摘 要:采用ip over SDH技术的IP骨干网提供了高效、经济的高速IP业务传输。介绍了采用IP over SDH的缘由、IP over SDH协议和接口规范以及IP over SDH在实际中的应用。最后，对高速宽带IP网络的未来作了展望。
关键词:Internet协议 高层数据链路控制 简化的数据链路 千兆位路由器 波分复用
宽带IP网技术近年来发展迅速，目前，ATM和SDH均能支持IP，分别称为基于ATM的IP网（IP over ATM）和基于SDH的IP网（IP over SDH），两者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力强的优点，以及IP简单、灵活、易扩充和统一性的特点，可以达到优势互补的目的。然而，经研究和实践发现：当IP业务繁忙时或出现大量不均衡、突发性业务时，会发生ATM降载，主干网路由器不堪负荷也会引起整个系统停机。再加上IP over ATM的网络体系结构比较复杂、传输效率低、开销损失大（达25％～30％，这一点令Internet网络运营者感到尤其心疼）的缺点，使人们把眼光转向了IP over SDH。SDH与IP的结合能较好地弥补上述IP over ATM的弱点。
目前，各发达国家的骨干网基本上都是采用SDH传输体制。在我国，省级以上骨干网90％是采用SDH。相反，ATM交换机的普及率在全球还很低，所以国内外广泛建设的SDH环境，为在Internet主干网实施IP over SDH创造了良好的条件。
1.3 路由器技术的最新发展
新型千兆（位）路由器是IP over SDH网络的核心。在网络发展中，路由器与交换机在主干网络中配置之争由来已久，传统路由器已成为Internet主干网发展中的瓶颈。近年来，由于采用了缓存（Cache）技术、硬件（芯片）快速处理技术、标记交换技术、以信元（Cell）交换结构作为路由器内部体系架构的路由交换技术等，路由器技术发展极快。
IP over SDH在本质上保留了因特网作为IP网的无连接特征，形成统一的平面网，简化了网络的体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于实现IP组播和兼容不同技术体系，实现网间互联。其基本思路是将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分组，然后利用高层数据链路控制（HDLC）组帧，再将字节同步映射进虚容器（VC）包封中，最后再加上相应的SDH开销置入STM－N帧中即可。IP over SDH在OSI（开放系统互联）模型中层次分布图如图1所示。
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；相反的，在填充序列中，0x7d改变成0x7d 0x5e。在接收端，填充的信息被去掉，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的标志模式被作为帧间填充传输。图2显示的是采用IP over SDH映射的HDLC的帧格式。
IP over SDH将在如此高的速率上运行，然而，不幸的是基于HDLC的运作机制并不能直接轻易地用于STM—16及其以上速率。但是通过采取一定的措施，使得HDLC应用于STM—16及以上速率是可能的。目前朗讯公司进行了STM－16以上速率的IP over SDH传输技术的研究并取得了成功。
IP over SDH传输技术的主要问题是速率超过STM－16，同时能够以尽量低的价格施行。简化的数据链路（SDL，Simplified Data Link）是IP over SDH高速化的核心，它能够给异步到达的、可变长的数据报提供更高的速率。简单的情况下，SDL帧包括净荷长度指示、帧头循环冗余校验，净荷循环冗余校验。 SDL帧的头部信息的目的是为了描述数据包，数据包的净荷有单独的CRC保护。如果是实时业务，SDL将允许有误码的数据包净荷传送到上层。基于SDL的描述能够工作在物理层，而不管物理层是否提供比特或字节的校正，如果没有提供校正，SDL将在搜索状态下通过滑码来寻求CRC的有效性。
随着千兆位高速路由器的商用化，IP over SDH的发展势头很强。例如美国Sprint公司和GTE公司已决定采用Cisco的GSR 12000高速路由器作为节点建立IP骨干网。世界最大的ISDN业务供应商U－UNet也宣布将在骨干网上采用IP over SDH。采用这种技术的关键是千兆位高速路由器，这方面近来已有重要突破性进展（如前所述）。
AT＆T和KDD已开始提供一条横跨太平洋的海底光缆专用线路连接旧金山和东京，开展IP Over SDH业务；横跨大西洋的海底光缆连接纽约和斯德哥尔摩，从1996年9月开始，也开展了IP over SDH业务。目前，全世界很多电信公司和大企业，也在建设IP over SDH网络。图3为IP over SDH的应用方案示意图。
在图3中，SDH光纤环由光纤双向环组成；路由器可有各种不同的等级，分别连接各自的IP子网。在图3中，如路由器1与路由器2通信，接入线路速率为E1，欲实现IP Over SDH，则在STM－1中继线及STM－16光纤环路中分别分出一条E1速率的支持（信号），由SDH网管系统设置，这条支路类似于ATM网中设置的永久虚电路（图3中以虚线表示）固定连接于路由器1与路由器2之间。
5 高速宽带IP传输网络的未来
尽管IP over SDH有简化了网络体系结构、提高了传输效率、易于实现IP多路广播（IP Multicast）等许多优点，但是它并不是十全十美的，它仍然有许多方面需要改进，并且最终将由新的网络体系结构，例如IP over Optical取代。
5.1 IP over SDH面临的困难和挑战
IP over SDH主要是为了适应IP业务而发展起来的，在处理多媒体等综合业务时还不尽人意；对业务的服务质量还不能完全保证，随着网络规模越来越大，处理庞大、复杂的路由表尚是其难题；网络流量管理、拥塞控制还较差以及网络的可扩展性也较差。
上述WDM技术尽管具有巨大的传输容量，但基本是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，最终省掉中间的SDH层，IP直接在光路上跑，形成十分简单的统一的IP网结构——IP over Optical，其开销量最低，传输效率最高，这无疑将是一次新的飞跃。根据这一基本思想，光分插复用器（OADM）和光交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功，其中OADM已进入商用阶段。
正如成熟的TDM技术一样，新的接口能够被加到千兆路由器中，而不需要对原有的WDM光传输网做大的改变。图4是未来的IP over Optical网络应用方案，几个千兆（特）骨干网路由器之间通过OADM系统和OWDM终端复用器互联。OADM允许不同光网络的不同波长的信号在不同的地点分叉复用。当然，OXC可以取代OADM的作用，在更大规模的网络中应用。
