IP骨干网传输技术：一路飞升

最近两年，电信业务的收入飞速增长，据预测，电信的收入将由1997年的1950亿美元增加到2000年的2600亿美元。与此同时，传统电信业的支柱－电话的收入已经开始逐年下降。电信收入的主要增长点来源于以IP为主的数据业务，预计到2000年，数据业务将占整个电信收入的80％，IP协议也逐步成为数据通信中的主导协议。许多原来的传统电信业务向IP转移。那么，IP骨干网中的传输技术发展如何？ 　　IP业务迅速发展：挡都挡不住 　　随着我们步入21世纪，Internet也继续持续的飞速发展。无论从任何一个角度观察，如主机的数量、用户数、业务量、链路数、单条链路的带宽，或是服务提供商网络的增长速度都是惊人的。与此同时，数据业务不断扩展，已使一些原本属于传统电信业务的项目（如话音，视频及传统的数据业务）逐步的转移到IP网上来，我国最近发展的IP电话业务就是一个很好的例子。这一切都给ISP和传统电信运营商带来了巨大的压力。一些设备生产厂商也据此推出自己的相关产品和方案，如具有路由与转发功能独立的系统结构，基于ASIC的吉位线速路由器的推出等。 　　对于传统电信运营商，一些传统的电信业务被IP抢占，而电信业务这几年来的增长点也多来自于以IP为主的数据业务。近几年，国外的一些以IP业务为主的新型电信运营公司迅速的建立和崛起，仅在美国就有如Qwest等5家之多。这一切都使得传统电信运营商清楚的认识到IP是将来发展的方向。如何充分利用现有的网络资源和市场优势，如何在保持优势的前提下向新的体制和市场过渡，是传统电信运营商们面临的最大挑战。 　　IP骨干网的发展：步步为营 　　在1994或1995年左右，Internet业务量的不断增长使得ISP需要使他们的网络主干能够支持高于T3（45Mbps）的速率。幸运的是，交换机和路由器上的OC-3速率的ATM接口（155Mbps）在这时出现了。ISP为了获得所需的带宽，被迫重新设计他们的网络，使他们能够使用由交换（ATM和帧中继）核心网提供的更高的带宽。一些ISP将他们的网络从DS-3点到点连接，转移至在网络边缘使用具有OC-3速率ATM接口的路由器，而在网络的核心部分使用具有OC－3速率的ATM交换机。大约9个月后，在ATM交换机之间的连接升级到OC-12。另一些ISP开始增加他们DS-3的帧中继网络中的结网数。当他们开始从帧中继转移至ATM时，他们在网络边缘使用OC-3，但不久便在核心部分配置了OC-12的连接。 　　这样，一个“覆盖”型的IP骨干网出现了：当IP运行在一个ATM网络上时，路由器围绕在ATM网络的边缘。每个路由器通过一系列穿过ATM物理拓扑而配置的永久虚电路（PVC）与其他路由器通信。PVC就象一个逻辑电路一样工作，为边缘路由器提供连接。当ATM的PVC被映射至路由器的子端口时，分立的ATM和IP网络相遇。 　　IP数据包由ATM接口提取成为53个字节的ATM信元，然后利用虚路径和虚通道在网络中传输，到达目的端后，再由UNI重新提取出IP包。这种在网络的边缘使用具有高速接口的路由器，而在网络的核心部分使用ATM链接的结构，使覆盖型IP骨干网既能提供丰富的软件功能（通过路由器），又能通过ATM链路提供较高的带宽。并且，通过对ATM的使用，实时的对每条PVC的状态进行监控，可较为容易的实现流量工程，使业务流在链路中适当的进行分配。另外，由于ATM本身的特点，这种覆盖型的网络结构可实现QoS和同时承载多种业务类型，如恒定速率业务（语音）和变化速率业务（文件传输）等。 　　新技术不断涌现：一浪胜过一浪 　　IP业务量以微处理器业Moore定律的2～3倍的速率高速增长，即每6～9个月翻一番，并会一直持续下去。网络业务的模式也发生了根本的变化：由原来的本地业务与骨干网业务量比为80：20，将逐步演变成为将来的本地业务与骨干网业务比为20：80的新的“80－20”的模型。