未來寬帶骨干網(wǎng)傳輸技術(shù)的發(fā)展方向

黃俊、陳利

　　隨著現(xiàn)代電信、計算機(jī)和因特網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)、語音、視頻等業(yè)務(wù)傳輸都在不斷增長，并呈現(xiàn)出融合趨勢，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足快速增長的業(yè)務(wù)需求，強烈需要建設(shè)一個新型的寬帶骨干網(wǎng)來承載這些快速發(fā)展的業(yè)務(wù)。

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看

　　物理層

　　SONET（同步光纖網(wǎng)絡(luò)）在許多方面的重要價值，使它成為長距離、高速度光纖通信的最主要協(xié)議。首先，SONET的可伸縮性使它成為實現(xiàn)新一輪高速端口的首要技術(shù)。因為OC-3 (155Mbps)已成為一種過時的輔助技術(shù)，在高速的路由器和交換機(jī)上OC-48 (2.4Gbps)端口速度現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍，OC-768 (40Gbps)的端口速度也即將閃亮登場，隨著數(shù)據(jù)流量吞吐率不斷增長，SONET成為一種重要的骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。

　　在SONET出現(xiàn)之前，每個光纖設(shè)備制造商各自為政，在產(chǎn)品生產(chǎn)中采用自己獨立的技術(shù)，產(chǎn)品互不兼容。SONET的出現(xiàn)起到了標(biāo)準(zhǔn)化高速光纖數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔谩?/p>

　　數(shù)據(jù)鏈路層

　　ATM為語音、視頻和數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個單一的網(wǎng)絡(luò)，并且語音和視頻流能夠維持在用戶所要求的較低的時延和抖動水平上。同時，對時間不敏感的數(shù)據(jù)能夠充分利用剩余的信道容量，這樣可以相對降低為提供服務(wù)質(zhì)量保證的費用。

　　正像SONET有許多特征沒有包含在傳統(tǒng)的物理層協(xié)議的定義中一樣，ATM也不能完全被當(dāng)作數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。盡管一個ATM信元與典型的第二層數(shù)據(jù)幀很相似，都具有錯誤修正能力，也都包含有對本地數(shù)據(jù)鏈接非常重要的地址信息，但是，第二層的規(guī)程并不要求像ATM那樣，把全部的通信流都轉(zhuǎn)換成固定長度的信元。

　　ATM有精心制作的服務(wù)質(zhì)量QoS，沒有數(shù)據(jù)鏈路層所要求的兼容性。然而，ATM作為與物理層的接口，無疑又非常適合第二層協(xié)議的定義。它對第一層的選項包括了許多運送ATM信元的光纖傳輸方法，包括SONET、第五類雙絞線銅纜和T1線等。

　　雖然ATM也能被當(dāng)作統(tǒng)計多路復(fù)用器來為大量非實時的數(shù)據(jù)流提供服務(wù)，但它的主要優(yōu)勢還在于能夠接收實時數(shù)據(jù)流（例如語音和視頻）而不造成抖動和時延。

　　網(wǎng)絡(luò)層

　　在網(wǎng)絡(luò)層上，隨著Internet取得的巨大成功，IP已經(jīng)成為了公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。IP隨著技術(shù)的發(fā)展和承載業(yè)務(wù)的多元化，IP這種以“盡力傳送”的方式來傳輸數(shù)據(jù)的無連接協(xié)議，需要為業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保證（QoS），否則無法達(dá)到骨干網(wǎng)所需要的電信級的服務(wù)質(zhì)量。

從網(wǎng)絡(luò)層次上看

　　這樣，在網(wǎng)絡(luò)層次上，由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層組成的骨干網(wǎng)形成了IP/ATM/SONET/Optical的體系結(jié)構(gòu)。但是，SONET的APS設(shè)備帶來了額外的“容錯稅”，為了實現(xiàn)容錯在SONET中需要花費整個帶寬的50%作為“容錯稅”。因此，許多電信運營商想要去掉這一層。

