骨干IP傳輸技術基于WDM 的IP 傳送
目前最流行的IP傳送技術有三種，即IP over ATM，IP over SDH 或 IP over WDM。 三種IP傳送技術都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時期和網(wǎng)絡的不同部分發(fā)揮自己應有的作用，三者將會共存互補。但從面向未來的視角來看，IP over WDM 將是最具生命力的技術，其巨大的帶寬潛力和爆炸式增長的IP業(yè)務是相當匹配的，這種對IP業(yè)務最理想的傳送技術將會成為未來網(wǎng)絡特別是骨干網(wǎng)的主導傳送技術?！ ?/P>
近年來,Internet的迅猛發(fā)展，促使IP 技術獲得以往通信和信息技術從未有過的高速發(fā)展。近幾年來，IP技術無論從網(wǎng)絡結構上，傳輸能力上還是業(yè)務開拓上都取得巨大的進展。TCP/IP是70年代作為網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議提出來的，在將近二十年的時間內，除了在美國局域網(wǎng)互聯(lián)中起到作用外，一直沒引起外部世界的重視。ITU-T 在很長一個時期內沒有接納這個標準。直到90年代初Web的出現(xiàn)從根本上改變了這種狀態(tài)，IP網(wǎng)獲得了急速的發(fā)展，相應的IP技術也獲得了急速的發(fā)展?！ ?/P>
IP是網(wǎng)絡層協(xié)議，SDH、WDM是物理層傳送技術，在兩層之間需要一個數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層負責把物理層提供的信號轉換成網(wǎng)絡層所需要的信號，目前最流行的IP傳送技術有三種，即IP over ATM，IP over SDH 或 IP over WDM。
傳統(tǒng)的擴容方法是采用TDM（時分復用）方式，即對電信號進行時間分隔復用。無論是PDH的34 Mbit/s－140 Mbit/s－565 Mbit/s，還是SDH的155 Mbit/s－622 Mbit/s－2 488 Mbit/s－9 952 Mbit/s，都是按照這一原則進行的。據(jù)統(tǒng)計，當系統(tǒng)速率低于2．5 Gbit/s（含2．5 Gbit/s），系統(tǒng)每升級一次，每比特的傳輸成本下降30％左右。因此，在過去的系統(tǒng)升級中，人們首先想到并采用的是TDM技術。采用時分復用（TDM）方式是數(shù)字通信提高傳輸效率、降低傳輸成本的有效措施。但是隨著現(xiàn)代電信網(wǎng)對傳輸容量要求的急劇提高，利用TDM方式已日益接近硅和鎵砷技術的極限，例如對于現(xiàn)在的10 Gbit／s，TDM已沒有太多的潛力可挖，并且傳輸設備的價格也很高，光纖色度色散和極化模色散的影響也日益加重。人們正越來越多地把興趣從電復用轉移到光復用，即從光域上用各種復用方式來改進傳輸效率，提高復用速率?！ ?/P>
從1996年起， 最具代表性的就是波分復用（WDM）系統(tǒng)出現(xiàn)了。所謂WDM技術就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，采用波分復用器（合波器），在發(fā)送端將不同波長的光載波合并起來并送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復用方式。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），因而雙向傳輸?shù)膯栴}很容易解決，只需將兩個方向的信號分別安排在不同波長傳輸即可。根據(jù)波分復用器的不同，可以復用的波長數(shù)也不同，從2個至幾十個不等，這取決于所允許的光載波波長的間隔大小?！ ?/P>
波分復用技術主要有以下特點：
(1) 可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍?，F(xiàn)在人們所利用的只是光纖低損耗頻譜（1 310 nm～1 550 nm）極少的一部分。即使全部利用摻餌光纖放大器（EDFA）的放大區(qū)域帶寬（1 530 nm～1 565 nm），也只是占用它帶寬1/6左右。WDM技術可以充分利用單模光纖的巨大帶寬（約25 THz）。
(2) 使N個波長復用起來在單模光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖?！ ?/P>
(3) 由于同一光纖中傳輸?shù)男盘柌ㄩL彼此獨立，因而可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務信號的綜合和分離，包括數(shù)字信號和模擬信號，以及PDH信號和SDH信號的綜合與分離?！ ?/P>
(4) 波分復用通道對數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號速率及電調制方式無關。在網(wǎng)絡擴充和發(fā)展中，是理想的擴容手段，也是引入寬帶新業(yè)務的方便手段。
利用WDM技術選路來實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復從而可能實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡。
