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北方交通大学 姜海东 裘正定
引言
目前世界电话业务年增长率仅为8%，数据通信业务增长率却超过100%，尤其是Internet，进入20世纪90年代中期以来一直以300%的速率在增长。
虽然现阶段总体来说，数据通信量与语音相比仍然较小，约为1：4，但数据业务量的爆炸性增长（据有关专家预测，6年后，纯语音和数据流量将完全颠倒，变为1：99）以及基于IP的分组交换技术的飞速发展，网络运营商们清楚的意识到未来将是“数据为王”，网络运营的未来不在于语音，而在于数据。据CIMI公司估计，在不久的将来，业务供应商80％的收益将来自数据业务。因此，建设一个宽带的骨干网显得十分必要。
由于TCP/IP已是事实上的标准，因此在网络层采用IP协议已无可非议。而光纤由于它的高质量、高带宽以及低成本成为首选的物理介质。因此，目前真正的焦点集中在数据链路层的实现。
目前有两种方法，一种是在IP和SDH之间采用ATM技术，就是所谓的IP Over ATM技术。另一种就是取消ATM技术，也就是所谓的Packet Over SDH（也可简称为POS）技术。如图1所示：
IP over ATM
IP over ATM技术的方式是，它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC，以后的数据包沿着VC以直通（cut-Through）方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第二层交换的速度。
图1 两种技术的结构图
IP 和ATM技术结合的难点在于：首先IP是面向无连接的技术，而ATM技术是面向连接的；其次，IP和ATM都有自己的地址格式和寻址方式。如何把每个IP包映射到ATM的VC上去？每次IP地址和ATM地址如何进行转换。解决这个问题有很多方法，归纳起来可以分为两类：重叠类型和集成类型。
重叠类型包括LANE、MPOA、NHRP。属于集成类型的有CIPOA、IP Switching、MPLS。
IP Over ATM 的特点有：
* 可利用ATM的QoS特性，保证网络的服务质量；
* 适用于多种业务；
* 网络具有很好的扩充性能，用户可以在任何一条链路上放入所需的容量；
* 有良好的网络流量管理和拥塞控制性能；
* 适用于一般的IP骨干网和超大型IP骨干网边缘多业务的接续。
POS
1．产生背景
宽带IP网技术近一年来发展非常迅速。千兆位以太网技术已成熟，被大量使用，千兆位以太网标准日趋成熟，其标准已经通过并发布。千兆位以太网中采用专门传输装置在单模光纤上传递距离已达100公里。
用IP网传输实时业务的主要瓶颈是路由器速度太慢，时延和时延抖动太大，不能保证服务质量QoS，这是宽带IP网必须解决的技术问题。传统路由器采用软件实现路由识别，计算和包转发。昂贵的高档路由器的包转发速率还不到1Mpps，远低于网络交换机的速度。
1997年下半年以来，一些公司开始陆续推出采用硬件专用电路（ASIC）进行路由识别，计算和转发的新型路由器，由于其速度很快，像导线传输一样，被称为线速路由交换机或线速交换路由器。
线速路由交换机由I/O线路卡、交换机构和路由处理机组成。这种线速路由交换机的结构与第二层网络交换机相似，它兼有第三层路由器包转发功能和第二层交换功能，有些厂商在其中加入一些第四层应用层功能，所以人们也称这种线速路由交换机为第二层到第四层（L2/L3/L4）一体化交换机。
商品化的千兆位路由交换机的交换机构的交换速度一般为10－60Gbps，其转发速度为10－60Mpps，较传统路由器的速度提高几十到一百倍，而价格还更便宜。其时延和时延抖动在微秒数量级，在网络中即便通过多级这种线速路由交换机，其累积时延仍可保持在可接受范围之内。
线速路由交换机的出现使得可以省去ATM而直接在SDH网上运行IP数据包，这就是IP over SDH，或Packet over SDH（POS）。
2．POS 技术的定义
POS是IP数据包通过采用点到点协议PPP（Point to Point Protocol）对IP数据包进行封装，并采用HDLC的帧格式映射到SDH/SONET帧上，按某个相应的线速进行连续传输，它保留了IP面向非连接的特性。其中，PPP协议提供多协议封装、差错控制和链路初始化控制等功能；HDLC帧格式负责同步传输链路上PPP封装的IP数据帧的定界。
PPP协议可将IP数据包切成PPP帧以满足映射到SDH/SONET帧结构上去的要求。
四、POS和IP Over ATM的比较
POS 技术相对于IP Over ATM有如下几个优点：
1．技术简洁性
IP Over ATM 在技术上需要解决IP地址与ATM地址多重映射的矛盾以及IP网络的非连接特性与ATM面向连接特性之间的矛盾，网络管理比较复杂，各种协议、标准数量多而且非常繁冗。在实施中存在很多问题，因此不太适合用于超大型IP骨干网。相反，POS技术可以很容易的跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，实现无缝连接，在路由器上有POS端口，互连非常简便，适用于IP骨干网。
