有線電視網(wǎng)絡(luò)IP傳輸技術(shù)比較 

 

 

摘要：在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的IP傳輸技術(shù)有IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM三種形式，本文詳細(xì)地介紹了這三種IP傳輸技術(shù)并對(duì)它們進(jìn)行了比較。

 

關(guān)鍵詞：IP技術(shù)，有線電視網(wǎng)絡(luò)，IP over ATM，IP over SDH，IP over WDM。

 

隨著全球互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的迅猛發(fā)展，上網(wǎng)人數(shù)正以幾何級(jí)數(shù)快速增長，以因特網(wǎng)技術(shù)為主導(dǎo)的數(shù)據(jù)通信在通信業(yè)務(wù)總量中的比列迅速上升，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)已成為多媒體通信業(yè)中發(fā)展最為迅速、競爭最為激烈的領(lǐng)域。二十一世紀(jì)是信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的時(shí)期，IP技術(shù)使得信息匯集和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)整合成為可能，IP over everything已成為無可爭辯的事實(shí)。

 

目前，Internet通過電信撥號(hào)的接入速度極其緩慢，一般電話的Modem只能提供幾十Kbit/S的傳輸速率，其速率和帶寬不可能很好地支持多媒體信息等寬帶業(yè)務(wù)。

 

隨著多媒體通信的發(fā)展，因特網(wǎng)接入寬帶化的需求日益迫切。而有線電視網(wǎng)擁有豐富的帶寬資源，同時(shí)，目前我國有線電視用戶已經(jīng)達(dá)到了8000萬戶，有線電視網(wǎng)絡(luò)的里程超過了240萬公里，中國已經(jīng)成為世界第一大有線電視用戶國。有線電視網(wǎng)絡(luò)具有巨大的產(chǎn)業(yè)開發(fā)價(jià)值，構(gòu)筑基于有線電視網(wǎng)的Internet寬帶信息網(wǎng)，不僅僅是廣大用戶的企盼，更是有線電視網(wǎng)實(shí)現(xiàn)第二次騰飛的關(guān)鍵所在。

 

在有線電視網(wǎng)絡(luò)中用何種技術(shù)傳輸IP，取決于有線電視網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)。在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的IP傳輸技術(shù)有IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM三種形式。

 

一、IP over ATM

 

ATM是一種高速率、低時(shí)延的多路復(fù)用交換技術(shù)。它是在分析、總結(jié)電路交換和分組交換的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，即面向連接、保證服務(wù)質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)復(fù)用以實(shí)現(xiàn)高帶寬。它采用固定長度的短分組在網(wǎng)絡(luò)中傳送各種通信信息，便于硬件的高速處理，實(shí)現(xiàn)高速、大容量的寬帶交換。而且，具有相當(dāng)完善的流量控制功能和擁塞控制功能，保證帶寬利用率，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。在有線電視網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用ATM的流量控制可以實(shí)現(xiàn)視頻傳輸?shù)姆旨?jí)服務(wù)，ATM還可以實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目實(shí)時(shí)的非對(duì)稱傳輸，目前，部分省內(nèi)和地市以下的有線電視傳輸網(wǎng)仍采用ATM技術(shù)。

 

IP over ATM是IP與ATM的結(jié)合，當(dāng)前有兩種技術(shù)方式：即重疊技術(shù)和集成技術(shù)。重疊技術(shù)是將IP網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議重疊在ATM之上，即ATM網(wǎng)與現(xiàn)有的IP網(wǎng)重疊，在ATM端點(diǎn)同時(shí)使用ATM和IP兩種地址的映射功能，發(fā)送端在得到接收端ATM地址后，便可建立ATM/SVC連接，傳送LAN數(shù)據(jù)包。集成技術(shù)是將IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交換機(jī)形成一體化平臺(tái)，僅要求標(biāo)識(shí)IP地址，無須ATM的地址解析協(xié)議，簡化了ATM的路由選擇功能，提高了IP轉(zhuǎn)發(fā)效率，同時(shí)保留了路由的靈活性。

 

IP over ATM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可充分利用ATM的快速交換和完善的QoS功能，保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量；網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴(kuò)展性和靈活性；支持多種業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、語音、視頻匯集到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，為不同業(yè)務(wù)類型提供不同的服務(wù)質(zhì)量QoS；有很好的網(wǎng)絡(luò)流量管理和控制性能，表現(xiàn)在ATM流量控制方面非常精細(xì)，這一點(diǎn)對(duì)帶寬是非常寶貴的、線路費(fèi)用非常高的廣域網(wǎng)來說就顯得非常重要，這是目前ATM能在廣域網(wǎng)中被廣泛采用的原因之一。

