摘 要:采用ip over SDH技術的IP骨干網提供了高效、經濟的高速IP業務傳輸。介紹了采用IP over SDH的緣由、IP over SDH協議和接口規范以及IP over SDH在實際中的應用。最后，對高速寬帶IP網絡的未來作了展望。
關鍵詞:Internet協議 高層數據鏈路控制 簡化的數據鏈路 千兆位路由器 波分復用
寬帶IP網技術近年來發展迅速，目前，ATM和SDH均能支持IP，分別稱為基于ATM的IP網（IP over ATM）和基于SDH的IP網（IP over SDH），兩者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多業務支持能力強的優點，以及IP簡單、靈活、易擴充和統一性的特點，可以達到優勢互補的目的。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％，這一點令Internet網絡運營者感到尤其心疼）的缺點，使人們把眼光轉向了IP over SDH。SDH與IP的結合能較好地彌補上述IP over ATM的弱點。
目前，各發達國家的骨干網基本上都是采用SDH傳輸體制。在我國，省級以上骨干網90％是采用SDH。相反，ATM交換機的普及率在全球還很低，所以國內外廣泛建設的SDH環境，為在Internet主干網實施IP over SDH創造了良好的條件。
1.3 路由器技術的最新發展
新型千兆（位）路由器是IP over SDH網絡的核心。在網絡發展中，路由器與交換機在主干網絡中配置之爭由來已久，傳統路由器已成為Internet主干網發展中的瓶頸。近年來，由于采用了緩存（Cache）技術、硬件（芯片）快速處理技術、標記交換技術、以信元（Cell）交換結構作為路由器內部體系架構的路由交換技術等，路由器技術發展極快。
IP over SDH在本質上保留了因特網作為IP網的無連接特征，形成統一的平面網，簡化了網絡的體系結構，提高了傳輸效率，降低了成本，易于實現IP組播和兼容不同技術體系，實現網間互聯。其基本思路是將IP數據報通過點到點協議（PPP）直接映射到SDH幀，省掉了中間復雜的ATM層，這樣可大大節省網絡的投資。具體作法是先把IP數據報封裝進PPP分組，然后利用高層數據鏈路控制（HDLC）組幀，再將字節同步映射進虛容器（VC）包封中，最后再加上相應的SDH開銷置入STM－N幀中即可。IP over SDH在OSI（開放系統互聯）模型中層次分布圖如圖1所示。
HDLC的主要功能是區分通過同步傳輸網絡傳輸的，使用PPP封裝的IP數據報。這種區分是通過字節填充（byte stuffing）來完成的，每一個HDLC幀以字節標志0x7e開始，也以0x7e結束。在發射端，為了標志序列和填充序列，HDLC幀被監控，如果標志序列發生在HDLC幀的信息域，它被改變成0x7d和0x5e序列；相反的，在填充序列中，0x7d改變成0x7d 0x5e。在接收端，填充的信息被去掉，只剩下原來的信息域，而且在空閑期間，當沒有數據報被傳送時，HDLC的標志模式被作為幀間填充傳輸。圖2顯示的是采用IP over SDH映射的HDLC的幀格式。
IP over SDH將在如此高的速率上運行，然而，不幸的是基于HDLC的運作機制并不能直接輕易地用于STM—16及其以上速率。但是通過采取一定的措施，使得HDLC應用于STM—16及以上速率是可能的。目前朗訊公司進行了STM－16以上速率的IP over SDH傳輸技術的研究并取得了成功。
IP over SDH傳輸技術的主要問題是速率超過STM－16，同時能夠以盡量低的價格施行。簡化的數據鏈路（SDL，Simplified Data Link）是IP over SDH高速化的核心，它能夠給異步到達的、可變長的數據報提供更高的速率。簡單的情況下，SDL幀包括凈荷長度指示、幀頭循環冗余校驗，凈荷循環冗余校驗。 SDL幀的頭部信息的目的是為了描述數據包，數據包的凈荷有單獨的CRC保護。如果是實時業務，SDL將允許有誤碼的數據包凈荷傳送到上層?；赟DL的描述能夠工作在物理層，而不管物理層是否提供比特或字節的校正，如果沒有提供校正，SDL將在搜索狀態下通過滑碼來尋求CRC的有效性。
隨著千兆位高速路由器的商用化，IP over SDH的發展勢頭很強。例如美國Sprint公司和GTE公司已決定采用Cisco的GSR 12000高速路由器作為節點建立IP骨干網。世界最大的ISDN業務供應商U－UNet也宣布將在骨干網上采用IP over SDH。采用這種技術的關鍵是千兆位高速路由器，這方面近來已有重要突破性進展（如前所述）。
AT＆T和KDD已開始提供一條橫跨太平洋的海底光纜專用線路連接舊金山和東京，開展IP Over SDH業務；橫跨大西洋的海底光纜連接紐約和斯德哥爾摩，從1996年9月開始，也開展了IP over SDH業務。目前，全世界很多電信公司和大企業，也在建設IP over SDH網絡。圖3為IP over SDH的應用方案示意圖。
在圖3中，SDH光纖環由光纖雙向環組成；路由器可有各種不同的等級，分別連接各自的IP子網。在圖3中，如路由器1與路由器2通信，接入線路速率為E1，欲實現IP Over SDH，則在STM－1中繼線及STM－16光纖環路中分別分出一條E1速率的支持（信號），由SDH網管系統設置，這條支路類似于ATM網中設置的永久虛電路（圖3中以虛線表示）固定連接于路由器1與路由器2之間。
5 高速寬帶IP傳輸網絡的未來
盡管IP over SDH有簡化了網絡體系結構、提高了傳輸效率、易于實現IP多路廣播（IP Multicast）等許多優點，但是它并不是十全十美的，它仍然有許多方面需要改進，并且最終將由新的網絡體系結構，例如IP over Optical取代。
5.1 IP over SDH面臨的困難和挑戰
IP over SDH主要是為了適應IP業務而發展起來的，在處理多媒體等綜合業務時還不盡人意；對業務的服務質量還不能完全保證，隨著網絡規模越來越大，處理龐大、復雜的路由表尚是其難題；網絡流量管理、擁塞控制還較差以及網絡的可擴展性也較差。
上述WDM技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，最終省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單的統一的IP網結構——IP over Optical，其開銷量最低，傳輸效率最高，這無疑將是一次新的飛躍。根據這一基本思想，光分插復用器（OADM）和光交叉連接設備（OXC）均已在實驗室研制成功，其中OADM已進入商用階段。
正如成熟的TDM技術一樣，新的接口能夠被加到千兆路由器中，而不需要對原有的WDM光傳輸網做大的改變。圖4是未來的IP over Optical網絡應用方案，幾個千兆（特）骨干網路由器之間通過OADM系統和OWDM終端復用器互聯。OADM允許不同光網絡的不同波長的信號在不同的地點分叉復用。當然，OXC可以取代OADM的作用，在更大規模的網絡中應用。
