近年來，寬帶IP網絡技術發展迅速。當前，ATM和SDH都能支持IP，分別稱之為基于ATM的IP網（IP over ATM）和基于SDH的IP網（IP over SDH），兩者各有特點。IP over ATM利用ATM速度快、容量大、多業務支持能力強的優點及IP簡單、靈活、易擴充和統一性的特點，可以達到優勢互補的目的。但當IP業務繁忙時或出現大量不均衡、突發性業務時，會產生ATM降載。另外，IP over ATM還具有網絡體系結構復雜、傳輸效率低和開銷損失大等缺點，這就使人們把眼光轉向IP over SDH。IP over SDH是直接在SDH上傳送IP業務，它提高了傳輸效率，易于實現IP多路廣播。但它不適于多業務平臺，不能完全保證業務的服務質量（QoS），這又促使人們努力尋找另一種新的網絡體系結構來替代上述兩種IP傳送技術。隨著波分復用設備、吉比特和太比特路由交換機相繼問世，IP over WDM技術應運而生。

IP over WDM也叫光因特網或IP優化光互連網，是指直接在光網上運行的因特網。它是一種由高性能WDM設備、吉比特和太比特路由交換組成的數據通信網絡，綜合利用IP技術和基于WDM的光網絡技術，交換機與路由器之間可通過光纖直接相連或連至光網絡層。IP over WDM充分利用WDM技術所帶來的巨大傳送帶寬和高速路由交換機的強大交換能力，合理地在IP層與光學層之間實現流量工程、保護恢復、QoS和網絡管理等的優化配置，形成一種簡單高效的網絡體系結構。這里，高性能網絡路由器替代了傳統的提供控制波長接入、交換、選路和保護倒換等功能的ATM和SDH交換和復用設備。光網絡層（即服務層）可為包括SDH網元和網絡互聯設備在內的客戶層設備提供波長路由。采用IP over WDM技術，可減少網絡各層間的中間冗余部分，減少SDH、ATM和IP等各層間的功能重疊，減少設備操作、維護和管理費用。同時，由于省去了ATM層和SDH層，所以傳輸效率高，額外開銷低，簡化了網管，并可與IP的不對稱業務量特性相匹配，充分利用帶寬，大大節省網絡運營商的成本，從而間接地降低了用戶獲得多媒體通信業務的費用。顯然，這是一種最直接、最簡單、最經濟的IP網絡體系結構，非常適用于超大型IP骨干網。

1 IP over WDM的原理和特點

1.1 IP over WDM的原理

IP over WDM的基本工作原理是光纖直接與光耦合器相連，耦合器把各波長分開或組合，輸入和輸出端都用簡單的光纖連接器。在發送端，將不同波長的光信號組合（復用）送入一根光纖中傳輸；在接收端，又將組合光信號分開（解復用）并送入不同的終端。因此，IP over WDM是一個真正的鏈路層數據網，可以通過指定波長作旁路或直通連接，網絡的業務工程可以只在IP層完成。由于使用了指定的波長，結構更靈活，并具有向光交換和全光選路結構轉移的可能。

IP over WDM網絡的主要部件除了激光器、光纖、光放大器和光耦合器外，還包括光再生器、光轉發器、光分插復用器（OADM）、光交叉連接器（OXC）和高速路由交換機。G.655光纖因其色散的非線性效應小，最適合于WDM系統。高性能激光器是WDM系統中最昂貴的器件。光放大器主要采用EDFA，它能同時放大WDM所有波長，但對平坦增益的要求較高。光耦合器用于將各波長組合在一起或分解開來，起復用和解復用作用。長途WDM系統中有電再生中繼器，再生分R1、R2和R3三類。光轉發器用于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。光分插復用器和光交叉連接設備在長途WDM系統中運用較廣泛。光交換機可使ADM和交叉連接設備作動態配置。

在不纖上直接傳輸IP數據包需要選擇幀格式（即分幀方法），目前主要使用的兩種幀格式是SDH幀格式和以太網幀格式（即IP/SDH/WDM和IP/Ethernet/WDM）。IP over WDM的重疊模型和封裝。采用SDH幀格式時，報頭載有信令和足夠的網絡管理信息，便于網絡管理。但在路由器接口上，針對SDH幀的拆裝分害割（SAR）處理比較耗時，影響網絡吞吐量和性能，且價格也較昂貴。采用吉比特以太網幀格式（即直接在光纖上運行吉比特以太網）是一種經濟有效的方法。此種格式下，報頭包含的網絡狀態信息并不多，但由于沒有使用造價昂貴的再生設備，成本相對較低。由于使用了異步協議，對抖動和時延并不敏感。同時，由于與主機的幀結構相同，在路由器接口上無需對幀進行拆裝分割操作和為了使數據幀同步的比特塞入操作。

