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宽带IP网络综合解决方案
桑海泉 北方交通大学电信学院
一、引言
INTERNET的迅速发展给IP技术带来了勃勃生机。IP业务的发展势如破竹、突飞猛进,给整
个网络的技术模式、整体架构乃至当今知识经济的内涵都带来了深远的影响。“Everything
on IP”正逐渐成为现实。网上数据流量的急剧增长迫使传输平台向更高的通信带宽发展。
数据化、宽带化、综合化无疑成为如今建网的时尚和潮流。为了适应宽带IP业务的发展,
用最佳的信息服务社会,必须利用已有的光通信技术,将IP技术、SDH技术、HFC技术有机的
结合在一起,为用户实现全网数据、图像、话音和视频的综合应用提供一揽子全面解决方案。
二、宽带IP网络业务架构
宽带IP网是以光纤为传输介质,大容量的密集波分复用(DWDM)为传输通道,SDH/SONET、或
ATM、或千兆以太网为组网模式,第三层/第四层路由交换机为交换平台,综合提供基于IP的
各种多媒体业务的数据通信网。
根据构筑未来网络的三大要素(IP、全光网和WEB),考虑到IP业务爆炸性增长的特点,建议
宽带IP网的业务架构如图1：
图1中传输层以上均为基于IP技术的各种应用,有大家熟知的因特网上的WWW浏览、电子邮
件、远程访问等等,也有基于JAVA的分布式网络体系棗Jini以及采用XML的数据采掘和构建。
各种应用综合在一起,就构成了未来数字经济的网络应用环境。在此之中可开展电子商务
(E-Commerce)、电子服务(E-Service)、电子管理(E-Management)等综合型业务。
在网络层,采用IP协议已是大势所趋。由于采用TCP/IP可屏蔽不同网络的下层细节,在上层
达到统一(即所谓的IP over everything ),故我们可以将数据、语音、图像、视频均归结
到IP包中。通过分组/包交换技术和路由技术,采用全球性寻址,可实现各种网络的无缝连
接,并有效的降低业务成本。IP协议已成为将各种网络、各种业务综合起来的“共同语言”
(此即所谓的Everything over IP)。
而在物理层,采用光纤作传输介质已是不争的共识。目前IP网业务构架的争论集中在数据
链路层。为了使IP包可靠地、高效地在光纤上传输,人们提出了许多钟技术方案,目前已实
现的主要有以下三钟：
1、基于ATM的IP。实质上是IP over ATM over SDH over Fiber,也称为POA(Packet over
ATM)。此方案可利用ATM的QoS特性保证服务质量,适用于多种业务,但系统开销很大,数据
传输率低。由于需解决IP网络的非连接特性与ATM面向连接特性之间的矛盾,网络管理较复
杂。
2、基于SDH/SONET的IP。分层模型是IP over SDH/SONET over Fiber。也称为POS(Packet
ver SDH/SONET)。此方案将IP网络技术直接建立在SDH/SONET平台上,不受地区限制。数据
传输率高,开销小,线路利用率高(比POA提高30%),带宽扩充简便,具有监控、保护切换、流
量管理等功能,并有利于实施IP多点广播技术。可提供分级服务CoS,但目前还不能保证完全
的QoS。
3、基于以太网的IP。即IP over Ethernet over Fiber。这是在局域网中占有率高达80%以
上的技术方案,也是IP向广域网进军的一支轻骑兵。由于千兆以太网(GE)采用和以太网相同
的帧,故此方案所采用的GE交换机设备可大大简化,并在网络和应用的平滑升级方面具有优势。
不足的是目前也无法保证完全的QoS,且其运营监控,流量优化等管理功能先天较弱,不适合用
于大型城域网。
根据网络宽带化、光学化的发展趋势,随着WDM或DWDM技术的不断进步,不少专家指出：新建
的宽带综合业务网(尤其是大型骨干网)应是架构在DWDM系统上的IP网络(IP over DWDM)。基
