IP交换

美国Ipsilon公司提出的在ATM网上传送IP分组的技术

将最先进的ATM交换技术和最普及的IP技术融合起来，因而产生的一类新的交换技术，这一类交换技术统称为IP交换技术。

概述

1996年美国Ipsilon公司提出了一种专门用于在ATM网上传送IP分组的技术，称之为IP交换（IP Switch）。它只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路VC。以后的数据包沿着VC以直通（Cut-Through）方式进行传输，不再经过路由器，从而将数据包的转发速度提高到第2层交换机的速度。IP交换基于IP交换机，可被看做是IP路由器和ATM交换机组合而成，其中的“ATM交换机”去除了所有的ATM信令和路由协议，并受“IP路由器”的控制。

IP交换可提供两种信息传送方式：一种是ATM交换式传输；另一种是基于hop-by-hop方式的传统IP传输。对于连续的、业务量大的数据流采用ATM交换式传输，对于持续时间短的、业务量小的数据流采用传统IP传输，IP交换是基于数据流驱动的。IP交换的核心思想就是对用户业务流进行分类。对持续时间长、业务量大、实时性要求较高的用户业务数据流直接进行交换传输，用ATM虚电路来传输；对持续时间短、业务量小、突发性强的用户业务数据流，使用传统的分组存储转发方式进行传输。

模型

实现IP与ATM融合的模型主要有重叠模型和集成模型两大类。

重叠模型

在重叠模型中，IP运行在ATM之上，IP选路和ATM选路相互独立，系统需要IP和ATM两种选路协议，使用IP和ATM两套地址，并要求地址解析功能，重叠模型使用标准的ATM论坛/ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容。但需要维护两个独立的网络拓扑结构，地址重复，路由功能重复，因此网络扩展性不强，不便于管理，IP分组的传输效率较低。IETF推荐的IPOA、ATM Forum推荐的LANE 和MPOA等都属于重叠模型。

集成模型

集成模型只需要一套地址和一种选路协议，不需要地址解析协议，将逐跳转发的信息传送方式变为直通连接的信息传送方式，因而传送IP分组的效率高，但它与标准的ATM融合较为困难。Ipsilon公司的IP交换、Cisco公司的标记交换、IBM的ARIS和IETF的MPLS都属于集成模型。

结构

IP交换机的结构是由IP交换控制器和ATM交换器两部分构成。

IP交换控制器

IP交换控制器实际上就是运行了标准的IP选路软件和控制软件的高性能处理机，其中控制软件主要包括流的判识软件、Ipsilon流管理协议和通用交换机管理协议。

（1）流的判识软件

流的判识软件用于判定数据流，以确定是采用ATM交换式传输方式，还是采用传统的IP传输方式。

（2）Ipsilon流管理协议（IFMP）

在IP交换机之间通信所使用的协议是IFMP（Ipsilon流管理协议），用于IP交换机之间分发数据流标记，即传递分配标记（VCI）信息和将标记与特定IP流相关联的信息。

（3）通用交换机管理协议（GSMP）

在IP交换控制器和ATM交换器之间所使用的控制协议是GSMP,是一个主/从协议，此协议用于IP交换器对ATM交换器的控制，以实现连接管理、端口管理、统计管理、配置管理和事件管理等。

ATM交换器

ATM交换器实际上就是去掉了ATM高层信令（AAL以上）、寻址、选路等软件，并具有GSMP处理功能的ATM交换机。它们的硬件结构相同，只存在软件上的差异。

IP交换的工作原理

IP交换的工作过程可分为四个阶段。

（1）对默认信道上传来的数据分组进行存储转发

在系统开始运行时，IP数据分组被封装在信元中，通过默认通道传送到IP交换机。当封装了IP分组数据的信元到达IP交换控制器后，被重新组合成IP数据分组，在第三层按照传统的IP选路方式，进行存储转发，然后再被拆成信元在默认通道上进行传送。

