SDH、IP与ATM技术及其相互关系

浅谈SDH、IP与ATM技术及其相互关系（2010/8/2310:54）Q光纤具有高带宽、传输距离远等好处，光纤已成为宽带综合数字业务网的主要物理连接媒介，不过，如果仅凭单纯的光缆连接，并不能构成担负各种复杂应用的传输网。骨干传输需要由复杂的传输协议来支撑，并借助光纤作为物理媒介。80年代美国贝尔通讯研究所首先提出了SONET（SynchronousOpticalNetworking同步光纤网络）的概念。CCITT采纳并修改和扩充了这一概念。将其命名为SDH（SynchronousDigitalHierarchy同步数字系列）。SDH网是对原有PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy准同步系列）网的一次革命。PDH是异步复接，在任一网络节点上接入接出低速支路信号都要在该节点上进行复接、码变换、码速调整、定时、扰码、解扰码等过程，并且PDH只规定了电接口，对线路系统和光接口没有统一规定，无法实现全球信息网的建立。随着SDH技术引入，传输系统不仅具有提供信号传播的物理过程的功能，而且提供对信号的处理、监视等过程的功能。SDH通过多种容器C和虚容器VC及级联的复帧结构的定义，使其可支持多种电路层的业务，如各种速率的异步数字系列、DQDB、FDDI、ATM等，及将来可能出现的各种新业务。段开销中大量的备用通道增强了SDH网的可扩展性。通过软件控制使原来PDH中人工更改配线的方法实现了交叉连接和分插复用连接，提供了灵活的上/下电路的能力，并使网络拓扑动态可变，增强了网络适应业务发展的灵活性和安全性，可在更大几何范围内实现电路的保护、高度和通信能力的优化利用，从而为增强组网能力奠定基础，只需几秒就能重新组网。特别是SDH自愈环，能在电路出现故障后，几十毫秒内迅速恢复。SDH的这些优势使他成为宽带业务数字网的基础传输网。近年来，2.4Gb/sSDH系统已走向实用。10GB/S系统已基本完成实验室工作。二IP技术这是个古老而又年轻的技术，他源于60年代中晚期美国国防部的ARPANET研究及组建过程。其主要设计思想是将原本相对庞大的数据块分割成非常小的数据包（Packet），再将每个数据包记上源和目的信息，并将众多标有不同源和目的地址的数据包能够通过一个公共的网络正确地传送到目的地。应注意，IP技术从一开始就不是用来解决诸如：物理信道的可靠性（像后来的SDH技术）和物理信道的统计复用及信道的质量（带宽）保障（像后来的ATM技术）这类问题。他基本处于ISO/OSI的第三层。这就是IP网在整个通信网络中的局限性。不过，随着Internet技术（尤其是WWW技术）的迅猛发展，IP技术及设计思想的简洁实用和应用的丰富多彩，而成为一统天下的网络互联协议。所以，在目前，要建设一个计算机应用网络平台，就一定支持IP，然而，IP无法提供带宽确保，如果有一对PABX的E1电话中继线要想通过IP网传给另一个PABX是不可能的。所以IP网只能开展基于IP的应用业务，如IPVPN、IP电话、IP视音频播放、IP会议电视、IP视频点播、INTERNET远程教学、远程医疗、电子商务等等。但不能开展需求速率确保的信道租用业务（E1、STM-1租用业务）。三ATM技术ATM（异步传输模式）技术是一项正在蓬勃发展的新技术。其产生的动因是试图找到一种能统一传送带宽和质量需求不同的电信业务的方式，以便在宽带通信网络中提供更具吸引力的电信业务，如数字电视、数字高清晰度电视、高质量可视电话、视频点播等。和分组交换、帧中继等不同，ATM采用基于定长信元的面向报文分组的异步传输模式，每个信元通过一条虚拟电路进行传输，路由的选择由信元头中的标号决定。ATM技术具有以下特点：•传输的分组是固定长度（53字节）的信元，信元之间无间隔，每一信元的头5个字节包含网络信息，其余48个字节则是用户信息。•ATM具有延展性和灵活性。延展性是指当需要新应用和新设备时，网络具有支持更高速率的能力，灵活性则是指网络中各种设备速率可混合使用。•ATM是面向连接的技术，支持点对点、一对多和多对多等连接方式。•ATM所具有的内在信元统计复用非常容易实现多个信源在一条链路上综合。ATM的两个技术要点是，信道的统计复用和业务的质量确保（。0，），到目前为止，也只有ATM能做到这两点，以实现各种通信网络融为一体，一并传输交换。他集中了快速分组交换和电路交换技术的好处，能非常好地解决语音、视频和文本的传输。ATM带宽容量一般在155M到几十G，非常适宜构造高速率网络，不过，在局域网（LAN）中全方面采用ATM技术，造价非常昂贵，所以人们通常将ATM广泛应用在LAN的骨干网和骨干传输网中，特别是在骨干传输网采用ATM技术更具有非常大的优势。四SDH和ATM面对令人目不暇接的众多网络新技术，建网时所进行的网络选型就显得非常重要，而投资巨大、涉及面广的广域骨干网建设更是需要慎之又慎。目前，面对成熟的SDH和ATM技术，电信厂商建设广域骨干网时通常的作法是：第一、采用光纤作为传输介质，这是必然的选择了；第二、使用SDH技术连接光纤端接设备，形成一个距离范围可达到无限的SDH光纤网；第三、在SDH传输网上采用各种ATM交换设备，构建具有数据、话音、视频等多服务能力的ATM骨干网。五ATM和IP随着Internet在全球范围的蓬勃发展，网上的应用越来越复杂，网上的信息量迅猛增长，高速率、低延时、QoS需求的业务大量出现，用户迅速增加，这些都需求人们对Internet的带宽加宽，也就是对这个全球最大IP网的骨干网进行提速。目前，Internet骨干网的最佳选择技术无疑是ATM，这就涉及到了IP交换技术，即在ATM网上跑IP包。IP交换技术是指人们常说的IPoverATM技术，他只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通（Cut-Through）方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第二层交换的速度。我们通常看到的Cisco公司的TagSwitching、Ascend公司的IPNavigator、3Com公司的FastIP、ATM论坛的MPOA标准及IETF的CIPOA和MPLS等，实际上就是几种IP交换技术的解决方案。六SDH和IPIPoverATM技术相对比较成熟，也在许多电信厂商的骨干网中得到成功的应用。不过，近来业界对IP网骨干网的建设提出了更新的解决方案，跳过ATM网而采用IPoverSDH的技术，直接在SDH上构建IP网。IPoverSDH的数据包通过采用点到点协议（PPP协议），映射到SDH帧上，按各次群相应的线速率进行连续传输。IPoverSDH技术的实现需要高速路由器和PPP协议，采用的仍然是传统路由器的逐包转发（Forward）方式。这种方法的基本思路是将路由计算和包的转发分开，采用缓冲（Cache）技术、硬件芯片快速处理技术（ASIC技术）、以信元交换矩阵作为路由器内部体系构架的交换路由技术，将路由器包的逐包转发速度控制到和第二层交换的速度相当。这样，就无