ip over WDM技術概述（吳亦川、呂宇航、馮玉珉） 網絡信息量爆炸式增長和IP技術的深入人心促進了寬帶IP主干網的出現和發展，而寬帶IP網絡必須建立在現有的網絡技術基礎上，建立在當前最先進的網絡傳輸技術基礎上。現在典型的相關技術有IP over ATM．IP overSDH、IP over WDM等。IP over WDM由于具有其它相關技術所不具有的～系列優點而成為未來網絡發展的方向。一、什么是IP over WDM IP over WDM也稱光因持網。簡言之，就是直接在光上運行的因特網。其基本原理和工作方式是：在發送端，將不同波長的光信號組合（復用）送入一極光纖中傳輸，在接收端，又將組合光信號分開（解復用）并送入不同終端。 IP over WDM是一個真正的鏈路層數據網。在其中，高性能路由器取代傳統的基于電路交換概念的ATM和SDH電交換與復用設備，成為關鍵的統計復用設備。高性能路由器通過光ADM或WDM耦合器直接連至WDM光纖。由它控制波長接入，交換，選路和保護。IP over WDM由于使用了指定的波長，在結構上將更加靈活，并具有向光交換和全光選路結構轉移的可能。二、IP over WDM幀結構 IP over WDM的幀結構有兩種形式；SDH幀格式牙和千兆以太網幀格式。下面分別加以介紹。 1.SDH幀格式 目前，主要網絡再生設備大多采用SDH幀格式。在使用SDH再生設備和轉發器的網絡內，來自路由器的IP分組必須裝放在SDH幀內。此種格式下報頭載有信令和足夠的網絡管理信息，便于網絡管理。但相較而言，在路由器接口上針對SDH幀的拆裝分割（SAR）處理耗時。影響網絡吞吐量和性能，且采用SDH幀格式的轉發器和再生器造價昂貴。 許多公司現正在制定一種新的幀結構標準，稱作“Fast－IP””或”SlimSDH”它提供SDH幀的許多功能，但在報頭位置和如何使幀大小與分組大小匹配方面使用了更新的技術。 2千兆以太網幀格式 目前，在局域網中主要采用千兆以太網幀結構。此種格式下報頭包含的網絡狀態信息不多，但由于沒有使用一些造價昂貴的再生設備，因而成本相對較低。由于使用的是“異步”協議，故對抖動和定時不像SDH那樣敏感，只要控制好，就不會有明泉的分組丟失。同時由于與主機的幀結構相同，因而在路由器接口上需對幀進行拆裝分割（SAR）操作和為了使數據幀和傳輸幀同步的比特塞人操作。另外千兆比以太同的分路設備成本也較低。三、IP over WDM系統組成 IP over WDM系統的組成器件包括光纖、激光器、EDFA、光耦合器。電再生中繼器、轉發器、光分插復用器、交叉連接器與交換機。 非零色散偏移光纖（NZDSF）因其色度色散的非線性效應小，最適宜WDM。高性能激光是WDM系統中最貴的器件。EDFA多數都是寬帶的能同時放大WDM的所有波長因對平坦增益的要求很高。在經過6個左右光放大器之后就需要做一次電放大。光耦合器用來把各波長組合在一起和分解開來,起到復用和去復用的作用．在長途WDM系統中需要電再中繼器，再生分三級R1、R2、R3。R1再生是數據透明的，并對脈沖重新成形R2再生對脈沖重新成形，對時鐘重新定位。R3再生對數據分組重新形成格式。轉發器用來變換來自路由器或其它設備的光信號。并產生要插入光耦合器的正確波長光信號。光分插復用器、先交叉連接設備在長途WDM系統中被廣泛使用。光交換機可以使ADM和交叉連接設備作動態配置。 在IP over WDM基本系統中，光纖直接連光耦合器，耦合器把各波長分開或組合，其輸入輸出都是簡單的光纖連接器，把原波長內的數據送給SDH設備或高性能路由器。 IP over WDM最大的優點之一就是可以適應廠數據業務的不對稱性，不同波長上的數據速率可以不同。另一特點是光纖環的兩側都能使用，使路由可獲得全部帶寬，在傳大突發數據時就不需要緩存，也不會有分組丟失。只有當光纖斷裂時才會發生分組丟失。同內有工作光纖和保護光纖，保護光纖中的閑帶寬在業務高峰時也可用來傳數據，不會引入抖動、時延或分經丟失。恢復工作在IP層而不在物理層上完成。在光纖斷裂對抖動和時延敏感的實時業務可給以高的優先級。