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有線電視網絡IP傳輸技術比較

責任編輯:企業網 |來源:企業網D1Net  2010-08-05 18:09:46 原創文章 企業網D1Net

在有線電視網絡中的IP傳輸技術有IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM三種形式,本文詳細地介紹了這三種IP傳輸技術并對它們進行了比較。

關鍵詞:IP技術,有線電視網絡,IP over ATM,IP over SDH,IP over WDM。

隨著全球互聯網(Internet)的迅猛發展,上網人數正以幾何級數快速增長,以因特網技術為主導的數據通信在通信業務總量中的比列迅速上升,因特網業務已成為多媒體通信業中發展最為迅速、競爭最為激烈的領域。二十一世紀是信息產業持續發展的時期,IP技術使得信息匯集和現有網絡整合成為可能,IP over everything已成為無可爭辯的事實。

目前,Internet通過電信撥號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務。

隨著多媒體通信的發展,因特網接入寬帶化的需求日益迫切。而有線電視網擁有豐富的帶寬資源,同時,目前我國有線電視用戶已經達到了8000萬戶,有線電視網絡的里程超過了240萬公里,中國已經成為世界第一大有線電視用戶國。有線電視網絡具有巨大的產業開發價值,構筑基于有線電視網的Internet寬帶信息網,不僅僅是廣大用戶的企盼,更是有線電視網實現第二次騰飛的關鍵所在。

在有線電視網絡中用何種技術傳輸IP,取決于有線電視網絡所采用的傳輸技術。在有線電視網絡中的IP傳輸技術有IP over ATM、IP over SDH、 IP over WDM三種形式。

一、IP over ATM

ATM是一種高速率、低時延的多路復用交換技術。它是在分析、總結電路交換和分組交換的技術優缺點的基礎上發展起來的,它融合了兩者的優點,即面向連接、保證服務質量和統計復用以實現高帶寬。它采用固定長度的短分組在網絡中傳送各種通信信息,便于硬件的高速處理,實現高速、大容量的寬帶交換。而且,具有相當完善的流量控制功能和擁塞控制功能,保證帶寬利用率,保證網絡的安全性和可靠性。在有線電視網絡中,應用ATM的流量控制可以實現視頻傳輸的分級服務,ATM還可以實現電視節目實時的非對稱傳輸,目前,部分省內和地市以下的有線電視傳輸網仍采用ATM技術。

IP over ATM是IP與ATM的結合,當前有兩種技術方式:即重疊技術和集成技術。重疊技術是將IP網絡層協議重疊在ATM之上,即ATM網與現有的IP網重疊,在ATM端點同時使用ATM和IP兩種地址的映射功能,發送端在得到接收端ATM地址后,便可建立ATM/SVC連接,傳送LAN數據包。集成技術是將IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交換機形成一體化平臺,僅要求標識IP地址,無須ATM的地址解析協議,簡化了ATM的路由選擇功能,提高了IP轉發效率,同時保留了路由的靈活性。

IP over ATM技術的優點是可充分利用ATM的快速交換和完善的QoS功能,保證網絡的服務質量;網絡具有很好的擴展性和靈活性;支持多種業務、數據、語音、視頻匯集到一個網絡上,為不同業務類型提供不同的服務質量QoS;有很好的網絡流量管理和控制性能,表現在ATM流量控制方面非常精細,這一點對帶寬是非常寶貴的、線路費用非常高的廣域網來說就顯得非常重要,這是目前ATM能在廣域網中被廣泛采用的原因之一。

IP over ATM技術的缺點:由于IP數據包必須映射成ATM信元,由此形成的傳輸開銷稱為“信元稅”,故傳輸效率低;網絡管理比較復雜,設備昂貴;不太適用于超大型IP骨干網。

二、IP over SDH

ATM能支持多種業務曾經是它獨一無二的特點,但隨著IP技術的發展和網絡硬件的不斷完善,今天的IP已成為各種業務的核心,數據語音和視頻業務都可由IP承載,ATM的優點已由IP技術取代,特別是當數據業務量超過語音和視頻時,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應運而生,這一技術也極大地動搖了ATM在廣域網中的地位。

SDH傳送網的概念最初于1985年由美國貝爾通信研究所提出,稱之為同步光網絡(Synchronous Optical NETwork,SONET)。它是由一整套分等級的標準傳送結構組成的,適用于各種經適配處理的凈負荷(即網絡節點接口比特流中可用于電信業務的部分)在物理媒質,如光纖、微波、衛星等上進行傳送。該標準于1986年成為美國數字體系的新標準。國際電信聯盟標準部(ITU—T)的前身國際電報電話資詢委員會(CCITT)于1988年接受SONET概念,并與美國標準協會(ANSI)達成協議,將SONET修改后重新命名為同步數字系列(Synchronous Digital Hierarchy,SDH),使之成為同時適應于光纖、微波、衛星傳送的通用技術體制。

