宽带核心网技术

宽带核心网技术通信技术01引言IPoverSDHIPoverATMIPoverWDM目录03020405IPoverOptical10Gbs以太EOS目录0706基本信息人类现有的通信是为传送某种具体业务而建设的专用络，因而络的技术也有多种，主要有数据通信采用的以太、电信的ATM、SDH、DWDM等。在向未来统一的通信络演变过程中，既必须尽量保护现有的络投资，又肯定会有创新，下面是对现有的以及将来要采用的核心技术的简单介绍。引言引言近年来，IP业务在全世界的爆炸性增长，对络带宽造成了巨大的需求，IP数据络带宽要求每6个月翻一番，超过了著名的CPU摩尔定律。目前国际上已有多家通信运营商的IP数据业务量超过了话音业务，预计在今后的几年内全世界通信的IP数据业务将超过话音业务。将来话音业务甚至会仅仅成为一种附属业务，IP已经成为未来“三合一”无可争议的统一平台。IPoverATM集成模型综述IPoverATM综述ATM曾被认为是一种十分完美的、用来统一整个通信的技术，未来的所有话音、数据、视频等多种业务均通过ATM来传送。国际上，特别是电信标准化机构对该项技术进行了多年的研究，而且也得到了实际应用。但事与愿违，ATM没有能够达到原来所期望的目标。与此同时，IP的发展速度大大出乎人们的预料，但一方面在若干年前自始至终没有一种独立的IP骨干技术，另一方面，IP在高速发展的同时确实有一定的缺陷，如QoS不高等。因此，在宽带IP骨干中首先产生的是IPoverATM(IPOA)技术。IPPPPHDLCSDH/SONETIPoverATM的基本原理是将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP通过某种机制进行路由处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM上建立虚电路（VC）。以后的IP数据包将在此虚电路VC上以直通（Cut－Through）方式传输而下载经过路由器，从而有效地解决IP的路由器的瓶颈问题，并将IP包的转发速度提高到交换速度。集成模型集成模型的实现技术主要有：Ipsilon公司提出IP交换（IPSwtich技术）、Cisco公司提出的标记交换（TagSwtich）技术和IETF推荐的MPLS技术。集成模型的主要思想是:将ATM层看成IP层的对等层，将IP层的路由功能与GN层的交换功能结合起来，使IP络获得ATM的选路功能，ATM端点只需使用IP标识，从而不需要解析协议。由于IPoverATM的开销很大，高达24%，再加上其他如络设备成本、络带宽扩展等原因，目前IPoverATM一般只用在络的边缘。IPoverSDHIPoverSDHIPoverSDH，简称为POS，目前有两种方式。一种是IETF定义的IP/PPP/HDLC/SDH结构的IPoverSDH，另外一种为ITU-TX.85/Y.1321定义的IP/LAPS/SDH结构的POS。IETF定义的POS的基本思路是将IP数据报通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧，省掉了中间复杂的ATM层，这样可大大节省络的投资。具体作法是先把IP数据报封装进PPP，然后利用高层数据链路控制(HDLC)成帧，再将字节同步映射进虚容器(VC)包封中，最后加上相应的SDH开销,置入STM-N帧内。在该方案中，PPP协议提供多协议封装和差错控制及链路初始化控制等功能，而HDLC帧格式负责同步传输链路上的PPP封装的IP数据帧的定界。IP以包的形式出现在OSI的第三层;PPP以帧的形式出现在OSI第二层;SDH以帧的形式出现在OSI的第1～1.5层。PPP是点到点协议的简称，标头只有两个字节，没有信息，是面向非连接的。这个协议可将太长的IP包切短(IP包长短是不稳定的)成PPP帧，以适应映射到SDH帧的要求，它提供了多协议封装、差错控制和链路初始化控制的特性。HDLC的主要功能是区分通过同步传输络传输的、使用PPP封装的IP数据报。这种区分是通过字节填充(ByteStuffing)来完成的，每一个HDLC帧以字节标志0x7e开始，也以0x7e结束。IPoverWDMIPoverWDMIPoverWDM简称POW,也有人称光因特，其基本原理和工作方式是在发送端将不同波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开（解复用）并送入不同终端。