下一代數據網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和業(yè)務(wù)

固定數據網(wǎng)總體發(fā)展趨勢

早期的數據網(wǎng)可靠性、QoS、安全性特性等較差，僅能滿(mǎn)足上網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載，無(wú)法滿(mǎn)足和實(shí)現VoIP、IPTV、NGN、VPN、視頻監控等新型業(yè)務(wù)的承載；其他業(yè)務(wù)則是每種業(yè)務(wù)一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，“煙囪式”架構，無(wú)法滿(mǎn)足融合業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。為了滿(mǎn)足發(fā)展的挑戰，“IP網(wǎng)絡(luò )的電信化，電信網(wǎng)絡(luò )的IP化”已經(jīng)成為運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展之路，ALL IP成為網(wǎng)絡(luò )轉型的方向。

在網(wǎng)絡(luò )的建設中，“大容量、少局所、廣覆蓋”是戰略指導方針，“層次化、路由化、端局化、接入多樣化以及設備要求規范化”成為具體的實(shí)施原則，而隨著(zhù)多業(yè)務(wù)的接入、技術(shù)的發(fā)展，正在向“用戶(hù)可識別、業(yè)務(wù)可區分、質(zhì)量可控制、網(wǎng)絡(luò )可管理”的深層理念發(fā)展。

在技術(shù)層面，數據網(wǎng)由早期的IP裸奔和各個(gè)ATM/SDH/MSTP等業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，逐步向IP/MPLS發(fā)展，鏈路也由GE向2.5G/10G/40G發(fā)展，核心/出口路由器的特殊網(wǎng)絡(luò )位置以及大容量的發(fā)展需求已經(jīng)對高密度10G接口和可集群提出要求，同時(shí)要求具備非常高的可靠性，IGP路由快速收斂時(shí)間達到亞秒級，通過(guò)BFD技術(shù)來(lái)保證骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)毫秒級故障恢復，以達到類(lèi)似于傳輸網(wǎng)的指標要求。匯聚層為業(yè)務(wù)控制點(diǎn)設備，伴隨著(zhù)融合業(yè)務(wù)的發(fā)展，也正在經(jīng)歷由多業(yè)務(wù)控制點(diǎn)向單業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的發(fā)展。接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，多業(yè)務(wù)接入、識別和安全隔離、電信級可靠性以及QoS等是關(guān)注的重點(diǎn)。

隨著(zhù)寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展以及電信網(wǎng)絡(luò )IP化進(jìn)程的逐步深入，固定數據網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

目標架構

如圖1，未來(lái)的數據網(wǎng)應該是能夠提供語(yǔ)音、數據和多媒體綜合服務(wù)的，保證服務(wù)質(zhì)量、保證安全、綜合各種接入方式、能夠使得第三方方便地提供應用的一個(gè)理想通信網(wǎng)。

圖1 目標架構

◆ IP骨干網(wǎng)：強大的路由和線(xiàn)速轉發(fā)能力、全面的MPLS VPN支持能力、完善的策略控制和跨域互通能力；

　　 ◆ 業(yè)務(wù)接入控制層：深度感知，精細管理，安全認證、QoS控制、靈活計費；

　　 ◆ ALL IP 統一接入網(wǎng)：用戶(hù)業(yè)務(wù)隔離、統一管理、并將整個(gè)城域網(wǎng)的高可靠、高QoS、高安全、可運營(yíng)可管理、平滑演進(jìn)能力向下延伸，滿(mǎn)足全業(yè)務(wù)端到端的業(yè)務(wù)承載需要。

各層次網(wǎng)絡(luò )發(fā)展趨勢

骨干網(wǎng)的發(fā)展趨勢

新一代IP骨干網(wǎng)將要滿(mǎn)足差異化服務(wù)質(zhì)量、亞秒級可靠性及更大業(yè)務(wù)流量的需求，如圖2所示：

圖2 骨干網(wǎng)發(fā)展趨勢

城域網(wǎng)發(fā)展趨勢

城域網(wǎng)將朝著(zhù)精細業(yè)務(wù)運營(yíng)方向發(fā)展，相關(guān)發(fā)展階段如圖3所示：

圖3 城域網(wǎng)發(fā)展趨勢[next]

接入網(wǎng)發(fā)展趨勢

如圖4，接入網(wǎng)將向寬帶話(huà)、IP統一接入化方向發(fā)展：

◆ ALL IP融合是電信業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的方向；

　　 ◆ ALL IP的演進(jìn)從統一的資源管理平臺、統一的IP骨干網(wǎng)、統一的IP城域網(wǎng)逐漸向統一的接入網(wǎng)發(fā)展，以支持多業(yè)務(wù)能力；