1.2 IP over WDM的特點

IP over WDM具有如下特點：

（1）充分利用光纖的帶寬資源，極大提高了帶寬和相對傳輸速率；（2）對傳輸碼率、數據格式及調制方式透明，可傳送不同碼率的ATM、SDH和千兆以太網格式的業務；（3）不僅可與現有通信網絡兼容，還可以支持未來寬帶業務網及進行網絡升級，具有可推廣性和高度生存性等特點；（4）目前尚未實現波長標準化，一般取193.1THz為參考頻率，間隔為100GHz；（5）WDM系統的網絡管理應與所傳輸信號的網管分離，但在光域上加上開銷和光信號的處理技術還不完善，從而導致WDM系統的網絡管理尚不成熟；（6）目前，WDM系統的網絡拓撲結構只基于點對點方式，還未形成光網。

2 IP over WDM協議規范

IP over WDM的分層模型，主要有數據網絡層、光網絡層及適配和管理功能組成。數據網絡層提供數據的處理和傳送；光網絡層負麗提供網絡，使數據網絡和光網絡相互獨立。數據網絡層的組成設備主要包括ATM網絡層交換機和路由器等，光網絡層的組成設備主要是WDM終端、光放大器及光纖等。在IP over WDM光因特網中，高性能的數據互連設備（如交換機和路由器等）可直接與光纖相連，也可以連接在向各類客戶（如ATM交換機、路由器或SDH網元設備等）提供光波長路由的光網絡層上。

IP over WDM的協議模型，包括客戶導（IP層）協議、IP適配協議、光傳輸段協議、WDM光復用段協議和WDM光傳輸段協議等。客戶層協議包括IPv4和IPv6等。IP適配層協義用于進行IP多協議封裝、分組定界、差錯檢測以及服務質量控制等。光通路協議包括數字客戶適配、帶寬管理（比特率和數字格式透明）和連接性證實等功能。光復用段功能包括帶寬復用、線路故障分段、保護切換及其它傳送網維護功能。光傳輸段功能包括高速傳輸（色散補償）和光放大器故障分段等功能。

3 IP over WDM的應用方案

目前，國際上對IP over WDM技術的研究十分活躍，主要體現在建立實驗網絡和研究標準化等方面。同時，國外已有多家營運公司宣布建設自己的IP over WDM網絡。

1998年8月，美國Sprint宣布建設第一條OC-48的IP over WDM線路，其方式是采用Cisco12000GSR的2.5Gb/s接口，直接接入Ciena的長途WDM系統。該系統與Sprint實現的基于ATM綜合點播網（ION）屬并行的、可相互補充的網絡建設方案。

1998年8月，加拿大宣布建設第三代全國性光因特網計劃CAnet3，總投資達1.2億美元。它取消了ATM和SONET層，使IP直接在光網上運行，其方式是采用32波長的40Gb/s WDM，在全國范圍內的10個千兆比匯接點之間，直接通過WDM傳送IP業務，被視為加拿大下一世紀發展數字經濟的重要基礎。

1999年2月，GTS組建了歐洲第一個IP over WDM網絡平臺，首先在六個歐洲國家中展開，對50個商業中心提供IP服務，并使這些城市與紐約相連。在以后的三年內，歐洲12個城市之間開展本地交換傳送，提供使用光纖的桌面到桌面的IP服務。

1999年3月，日本KDD公司利用美國與日本間的跨太平海底光纜，進行了IP over WDM試驗。

我國在擬實現的幾個試驗網絡中，也將采用IP over WDM技術，目前一些高校和研究機構正在積極開展此項研究。中國網絡通信有限公司的中國高速互聯網絡示范工程中，將采用IP over WDM技術構建新一代高速寬帶網絡，其主要業務旨在提供寬帶IP批發業務、寬帶接入業務、IP電話業務及各種IP業務。

另外，1998年4月，Cisco、Ciena、Lucent、NTT、AT&T、3Com、Bellcore、HP、Qwest、Sprint、WorldCom網絡通信設備公司和運營公司成立光互連網論壇OIF，并與ITU-T、IETF和ATM訟壇等標準化組織合作制定光互連網的技術規范。OIF的工作重點是解決光互連網方面問題，并不涉及數據網和光網絡內部的問題，主要解決其間的互連和互操作。目前，OIF已確定用于描述光互連網的多協議參考模型，即光互連網重疊模型。此外，ITU-T也在對IP over WDM進行各種標準化研究。

未來IP over WDM網絡應方案，幾個千兆比骨干網路由器間通過OADM系統和OWDM終端復用器互連。OADM允許不同光網絡不同波長的信號在不同地點分叉復用。當然，OXC可以取代OADM，在更大規模的網絡中應用。

隨著未來越來越锪實時業務（例如話音業務）在IP網絡中傳輸，QoS和在失敗情況下快速恢復將成為未來IP網絡的中心問題。