多業務SDH

SDH傳輸體制是由PDH傳輸體制進化而來的,因此它具有PDH體制所無可比擬的優點,它是不同于PDH體制的全新的一代傳輸體制,與PDH相比在技術體制上進行了根本的變革。

SDH概念的核心是從統一的國家電信網和國際互通的高度來組建數字通信網,是構成綜合業務數字網(ISDN),特別是寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)的重要組成部分。因為與傳統的PDH體制不同,按SDH組建的網絡是一個高度統一的、標準化的、智能化的網絡。它采用全球統一的接口以實現設備多廠家環境的兼容,在全程全網范圍實現高效的協調一致的管理和操作,實現靈活的組網與業務調度,實現網絡自愈功能,提高網絡資源利用率。并且由于維護功能的加強大大降低了設備的運行維護費用。

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IP 選路和ATM交換的結合

目前常規的固定通信網,也即國家的公用通信網,正加速發展寬帶綜合業務數字網(B2ISDN) ,其兩大支柱是“同步數字系列”(SDH / SONET) 和“異步轉移模式”( ATM) ,前者是指通信網運行的比特率系列, 即155Mb / s、622Mb / s、2. 5Gb / s、10Gb / s ,而后者是指復接(multiplexing) 和交換。ATM實際上屬于快速分組交換的類型,它采用長度較短的固定分組(53字節) ,包含固定的標頭(5字節) ,總稱為信元(cell) ,所以ATM的分組交換稱為信元交換。在設計之初,就要求ATM能夠運用于很高的比特率。這樣的ATM速率,顯得比現行Internet使用的IP路由器速率高得多,或者說,ATM 的速率與成本之比優于現行的IP。而且,ATM 的設備能夠支持較高的業務質量,比現行Inter2net使用TCP / IP的業務質量高得多。但與ATM 相比, IP選尋路由也有明顯長處,例如靈活性很好。因此,現在的合理考慮是:為了促進Internet發展,應該充分利用IP 路由器和ATM交換機各自的長處,讓它們兩者很好地結合。這就是說, IP是通用的通信規約,而ATM交換機的性能和速率在目前明顯優于IP路由器,所以至少在近期階段, IP與ATM兩者結合是可取的。將來經過研究開發,如果IP路由器能夠運行于與ATM 同樣的數據速率,例如Gb / s 級,而且不會耗費過高成本,那末IP就不再需要與ATM 結合。這種說法在目前僅為假想,實際的形勢還是要求我們具體考慮怎樣最有效地推行IP路由器與ATM交換機妥善結合一起運用的方案。

關于IP疊加ATM( IP over ATM) 最早使用的方法,是把ATM網分成“邏輯的IP子網”( LIS ,Logical IP subnet) ,由IP路由器把這些子網相連。各不同L IS的用戶計算機之間不許有直接的ATM連接。任一LIS的ATM虛擬連接(VC) 只能連至L IS邊界的路由器,在該處必須把接收的ATM信元重新組合為IP分組,而每一分組又各照IP的前向決定,重新分割為ATM信元,沿下一個L IS內部的VC發送。這樣沿路在每一路由器重新組合和重新分割的方法嚴重地限制了ATM 在高速率和高質量上的優勢。而且,這種過去使用過的方法還有其它不少缺點。其后, 曾利用“下一段分辨規約”(NHRP , next hop resolution protocol) , 便于L IS間的虛擬通路(VC) 利用ATM的潛在優勢。它能分辨LIS間的地址,使目的地的IP地址變為ATM地址,因而可能開通VC直接通達目的地。但如IP穿越ATM段的數目太多,增開VC也有困難。而且,NHRP要求ATM和IP 層都具有路由和信令功能,設備比較復雜。另外,又建議利用IP交換機和“信元交換路由器”( CSR ,cell switch router) 。這種設計也能提供直達的VC ,卻不會造成VC過多的缺點,而且具有常規IP路由器的功能。IP交換機不符合ATM的“用戶- 網絡接口”(UNI) 標準,無法與常規ATM器件相連接,但可在ATM網中替代每一常規ATM交換機。CSR與UNI兼容,能夠象LIS路由器那樣使ATM的子網互相連接,還能對鄰近子網提供直達VC。此外,還有“聚集路由IP交換”(ARIS ,aggregated route2based IP switch2ing) 和標簽交換( Tag Switching) 的結構,也是IP over ATM ,它們利用VC使所有的業務量通過,但不會引起VC過多。

IP 疊加移動ATM

隨著數字無線通信業務的快速增長,新一代移動交換網正在形成。為了實現寬帶無線通信,移動交換網正在考慮使用無線異步轉移模式(WATM) 。所謂無線ATM系統,包含有線骨干網和移動終端的無線接入。聯系到城市蜂窩網,移動用戶的終端(如手機)分別經由無線電線路連接各該區的無線基臺,而整個蜂窩網的所有基臺都由有線線路互相連接并連至移動交換中心,組成ATM網,這就稱為移動ATM網(mobile ATM) 。相應地,每一無線基臺成為供移動終端使用的ATM基臺,并分別有移動用戶- 網絡接口(“M”UNI) 。移動用戶可能是個人手機,如GSM的手機,也可能是經過無線局域網的移動IP終端。ATM基臺經過有線線路連接移動ATM交換機,其中有移動網絡- 網絡接口(“M”NNI) ,便于與其它移動ATM交換機經過有線線路互相連接,組成移動ATM骨干網。當然,也有無線ATM終端,經過無線電線路連至移動ATM交換機。在這樣的移動ATM網,經由ATM信令和控制規約,可以實現位置管理和交接過程( hand2off) ,并且使移動網中的IP (mobile IP) 可相互配合工作,這是標準的IP疊加移動ATM( IP over mobile ATM) 。