　　 ◆ 融合統一的IP接入網(wǎng)絡(luò )，移動(dòng)、固定、數據、TDM、專(zhuān)線(xiàn)統一接入，實(shí)現業(yè)務(wù)統一承載和互通，保證業(yè)務(wù)組合快速提供。

圖4 接入網(wǎng)發(fā)展趨勢

業(yè)務(wù)

業(yè)務(wù)總體發(fā)展趨勢

◆ 寬帶業(yè)務(wù)快速發(fā)展：用戶(hù)數以接近30～40％的速度發(fā)展；

◆ 業(yè)務(wù)的寬帶化：視頻應用年普通應用帶寬達到2M左右，部分高端應用可達到8M左右；
　　 ◆ 業(yè)務(wù)的綜合化：在城域網(wǎng)上同時(shí)承載語(yǔ)音、視頻、數據及企業(yè)互聯(lián)等業(yè)務(wù)，具體來(lái)說(shuō)，需要承載NGN、3G、IPTV、視頻監控和寬帶上網(wǎng)、VPN業(yè)務(wù)；

　　 ◆ 業(yè)務(wù)的差異化：根據客戶(hù)和應用需求，提供不同QoS等級的服務(wù)，通過(guò)可靠性改進(jìn)，提高業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；

　　 ◆ 業(yè)務(wù)的可控化：業(yè)務(wù)的感知、認證、計費、安全、QoS等集中控制和管理。

　　 業(yè)務(wù)發(fā)展展望

　　 固定數據業(yè)務(wù)可分為租線(xiàn)、專(zhuān)線(xiàn)、寬帶、VPN、語(yǔ)音及視訊等。在目前的數據通信業(yè)務(wù)中，主要包括傳統的分組交換網(wǎng)業(yè)務(wù)、幀中繼/ATM寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)和IP網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，同時(shí)也包含一些新興的數據增值業(yè)務(wù)，如VPN業(yè)務(wù)，視頻業(yè)務(wù)，IPTV業(yè)務(wù)以及NGN業(yè)務(wù)。

　　 隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，除了傳統業(yè)務(wù)之外，新興的網(wǎng)絡(luò )還即將開(kāi)展以下業(yè)務(wù)：2G、2.5G的IP RAN業(yè)務(wù)，3G業(yè)務(wù)，IMS業(yè)務(wù)，固定移動(dòng)融合業(yè)務(wù)。

　　 業(yè)務(wù)接入方式發(fā)展展望

　　 當前，正是寬帶接入網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的階段，新興的VDSL、xPON、WiFi、WiMAX接入等均在運營(yíng)商進(jìn)行了規模應用或者試點(diǎn)。

　　 ◆ xDSL是當前廣泛的固網(wǎng)運營(yíng)商寬帶業(yè)務(wù)接入，xDSL將由早期的512K，分階段分區域提升為1M、2M、4M、8M、18M、25M等，包括ADSL2/2+、VDSL等技術(shù)，以滿(mǎn)足家庭寬帶業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需求。

　 　◆ xPON主要包括EPON和GPON，都是寬帶接入技術(shù)，承載的業(yè)務(wù)以IP數據業(yè)務(wù)為主。EPON是由廠(chǎng)家推動(dòng)的技術(shù)標準，由IEEE EFM小組提出，標準為IEEE 802.3ah。而GPON是由運營(yíng)商推動(dòng)的技術(shù)標準，由FSAN提出，標準為ITU-T G.984。

　 　◆ 新興的無(wú)線(xiàn)技術(shù)主要包括WiFi及WiMAX無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，當前業(yè)務(wù)正積極關(guān)注寬帶接入新技術(shù)的發(fā)展，很多運營(yíng)商按照有線(xiàn)為主、無(wú)線(xiàn)為輔的方式，本著(zhù)有效益發(fā)展的原則發(fā)展接入業(yè)務(wù)。

　　 不同層次網(wǎng)絡(luò )最新技術(shù)進(jìn)展

　　 骨干網(wǎng)

　　 骨干網(wǎng)對于全網(wǎng)業(yè)務(wù)的開(kāi)展至關(guān)重要，目前主要采用MPLS技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)承載，未來(lái)將朝著(zhù)融合、有服務(wù)質(zhì)量保證的電信級承載網(wǎng)目標演進(jìn)，主要的新技術(shù)如下：