 

IP over ATM技術(shù)的缺點(diǎn)：由于IP數(shù)據(jù)包必須映射成ATM信元，由此形成的傳輸開銷稱為“信元稅”，故傳輸效率低；網(wǎng)絡(luò)管理比較復(fù)雜，設(shè)備昂貴；不太適用于超大型IP骨干網(wǎng)。

 

二、IP over SDH

 

ATM能支持多種業(yè)務(wù)曾經(jīng)是它獨(dú)一無二的特點(diǎn)，但隨著IP技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)硬件的不斷完善，今天的IP已成為各種業(yè)務(wù)的核心，數(shù)據(jù)語音和視頻業(yè)務(wù)都可由IP承載，ATM的優(yōu)點(diǎn)已由IP技術(shù)取代，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量超過語音和視頻時(shí)，更顯得ATM沒有存在的必要，況且去掉ATM還可以提高傳輸效率。因此，IP over SDH應(yīng)運(yùn)而生，這一技術(shù)也極大地動(dòng)搖了ATM在廣域網(wǎng)中的地位。

 

SDH傳送網(wǎng)的概念最初于1985年由美國貝爾通信研究所提出，稱之為同步光網(wǎng)絡(luò)（Synchronous Optical NETwork,SONET）。它是由一整套分等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)傳送結(jié)構(gòu)組成的，適用于各種經(jīng)適配處理的凈負(fù)荷（即網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口比特流中可用于電信業(yè)務(wù)的部分）在物理媒質(zhì)，如光纖、微波、衛(wèi)星等上進(jìn)行傳送。該標(biāo)準(zhǔn)于1986年成為美國數(shù)字體系的新標(biāo)準(zhǔn)。國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)部（ITU—T）的前身國際電報(bào)電話資詢委員會(huì)（CCITT）于1988年接受SONET概念，并與美國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）達(dá)成協(xié)議，將SONET修改后重新命名為同步數(shù)字系列（Synchronous Digital Hierarchy,SDH）,使之成為同時(shí)適應(yīng)于光纖、微波、衛(wèi)星傳送的通用技術(shù)體制。

 

SDH傳輸網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖、微波或衛(wèi)星上進(jìn)行同步信息傳送，融復(fù)接、傳輸、交換功能于一體，由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理操作的綜合信息網(wǎng)?？蓪?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、對(duì)業(yè)務(wù)性能監(jiān)視等功能，能有效地提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，能滿足廣播電視干線傳輸網(wǎng)的信息傳輸和交換的要求，對(duì)提高廣播電視傳輸質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，因而SDH技術(shù)正成為廣播電視領(lǐng)域傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用熱點(diǎn)。

 

IP over SDH以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)。它使用鏈路及點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP：Point To Point Protocol）對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，根據(jù)RFC1662規(guī)范把IP分組簡單地插入到PPP幀中的信息段。然后再由SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH同步凈荷中，然后經(jīng)過SDH傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開銷，把凈荷裝入一個(gè)SDH幀中，最后達(dá)到光網(wǎng)絡(luò)，在光纖中傳輸。IP over SDH，也稱為PACKET over SDH （PoS），它保留了IP面向無連接的特征。

 

IP over SDH的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)IP路由的支持能力強(qiáng)，具有很高的IP傳輸效率；符合Internet業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，如有利于實(shí)施多播方式；能利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)自愈合能力達(dá)到鏈路糾錯(cuò)的目的；同時(shí)又利用OSPF協(xié)議防止鏈路故障造成網(wǎng)絡(luò)停頓，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；將IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立在SDH傳輸平臺(tái)上，可以很容易地跨越地區(qū)和國界，兼容不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施全球聯(lián)網(wǎng)；聲略了ATM層，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)行成本。在有線電視網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上IP over SDH適用于省際網(wǎng)絡(luò)和省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上的IP傳輸。

 

IP over SDH的缺點(diǎn)是：IP over SDH目前尚不支持虛擬專用網(wǎng)VPN和電路仿真；在所有包交換技術(shù)中，ATM的QoS是最好的，它可以做到電路仿真，而IP over SDH技術(shù)只能進(jìn)行業(yè)務(wù)分級(jí)，不能提供較好的QoS；對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)必須處理龐大、復(fù)雜的路由表，而且查找困難，路由信息占用比較大的帶寬。

 

從光通信技術(shù)發(fā)展趨勢看，SDH/SONET未來將讓位于波分復(fù)用技術(shù)，因此，IP over SDH將最終發(fā)展成為IP over WDM（IP over OPTICAL）