使用工作光纖和保護光纖的另一憂點是可以建立“直通”或”旁路”波長。四、IP over WDM與現有的ATM和SDH同的比較 1‘IP over WDM與ATM相比 ATM網在綜合傳送各種業務時是最優的，但對IP業務而言，ATM不是最優的。ATM在網絡工程設計方面有高度靈活性，易于支持VPN和各種服務類別：ATM在業務工程方面也有很強的能力，它允許我們為不同的業務類型建立“清晰“的通道，根據業務負荷、擁塞及其它情況提供備種鍵路，但付出的代價是復雜性。ATM的另一不利因素是由于SVC建立時間長而損失了帶寬利用率。因為SVC的建立時間比網絡轉接肘間長，在其建立時間內要在SVC上傳送的數據必須緩存到SVC建立之后，故在此期間即使網上有容量，也無法用來傳數據。隨著帶寬越來越大，SVC建立時間所代表的空閑帶寬也就越大，甚至超過了原來要傳的數據量。 因此，如與兆兆比路由器相比，ATM過于復雜，在吞吐量方面又沒有特別改善，那么在大型骨干網中IP overATM就沒有優勢了。如果主導業務是IP，那么ATM網只能增加復雜性，使網絡提供者在管理方面增加成本。然而直接把路由器和WDM光纖相連的光因特網卻變得更有利了。 2.IP over WDM與SDH相比 SDH的一大優點是它的恢復能力但需復雜的鍵路管理。在IP over WDM中，SDH層中的復雜鏈路管理就未必需要。因為保護和恢復能力是因特網固有的分布式存活能力的一部分因此如果IP層能單獨承擔存活能力就不需要在因特網結構底下再設一層存活能力。另外。當初開發SDH網的一個原意是使整個網絡同步，更加牢靠。現在利用GPS也能經濟地達到同步目的。而且隨著IP技術的滲透，網絡變得越來越能容忍定時差錯，因此可以省去SDH這一中間層。在IP over WDM中，讓路由器直接與WDM波長相連有一很大的優點，即路由器可在光纖環兩側使用幾個波長，對IP業務進行負荷分擔，有可能使因特網鏈路的帶寬利用率加倍，而增加的成本很少。萬一光纖斷路，可以把IP業務放到一條能用的光纖上去送，或者放到另一完全不同的路徑上去重新選路。由于因特網數據具有自相似性，故光纖斷裂的后果在數據網環境下不如在傳統電信網環境下嚴重，可以通過流量控制、緩存和重新選路等技術來加以補償。 此外，在IP over WDM中，路由器可以建立不對稱的收發波長，來平衡出入網絡的業務。SDH網在設計時總是考慮收發業務是平衡的，因此對不對稱業務流它不是最憂的。與基于電路交換的WDM光交換相比在IP over WDM中,處于網絡邊緣的路由器,而不是處干網絡核心的光交換設備將成為對分組進行選路和交換的主要智能設備。所以將來引人光交換時不必使用過于復雜的交換技術，可縮短光電路的建立時間，網絡管理也相對簡單。五、IP over WDM的特點 IP over WDM具有以下的特點： 優點（1）充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率。（2）對傳輸碼率、數據格式及調制方式透明。可以傳送不同碼率的ATM、 SDH／Sonet和千兆以太網格式的業務。（3）不僅可以與現有通信網絡兼容，還可以支持未來的寬帶業務網及網絡升級，并具有可推廣性、高度生存性等特點。 缺點（1）目前，對于波長標準化還沒有實現。一般取193.1THZ為參考頻率，間隔取100GHZ。（2）WDM系統的網絡管理應與其傳輸的信號的網管分離。但在光城上加上開銷和光信號的處理技術還不完善，從而導致WDM系統的網絡管理還不成熟。（3）目前WDM系統的網絡拓撲結構只是基于點對點的方式，還沒有形成”光網”。六、結束語 從以上的分析來看IP over WDM對傳送大量IP業務是比較理想的。它能夠極大地拓展現有的網絡帶寬，最大限度地提高線路利用率，并且在外圍網絡以千兆以太網成為主流的情況下，這種技術能真正地實現無縫接入。應該說，IP over WDM將代表著寬帶IP主干網的明天。但是由于路由器本身對高質量業務傳送的局限性，目前看來，最有可能的解決辦法是先建設混合網，讓IP over ATM和IP over WDM等并存，滿足用戶的各種需求。