　　IP/ATM/SONET/Optical體系結(jié)構(gòu)的缺點隨著應(yīng)用的深入逐漸暴露了出來：效率低、設(shè)備復(fù)雜、成本高昂、管理復(fù)雜等。隨著吉位路由交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)速度增加到數(shù)十兆的速率以及擁有了155Mbps和622Mbps的SONET端口，Internet骨干網(wǎng)于是采用了以PPP協(xié)議連接路由器的方式構(gòu)成，這就是IP over SONET（POS）的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)很快取代ATM成為Internet骨干網(wǎng)技術(shù)的主流，它將傳輸效率從不到80％提高到95％以上，并且使設(shè)備簡化、成本降低。

　　IP over SONET并不是分層簡化的終極體系，在骨干網(wǎng)絡(luò)中還能進(jìn)一步簡化掉SONET層，把IP應(yīng)用直接運行在光通道上（IP over Optical）。全光網(wǎng)絡(luò)不需要SONET層復(fù)雜的鏈路層管理，Internet固有的分布式生存特性使其具有保護(hù)和自愈能力。在IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)中不使用SDH和ATM，數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)交換是由吉位路由交換機(jī)完成的。由于在IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)中沒有更低層的傳輸協(xié)議可以使用，自愈恢復(fù)最好是在網(wǎng)絡(luò)層完成�？梢允褂肕PLS（多協(xié)議標(biāo)記交換）或者DPT（動態(tài)包傳輸）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層上的自愈恢復(fù)，使整個網(wǎng)絡(luò)保持健壯性和高效性。

從服務(wù)質(zhì)量上看

　　新一代的寬帶IP骨干網(wǎng)絡(luò)，已不再是傳統(tǒng)意義上的Internet，它需要在其骨干上運行比現(xiàn)在更多的業(yè)務(wù)。新的骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種服務(wù)。因此，就要求有一定的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，這個服務(wù)質(zhì)量是指要求在時間延遲和傳輸誤碼率兩方面要得到高質(zhì)量的保證。在網(wǎng)絡(luò)中就必須能夠提供業(yè)務(wù)流控制的手段和流量管理的方法。

　　對于寬帶骨干網(wǎng)來說，追求最大限度地利用資源、降低成本、提高效率是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運營的根本要求。所以在網(wǎng)絡(luò)的高層需要選擇高效的組網(wǎng)技術(shù)，充分發(fā)揮物理資源。流量管理技術(shù)能夠在發(fā)生擁塞的網(wǎng)絡(luò)中，保證各個業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

　　IETF從綜合服務(wù)工程組中成立了一個新的工作組來創(chuàng)建區(qū)別服務(wù)（DiffServ），以實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)中的QoS功能。在IP網(wǎng)絡(luò)中為流量區(qū)分優(yōu)先級的另一個有效機(jī)制是TCP速率控制，它通過調(diào)節(jié)終端窗口的大小而不是讓其任意增長的方式來實現(xiàn)，TCP速率控制能夠減輕網(wǎng)絡(luò)上的包流量。

　　IP骨干網(wǎng)絡(luò)管理上的重要問題是如何監(jiān)視流量，并防止和化解擁塞。為了適應(yīng)IP over ATM的發(fā)展，出現(xiàn)了多協(xié)議標(biāo)記交換技術(shù)MPLS。MPLS可在ATM交換機(jī)中根據(jù)標(biāo)記，為IP實時業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流建立虛電路，保證QoS。

　　未來的寬帶骨干網(wǎng)將擔(dān)當(dāng)起三網(wǎng)統(tǒng)一的任務(wù)，為多種業(yè)務(wù)提供支撐的平臺。網(wǎng)絡(luò)首先要有很高的效率，使網(wǎng)絡(luò)層次更加簡明，從而得到高的傳輸效率；另外，需要在網(wǎng)絡(luò)層或者更高的應(yīng)用層次上下工夫，把服務(wù)質(zhì)量、流量監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理的功能提高到一個更高的境界。

摘自《中國數(shù)據(jù)網(wǎng)》