解决IP网络传输层优化问题

从国家基础网络建设的角度来看，建立高质量的IP网络的主要问题集中在网络层、数据链路层和物理层。很显然，物理层应该采用能够保障网络带宽需求的光纤技术，通过光纤构建IP骨干网。网络层采用IP协议已是既成事实，无论传输数据或是语音、视频信号都可以封装在IP数据包内通过IP网络进行传输，那么当运营商的网络选择和优化问题都集中到数据链路层的实现，IP层与物理层之间究竟该采用什么传输方式？如何对IP网络传输层进行优化？

　　传统的IP传输层技术及其优化

　　在实际应用中，传统的IP网络传输层通常采用以下四种技术：IPoverATM、IPoverSDH、IPoverOptical、千兆以太网(GE)。

　　IP over ATM

　　IP与ATM的结合，也就是在ATM网络上支持IP技术，并构造骨干传输网。当前有两种技术实现方式：重叠技术和集成技术。重叠技术是将IP网络层协议重叠在ATM之上，即ATM网与现有的IP网重叠。目前采用这种技术的有ATM论坛定义的LANE、IETF定义的IPOA及ATM论坛定义的MPOA，但是这种方式传递IP的效率不高。集成技术是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换机形成一体化平台，仅要求标识IP地址，无须ATM的地址解析协议，简化了ATM的路由选择功能，提高了IP转发效率，同时保留了路由的灵活性。以IETF的多协议标签交换(MPLS)和Cisco公司的标记交换(TagSwitching)技术为代表。

　　目前发展比较迅速的是MPLS技术。它的网络控制是在传统路由协议的基础上，通过简单标记分配协议来代替复杂的ATM信令协议，预先为MPLS边缘路由器建立直达的数据连接。在数据通信过程中，中间的MPLS交换机根据转发信息库只作信元交换功能，加快了数据包的转发速度，减少了延迟及抖动，有利于支持实时业务。MPLS具有VC合并的功能，能解决重叠模型的问题。

    IP over ATM可以利用ATM的QoS特性对网络进行优化，保证网络的服务质量，适用于多种业务，有很好的扩充性能，有良好的网络流量管理和拥塞控制性能，适用于一般的IP骨干网边缘多业务的接续。IP over ATM的不足是IP数据包需映射成ATM信元，由此形成的传输开销约占20-30%，传输效率低。此外还需要解决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，不太适用于超大型IP骨干网。

　　IP over SDH

　　IP over SDH/SONET技术的实现需要高速路由器和PPP协议，采用的仍然是传统路由器的逐包转发方式。G比特和T比特核心交换路由器技术的突破发展成为这种传输方式的关键。这种方式的基本思路是将路由计算与包的转发分开，采用缓冲技术、硬件芯片快速处理技术，以ATM信元交换矩阵作为路由器内部体系结构的交换技术，将路由器的逐包转发速度控制到与第二层交换的速度相当。

　　IP over SDH/SONET的特点是：首先，IP数据包通过PPP协议直接映射到SDH/SONET帧结构上，省去中间的ATM层，简化了IP网络体系结构，提高了传输效率；其次，将IP网络技术建立在SDH/SONET传输平台上，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。还可以充分利用SDH/SONET技术的各种优点，如双纤双向自愈环，自动保护倒换APS，可保证网络的可靠性；最后它有利于实现IP多点广播技术，适用于IP网。加上目前在IPQoS研究方向上的进展，通过RSVP资源预留协议，一系列拥塞控制机制和排队策略已经能够较好地满足业务质量，IP over SDH成为当前应用前景最广的传输方式。

　　但同时，IP over SDH/SONET尚不能像IP over ATM技术那样适于集数据、语音、图像等的多业务平台。对大规模的网络，需处理庞大复杂的路由表，而且路由表查找困难，不如IP over ATM那样灵活。