同步數字傳送體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）是國際電信聯盟標準化部門（ITU-T，原國際電報電話咨詢委員會CCITT）于1988年接受SONET概念并經重新命名而提出的，它以同步復用、動態指針調整及組網靈活為特點，使歐洲、北美和日本3個地區性標準在STM-1等級達到統一；通過光接口標準化實現了多家廠商的產品橫向兼容；通過豐富的開銷比特提高了網絡的OAM能力（諸如故障檢測、端到端性能監視等）。另外，SDH通過使用終端復器（TM）、分插復用器（ADM）和數字交叉連接器（DXC）等網元，可非常方便靈活的組成線型、星型、環型等網絡拓撲結構，上/下路靈活，并且網絡自身具有很高的生存性（保護恢復和自愈能力很強）。
IP over SDH通常采用IP/PPP/HDLC三層封裝幀結構，如圖2所示。首先，在IP數據包的外部加上PPP封裝，指明內部是IP數據分組；然后，再進行HDLC封裝，加上相應的標志位、地址位、控制字符及幀校驗序列等，提供相應的幀差錯控制功能，解決幀定界等問題；最后，將面向比特的HDLC按字節同步方式映射入SDH的VC中。針對此方案，ITU-T定義了與此類似的專門用于IP over SDH的LAPS（Link accessPRotocol-SDH）鏈路層規程，進一步簡化了開銷字節。
經實踐證明：IP over SDH保留了Internet面向無連接的特征，簡化了體系結構，提高了傳輸效率，降低了成本，但IP over SDH缺乏QoS支持能力，網絡流量和擁塞控制能力較弱，且不支持VPN。
2.2IP over ATM
異步傳遞模式（ATM，Asynchronous Transfer Mode）是作為B-ISDN網絡的最終解決方案而被CCITT提出的。它是通過固定長度的信元Cell（53Bytes）以面向連接的方式工作的，不同種類的業務經過不同的AAL協議（AAL1、AAL3/4、AAL5）適配到ATM層，最后經過連接接納控制CAC(Connection Admition Control)和使用參數控制UPC(Usage Parameter Control)來實現ATM網絡業務接入和網絡流量的管理與控制。IP over ATM工作方式如下：IP數據包在經ATM交換機或ATM路由器交換中轉時，首先經地址解析協議ARP解析IP數據包包頭，確定下一跳的ATM地址；然后，通過信令交換，建立ATM連接，再將AAL層數據經SAR（Segmentation and Reassembly）裝入信元Cell，并加入相應的業務服務等級和參數控制；最后，在已建立的連接基礎之上實現數據的安全快速傳遞、轉換。其實現過程如圖3所示。
IP over ATM組網技術適用于多業務應用環境，能支持QoS要求較高的業務，并支持VPN，但其最大問題是帶寬利用率低，尤其是在信元不能完全填充時，利用率更低。另外，ATM本身的技術復雜性也大大增加了組網的成本。
2.3IP over MPLS
多協議標記交換（MPLS，Multi-protocol Label Switching）是在IP over ATM之后，經過模型重疊，模型集成演變過程，最終由IETF于1997年制定的標準，是IP網絡的廣泛應用與ATM組網技術成熟性相結合的產物，被業界認為是當今數據網絡領域內發展最有前途網絡解決方案之一，并被評選為美國電信雜志（Telecommunications）評出的“99年十大熱門技術”之一。
MPLS實用價值在于它能夠為IP這樣面向無連接型網絡提供面向連接的服務，其基本內核就是將IP業務加到面向連接的ATM或幀中繼基礎設施上，其網絡結構如圖5所示。IP over MPLS組網方案的核心設備是標記交換路由器LSR(Label Switching Router)，LSR依據標簽索引，進行IP數據包的快速交換。其中，LSR的標簽綁定工作既可采用捎帶分發的方法來實現，也可通過BGP（Border Gateway Protocol）、IGP（Interior Gateway Protocol)、OPFS(開放路徑最短)、LDP等協議實現標簽分發。
由于IP over MPLS是在IP over ATM基礎上提出的，ATM交換機和ATM路由器只要通過簡單的設備升級，即可實現IP over MPLS的功能，因此，IP over MPLS具有IP over ATM的所有優點，同樣，它仍然無法擺脫“電子瓶頸”問題的束縛；另外，它有較大的信頭開銷，最大時可達36%，造成網絡資源的極大浪費。
IP over DWDM就是將IP數據報直接映射到DWDM的光層，通過光通道，在光域實現數據高速傳輸的技術。根據各段建立光通道所用波長一致性與否，可將光通道分為連續波長通道（WP，Wavelength Path）和虛波長通道（VWP，Virtual Wavelength Path），使用VWP可提高系統的靈活性，信道的利用率，降低阻塞率。利用WDM傳輸IP數據包，可實現數據速率和幀格式透明傳輸，從根本上擺脫“電子瓶頸”的束縛，提高交換節點的吞吐量和系統傳輸交換速度，降低時延。目前，DWDM網絡正逐步從骨干網向城域網和接入網推進，相信在不久的將來即將實現。
2.5 其它組網方案
IP over MPLambdaS技術，是將MPLS應用于光網絡而提出的一種新穎的組網方案，它是MPLS和波長交換技術相結合的產物。其工作過程如圖6所示。它將第三層的IP 地址映射成光通道標識符（OVPI，Optical Virtual Path Identifier），網絡核心節點主要是根據OVPI對封裝在其凈荷中的IP包執行轉發操作，從而根據標簽索引的方式，實現IP數據包的快速轉發。
光分組交換（OPS，Optical Packet Swithing）是以光分組的形式來承載IP業務數據，分組中的凈荷部分在光域中完成端到端的傳輸，而控制部分（即信頭）可在光域或經過O/E/O轉換在電域進行處理的技術。它是針對IP over DWDM顆粒度太大，不能實現靈活的流量管理和資源利用而提出的。利用OPS技術，可以實現資源共享，降低數據交換的顆粒度，提高系統的靈活性。尤其是它可進一步實現光突發交換機制（OBS），即將一段時間內去往同一信宿的多個分組封裝成一個較大的突發包，一起進行路由和控制，實現IP數據包高速傳輸。另外，光分組網絡OPN同DWDM一樣，對數據速率、幀格式及高層協議透明，能從根本上解決“電子瓶頸”問題并能滿足多樣化的業務需求。
另外，在現今的接入網中，還存在著IP over Ethernet和IP over ADSL等多種組網方式，感興趣的讀者可參考相關文獻。
綜上所述，IP over X的組網方案多種多樣，他們的性能各異，如表1所示，每一種組合都有其一定的優勢，在一定時期和特定的環境下，滿足了客戶和網絡運營商對網絡性能的要求。
3. 結束語
無論從IP over ATM到IP over ATM over SDH，還是從IP over MPLS到IP over DWDM，整個網絡界出現了不斷思考，不但創新，不斷前進的局面，人們正在尋求未來高速寬帶網絡最優解決方案；而后來的IP over DWDM、IP over MPLambdaS和IP over OPS等組網方案的實現及網絡性能的改善，都有待于光子器件性能的進一步提高，由此可見，網絡性能向光域縱深已經成為網絡發展的一個必然趨勢。從長遠的角度選擇，只有既能面向數據業務，又能進行高速傳輸；既能實現組網靈活，升級容易，又能滿足網絡OAM的組網方案才能最終勝出。綜合而言，未來的網絡將呈現出以IP技術為核心的業務數據化，網絡業務擴展靈活化，網絡信息安全化的高速率、寬帶寬的發展趨勢。
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