有線電視網絡IP傳輸技術比較 

 

 

摘要：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(fā)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(yè)務總量中的比列迅速上升，因特網業(yè)務已成為多媒體通信業(yè)中發(fā)展最為迅速、競爭最為激烈的領域。二十一世紀是信息產業(yè)持續(xù)發(fā)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(yè)務。

 

隨著多媒體通信的發(fā)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(yè)開發(fā)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(yōu)缺點的基礎上發(fā)展起來的，它融合了兩者的優(yōu)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(jié)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(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(fā)效率，同時保留了路由的靈活性。

 

IP over ATM技術的優(yōu)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(yè)務、數據、語音、視頻匯集到一個網絡上，為不同業(yè)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(yè)務曾經是它獨一無二的特點，但隨著IP技術的發(fā)展和網絡硬件的不斷完善，今天的IP已成為各種業(yè)務的核心，數據語音和視頻業(yè)務都可由IP承載，ATM的優(yōu)點已由IP技術取代，特別是當數據業(yè)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(jié)點接口比特流中可用于電信業(yè)務的部分）在物理媒質，如光纖、微波、衛(wèi)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(wèi)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(wèi)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?？蓪崿F網絡有效管理、動態(tài)網絡維護、對業(yè)務性能監(jiān)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(fā)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(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(yōu)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(yè)務的特點，如有利于實施多播方式；能利用SDH技術本身的環(huán)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(wěn)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(qū)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(yè)務分級，不能提供較好的QoS；對大規(guī)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(fā)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(fā)展成為IP over WDM（IP over OPTICAL）

 

三、IP over WDM

 

隨著傳輸技術的發(fā)展，以IP業(yè)務為主對網絡的進一步優(yōu)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(fā)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?yōu)閿祩€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(fā)帶寬新業(yè)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(jié)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(yōu)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(yè)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(yè)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(yè)務網發(fā)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(yè)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(fā)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。利用有線電視網絡構建IP寬帶接入網實現Internet數據傳輸，將給有線電視網絡帶來極大的發(fā)展機遇。

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