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IPoverWDM第9章IP业务的飞速增长以及WDM技术所提供的巨大带宽潜力，促使下一代网络的体系结构正向着IPoverWDM网络的方向发展。因此，对IPoverWDM网络技术的研究具有非常重要的理论和实际意义。9.1IPoverSDH宽带IP网推动了高速路由技术的发展，而高速路由器的出现则省去了中间的ATM层，可以实现直接在SDH传输网上发送IP数据包，这就是IPoverSDH，也简称为POS（PacketoverSDH）技术。IPoverSDH是一种将IP与SDH网络结合起来的数据通信体系结构，以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。IPoverSDH使用链路及PPP协议对IP数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段，再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，然后经过SDH段层和传输层，加上相应的开销，把净荷装入一个SDH复用帧中，最后到达光层，在光纤中传输。IP/PPP/HDLC/SDH协议的分层结构和功能如图9.1所示。9.1.1IPoverSDH基本原理9.1.1IPoverSDH基本原理图9.1IP/PPP/HDLC/SDH/Optical的协议堆栈和功能9.1.1IPoverSDH基本原理(b)PPP完整的帧格式标识01111110地址11111111控制00000011协议类型信息净荷FCS1字节标识011111101字节1字节1或2字节1字节可变长度2或4字节(a)PPP协议的结构协议类型信息净荷填充图9.2PPP的帧格式9.1.1IPoverSDH基本原理标识0x7E地址0xFF控制0x11标识0x7E协议类型16bit信息净荷(IP包)FCS16/32bit帧间填充区段开销和线路开销9*9字节通道开销1*9字节空空空空PPP/HDLCPDU9字节270字节FCS:帧校验序列PPP:点对点协议HDLC:高级数据链路控制PDU:协议数据单元STM-1(155.2Mb/s)260*9字节图9.3使用PPP/HDLC协议的IPoverSDH在IP/PPP/HDLC/SDH中，使用的基于HDLC的帧定界协议存在一些问题，主要表现在用户使用HDLC帧时，网管需要对每一个输入、输出字节都进行监视。当用户数据字节的编码与标志字节相同时，网管需要进行填充、去填充操作。这种填充、去填充操作使实现变得复杂，引起网络带宽管理问题。9.1.1IPoverSDH基本原理为此，Lucent提出了简化的数据链路协议（SDL），其帧格式如图9.4所示。9.1.1IPoverSDH基本原理SDL报尾SDL净荷SDL报头PDU长度指示符16bit报头CRC-1616bit偏移量(可选)0-32byte信息字段0-65535byteFCS(可选)0-32bit图9.4SDL的帧格式SDL协议可使用户对同步或异步传送的可变长的IP数据包进行高速定界，可适用于OC-48/STM-16以上速率的IPoverSDH，使用SDL协议的IPoverSDH如图9.5所示。9.1.1IPoverSDH基本原理图9.5使用SDL的协议的IPoverSDH信息净荷(IP包)段开销和线路开销9*9字节通道开销1*9字节SDLSDLPDU9字节270字节260*9字节SDLPDU净荷长度标识头CRC校验净荷CRC校验IPoverSDH的网络结构示意图如图9.6所示，SDH传送网为IP数据包提供点到点的链路连接，而IP包的寻址由路由器来完成。因此这要求高端路由器要有丰富的SDH光接口，以便路由器在SDH传送网平台上的高效运转。9.1.2IPoverSDH网络结构路由器SDHSXCSDHNMSSDHADM/LTSDHADM/LT路由器路由器STM-1/STM-4STM-1/STM-4STM-1/STM-4STM-4/STM-16SDH传送网SXC:SynchronousCross-Connect同步交叉连接NMS:NetworkManagementSystem网络管理系统LT:LineTerminal线路终端图9.6IPoverSDH的网络结构示意图从网络技术发展来看，相对于IPoverATM，IPoverSDH具有较高吞吐量、较低协议开销、较高带宽利用率和较高的传输效率。IPoverSDH目前适用于新兴的、以IP业务为主的Internet网络提供商在骨干网上疏导高速率数据流，吉位线速路由交换机直接通过SDH接口连接到宽带网络上提供骨干传输功能，在广域骨干网上简单易行的提供大容量IP传送业务。9.1.2IPoverSDH技术特点及面临的问题IPoverSDH技术主要有以下优点：1）简化了IP网络体系结构，提高了数据传输效率，降低了网络的成本和复杂性。2）保留了Internet的无连接特性，可以很容易地跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，实现网络互联。3）符合Internet业务的特点，有利于实施IP多点广播技术，合理利用网络带宽。4）可以充分利用SDH技术的各种优点，如自动保护切换APS，保证网络的可靠性。5）能利用SDH技术本身的环路，故可利用自愈合能力达到链路纠错；同时又利用OSPF协议防止设备和链路故障造成的网络停顿，提高网络的稳定性。