IP网若干技术发展范文

1.高速进展的IP网

由于互联网的用户数指数增长，计算机的性能迅速提高。互联网上多媒体应用加多，使IP互联网的业务和其他IP业务爆炸式的增长。在北美骨干网上的业务量已达到6~9个月左右翻一番，比着名的CPU性能进展的摩尔定律18个月翻一番还要快2~3倍。随着IP业务的持续指数增长，用不了几年IP协议最终将在互联网、有线电视网和电话网中主导未来。

近年来由于各国政府的倡导和介入促使网络技术得到尽快的发展。例如，1996年美国政府支持的信息高速公路计划，包括两个组成部分：1997年开始的下一代互联网（NextGenerationInternet）和1996年开始的互联网2（Internet2）。下一代互联网计划目标有3个：

（1）发展网络技术，包括提高网络的可靠性、鲁棒性、安全性、服务质量和网络管理。为此要建立两个测试床。测试床建立在政府网如国家自然科学基金会（NSF）和MCI的VBNS网、国家航空航天局（NASA）的NREN网、国防部（DOD）的DREN网以及能源部（DOE）的ESNET网（1999年启动）。网络速度比现在的网络速度快100倍，接入的大学和研究所超过100个。

（2）提高网络能力，建设速度为现有网络速度的1000倍。如VBNS在2000年以前速度达到2.4Gb/s.

（3）加强应用研究，包括虚拟实验室、数字图书馆、分布式计算、远程教育和远程医疗等。

互联网2（Internet2）是由政府支持的大学的研究发展网络。该网的传输依靠VBNS.工程建设叫GiGaPoP,用以将大学接入VBNS.截止1999年4月接入大学已达135所。接入点的速率可达OC192（10Gb/s）。1998年互联网2（Internet2）在网络技术方面的研究课题有以下九个：IPV4向IPV6过渡、路由、QoS（服务质量）、网络测量、网络管理、网络存储、网络拓扑结构、网络安全和组播技术（multicast）。这两项研究既有相同的部分，又有不同的部分，经常召集联席会议，探讨理论和技术问题。

上述研究问题代表当今网络界最关心的研究方向。

2.WDM将成为传输的主流技术

IP业务如何传送成为最热门的话题。目前，采用的现有的电子交换技术正在走向极限--100Gbps.用光纤作为传输媒体并采用WDM技术已无争议。现有的单膜光纤有巨大的带宽资源。单膜光纤可用带宽约为25T,所以是理想的传输介质。传输的方法是波长划分多路技术（WDM）。

所谓WDM技术是将不同的输入光信号分别调制在特定的波长上。调制后的信号，经过多路复用器传送至一根光纤上。信号到达目的地址再经分波器分离成不同的波长，或者由各自的检测器将光信号转换成电信号，或者将需要的某些波长的光信号连接到其他的WDM波道上，继续传输。（见）

WDM系统可以加载几十个波长，甚至上百个波长。1998年Cien公司做出了在一根光纤上传输96个波长的系统。今年希望能够达到135个波长。由于波长数很多，彼此较接近，故称之为高密度波长划分多路技术DWDM.

采用DWDM的光网络如何携带IP数据包的传输呢？光网络论坛（OpticalNetworkingForum）提出了光学网络的模型。光互联网包括数据网络层、层间适配和层间通道管理层和光网络层。（见）

IP

IP适配

光通路

WDM光复用

WDM光传输

客户数据包IPV4或IPV6

IP多协议封装，分组定界，

差错检测，QoS控制

客户适配和带宽管理，连接性证实〖HJ1]

带宽复用，线路故障和保护

高速传输，光放大故障诊断

光互联网的协议栈及功能

给出了光互联网分层模型和协议栈及其功能。

客户层（IP层）协议包括IPV4、IPV6等协议。正如前述数据网的速率远低于光传输网的速率,所以光互联网的关键是：数据网络层和光网络层的适配。IP数据以何种方式成帧在WDM上传输是ITU-T和OIF正在研究的问题，其功能应当包括数据网的OAM可以适配到光网的OAM,数据网的特定协议的呼叫如何映射成相应的信令消息。适配既可在数据网或光网中同时实现，也可以单独实现。