（2）向上游节点发送改向消息

在对从默认信道传来的分组进行存储转发时，IP交换控制器中的流判识软件要对数据流进行判别，以确定是否建立ATM直通连接。对于连续的、业务量大的数据流采用ATM交换式传输，对于持续时间短的、业务量小的数据流采用传统IP存储转发方式。当需要建立ATM直通连接时，则从该数据流输入的端口上分配一个空闲的VCI，并向上游节点发送IFMP的改向消息，通知上游节点将属于该流的IP数据分组在指定端口的VC上传送到IP交换机。上游IP交换机收到IFMP的改向消息后，开始把指定流的信元在相应VC上进行传送。

（3）收到下游节点的改向消息

在同一个IP交换网内，各个交换节点对流的判识方法是一致的，因此IP交换机也会收到下游节点要求建立ATM直通连接的IFMP改向消息，改向消息含有数据流标识和下游节点分配的VCI。随后，IP交换机将属于该数据流的信元在此VC上传送到下游节点。

（4）在ATM直通连接上传送分组

IP交换机检测到流在输入端口指定的VCI上传送过来，并受到下游节点分配的VCI后，IP交换控制器通过GSMP消息指示ATM控制器，建立相应输入和输出端口的入出VCI的连接，这样就建立起ATM直通连接，属于该数据流的信元就会在ATM连接上以ATM交换机的速度在IP交换机中转发。

特性

开放——对于任何想要采纳必备的公共IPX 技术和商业原则并签约的固网运营商、移动网络运营商以及其它服务提供商都开放

质量——通过使用网络中的技术特性的组合，以及能够确保所牵涉的所有参与方的之前的合同的执行的模式（端到端SLA），来提供对 QoS 的支持。

级联支付—— IPX 中的级联责任是指，传输链中的每一方都对下一方的性能负责。因为所有的参与者都做出这个承诺，因此，对该服务的提供所涉及的财务收益是顺着这个价值链而级联的，使得所有的前设防都能够因为它们的参与而获得一个商业上的回报。

高效连通性—— 连接到 IPX 的运营商可以选择一个多边网间互联模式，这种模式下，一个多边网间互联合同可以开放多个网间互联合作伙伴

全 IP—— 生来就支持基于 IP 的协议（例如 SIP、RTP、GTP、SMTP、SIGTRAN 等）

安全——不论是逻辑的还是物理的，都完全独立于公共的互联网。IPX 在互联网上无法寻址或可见。

全球性——不局限于某一个特定的地理区域

后向兼容——IPX 规范符合现存的规范和建议。不需要为，例如，一个符合 3GPP 的 IMS 核心网，去更新它的接口为一个符合 IPX 的网络到网络接口（NNI）

仅 NNI——IPX 需求仅处理 NNI。用户到网络接口（User-to-Network Interface，简称：UNI）不在它的范围内。

公共技术规范——端到端地被使用

网间互联和漫游——IPX 同时覆盖网间互联和漫游场景。

竞争环境Competitive environment ——IPX 服务由很多个相互竞争的国际 IP 运营商来提供，它们通过一个专用的 IPX 对等点来相互连接。

发展现状

IPX 的原则已经由 GSMA 成功网地测试和验证。在 2004 年以前， GSMA SIP 实验局用多个基于 IMS 的业务测试了基于 IP 的 NNI。IPX 预商用实现实验局从 2007 年 4 月开始运行，特别专注于分组交换语音业务。

2008 年的 GSMA 通稿声明，IPX 实验局完全成功。很多国际运营商都准备推出 IPX 业务，例如 IPX 语音（IPX Voice）、比利时电信国际运营商业务（Belgacom International Carrier Services）、英国电信（BT）、中信国际电讯（CITIC 1616）、德国电信（Deutsche Telekom ICSS）、iBasis、Reach、SAP 移动服务, Syniverse, 塔塔电信等等。这些公司都面向固定和移动运营商和其它服务提供商类型做为 IPX 提供商。

GSMA 公开地按需支持进一步的实验。

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