随着路由行业的发展,路由器技术也在不断的更新升级,这里主要分析了宽带核心网技术的发展历程和未来发展方向。近年来,IP业务在全世界的爆炸性增长,对网络带宽造成了巨大的需求,IP数据网络带宽要求每6个月翻一番,超过了著名的CPU摩尔定律。
目前国际上已有多家通信运营商的IP数据业务量超过了话音业务,预计在今后的几年内全世界通信网的IP数据业务将超过话音业务。将来话音业务甚至会仅仅成为一种附属业务,IP已经成为未来“三网合一”无可争议的统一平台。众所周知,人类现有的通信网是为传送某种具体业务而建设的专用网络,因而网络的路由器技术也有多种,主要有数据通信采用的以太网、电信网的ATM、SDH、DWDM等。在向未来统一的通信网络演变过程中,既必须尽量保护现有的网络投资,又肯定会有创新,下面是对现有的以及将来要采用的核心路由器技术的简单介绍。
IP over ATM
ATM曾被认为是一种十分***的、用来统一整个通信网的技术,未来的所有话音、数据、视频等多种业务均通过ATM来传送。国际上,特别是电信标准化机构对该项路由器技术进行了多年的研究,而且也得到了实际应用。但事与愿违,ATM没有能够达到原来所期望的目标。与此同时,IP的发展速度大大出乎人们的预料,但一方面在若干年前自始至终没有一种独立的IP骨干网路由器技术,另一方面,IP在高速发展的同时确实有一定的缺陷,如QoS不高等。因此,在宽带IP骨干网中首先产生的是IP over ATM(IPOA)技术。
IP over ATM的基本原理是将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元,以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时,它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理,按路由转发。随后,按已计算的路由在ATM网上建立虚电路(VC)。以后的IP数据包将在此虚电路VC上以直通(Cut-Through)方式传输而下载经过路由器,从而有效地解决IP的路由器的瓶颈问题,并将IP包的转发速度提高到交换速度。IP over ATM技术的难点是如何将IP的无连接与ATM的面向连接的路由器技术有机结合起来。IP over ATM技术很多,可以分为两种模型: 重叠模型和集成模型。
(1) 重叠模型
重叠模型的实现方式主要有:IETF的IPOA 、CIPOA(C1assic IP over ATM)、 ATM Forum的LANE(局域网仿真)和MPOA(Multi-Protocol over ATM)等。重叠技术的主要思想是:IP的路由功能仍由IP路由器技术来实现,需要地址解析协议ARP实现MAC地址与ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。而其中的主机不需要传统的路由器,任何具有MPOA功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过ATM交换直接连接,并由边缘设备完成包的交换即第三层交换。此种技术信令标准完善成熟,采用ATM Forum/ITU-T的信令标准,与标准的ATM网络及业务兼容。但该技术对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部,子网间的组播需通过传统路由器技术,因而对广播和多发业务效率较低。
(2) 集成模型
集成模型的实现技术主要有:Ipsilon公司提出IP交换(IP Swtich技术)、Cisco公司提出的标记交换(Tag Swtich)技术和IETF推荐的MPLS路由器技术。集成模型的主要思想是: 将ATM层看成IP层的对等层,将IP层的路由器技术与GN 层的交换功能结合起来,使IP网络获得ATM的选路功能,ATM端点只需使用IP地址标识,从而不需要地址解析协议。由于IP over ATM的开销很大,高达24%,再加上其他如网络设备成本、网络带宽扩展等原因,目前IP over ATM一般只用在网络的边缘。
IP over SDH
IETF定义的POS的基本思路是将IP数据报通过点到点协议(PPP)直接映射到SDH帧,省掉了中间复杂的ATM层,这样可大大节省网络的投资。具体作法是先把IP数据报封装进PPP,然后利用高层数据链路控制(HDLC)成帧,再将字节同步映射进虚容器(VC)包封中,***加上相应的SDH开销,置入STM-N帧内。IP over SDH在OSI(开放系统互联)模型中层次分布。在该方案中,PPP协议提供多协议封装和差错控制及链路初始化控制等功能,而HDLC帧格式负责同步传输链路上的PPP封装的IP数据帧的定界。IP以包的形式出现在OSI的第三层; PPP以帧的形式出现在OSI第二层; SDH以帧的形式出现在OSI的第1~1.5层。
PPP是点到点协议的简称,标头只有两个字节,没有地址信息,是面向非连接的。这个协议可将太长的IP包切短(IP包长短是不稳定的)成PPP帧,以适应映射到SDH帧的要求,它提供了多协议封装、差错控制和链路初始化控制的特性。
HDLC的主要功能是区分通过同步传输网络传输的、使用PPP封装的IP数据报。这种区分是通过字节填充(Byte Stuffing)来完成的,每一个HDLC帧以字节标志0x7e开始,也以0x7e结束。在发射端,为了标志序列和填充序列,HDLC帧被监控,如果标志序列发生在HDLC帧的信息域,它被改变成0x7d和0x5e序列;相反,在填充序列中,0x7d改变成0x7d 0x5e。在接收端,填充的信息被丢掉只剩下原来的信息域,而且在空闲期间,当没有数据报被传送时,HDLC的标志被作为帧间填充传输。