2． 带宽利用率
对于昂贵的长途广域网络来说，POS技术能比IP Over ATM提高25％－30％的线路利用率，这是一个相当客观的数字。IP Over ATM在线路上的开销包括ATM信头开销、IP Over ATM 封装开销、AAL指示、SAR开销等。
3．可靠性
POS提供与SDH完全一致的APS（Automatic Protection Switching ）线路冗余功能，保证网络可靠性。ATM和传统的广域网技术都需要用冗余连接来提供。
4．成本低，收回投资周期短
POS技术的投资相对要少得多，如避开了昂贵的ATM交换机投入，路由器上的POS端口和ATM端口价格基本相等。
POS 技术在实施和维护中对故障的定位要比采用IP Over ATM技术容易得多。这种简洁性使网络能很快进入稳定状态，维护成本大为减低。同时易于支持大规模商用，能很快收回投资。
展望
从光通信技术发展趋势看，SDH/SONET在不久的将来必然让位于波分复用（WDM,Wave Division Multiplexing）技术，因此IP Over SDH/SONET 将最终发展成为IP Over WDM/Optical。
密集波分复用技术不必采用SDH时分复用，而是将原复用的多个信道改为波分复用，然后用千兆位或特位(Tb)路由交换机进行路由交换，这就是IP优化光学网络。IP 优化光学网络不使用ATM和SDH设备，在光纤上直接用以太网帧格式运行IP数据，可以大大降低宽带骨干网的成本。一种估计认为可以减低成本95％，从而使得将来有可能以今天打电话的价格提供宽带多媒体服务。此外在IP优化光学网络中，每个信道不再是SDH时分复用的一个信道而是独占密集波分复用的一个通道，速率在1Gbps以上，进一步提高了网络传输速率。
POS 技术可以充分利用光纤传输带来的带宽优势，可以进一步，与WDM技术结合使管线的传输能力增长几十倍。
在高性能、宽带Internet 服务方面，POS技术以其投资少，见效快、线路利用率高等特点，比IP Over ATM技术更合适。而且，随着主干带宽的提高和RTP/RTCP、RSVP等协议的出现和使用，IP的QoS正逐步逼近ATM，因此下一代Internet或基于IP的多媒体通信核心骨干网将采用IP Over WDM技术，次骨干网及其边缘则采用IP Over SDH/SONET 和IP Over ATM技术。
引言
目前世界电话业务年增长率仅为8%，数据通信业务增长率却超过100%，尤其是Internet，进入20世纪90年代中期以来一直以300%的速率在增长。
虽然现阶段总体来说，数据通信量与语音相比仍然较小，约为1：4，但数据业务量的爆炸性增长（据有关专家预测，6年后，纯语音和数据流量将完全颠倒，变为1：99）以及基于IP的分组交换技术的飞速发展，网络运营商们清楚的意识到未来将是“数据为王”，网络运营的未来不在于语音，而在于数据。据CIMI公司估计，在不久的将来，业务供应商80％的收益将来自数据业务。因此，建设一个宽带的骨干网显得十分必要。
由于TCP/IP已是事实上的标准，因此在网络层采用IP协议已无可非议。而光纤由于它的高质量、高带宽以及低成本成为首选的物理介质。因此，目前真正的焦点集中在数据链路层的实现。
目前有两种方法，一种是在IP和SDH之间采用ATM技术，就是所谓的IP Over ATM技术。另一种就是取消ATM技术，也就是所谓的Packet Over SDH（也可简称为POS）技术。如图1所示：
IP over ATM
IP over ATM技术的方式是，它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC，以后的数据包沿着VC以直通（cut-Through）方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第二层交换的速度。
图1 两种技术的结构图
IP 和ATM技术结合的难点在于：首先IP是面向无连接的技术，而ATM技术是面向连接的；其次，IP和ATM都有自己的地址格式和寻址方式。如何把每个IP包映射到ATM的VC上去？每次IP地址和ATM地址如何进行转换。解决这个问题有很多方法，归纳起来可以分为两类：重叠类型和集成类型。
重叠类型包括LANE、MPOA、NHRP。属于集成类型的有CIPOA、IP Switching、MPLS。
IP Over ATM 的特点有：
* 可利用ATM的QoS特性，保证网络的服务质量；
* 适用于多种业务；
* 网络具有很好的扩充性能，用户可以在任何一条链路上放入所需的容量；
* 有良好的网络流量管理和拥塞控制性能；
* 适用于一般的IP骨干网和超大型IP骨干网边缘多业务的接续。
POS
1．产生背景