IP骨干网将面临越来越大的压力。IP－over－ATM的结构在此时也暴露出自身的一些弱点： 　　基于ATM的核心网的一个最基本的局限性是它需要对两个不同的网络进行管理：ATM结构和逻辑的IP覆盖。通过在ATM网上运行IP网络，ISP不仅增加了网络的复杂性，而且加倍了开销，这时因为ISP必须管理和协调两个分离网络的运行。同时，其路由和流量工程的功能分别在不同的系统上来完成( 路由在路由器上执行，流量工程则由ATM交换机完成 )因此，将流量工程完全与路由集成在一起将是非常困难的。 　　ATM路由器接口未能跟上光学带宽的最新发展。已商业化的最快的ATMSAR路由器接口是OC-12。宽带IP技术及其他相关技术在这种情况下得到了很好的发展。1997年，吉位交换路由器的商品化，解决了原来传统路由器的瓶颈问题，其采用了基于ASIC的技术进行设计，实现了线速转发，使许多原来由软件完成的功能可以通过硬件来实现，这样便大大提高了路由器的性能，新一代骨干网路由器的转发速率可高达40Mbps，向IP-over-ATM提出了强有力的挑战。基于新一代路由器的IP骨干网，解决了ATM模型中的一些固有问题，如协调两个系统的复杂性和费用，ATM接口带宽的局限性，PVC的“N2”问题，IGP压力，不能在混合媒体结构中运行等方面的局限性，和不能实现第2层和第3层的无缝连接的不利因素等。IP-over--SDH（Packet-over-SONET/SDH，POS）也随之被提出。 　　IP-over-SDH是将IP包通过PPP协议直接映射至SDH帧内进行传输的一种IP网的实现结构。参考光互联网络论坛（OIF）的网络模型，我们可以清楚地看到，IP-over-SDH省去了中间的ATM层，保留了IP的无链接特性，同时也减少了IP与“玻璃”之间的层数，提高了传输效率，降低了设备和运行费用，避免了对两个分离网络的协调与管理。 　　与IP-over-ATM相比，IP-over-SDH有以下的优点：可提高更高的带宽，如OC-48，甚至OC-192；可以提供接近于95％的带宽利用率，而对于IP-over-ATM来说，其只能达到80～85％；较低的设备和运行维护费用，无需对两个分离网络进行管理与协调。同时，IP－over－SDH也有其弱点：只能用来支持IP业务，服务质量和流量工程上的弱点等。但这些局限性可望在IETF制定的新标准－多协议标计交换（MPLS）成为行业标准后被解决。同时，随着光纤技术和密波分复用（DWDM）技术的不断发展，人们提出了在光纤上直接传输IP的IP－over－Optical的结构模型，并认为它将是新一代IP骨干网的主流和最终形式。 　　我国IP网络：多技术并驾齐驱 　　我国的IP业务也正处在这样一个蓬勃发展的时期，预计到今年年底我国的数据业务用户将达到三百万。而我国的数据业务起步较晚，但近几年的发展，使数据网的ATM骨干部分已初具规模。采用什么样的方案，如何利用现有资源，如何进行实施都将是发展我国IP骨干业务所面临的非常重要的课题。针对我国自身的特点和现有技术的情况，可在支持多业务并对QoS要求较为严格的电信部门在一段时间内继续使用其固有的ATM网络，而在以承载IP业务为主的ISP骨干网和企业网等大力发展POS技术网络。因此我国的IP骨干网将在很长的一段时间内是一个混合型的网络结构：同时包含IP-over-ATM的混合平台，又包含基于IP-over-SDH的纯IP网络。 　　总结：高速IP骨干网一路飞升 　　在IP业务以指数方式发展的同时，越来越多的电信运营商和数据通信设备及网络设备生产厂商投入到开发高速IP骨干网结构和设备的开发与测试当中去，并相继推出了自己的产品和方案。Nortel、Ericsson、AT&T、Juniper、Cisco等设备生产厂商和电信运营商都着力推出自己的产品和相关的解决方案。我们相信IP又将迎来一个飞速发展的时代。 　　摘自《赛迪网》　刘涛/文