SDH傳輸網是由一些SDH網絡單元組成的,在光纖、微波或衛星上進行同步信息傳送,融復接、傳輸、交換功能于一體,由統一網絡管理操作的綜合信息網。可實現網絡有效管理、動態網絡維護、對業務性能監視等功能,能有效地提高網絡資源的利用率,能滿足廣播電視干線傳輸網的信息傳輸和交換的要求,對提高廣播電視傳輸質量有了質的飛躍,因而SDH技術正成為廣播電視領域傳輸技術方面的發展和應用熱點。

IP over SDH以SDH網絡作為IP數據網絡的物理傳輸網絡。它使用鏈路及點到點協議(PPP:Point To Point Protocol)對數據包進行封裝,根據RFC1662規范把IP分組簡單地插入到PPP幀中的信息段。然后再由SDH通道層的業務適配器把封裝后的IP數據包映射到SDH同步凈荷中,然后經過SDH傳輸層和段層,加上相應的開銷,把凈荷裝入一個SDH幀中,最后達到光網絡,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的優點是:對IP路由的支持能力強,具有很高的IP傳輸效率;符合Internet業務的特點,如有利于實施多播方式;能利用SDH技術本身的環路和網絡自愈合能力達到鏈路糾錯的目的;同時又利用OSPF協議防止鏈路故障造成網絡停頓,提高網絡的穩定性;將IP網絡技術建立在SDH傳輸平臺上,可以很容易地跨越地區和國界,兼容不同技術標準實施全球聯網;聲略了ATM層,簡化了網絡結構,降低了運行成本。在有線電視網絡平臺上IP over SDH適用于省際網絡和省內網絡上的IP傳輸。

IP over SDH的缺點是:IP over SDH目前尚不支持虛擬專用網VPN和電路仿真;在所有包交換技術中,ATM的QoS是最好的,它可以做到電路仿真,而IP over SDH技術只能進行業務分級,不能提供較好的QoS;對大規模的網絡必須處理龐大、復雜的路由表,而且查找困難,路由信息占用比較大的帶寬。

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

三、IP over WDM

隨著傳輸技術的發展,以IP業務為主對網絡的進一步優化設計將是IP over WDM。

波分復用技術(WDM)是在一根光纖中能同時傳輸多個波長的光信號的一種技術,其原理是:在發送端將不同波長的光信號組合,在接收端又將組合的光信號分開送入不同的終端,這意味著,原來只能采用一個波長作為載波的單一信道,變為數個不同波長的光信道同時在光纖中傳輸,從而使光通信的容量成倍提高。WDM技術的實現主要由波分復用器來完成。波分復用器是一個無源光學器件,器件結構簡單、體積小、易于和光纖耦合。WDM系統有三種基本結構,即光多路復用單向單纖傳輸,光多路復用雙向單纖傳輸和光分路插入傳輸。組網靈活,對開發帶寬新業務,充分挖掘和利用光纖帶寬的能力,實現高速通信具有十分重要的意義。

IP over WDM就是讓IP數據包直接在光路上跑,減少網絡層之間的冗余部分。由于省去了中間的ATM和SDH層,其傳輸效率最高,節省了網絡運行成本,同時也降低了用戶的費用,是一種最直接、最經濟的IP網絡結構體系,非常適用于特大型骨干網。

IP over WDM具有以下優點:充分利用光纖的帶寬資源,極大地提高了帶寬和相對傳輸效率;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;不僅可以和現有通信網絡兼容,而且還可以支持未來的寬帶業務網及網絡升級,并且有可推廣性和高度生存性等特點。

IP over WDM的缺點是還沒有實現波長的標準化,WDM系統的網絡管理應與其傳輸的信號和網管分離;WDM系統的網絡管理還不成熟;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“光網絡”。

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

IP的三種傳輸方案各有優缺點,在實際應用中需要根據具體情況分別對待,若主干網原已采用了ATM設備,則可以采用IP over ATM方案,由于ATM端口速率高,有完善的QoS(服務質量)保證,產品成熟,因而可提高IP網交換速率,保證IP網的服務質量;若主干尚未涉及ATM,則采用IP over SDH方案,由于去掉了ATM設備,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。而在城域主干網中,IP over SDH技術相對而言投入較高,采用IP over WDM技術會更實用。IP over WDM的優勢是減少網絡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,減少設備操作、維護和管理費用。并且IP over WDM技術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,在外圍網絡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,這預示著IP over WDM代表寬帶IP主干網的未來。

發展寬帶網絡通信一直是人們的目的和理想,也是寬帶綜合業務網發展的一個方向。作為其技術代表的ATM技術從其產生時起,就被認為應擔負起多業務(電話、電視、數據、專線)融合的使命,但由于其技術復雜,價格昂貴,因而其發展受到了限制。而如今流行的IP技術具有簡單、靈活、應用廣泛以及價格低廉等特性,使得IP不但在Internet、局域網等方面得到廣泛運用,而且也被人們認為是寬帶網絡技術的一種選擇。利用有線電視網

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