6）在环路上的路由交换机可以使用光纤环双侧的通道来共享IP流量，可以使带宽利用率加倍，从而大大降低成本。9.1.2IPoverSDH技术特点及面临的问题9.2IPoverWDMIPoverSDH直接在SDH上传送IP业务，提高了传输效率，易于实现IP多路广播。但它不适于多业务平台，不能完全保证业务QoS，这促使人们努力寻找另一种新的网络体系结构。随着WDM设备、吉比特和太比特路由交换机相继问世，IPoverWDM技术应运而生。IPoverWDM也称光因特网，是指直接在光网上运行的因特网。它是一种由高性能WDM设备、吉比特和太比特路由交换机组成的数据通信网络，综合利用IP技术和基于WDM的光网络技术，交换机与路由器之间可通过光纤直接相连或连至光网络层。9.2.1IPoverWDM基本原理1.IPoverWDM的分层模型IPoverWDM的分层模型，主要由数据网络层、光网络层及适配和管理功能组成。数据网络层提供数据的处理和传送；光网络层负责提供通道；层间适配和管理功能用于适配数据网络和光网络，使数据网络和光网络相互独立。数据网络层的主要设备包括ATM交换机和路由器等；光网络层的主要设备有WDM终端、光放大器及光纤等。在IPoverWDM光因特网中，高性能的数据互连设备（如交换机和路由器等）可直接与光纤相连，也可以连接在向各类客户（如ATM交换机、路由器或SDH网元设备等）提供光波长路由的光网络层上。9.2.1IPoverWDM基本原理2.IPoverWDM的协议模型IPoverWDM的协议模型，包括客户层（IP层）协议、IP适配层协议、光通路协议、WDM光复用段协议和WDM光传输段协议等。客户层协议包括IPv4和IPv6等协议；IP适配层协议用于进行IP多协议封装、分组定界、差错检测以及服务质量控制等；光通路协议包括数字客户适配、带宽管理（比特率和数字格式透明）和接续确认等功能；光复用段功能包括带宽复用、线路故障分段、保护切换以及传送网维护功能；光传输段功能包括高速传输和光放大器故障分段等功能。9.2.1IPoverWDM基本原理1.三种IPoverWDM网络结构IPoverWDM光网络的发展可分为3个阶段，即IPover点到点WDM、IPover可重构WDM、IPover交换WDM。1）IPover点到点WDM在光交叉连接器(OXC)及光分插复用器(OADM)成熟之前，WDM网络为点到点方式。9.2.2IPoverWDM网络结构IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器波长光纤链路线路卡接入接口复用/解复用器2）IPover可重构WDM在这类结构中，各个骨干节点均由IP路由器和OXC（或OADM）组成，从而可以实现直通光路，减轻路由器的处理负担。9.2.2IPoverWDM网络结构IP路由器OADMIP路由器OADMIP路由器OADMIP路由器OADMIP路由器OADMXOCXOCXOC多波长光纤客户端接口接入链路（单波长光纤）2）IPover交换WDM在该系统中，WDM层直接提供分组级的交换能力，即光分组交换。9.2.2IPoverWDM网络结构OLSROLSROADM光标签交换路由器OADMOADMOADMOADMIP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器IP路由器单波长光纤多波长光纤WDM客户端接口光分组路由器2.IPoverWDM网络互联模型1）重叠模型重叠模型中，IP业务层充当客户的角色，而光层充当服务提供者的角色，在这种框架下光网络为IP层提供点到点的连接。IP业务层和光层是完全独立的两层，IP和WDM有各自的网管系统、路由协议和信令协议。9.2.2IPoverWDM网络结构IP层和WDM层之间的接口有两种方式：WDM网管系统（NMS：NetworkManagementSystem）和用户网络接口（UNI：UserNetworkInterface）。NMS重叠模型9.2.2IPoverWDM网络结构WDMNMSWADMWADMWADMWADMWADMWADM接入链路IP层UNI重叠模型9.2.2IPoverWDM网络结构WADMWADM(OXC)WADMWADMWADM(OXC)WADMWADM(OXC)WADMWADMWDM层UNIUNI服务器INNIINNIENNIUNIUNIUNIUNIIP层UNI9.2.2IPoverWDM网络结构2）增强模型在增强模型中，IP层和光层共享可到达性信息。WDM网元是IP可寻址的，并且WDM的IP地址是全局唯一的。WADMWADM(OXC)WADMWADMWADM(OXC)WADM光层-EGPIP网a光层-EGP光层-EGP光层-IGPWDM网cIGPaIGPbIP网b9.2.2IPoverWDM网络结构3）对等模型在对等模型中，IP层和WDM层运行同一个路由协议，并且共享可到达性信息，使边缘设备可以看到核心网络的拓扑信息。WADMWADM(OXC)WADMWADMWADM(OXC)WADMIP/WDM网络IGP思考与练习1.IPoverSDH的基本原理是什么？IPoverSDH的实现需要哪些技术和协议的支持？请具体说明。2.IPoverWDM的基本原理是什么，可以采用哪些帧结构？IPoverWDM的网络结构有几种？3.试说明IPoverWDM的路由技术。4.试说明IPoverWDM的生存性技术。5.IPoverSDH与IPoverWDM各有什么技术特点，并比较说明。