宽带IP城域网组网技术与方案分析、比较

　　目前宽带IP城域网组网技术主要有：ATM技术、POS（Packet over SDH）、千兆比以太网(GE)，还有融合了IP路由和ATM交换特点的MPLS技术。

　　1.利用ATM技术组建城域网

　　采用ATM技术组建IP城域网，能充分利用ATM技术灵活组网的优点。传统电信运营商在组建城域网时大多都采用IP over ATM网络的技术。ATM可以提供CBR、VBR、ABR、UBR等多种服务类别，可以按时间、端口、流量、平均流量、最小流量等以及组合方式来计费。但是，相对IP技术来说，采用ATM承载IP业务存在一些缺点和必须解决几个问题：一是所有进入ATM网络的IP包都需要分割成固定长度的信元，开销大、传输效率低；二是无连接的IP网络同面向连接的ATM存在差异，要在一个面向连接的网络上承载一个不面向连接的业务，需解决呼叫建立时间、连接持续期等问题，造成协议和网络管理非常复杂；三是IP地址和ATM地址之间的映射是一个很大的难题；四是基于ATM实现的IP网络的带宽受限于ATM网络技术本身，这对于超大规模的骨干网不太合适。

　　从网络整体的性能角度出发来考虑，ATM有两种方式支持IP over ATM：

　　（1）ATM作为链路，使用ATM的永久性虚电路将地域上分离的路由器连接起来。

　　在这种方式中，ATM只是作为链路连接若干路由器，不参与IP网的路由功能，因而这种IP网仍是一个路由器网，没有改变IP网的整体功能，只是提高了某些部分的传输速率。

　　（2）ATM作为网络，参与IP网的路由功能。

　　由于ATM的路由及其他指标要优于普通路由器，因此可以大大提高IP网的性能，如提高传输速率，缩短传输时延。以网络的形式支持IP网的最合理技术是多协议标签交换（MPLS）。但是MPLS的标准化工作尚需时日，使得ATM仍不能满足业务高速发展对带宽的要求。目前ATM在支持IP传输方面的效率比较低。

　　2.POS方案

　　POS即IP/PPP/HDLC over SDH/SONET。这种组网技术适用于经营IP业务的ISP、以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网疏导高速数据流。PPP按RFC1661的要求实现读协议封装、错误控制和链路初始化控制，把IP分组封装以后，再按RFC1662的要求形成高层数据链路控制（HDLC）的帧以便定界，然后把该帧交给SDH/SONET处理后进行传输。

　　POS技术的优点是：

• 传输速率和效率都高。它支持OC－3（STM－1）、OC－12（STM－4）、OC－48（STM－16），结合传输设备可达到OC－192（STM－64）即10Gbit/s。POS的传输开销约为2％，比ATM的25％要小得多。
  


• POS由于节省了ATM层而简化了网络体系结构，基本保证了QoS，使得SDH系统有能力直接支持基于IP的数据、话音、视频传输，并在网络环境易于兼容不同技术体系和实现网间互联。

　　POS的缺点在于：SDH是基于时分复用的、在网管的配置下完成半永久性连接的网。在IP over SDH中，SDH只可能以链路方式来支持IP网，由于它不能参与IP网的寻址，它的作用只是将路由器以点到点的方式连接起来，提高点到点的传输速率，它不可能从总体上提高IP网的性能。这种技术的核心是千兆比线交换路由器，可实现第2层交换与第3层选路的一体化，但是由于需要将交换机和路由器捆绑在SDH上下复用器（ADM）上，即使这些ADM采用的是非标准的SDH净负荷封装方法，这样做的结果是成本增加。

　　采用POS技术组网时，就产品形式和具体组网方式来说，可以分为有SDH设备和没有SDH设备两种。据此可分为三种组网方案：

　　（1）SDH网＋IP业务网

　　即在局所的物理层面上建设SDH传输网（安装SDH设备），在SDH同址机房内摆放路由器设备，路由器需要的传输电路由SDH设备提供。此方案需要SDH设备的端口容量要大于路由器所需要的端口容量，以便SDH设备有富余的端口供TDM等时分业务应用。采用此方案的直接弊端是成本高、组网复杂，浪费SDH传输带宽资源。由于IP业务爆炸性增长，这就意味着不断的扩容需组建庞大的SDH本地网，后期成本投入太高。

　　如果采用两种技术合一的设备组网，即继续保留改进的SDH TDM传输设备，同时增加IP传输能力。在一个端口内同时支持TDM和IP业务，输入数据属于TDM的则经过数字交叉互连传输，属于IP的则进行IP数据包的转发。这种系统的优点是：SDH功能使其从成本、占用空间、业务供应速度等各方面均优于一般的SDH设备，而它又能同时支持IP业务，起路由器的作用；支持 MPLS，并且可以方便地将输出复用到SDH通道中；在TDM通道上可以传输ATM、FR，支持多业务。这种设备较适合传统运营商用来发挥其已有的SDH网络资源扩展IP业务，但是组网不灵活，这是因为IP数据业务和TDM时分业务发展极不平衡，扩容组网只能以IP业务发展为主导来考虑，势必造成设备资源的浪费。

　　（2）SDH网/IP业务网

　　即或者采用SDH设备组建城域网，组成纯的SDH传输网，或者采用路由器直驱光纤的方式组建城域网。

　　组建纯SDH传输网的直接弊端是成本高、组网复杂，浪费SDH宝贵带宽资源，网络运行和维修成本也高。

　　采用纯路由器组网的缺点是实时业务将很难提供，满足不了大客户的综合电信业务需求，此外这种方式组网需大量的光纤资源。

　　（3）SDH网/＋IP业务网

　　即从骨干层到边缘层都同时有SDH设备和路由器设备，SDH设备和路由器设备自行组网，基本上是两个平行的网络。

由于路由器直驱光纤技术实质上是传统路由器内嵌SDH技术，路由器网本身具有保护机制，组网方式可以采用点对点高速光纤传输，也可采用动态分组传输技术组成环行网。路由器网络结构由IP网络结构决定。在某些情况下，可以利用SDH传输网来优化IP网，如在两个业务量大的路由器之间利用SDH电路建立直达中继。

　　本方案综合了方案一、二的优点，即用路由器来满足IP业务的爆炸性增长，SDH网主要作为TDM业务和实时多媒体业务（如会议电视）应用，设备投入总成本会大大降低。当业务发展时两网各自扩容，基本上互不影响，组网灵活，运行和维修成本低。同时此方案还有一个优点是当前需要优化IP网性能时，可以利用SDH传输网在两个路由器之间开直达中继，同时节省了光纤资源。