另外一種方案將IP流程變換至ATM交換機,稱為“IP交換疊加快速ATM信元傳輸”( IPSOFACTO , IP switching over fast ATM cell transport) 。它在建立通道使IP流程通過ATM交換機時,不需要ATM信令,而是由交換機控制器運用IP選尋路由規約,推動該流程。在每一IP流程的第一個分組通過后,每一交換機內建立快捷的虛擬通道(VC) ,可使流經控制器的分組數減至最少。IP包含的各種控制信息可以用來增加、消除,或修改交換通道。IPSOFACTO 網中, 移動網IP ( mobile IP) 的IP路由器可以用來把IP分組發往移動主機(mobile host) 。利用移動網IP ,使這種網可在第一個分組選尋路由過程中建立交換通道至終端的現行位置。終端移動至其它位置,分組將送往新的位置,這種網沿新的路由建立交換通道,回收過去的交換通道。移動網IP可能使建立和回收交換通道得到優化。這種IPSOFACTO 一般在ATM骨干網中使用,而移動終端則經過無線LAN連接骨干網。在這種情況下, IP分組經由無線線路傳送。如果在無線線路上由無線ATM用作接入規約,成為無線ATM線路,則IPSO2FACTO 也可延伸至移動終端。參照上述兩種方法,又在研究“雙集結構”(dual stack architecture) ,把移動網IP和移動網ATM兩種規約聚集在同一交換機進行工作,設法使兩者合為一體。

IP、A TM、SDH 及WDM 的特點

ATM是一種基于固定信無的快速分組交換的傳送技術, 既繼承了電路交換方式中速率的獨立性, 又具有分組交換方式對任意速率的適應性。ATM的通路分割不靠參考時鐘,而靠信頭區分, 決定于信源, 因而,ATM網絡對帶寬是透明的, 具有出色的多業務和多比特率處理能力, 能夠動態地處理任意不同帶寬業務的傳輸和交換, 有效地利用網絡資源, 適于循序漸進地引進各種任意速率的新業務, 并易于處理強變比特率業務。ATM是以交換為核心的技術,ATM交換機在寬帶網上起著骨干網樞紐的核心作用。SDH是一個將復接、線路傳輸及交換功能結合在一起并由統一網管系統進行管理操作的綜合信息網。它正在成為國家級骨干傳輸網的主體, 以SDH為主體的傳輸網是今后B- ISDN和智能網( IN ) 的關鍵支撐技術之一。SDH在高次群的多路復用信號中, 采用同步字節, 利用各指針調整的方法, 插入或分出低次群支路的數字信號, 而不必多路分解整個信號。也可采用映射和指針調整的方法, 將現有不同標準的各次群的準同步數字體系(PDH) 的數字信號裝入STM - 1或再復接到STM 高次群。SDH能用分插復用器(ADM ) 和數字交叉連接設備(DXC) 進行動態電路連接, 并可組成自愈環。此外, SDH提高了網絡資源的利用率, 降低了管理和維護費用, 給網絡操作營運者和使用者帶來極大的好處。WDM就是采用波分復用器(合波器) 在發送端將不同波長的信號光載波合并起來, 并送入一根光纖傳輸; 在接收端, 再由另一波分復用器(分波器) 將這些不同信號的光載波分開。采用WDM系統能充分利用光纖的巨大帶寬資源, 可以使容量迅速擴大幾倍至上百倍; 在大容量長途傳輸時可以節省大量光纖和再生器, 從而大大降低傳輸成本; 可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。

與IP over ATM比較, IP over SDH具有下列優點: (1) 減少開銷, 提供更高的帶寬利用率, 提高傳輸效率。(2) 可以提高吞吐量, 適用于IP業務量大的網絡環境。(3) 簡化了網絡體系結構, 降低了成本。(4) 與千兆位高速路由器緊密結合。IP over SDH 技術在大量實時性強的多業務環境下, 表現不如ATM技術, 但IP over ATM的不足之處是網絡體系結構復雜、傳輸效率低、開銷損失大(達20~30% )。而SDH與IP的結合恰好能彌補IP over ATM的弱點。

高密度WDM系統使我們能對電信業務進行光復用, 一部分波長被指定用于高帶寬IP光網, 即IP over WDM, 它可能用于高業務量的盡力傳送(best of effort) 的機對機業務; 另一部分波長被指定用ATM光網,即IP over ATM, 它可能用來支持虛擬專用網(VPN: virtual private network) 和執行重要任務的IP網; 還有一部分波長則被指定用傳統的SDH業務, 即IP over SDH, 它可能用來集中和傳送傳統的IP網業務。因此基于WDM的光因特網是同時能把IP over ATM和IP over SDH這兩種解決方案納入一個網絡結構的技術。它既可以用SDH的幀結構, 也可以用千兆比以太網的幀結構。所以, 光因特網被一些大公司選作新一代的因特網技術, 可以使通信公司基于用戶的特定需求向用戶提供一整套服務和協議。





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