　　 MPLS TE

　　 MPLS TE將流量工程技術(shù)和MPLS相結合的技術(shù)。通過(guò)MPLS TE，可以建立制定路徑的LSP隧道，進(jìn)行資源預留，并且可以進(jìn)行定時(shí)優(yōu)化，在資源緊張的情況下，可以根據優(yōu)先級和搶占參數的情況，搶占低優(yōu)先級別的LSP隧道的帶寬資源。同時(shí)通過(guò)備份路徑和快速重路由FRR，在鏈路和或節點(diǎn)失敗的情況下，提供保護，減少數據的丟失。MPLS流量工程管理機制主要包括路徑選擇、負載均衡、路徑備份、故障恢復、路徑優(yōu)先級及碰撞、DiffServ TE等。

　　 快速重路由FRR

　　 對于復雜的網(wǎng)絡(luò )，鏈路或者節點(diǎn)的失效等難以避免。傳統的處理方法是由IGP對網(wǎng)絡(luò )拓撲進(jìn)行重新匯聚，快速產(chǎn)生路由。對于大型網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，拓撲的匯聚需要相當長(cháng)的時(shí)間，一般為秒級，用戶(hù)數據丟失比較嚴重。一種解決方法是，通過(guò)MPLS TE的FRR功能，最大限度地減少分組丟失。

　　 FRR是MPLS TE中一套用于鏈路保護和節點(diǎn)保護的機制。當LSP鏈路或者節點(diǎn)故障時(shí)，在發(fā)現故障的節點(diǎn)進(jìn)行保護，讓流量繼續從保護鏈路或者節點(diǎn)的隧道中通過(guò)，使得數據傳輸不至于發(fā)生中斷，同時(shí)頭節點(diǎn)就可以在數據傳輸不受影響的同時(shí)繼續發(fā)起主路徑的重建。

　　 MPLS的高可用性

　　 用MPLS技術(shù)建設承載網(wǎng)，必須要求承載網(wǎng)具備非常高的可靠性。這是因為，信令和語(yǔ)音業(yè)務(wù)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)的要求非常高，依靠傳統路由協(xié)議收斂無(wú)法滿(mǎn)足可靠性要求。利用MPLS來(lái)構建承載網(wǎng)，必須要從多個(gè)層面提供網(wǎng)絡(luò )的可靠性。

　　 首先應該提高設備本身的可靠性，采用控制平面和轉發(fā)平面相分離的MPLS路由器，設備的所有關(guān)鍵部件應該冗余，并支持系統軟件的在線(xiàn)升級和硬件的不間斷轉發(fā)技術(shù)（NSF）。其次在網(wǎng)絡(luò )設計中，對核心設備應采用冗余節點(diǎn)、冗余鏈路和冗余歸屬的方式連接，備份路徑預先設定，為實(shí)施快速切換提供網(wǎng)絡(luò )拓撲基礎。在節點(diǎn)之間部署快速故障檢測機制如BFD,迅速檢測到鏈路或者節點(diǎn)故障。最后通過(guò)MPLS FRR切換到預先設定的備用鏈路，整個(gè)故障切換時(shí)間保持在50ms。

　　 為了配合硬件的不間斷轉發(fā)NSF，實(shí)現在控制模塊切換過(guò)程中，數據轉發(fā)和業(yè)務(wù)承載無(wú)損運行，則要求MPLS路由器至少在IGP協(xié)議如OSPF，ISIS和MPLS控制信令如LDP和RSVP-TE上必須支持協(xié)議的平穩重啟Graceful Restart，從而使重啟的MPLS設備，對網(wǎng)絡(luò )中其他設備的數據轉發(fā)沒(méi)有任何影響，從而實(shí)現業(yè)務(wù)的無(wú)中斷運行。有些MPLS設備則實(shí)現不間斷路由NSR、不間斷業(yè)務(wù)NSS，在不需要網(wǎng)絡(luò )中其他MPLS設備配合的情況下實(shí)現控制模塊切換時(shí)，無(wú)損業(yè)務(wù)運行。[next]

城域核心層

城域網(wǎng)核心層負責對業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)設備進(jìn)行匯接并提供IP城域網(wǎng)到骨干網(wǎng)的出口。