于DWDM的IP网主要通过适当的数据链路层格式将IP包直接映射到密集波分复用光层中,省去
了中间的ATM层和SDH层,消除了功能重复。由于该技术方案可充分利用DWDM通道巨大的传输
带宽和G(T)比特路由交换机强大的交换能力,在IP层和光学层之间合理配置流量工程、保护
恢复、网管、QoS等功能,因而是目前最优的网络体系结构。
综上所述,宽带IP网的业务架构应是一个混合结构。应综合汇聚以上技术方案的优点。在宽
带IP网的核心层,应采用IP over DWDM或POS技术建骨干网,提供充足的主干带宽,提供全网
的关键业务和运营管理。而在其边缘汇聚层,可采用POA技术来汇集各种业务。在网络的接
入层,应采用GE技术提供和局域网的平滑过渡。例如提供1000Mbps/100Mbps/10Mbps的以太
网接
三、IP技术组网综合解决方案
对于本地已有的SDH骨干网,通过在节点设备上增加新业务接口的模块,或在其节点上增加
POS设备(如Cisco公司的GSR12000系列)和原有的SDH设备互连,可实现IP over SDH。POS设
备一般为工作在第三层(L3)或第四层(L4)的路由交换机,内建SuperEngine和大容量的交换
背板(数十至数百兆无阻塞带宽)。采用ASIC实现路由识别和包转发,转发速率为每秒数十
至数百兆数据包。支持STM-1至STM-16以及1000M以太网端口。通过GE端口,以星型(树型)
结构,1000Mbps速率向接入层延伸。
传输通道根据具体情况采用分纤或分波的方式,一般应以IP over DWDM技术为主。在中心
局信息中心,为了提供用户所需要的各种业务,将集成INTERNET服务器、视频服务器和WEB
应用服务器。INTERNET服务器将提供DNS、E_mail、FTP、NEWS等互联网综合服务；视频
服务器将提供VOD、NOD(新闻节目点播)、MOD(音乐节目点播)等等服务；WEB应用服务器
将提供网上教学、网上会诊、网上购物、网上炒股、网上游戏等等应用服务。此外,还将
集成IP电话网关和IP电视服务器,提供IP电话、IP传真、IP电视以及会议电视服务。为了
有效的管理骨干网,控制和平衡网上的流量,将在中心设立网管机组,除了提供配置、故障、
安全、记账等必需的管理手段外,通过第四层交换机内置的服务负载动态平衡和群集技术,
实现服务器容错,并针对各服务器不同的应用,实施主干网上的流量工程,确保所提供的各
种业务的CoS,并尽可能保证QoS。
根据本地网的规模大小,分局信息中心也可提供上述业务,或是有本辖区特色的信息服务。
在接入层(例如光节点处),可采用第二层局域网交换机直接将10/100Mbps接口提供给单位
用户或住宅小区。也可采用综合接入设备,将10/100Mbps以太网,Cable Modem,ADSL、ISDN、
56K Modem汇集在一个综合平台上,向上为统一的IP包数据流,向下则具有灵活多样的接入
方式任用户选择。对于零散的家庭用户,建议通过PSTN拨号上网,或ADSL接入。对于光缆到
户的住宅小区,建议架设混合电缆(同轴+双绞线)到户,直接选择10M以太网到桌面。对于已
有同轴缆的用户,通过Cable Modem或机顶盒接入。
在网络的安全机制上,将采用隧道加密技术,通过虚拟专网VPN对不同要求的用户实施不同
层次、不同级别的安全管理措施。
利用L3/L4路由交换机,可组成具有容错功能的宽带IP骨干自愈环,有效地保证全网的可靠性。
四、小结
在这世纪之交,IP正将其积蓄了多年的能量迅速释放,为我们展现出前所未有的广阔前景。
让我们抓住当前跨越式发展和迎头赶上的历史机会,推动通信网从电路交换转向包交换的
体制革命,迎接新的通信时代的到来。
参考文献：
1．DOUGLAS E.COMER,Internetworking With TCP/IP,PRENTICE HALL。
2．林瑶,蒋慧,杜蔚轩等译,用TCP/IP进行网际互连,电子工业出版社。
3．《邮电商情》第六期,第七期,2000年4月。