对于物理接口，要求能将各种类型的业务通过光接口接入WDM传输网中，因此要对接口的比特率、协议、帧结构、开销字节、同步及光纤媒质特性进行恰当的规范。

层间管理功能，应能在数据网和光网之间交换状态和配置信息。通过控制接口对业务和通路进行管理。具体为：保护和恢复、故障管理、性能管理、连接管理和会话管理。

光互联网保护恢复倾向于在IP层进行而不是像SDH在物理层进行。众所周知IP层恢复靠路由协议（OSPF和BGP）完成，一般需要几秒钟.“新”网络配置后的路由表重算，显然这是比不上物理层的恢复。虽然不少方法可以改进第三层的恢复速度，但未经大网的验证。可取的方法是IP层和物理层协调完成。人们相信MPLS（多协议标记交换）采用后，网络的保护恢复速度可望与SDH比拟（50ms）。

由于已经有了光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXCopticalchannelcross-connectswitchs）形成灵活的光节点，可上下业务，构成光互联网络。基于WDM的OADM和OXC可以兼容不同用户层信号，实现混合组网。传输中可用铒放大器（在各波长有几乎相同的放大特性）增加传输距离。捡波则采用布拉格光栅（Bragggrating）.1997年就已经完成65公里的实验线路传输，带宽达到65Gb/s.

光互联网推向市场的关键是标准化。目前ITUT和OTF有15个工作组正在讨论各种标准化问题.

3.IP的传送技术

如何传送IP是争论的焦点，原因是IP采用包交换方式，不是面向连接的技术。人们希望能够通过传送技术，将面向连接的优点赋予IP,这也是推动技术进步的强大动力。（）列出各种传送方法，主要是IPoverATM,IPoverSDH和IPoverWDM.技术上希望达到层间连接的智能化，提高传输效率、改善控制。

3.1IPoverATM

ATM原来是为宽带ISDN（B-ISDN）设计的，是一种数据链路层的技术。实际上它还提供了网络层和传输层的服务。

ATM本身关注的是由信令（Q2931）寻找出一个虚电路（VCI），然后作出交换的决定。Q2931是一个信令协议，它负责管理VCI的查询表。ATM可以提供面向连接的服务，依靠提供虚电路的个数不同，可靠地提供预定的QoS服务。也可以提供面向数据库的服务。

为了让IP在B-ISDN上运行，先后提出许多办法，如ClassicIP、NHRP、LANE、MPOA、MARS等所有这些方法从根本上讲是建立起IP和电路之间映射关系。即在IP和Q2931之间加一个翻译层。由于IP是包交换方式，Q2931是面向连接的方式，两者技术有很大差异，所以上述方法均不太成功。

后来又提出了MPLS（多协议标记交换）。所谓MPLS就是在IP包上添加一个32位的标签信息，用以改善路由网络的效率和控制。路由器可以根据指定QoS等级按预定的路径发送数据包。在离开MPLS网时IP包被剥去此标签恢复成原来的长度。这种方法将第三层的智能灵活性和可扩展性，与第二层的交换机制（不包括面向连接的服务）结合起来。AT来自M与路由的结合依靠两个条件：（1）带有MPLS功能的路由器；（2）带有MPLS功能的交换机。

IP和ATM共存是一个比较协调的办法，即在ATM交换机上，将VCI空间合理的划出一段给MPLS,另一段给B-ISDN提供ATM面向连接的服务器。

1997年正式成立了IEFE的MPLS工作组，1999年2月已提出了MPLS的draft04.MPLS把面向连接的组网优点带到路由器的网络上，如QoS、业务量的工程设计、VPN的管理、大型路由表的计算等。

总之IPoverATM适用于多种业务的电信环境以及服务质量较高的IP业务。

3.2IPoverSDH

SDH网的主要特点是同步复用，标准光接口处强大的网管功能。SDH的复用结构中定义了容的C和虚容的VC各种业务只要装入容的或虚容的就可以作为一个独立的实体在SDH网中进行传送。C、VC以及级联和复帧结构的定义使SDH可以灵活地支持多种电路层业务，包括各种速率的异步数字系统、FDDI、ATM等。段开销中有大量备用通道，增强SDH网的可扩展性。SDH的这种灵活性和可扩展性使它成为宽带数字网的基础传送网络。

因为SDH是第一层，IP是第三层，1994年提出的（RFC1619）和（RFC1662）选用PPP为第二层，这样才能将IP和SDH结合起来。PPP直接映射到SDH帧就可以省掉ATM层，保留了IP网的无连接特性。这样就简化了网络的体系结构，提高了传输效率。ATM的传输效率仅为80%,SDH传输效率可达95%.