IPoverWDM是一个真正的链路层数据。高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤，由它控制波长接入、交换、选路和保护。IPoverWDM的帧结构有两种形式:SDH帧格式和千兆以太帧格式。IPoverWDM能够充分利用光纤的带宽资源，极大地提高IP络带宽和相对的传输速率，对传输码率、数据格式及调制方式透明，不仅可以与现有通信络兼容，还可以支持未来的宽带业务及络升级，并具有可推广性、高度生存性以及整个组费用低等特点。目前IPoverWDM是宽带核心络的主要组方式。但IPoverWDM也有一些缺点，如IPoverWDM波长标准化还没有实现;WDM系统的络管理应与其传输的信号的管分离，但在光域上加上开销和光信号的处理技术还不完善,从而导致WDM系统的络管理还不成熟;目前WDM系统的络拓扑结构只是基于点对点的方式，还没有形成“光”。IPoverOpticalIPoverOptical光纤通信能够提供巨大的络带宽，是所有传输络的基础（有线传输）。在物理层采用光纤通信如WDM已经是人们的共识。同样，在第三层采用IP也是大势所趋。由于传统的光纤通信主要是为了解决电信即采用TDM技术的通信带宽问题，随着IP事实上的络统一标准地位的日益确定，自然就产生了一个问题:如何将IP和光路（Optical）有机地衔接起来，即实现IPoverOptical。目前国际上对IPoverOptical的研究十分火热，ODSI（OpticalDomainServiceInterconnect）联盟、IETF等正在制定有关标准。IETF已经有多个相关的草案。IPoverOptical的实现方式中，目前讨论比较多的两种方式是IP/MPλS/WDM以及IP/DigitalWrapper/WDM。其中WDM代表Optical，当然也可以是将来的OTDM的光纤通信技术。IPoverOptical的络模型中MPLS（Multi－ProtocolLambdasSwitch）信号和路由选择位于光络中。在光络的路由和交换上使用MPLS，特别是以MPLS的方式来控制WDM/DWDM，以波长作为标签，称为多协议波长标签交换（Multi-ProtocolLambda-labelSwitching:MPLmS)。MPLmS具有以下优势:可以实现对光络带宽的管理和对交换光络的光信道进行自动保护倒换；可利用现有的MPLS和IP协议的软、硬件资源以及应用经验，避免开发新协议时高投入的弊端；可以利用MPLS较为容易地实现流量工程，优化络性能;对光络单元和电（数据）络单元的互操作性标准协议的开发具有极大推进作用；通过光域和电域的规范统一的络管理和控制，可简化业务提供者需要进行的络管理工作;可以在IP路由器上最终实现DWDM复用，大大提高通信容量，为建立光因特铺平道路。MPLmS络中，支持标签交换的IP路由器（LSR）连接光核心络，光络由若干OXC通过光链路相互连接而成。EOSEOSEOS是EthernetoverSDH的缩写。由于SDH和以太分别是电信和IP数据（局域）中占据了绝对优势的技术，在向统一于IP的“三合一”的下一代络演变的过程中，如何保护全世界原来的上千亿美元的投资就显得十分重要。此外，由于实际证明以太是传输IP的最好技术之一，如何扩展以太的传输距离也是一个重要的问题。目前ITU-T已经定义了一种EOS技术，该标准由武汉邮电科学研究院余少华博士提出，标准号为X.86。该技术有着广泛的应用，既可在传统的SDH设备中提供以太接口，也可在传统的以太2/3层交换机中提供SDH接口，此外，可以用一种设备直接将以太和SDH两大络连接起来。烽火络公司开发的F-EngineA1001EOS接入设备就是这种设备。10Gbs以太10Gbs以太如前所述，以太是传输IP的最好技术，以太占据了全世界90%以上的局域市场。目前，IEEE802.3ae工作组正在制定10Gb/s以太标准，最新的版本号是D3.0。其目标是使以太从局域扩展到MAN、WAN。10Gb/s以太可作为LAN，也可作为WAN使用。LAN和WAN之间由于工作环境不同，对于各项指标的要求存在许多的差异，主要表现在时钟抖动、BER(误码率)、QoS等要求不同，IEEE802.3ae就此制定了两种不同的物理介质标准，分别用于局域和广域。这两种物理层的共同点有：共用一个MAC层，仅支持全双工，省略了CSMA/CD策略，采用光纤作为物理介质。10G