IP over SDH原理及特点分析

zjol

　　为了适应数据通信网，尤其是Internet上急剧增长的业务需求以及解决随之而生的网络拥塞、时延和服务质量问题，Internet骨干网需要重新设计以具备高速、扩展、安全和适应多类型业务的特点。ITU-T(国际电信联盟)、IETF(Internet工程任务组)以及ATM(异步传输模式)论坛等国际标准化组织正在联合众多的网络设备开发商、制造商以及网络业务供应商们，共同寻找一种建设、改造Internet骨干网的方案：
　　在各种IP技术方案中IP over ATM(异步传输模式上传送IP)、IP over SDH(光同步传输模式上传送IP)、IP over WDM(波分复用传送IP)等技术应运而生，成为未来Internet技术、多媒体通信网络技术的竞争焦点，同时也成为关注的热点。然而，经研究和实践发现：当IP业务繁忙时或出现大量不均衡、突发性业务时，会发生ATM降载，主干网路由器不堪负荷也会引起整个系统停机。再加上IP over ATM的网络体系结构比较复杂、传输效率低 、开销损失大(达25%～30%)的缺点，使人们把眼光转向了IP over SDH。

1　什么是IP over SDH
　　所谓IP over SDH，即以IP over SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，并使用链路适配及成帧协议(PPP)对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷封装(SPE)中，按其各次群相应的线速率进行连续传输。

2　IP over SDH与路由器的关系
　　IP over SDH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方式。其基本思路是将路由计算与包的转发分开，采用缓冲技术、硬件芯片快速处理技术、以ATM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与第二层交换的速度相当。它无须利用广域网上的ATM交换机来建立虚电路VC.
　　为保证路由与SDH设备之间的互操作性，路由器卡应支撑下述SDH开销字节功能：
用于自动保护倒换(APS)的Ｋ1、Ｋ2字节，允许路由器与路由器之间、路由器与ADM之间进行倒换;
　　通过踪迹字节(Ｊ1)可由路由器卡来插入和监视;·差错监视字节(Ｂ1、Ｂ2和Ｂ3)、复用段远端差错指示字节(Ｍ1)和通道状态字节(Ｇ1)可由路由器)来插入和监视;
　　路由器应对SDH的段、线路和通道进行告警和性能监视; 路由器卡从SDH系统提取要定时。
　　IP over SDH中以链路方式来支付Liternet网络，不能参与Internet网络的寻址。它的作用是将路由器以点到点的方式连接起来，提高点到点之间的传输速率。它并没有从总体上提高Internet网络的性能，这种Internet网络本质上仍是一个路由器网。Internet网络整体性能的提高将取决于路由器技术是否有突破性进展，因而这种技术的核心是千兆比线速路由交换机(千兆比特高速路由器)。
　　目前不少网络设备企业已推出基于IP over SDH技术的交换路由器产品，如Cisco千兆位交换路由器GSR12000、Ascend千兆位路由转发器GRF、Lucent于1998年推出的Packet star千兆位路由器等。这些设备在交换功能方面引入了ATM技术，与传统路由器相比，在技术方向有了重大突破，表现在吞吐量大(达60G bps)和传送时延小(14～40μs)，为IP over SDH的实现奠定了基础。但是，千兆比特高速路由器在实现第2层交换与第3层选路的综合的同时，也带来了设备的复杂性。此外，这种突破性技术尚不能广泛应用于普通路由器。因而除非网络上的全部路由器都能采用千兆比特速路由器技术，否则仍难以从整体上提高Internet网络的水平。所以，IP over SDH主要用于在干线上疏导高速率数据流。

3　简化的数据链路协议(SDL)
　　在IP/PPP/HDLC/SDH中，基于HDLC的帧定界协议存在一些问题，主要表现在：用户使用HDLC帧时，网管需要对每一个输出字节都进行监视，当用户数据字节的编码与标志字节相同时，网管需要进行填充操作。在输入端，网管也需要对输入的帧进行监视，以进行去填充操作。这种填充与去填充操作不仅使数据传输的实现变得复杂，而且方便一些恶意用户故意在用户数据字段插入标志字节，从而使实际传输的数据包长度增长，引起带宽管理问题。
　　为此，Lucent提出了一个新的成帧协议，称为简化的数据链路协议SDL，以此代替当前所使用的PPP/HDLC协议。
　　SDL用于对同步或异步传送的可变长度的IP数据包进行高速定界，可以运用于OC48/STM 16以上速率的IP over SDH。SDL帧由数据字段长度指示符、QoS字段、CRC字段和用户数据字段等部分组成。

4　IP over SDH技术的优缺点
　　IP over SDH相对于IP over ATM传输方式具有更高的传输效率，更适合于组建专门承载IP业务的数据网络。其主要优点为：
　　1)IP数据包通过PPP协议直接映射到SDH帧结构上 ，省去中间的ATM层，简化了IP网络体系结构，提高数据传输效率;
　　2)将IP网络技术建立在SDH传输平台上，可以很容易地跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，实现网络互连;
　　3)可以充分利用SDH技术的各种优点，如自动保护切换APS，保证网络的可靠性;
　　4)有利于实施IP多点广播技术(IP Multicasting);
　　5)适用于IP骨干网。
　　但是，IP over SDH技术仍具有以下不足之处：
　　1)不适于集数据、语音、图像等的多业务平台;
　　2)目前IP over SDH技术一般可进行业务分级(CoS)，尚不能像IP over ATM技术那样提供较好的服务质量QoS;
　　3)对大规模的网络，需处理庞大、复杂的路由表，而且路由表查找困难，路由信息占用较大的带宽;
　　4)尚不支撑虚拟专用网(VPN)和电路仿真;
　　5)网络扩充性能较差，不如IP over ATM技术那样灵活。

5　结论
　　1)IP over SDH技术是目前建设和改造Internet骨干网的首选方案。
　　2)IP over SDH能使IP数据包通过PPP协议直接映射到SDH帧结构上，省去中间的ATM层，简化了IP网络体系结构，提高了数据传输效率。
　　3)将IP网络技术建立在SDH传输平台上，可以很容易地跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，易于实现网络互联。
　　4)目前，国内外广泛建设的SDH环境为IP over SDH的实施创造了良好的条件。随着千兆高速路由器的进一步成熟和ＩＰ业务的进一步增大，对IP over SDH的应用会越来越广泛。但是，应注意到，在一段时期内，IP over ATM、IP over SDH将会共存互补，各有其最佳应用场合和领域，但最终会过渡到IP over WDM 。