換機(jī)設(shè)備可大大簡(jiǎn)化,并在網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的平滑升級(jí)方面具有優(yōu)勢(shì)。

不足的是目前也無法保證完全的QoS,且其運(yùn)營(yíng)監(jiān)控,流量?jī)?yōu)化等管理功能先天較弱,不適合用

于大型城域網(wǎng)。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)寬帶化、光學(xué)化的發(fā)展趨勢(shì),隨著WDM或DWDM技術(shù)的不斷進(jìn)步,不少專家指出：新建

的寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)(尤其是大型骨干網(wǎng))應(yīng)是架構(gòu)在DWDM系統(tǒng)上的IP網(wǎng)絡(luò)(IP over DWDM)�；�

于DWDM的IP網(wǎng)主要通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路層格式將IP包直接映射到密集波分復(fù)用光層中,省去

了中間的ATM層和SDH層,消除了功能重復(fù)。由于該技術(shù)方案可充分利用DWDM通道巨大的傳輸

帶寬和G(T)比特路由交換機(jī)強(qiáng)大的交換能力,在IP層和光學(xué)層之間合理配置流量工程、保護(hù)

恢復(fù)、網(wǎng)管、QoS等功能,因而是目前最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

綜上所述,寬帶IP網(wǎng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)應(yīng)是一個(gè)混合結(jié)構(gòu)。應(yīng)綜合匯聚以上技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)。在寬

帶IP網(wǎng)的核心層,應(yīng)采用IP over DWDM或POS技術(shù)建骨干網(wǎng),提供充足的主干帶寬,提供全網(wǎng)

的關(guān)鍵業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)管理。而在其邊緣匯聚層,可采用POA技術(shù)來匯集各種業(yè)務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)的接

入層,應(yīng)采用GE技術(shù)提供和局域網(wǎng)的平滑過渡。例如提供1000Mbps/100Mbps/10Mbps的以太

網(wǎng)接

三、IP技術(shù)組網(wǎng)綜合解決方案

對(duì)于本地已有的SDH骨干網(wǎng),通過在節(jié)點(diǎn)設(shè)備上增加新業(yè)務(wù)接口的模塊,或在其節(jié)點(diǎn)上增加

POS設(shè)備(如Cisco公司的GSR12000系列)和原有的SDH設(shè)備互連,可實(shí)現(xiàn)IP over SDH。POS設(shè)

備一般為工作在第三層(L3)或第四層(L4)的路由交換機(jī),內(nèi)建SuperEngine和大容量的交換

背板(數(shù)十至數(shù)百兆無阻塞帶寬)。采用ASIC實(shí)現(xiàn)路由識(shí)別和包轉(zhuǎn)發(fā),轉(zhuǎn)發(fā)速率為每秒數(shù)十

至數(shù)百兆數(shù)據(jù)包。支持STM-1至STM-16以及1000M以太網(wǎng)端口。通過GE端口,以星型(樹型)

結(jié)構(gòu),1000Mbps速率向接入層延伸。

傳輸通道根據(jù)具體情況采用分纖或分波的方式,一般應(yīng)以IP over DWDM技術(shù)為主。在中心

局信息中心,為了提供用戶所需要的各種業(yè)務(wù),將集成INTERNET服務(wù)器、視頻服務(wù)器和WEB

應(yīng)用服務(wù)器。INTERNET服務(wù)器將提供DNS、E_mail、FTP、NEWS等互聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù)；視頻

服務(wù)器將提供VOD、NOD(新聞節(jié)目點(diǎn)播)、MOD(音樂節(jié)目點(diǎn)播)等等服務(wù)；WEB應(yīng)用服務(wù)器

將提供網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上會(huì)診、網(wǎng)上購(gòu)物、網(wǎng)上炒股、網(wǎng)上游戲等等應(yīng)用服務(wù)。此外,還將

集成IP電話網(wǎng)關(guān)和IP電視服務(wù)器,提供IP電話、IP傳真、IP電視以及會(huì)議電視服務(wù)。為了

有效的管理骨干網(wǎng),控制和平衡網(wǎng)上的流量,將在中心設(shè)立網(wǎng)管機(jī)組,除了提供配置、故障、

安全、記賬等必需的管理手段外,通過第四層交換機(jī)內(nèi)置的服務(wù)負(fù)載動(dòng)態(tài)平衡和群集技術(shù),

實(shí)現(xiàn)服務(wù)器容錯(cuò),并針對(duì)各服務(wù)器不同的應(yīng)用,實(shí)施主干網(wǎng)上的流量工程,確保所提供的各

種業(yè)務(wù)的CoS,并盡可能保證QoS。

根據(jù)本地網(wǎng)的規(guī)模大小,分局信息中心也可提供上述業(yè)務(wù),或是有本轄區(qū)特色的信息服務(wù)。

在接入層(例如光節(jié)點(diǎn)處),可采用第二層局域網(wǎng)交換機(jī)直接將10/100Mbps接口提供給單位

用戶或住宅小區(qū)。也可采用綜合接入設(shè)備,將10/100Mbps以太網(wǎng),Cable Modem,ADSL、ISDN、

56K Modem匯集在一個(gè)綜合平臺(tái)上,向上為統(tǒng)一的IP包數(shù)據(jù)流,向下則具有靈活多樣的接入

方式任用戶選擇。對(duì)于零散的家庭用戶,建議通過PSTN撥號(hào)上網(wǎng),或ADSL接入。對(duì)于光纜到

戶的住宅小區(qū),建議架設(shè)混合電纜(同軸+雙絞線)到戶,直接選擇10M以太網(wǎng)到桌面。對(duì)于已

有同軸纜的用戶,通過Cable Modem或機(jī)頂盒接入。

在網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制上,將采用隧道加密技術(shù),通過虛擬專網(wǎng)VPN對(duì)不同要求的用戶實(shí)施不同

層次、不同級(jí)別的安全管理措施。

利用L3/L4路由交換機(jī),可組成具有容錯(cuò)功能的寬帶IP骨干自愈環(huán),有效地保證全網(wǎng)的可靠性。

四、小結(jié)

在這世紀(jì)之交,IP正將其積蓄了多年的能量迅速釋放,為我們展現(xiàn)出前所未有的廣闊前景。

讓我們抓住當(dāng)前跨越式發(fā)展和迎頭趕上的歷史機(jī)會(huì),推動(dòng)通信網(wǎng)從電路交換轉(zhuǎn)向包交換的

體制革命,迎接新的通信時(shí)代的到來。

參考文獻(xiàn)：

1．DOUGLAS E.COMER,Internetworking With TCP/IP,PRENTICE HALL。

2．林瑤,蔣慧,杜蔚軒等譯,用TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)際互連,電子工業(yè)出版社。

3．《郵電商情》第六期,第七期,2000年4月。