宽带IP网技术近一年来发展非常迅速。千兆位以太网技术已成熟，被大量使用，千兆位以太网标准日趋成熟，其标准已经通过并发布。千兆位以太网中采用专门传输装置在单模光纤上传递距离已达100公里。
用IP网传输实时业务的主要瓶颈是路由器速度太慢，时延和时延抖动太大，不能保证服务质量QoS，这是宽带IP网必须解决的技术问题。传统路由器采用软件实现路由识别，计算和包转发。昂贵的高档路由器的包转发速率还不到1Mpps，远低于网络交换机的速度。
1997年下半年以来，一些公司开始陆续推出采用硬件专用电路（ASIC）进行路由识别，计算和转发的新型路由器，由于其速度很快，像导线传输一样，被称为线速路由交换机或线速交换路由器。
线速路由交换机由I/O线路卡、交换机构和路由处理机组成。这种线速路由交换机的结构与第二层网络交换机相似，它兼有第三层路由器包转发功能和第二层交换功能，有些厂商在其中加入一些第四层应用层功能，所以人们也称这种线速路由交换机为第二层到第四层（L2/L3/L4）一体化交换机。
商品化的千兆位路由交换机的交换机构的交换速度一般为10－60Gbps，其转发速度为10－60Mpps，较传统路由器的速度提高几十到一百倍，而价格还更便宜。其时延和时延抖动在微秒数量级，在网络中即便通过多级这种线速路由交换机，其累积时延仍可保持在可接受范围之内。
线速路由交换机的出现使得可以省去ATM而直接在SDH网上运行IP数据包，这就是IP over SDH，或Packet over SDH（POS）。
2．POS 技术的定义
POS是IP数据包通过采用点到点协议PPP（Point to Point Protocol）对IP数据包进行封装，并采用HDLC的帧格式映射到SDH/SONET帧上，按某个相应的线速进行连续传输，它保留了IP面向非连接的特性。其中，PPP协议提供多协议封装、差错控制和链路初始化控制等功能；HDLC帧格式负责同步传输链路上PPP封装的IP数据帧的定界。
PPP协议可将IP数据包切成PPP帧以满足映射到SDH/SONET帧结构上去的要求。
四、POS和IP Over ATM的比较
POS 技术相对于IP Over ATM有如下几个优点：
1．技术简洁性
IP Over ATM 在技术上需要解决IP地址与ATM地址多重映射的矛盾以及IP网络的非连接特性与ATM面向连接特性之间的矛盾，网络管理比较复杂，各种协议、标准数量多而且非常繁冗。在实施中存在很多问题，因此不太适合用于超大型IP骨干网。相反，POS技术可以很容易的跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，实现无缝连接，在路由器上有POS端口，互连非常简便，适用于IP骨干网。
2． 带宽利用率
对于昂贵的长途广域网络来说，POS技术能比IP Over ATM提高25％－30％的线路利用率，这是一个相当客观的数字。IP Over ATM在线路上的开销包括ATM信头开销、IP Over ATM 封装开销、AAL指示、SAR开销等。
3．可靠性
POS提供与SDH完全一致的APS（Automatic Protection Switching ）线路冗余功能，保证网络可靠性。ATM和传统的广域网技术都需要用冗余连接来提供。
4．成本低，收回投资周期短
POS技术的投资相对要少得多，如避开了昂贵的ATM交换机投入，路由器上的POS端口和ATM端口价格基本相等。
POS 技术在实施和维护中对故障的定位要比采用IP Over ATM技术容易得多。这种简洁性使网络能很快进入稳定状态，维护成本大为减低。同时易于支持大规模商用，能很快收回投资。
展望
从光通信技术发展趋势看，SDH/SONET在不久的将来必然让位于波分复用（WDM,Wave Division Multiplexing）技术，因此IP Over SDH/SONET 将最终发展成为IP Over WDM/Optical。
密集波分复用技术不必采用SDH时分复用，而是将原复用的多个信道改为波分复用，然后用千兆位或特位(Tb)路由交换机进行路由交换，这就是IP优化光学网络。IP 优化光学网络不使用ATM和SDH设备，在光纤上直接用以太网帧格式运行IP数据，可以大大降低宽带骨干网的成本。一种估计认为可以减低成本95％，从而使得将来有可能以今天打电话的价格提供宽带多媒体服务。此外在IP优化光学网络中，每个信道不再是SDH时分复用的一个信道而是独占密集波分复用的一个通道，速率在1Gbps以上，进一步提高了网络传输速率。
POS 技术可以充分利用光纤传输带来的带宽优势，可以进一步，与WDM技术结合使管线的传输能力增长几十倍。
在高性能、宽带Internet 服务方面，POS技术以其投资少，见效快、线路利用率高等特点，比IP Over ATM技术更合适。而且，随着主干带宽的提高和RTP/RTCP、RSVP等协议的出现和使用，IP的QoS正逐步逼近ATM，因此下一代Internet或基于IP的多媒体通信核心骨干网将采用IP Over WDM技术，次骨干网及其边缘则采用IP Over SDH/SONET 和IP Over ATM技术。