IP與ATM的結合是面向連接的ATM與無連接IP的統(tǒng)一，也是選路與交換的優(yōu)化組合，但其網(wǎng)絡結構復雜，開銷損失達25％以上。IP與SDH的結合則是將IP分組通過點到點協(xié)議直接映射到SDH幀，省掉了中間的ATM層，從而保留了因特網(wǎng)的無連接特征，簡化了網(wǎng)絡結構，提高了傳輸效率，但無優(yōu)先級業(yè)務質量。IP over WDM的優(yōu)勢在于其巨大的帶寬潛力，可以滿足IP 業(yè)務巨大的帶寬要求，并解決IP業(yè)務的不對稱性問題。WDM 系統(tǒng)的業(yè)務透明性可以兼容不同協(xié)議的業(yè)務，實現(xiàn)業(yè)務會聚。依*WDM的高帶寬和簡單的優(yōu)先級方案，還可以基本解決人們所關心的服務質量（QoS）問題。越來越多的人們認識到：IP over WDM 和IP over SDH 將成為大型IP高速骨干網(wǎng)的主要技術，以疏導高速率數(shù)據(jù)流。IP over SDH 和IP over WDM 的區(qū)別在于承載業(yè)務量的大小和適應不對稱業(yè)務的靈活性上。IP over SDH 傳送的顆粒"小"，更適合我國當前的需要，技術上比較成熟，而且標準化程度高。而IP over WDM 則與"光網(wǎng)絡"相結合，適用于"透明"城域網(wǎng)內IP的互聯(lián)或未來大型IP骨干網(wǎng)的核心匯接。從發(fā)展來看，IP over WDM 無疑代表著網(wǎng)絡發(fā)展的方向，它將"光網(wǎng)絡"的發(fā)展和IP相結合，可以充分利用"光網(wǎng)絡"的"透明傳輸"優(yōu)越性和光纖的巨大帶寬，但是目前它的顆粒"太大"，沒有低于2.5 Gbit/s 的接口，但隨著低速WDM 接口的出現(xiàn)，它在城域網(wǎng)上應用會越來越多?！ ?/P>
IP over WDM 的思路是:不僅省掉了ATM層,也省掉了中間的SDH層，將IP直接放在光路上傳輸。顯然,這是一種最簡單直接的體系結構,省掉了中間的ATM層和SDH層,簡化了層次,減少了網(wǎng)絡設備和功能重疊,減輕了網(wǎng)管復雜性,特別是網(wǎng)絡配置的復雜性;額外的開銷最低,傳輸速率最高;通過業(yè)務量工程設計,可以與IP的不對稱業(yè)務量特性相匹配，還可利用光纖環(huán)路的保護光纖吸收突發(fā)業(yè)務,盡量避免緩存,減少延時;由于省掉了昂貴的ATM交換機和大量普通SDH復用設備,簡化了網(wǎng)管,又采用了波分復用,其成本可比傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)降低一到兩個數(shù)量級!
如何實現(xiàn)IP直接映射到光網(wǎng)絡層，有一種正在研究的新方案――波長分組方案。該方案直接將分組映射到WDM光鏈路上，將分組定界和物理層結合起來。采用一種新的稱之為高速同步幀(HSSF)的結構，
HSSF采用SDH125－μs幀結構，為鏈路故障和性能管路提供鏈路狀態(tài)標識。HSSF簡化了前向糾錯(FEC)功能的實現(xiàn)。FEC提高了在WDM系統(tǒng)中的性噪比。簡而言之，HSSF實現(xiàn)了于IP over SDH的幀結構，但去除了不必要的SDH功能和開銷（如凈負荷指針技術）。IP over WDM的最大優(yōu)勢在于巨大的帶寬潛力，目前商用化的WDM系統(tǒng)的容量已達到了400GB/S.顯然，只有這樣的高速率才有可能與未來的巨大的IP業(yè)務量相匹配，其他任何技術都不可能與其相比。
WDM的另一個重要特點是有多達數(shù)十上百個可用波道，各個波道信號間可以彼此隔離，因而很容易地兼容不同性質和協(xié)議的業(yè)務，起到業(yè)務匯集作用。網(wǎng)絡管理者不再需要在同一電路上設法混合各種業(yè)務，從而有可能不再需要采用復雜的ATM來匯集種業(yè)務，簡化了體系結構。至于服務質量問題，IP over WDM的解決思路是*WDM的高帶寬和簡單的優(yōu)先級方案。按排隊理論，只有網(wǎng)絡利用率超過75％時才需要QoS。當網(wǎng)絡利用率低于70%時隊列很短或根本不存在排隊，常常只需要簡單的優(yōu)先級方案即可,于是將高質量實時業(yè)務放在隊列前面即可保證QoS。實際業(yè)務預測表明，未來業(yè)務量中真正高質量的實時業(yè)務是少數(shù)，因而采用簡單的優(yōu)先級方案和高帶寬WDM來處理QoS問題是有一定道理的?！ ?/P>
綜上所述，網(wǎng)絡解決方案多種多樣，三種IP傳送技術都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時期和網(wǎng)絡的不同部分發(fā)揮自己應有的作用，三者將會共存互補。但從面向未來的視角來看，IP over WDM 將是最具生命力的技術。其巨大的帶寬潛力和爆炸式增長的IP業(yè)務是相當匹配的，這種對IP業(yè)務最理想的傳送技術將會成為未來網(wǎng)絡特別是骨干網(wǎng)的主導傳送技術。
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