IP over SDH基本原理是什么?

為了適應數據通信網，尤其是Internet上急劇增長的業務需求以及解決隨之而生的網絡擁塞、時延和服務質量問題，Internet骨干網需要重新設計以具備高速、擴展、安全和適應多類型業務的特點。ITU-T(國際電信聯盟)、IETF(Internet工程任務組)以及ATM(異步傳輸模式)論壇等國際標準化組織正在聯合眾多的網絡設備開發商、制造商以及網絡業務供應商們，共同尋找一種建設、改造Internet骨干網的方案：

在各種IP技術方案中IP over ATM(異步傳輸模式上傳送IP)、IP over SDH(光同步傳輸模式上傳送IP)、IP over WDM(波分復用傳送IP)等技術應運而生，成為未來Internet技術、多媒體通信網絡技術的競爭焦點，同時也成為關注的熱點。然而，經研究和實踐發現：當IP業務繁忙時或出現大量不均衡、突發性業務時，會發生ATM降載，主干網路由器不堪負荷也會引起整個系統停機。再加上IP over ATM的網絡體系結構比較復雜、傳輸效率低 、開銷損失大(達25%～30%)的缺點，使人們把眼光轉向了IP over SDH。

1　什么是IP over SDH

所謂IP over SDH，即以IP over SDH網絡作為IP數據網絡的物理傳輸網絡，并使用鏈路適配及成幀協議(PPP)對IP數據包進行封裝，然后按字節同步的方式把封裝后的IP數據包映射到SDH的同步凈荷封裝(SPE)中，按其各次群相應的線速率進行連續傳輸。

2　IP over SDH與路由器的關系

IP over SDH技術的實現需要高速路由器和PPP協議，采用的仍然是傳統路由器的逐包轉發方式。其基本思路是將路由計算與包的轉發分開，采用緩沖技術、硬件芯片快速處理技術、以ATM信元交換矩陣作為路由器內部體系構架的交換路由技術，將路由器包的逐包轉發速度控制到與第二層交換的速度相當。它無須利用廣域網上的ATM交換機來建立虛電路VC.

為保證路由與SDH設備之間的互操作性，路由器卡應支持下述SDH開銷字節功能： 用于自動保護倒換(APS)的Ｋ1、Ｋ2字節，允許路由器與路由器之間、路由器與ADM之間進行倒換;

通過蹤跡字節(Ｊ1)可由路由器卡來插入和監視;?差錯監視字節(Ｂ1、Ｂ2和Ｂ3)、復用段遠端差錯指示字節(Ｍ1)和通道狀態字節(Ｇ1)可由路由器)來插入和監視;

路由器應對SDH的段、線路和通道進行告警和性能監視; 路由器卡從SDH系統提取要定時。

IP over SDH中以鏈路方式來支付Liternet網絡，不能參與Internet網絡的尋址。它的作用是將路由器以點到點的方式連接起來，提高點到點之間的傳輸速率。它并沒有從總體上提高Internet網絡的性能，這種Internet網絡本質上仍是一個路由器網。Internet網絡整體性能的提高將取決于路由器技術是否有突破性進展，因而這種技術的核心是千兆比線速路由交換機(千兆比特高速路由器)。

目前不少網絡設備公司已推出基于IP over SDH技術的交換路由器產品，如Cisco千兆位交換路由器GSR12000、Ascend千兆位路由轉發器GRF、Lucent于1998年推出的Packet star千兆位路由器等。這些設備在交換功能方面引入了ATM技術，與傳統路由器相比，在技術方向有了重大突破，表現在吞吐量大(達60G bps)和傳送時延小(14～40μs)，為IP over SDH的實現奠定了基礎。但是，千兆比特高速路由器在實現第2層交換與第3層選路的綜合的同時，也帶來了設備的復雜性。此外，這種突破性技術尚不能廣泛應用于普通路由器。因而除非網絡上的全部路由器都能采用千兆比特速路由器技術，否則仍難以從整體上提高Internet網絡的水平。所以，IP over SDH主要用于在干線上疏導高速率數據流。

3　簡化的數據鏈路協議(SDL)

在IP/PPP/HDLC/SDH中，基于HDLC的幀定界協議存在一些問題，主要表現在：用戶使用HDLC幀時，網管需要對每一個輸出字節都進行監視，當用戶數據字節的編碼與標志字節相同時，網管需要進行填充操作。在輸入端，網管也需要對輸入的幀進行監視，以進行去填充操作。這種填充與去填充操作不僅使數據傳輸的實現變得復雜，而且方便一些惡意用戶故意在用戶數據字段插入標志字節，從而使實際傳輸的數據包長度增長，引起帶寬管理問題。

為此，Lucent提出了一個新的成幀協議，稱為簡化的數據鏈路協議SDL，以此代替當前所使用的PPP/HDLC協議。

SDL用于對同步或異步傳送的可變長度的IP數據包進行高速定界，可以運用于OC48/STM 16以上速率的IP over SDH。SDL幀由數據字段長度指示符、QoS字段、CRC字段和用戶數據字段等部分組成。

4　IP over SDH技術的優缺點

IP over SDH相對于IP over ATM傳輸方式具有更高的傳輸效率，更適合于組建專門承載IP業務的數據網絡。其主要優點為：

1)IP數據包通過PPP協議直接映射到SDH幀結構上 ，省去中間的ATM層，簡化了IP網絡體系結構，提高數據傳輸效率; 2)將IP網絡技術建立在SDH傳輸平臺上，可以很容易地跨越地區和國界，兼容各種不同的技術和標準，實現網絡互連; 3)可以充分利用SDH技術的各種優點，如自動保護切換APS，保證網絡的可靠性; 4)有利于實施IP多點廣播技術(IP Multicasting); 5)適用于IP骨干網。 　　但是，IP over SDH技術仍具有以下不足之處：

1)不適于集數據、語音、圖像等的多業務平臺; 2)目前IP over SDH技術一般可進行業務分級(CoS)，尚不能像IP over ATM技術那樣提供較好的服務質量QoS; 3)對大規模的網絡，需處理龐大、復雜的路由表，而且路由表查找困難，路由信息占用較大的帶寬; 4)尚不支持虛擬專用網(VPN)和電路仿真; 5)網絡擴充性能較差，不如IP over ATM技術那樣靈活。

5　結論

1)IP over SDH技術是目前建設和改造Internet骨干網的首選方案。 2)IP over SDH能使IP數據包通過PPP協議直接映射到SDH幀結構上，省去中間的ATM層，簡化了IP網絡體系結構，提高了數據傳輸效率。 3)將IP網絡技術建立在SDH傳輸平臺上，可以很容易地跨越地區和國界，兼容各種不同的技術和標準，易于實現網絡互聯。 4)目前，國內外廣泛建設的SDH環境為IP over SDH的實施創造了良好的條件。隨著千兆高速路由器的進一步成熟和ＩＰ業務的進一步增大，對IP over SDH的應用會越來越廣泛。但是，應注意到，在一段時期內，IP over ATM、IP over SDH將會共存互補，各有其最佳應用場合和領域，但最終會過渡到IP over WDM 。

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