核心層主要關(guān)注以下方面：大容量、多業(yè)務(wù)承載、跨域互通、差異化服務(wù)、MPLS VPN。

核心層作為城域網(wǎng)的核心/出口設備，對其有較高要求，首先作為核心/出口設備：需要具備良好的擴展能力，同時(shí)提供靈活的流量分流功能，高品質(zhì)業(yè)務(wù)上IP承載網(wǎng)，Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)上IP互聯(lián)網(wǎng)；出口設備本身支持強大的路由能力，包括對MP-BGP的支持，豐富的MPLS VPN跨域方式，強大的路由表容量和完善的跨域能力等；設備端口密度需要滿(mǎn)足需求，能夠進(jìn)行業(yè)務(wù)控制層設備的端口的匯聚，端口可擴展性強；轉發(fā)能力優(yōu)越、容量大，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)全IP發(fā)展要求，特別對于語(yǔ)音報文和組播報文具有卓越的轉發(fā)性能。

城域網(wǎng)核心層設備周邊互聯(lián)設備數量多， 電信級可靠性要求雙歸和雙互聯(lián)，而隨著(zhù)用戶(hù)的數量和帶寬需求的持續增長(cháng)，單臺路由器的容量、槽位將不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求，多機框集群將在城域網(wǎng)核心層得到大量的應用，面向未來(lái)具備平滑的容量升級能力，并有效節省建網(wǎng)和運維成本。

城域業(yè)務(wù)控制層

匯聚層是城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，提供以下業(yè)務(wù)控制，基于用戶(hù)級別業(yè)務(wù)流的管理、安全控制、QoS控制，業(yè)務(wù)識別、區分和認證、計費等關(guān)鍵功能：

考慮未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的深層次演進(jìn)，匯聚層設備要求具備開(kāi)放接口，未來(lái)能夠與業(yè)務(wù)控制層聯(lián)動(dòng)，主要負責關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)層和承載層次，實(shí)現統一的資源控制。

當前匯聚層存在分離的業(yè)務(wù)控制設備：BRAS和SR，分別對應多業(yè)務(wù)控制點(diǎn)和單業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的建網(wǎng)模式。

BAS和SR設備根據不同管理手段進(jìn)行不同方式進(jìn)行接入：

◆ 基于用戶(hù)進(jìn)行管理的BRAS設備主要完成寬帶接入、IPTV業(yè)務(wù)接入、VoIP業(yè)務(wù)接入、兼作企業(yè)專(zhuān)線(xiàn)尤其撥號專(zhuān)線(xiàn)的企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，

　　 ◆ 基于接口管理的SR設備主要完成專(zhuān)線(xiàn)接入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以及專(zhuān)線(xiàn)VPN的MPLS PE。

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，出現了綜合的業(yè)務(wù)控制設備MSCG，同時(shí)具備BAS和SR的功能，并可提供SBC、防火墻等功能。且匯聚層建設中，已經(jīng)拋棄了L3+集中式BRAS的網(wǎng)絡(luò )規劃模式，并開(kāi)始向端局化、路由化網(wǎng)絡(luò )發(fā)展，業(yè)務(wù)控制層采用雙業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，寬帶接入服務(wù)器BRAS＋業(yè)務(wù)路由器，接入不同的業(yè)務(wù)。MSCG提供更豐富的增值功能，便于全業(yè)務(wù)運營(yíng)，滿(mǎn)足融合的發(fā)展方向，有利于未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)。

城域接入網(wǎng)

城域接入網(wǎng)，提供業(yè)務(wù)管道，滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)接入需求，為最后一公里的多種接入手段提供標準的IP可擴展接口；具備接入用戶(hù)安全隔離，提供用戶(hù)標識唯一性的能力，實(shí)現用戶(hù)位置精確感知，確保用戶(hù)的可溯源性；具備高可靠性和QoS。固網(wǎng)運營(yíng)商當前一般采用LAN/RPR/MSTP等方式，移動(dòng)運營(yíng)商一般采用MSTP/SDH/ATM等方式。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，正朝向電信級城域以太網(wǎng)技術(shù)及分組傳送網(wǎng)技術(shù)發(fā)展。相關(guān)的技術(shù)如圖5：

圖5 城域接入網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

寬帶接入網(wǎng)

當前，正是寬帶接入網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的階段，傳統的xDSL/DSLAM、LAN及新興的xPON、WiFi、WiMAX接入等均在運營(yíng)商進(jìn)行了規模應用或者試點(diǎn)。接入設備的智能化、接入技術(shù)的多樣化和寬帶化是未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展趨勢。

當前業(yè)務(wù)正積極關(guān)注寬帶接入新技術(shù)的發(fā)展，很多運營(yíng)商按照有線(xiàn)為主、無(wú)線(xiàn)為輔的方式，本著(zhù)有效益發(fā)展的原則發(fā)展接入業(yè)務(wù)?！?/P>