 

三、IP over WDM

 

隨著傳輸技術(shù)的發(fā)展，以IP業(yè)務(wù)為主對(duì)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)將是IP over WDM。

 

波分復(fù)用技術(shù)（WDM）是在一根光纖中能同時(shí)傳輸多個(gè)波長的光信號(hào)的一種技術(shù)，其原理是：在發(fā)送端將不同波長的光信號(hào)組合，在接收端又將組合的光信號(hào)分開送入不同的終端，這意味著，原來只能采用一個(gè)波長作為載波的單一信道，變?yōu)閿?shù)個(gè)不同波長的光信道同時(shí)在光纖中傳輸，從而使光通信的容量成倍提高。WDM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要由波分復(fù)用器來完成。波分復(fù)用器是一個(gè)無源光學(xué)器件，器件結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于和光纖耦合。WDM系統(tǒng)有三種基本結(jié)構(gòu)，即光多路復(fù)用單向單纖傳輸，光多路復(fù)用雙向單纖傳輸和光分路插入傳輸。組網(wǎng)靈活，對(duì)開發(fā)帶寬新業(yè)務(wù)，充分挖掘和利用光纖帶寬的能力，實(shí)現(xiàn)高速通信具有十分重要的意義。

 

IP over WDM就是讓IP數(shù)據(jù)包直接在光路上跑，減少網(wǎng)絡(luò)層之間的冗余部分。由于省去了中間的ATM和SDH層，其傳輸效率最高，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，同時(shí)也降低了用戶的費(fèi)用，是一種最直接、最經(jīng)濟(jì)的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，非常適用于特大型骨干網(wǎng)。

 

IP over WDM具有以下優(yōu)點(diǎn)：充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對(duì)傳輸效率；對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明，可以傳送不同碼率的ATM、SDH/SONET和千兆以太網(wǎng)格式的業(yè)務(wù)；不僅可以和現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，而且還可以支持未來的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，并且有可推廣性和高度生存性等特點(diǎn)。

 

IP over WDM的缺點(diǎn)是還沒有實(shí)現(xiàn)波長的標(biāo)準(zhǔn)化，WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)與其傳輸?shù)男盘?hào)和網(wǎng)管分離；WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理還不成熟；目前WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，還沒有形成“光網(wǎng)絡(luò)”。

 

四、IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM的比較

 

IP的三種傳輸方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況分別對(duì)待，若主干網(wǎng)原已采用了ATM設(shè)備，則可以采用IP over ATM方案，由于ATM端口速率高，有完善的QoS（服務(wù)質(zhì)量）保證，產(chǎn)品成熟，因而可提高IP網(wǎng)交換速率，保證IP網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量；若主干尚未涉及ATM，則采用IP over SDH方案，由于去掉了ATM設(shè)備，投資少，見效快而且線路利用率高。因而就目前而言，IP over SDH是較好的選擇。而在城域主干網(wǎng)中，IP over SDH技術(shù)相對(duì)而言投入較高，采用IP over WDM技術(shù)會(huì)更實(shí)用。IP over WDM的優(yōu)勢是減少網(wǎng)絡(luò)各層之間的中間冗余部分，減少SDH、ATM、IP等各層之間的功能重疊，減少設(shè)備操作、維護(hù)和管理費(fèi)用。并且IP over WDM技術(shù)能夠極大地拓展現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬，最大限度地提高線路利用率，在外圍網(wǎng)絡(luò)千兆以太網(wǎng)成為主流的情況下，這種技術(shù)能真正地實(shí)現(xiàn)無縫接入，這預(yù)示著IP over WDM代表寬帶IP主干網(wǎng)的未來。

 

發(fā)展寬帶網(wǎng)絡(luò)通信一直是人們的目的和理想，也是寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)方向。作為其技術(shù)代表的ATM技術(shù)從其產(chǎn)生時(shí)起，就被認(rèn)為應(yīng)擔(dān)負(fù)起多業(yè)務(wù)（電話、電視、數(shù)據(jù)、專線）融合的使命，但由于其技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，因而其發(fā)展受到了限制。而如今流行的IP技術(shù)具有簡單、靈活、應(yīng)用廣泛以及價(jià)格低廉等特性，使得IP不但在Internet、局域網(wǎng)等方面得到廣泛運(yùn)用，而且也被人們認(rèn)為是寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種選擇。利用有線電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建IP寬帶接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)Internet數(shù)據(jù)傳輸，將給有線電視網(wǎng)絡(luò)帶來極大的發(fā)展機(jī)遇。

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