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融合通信呼喚新型承載技術

曹薊光 2007/05/08

　　三網融合的發(fā)展趨勢、用戶需求的變化，使得現(xiàn)有的承載網面臨著很多問題。

　　用戶需求變化與業(yè)務發(fā)展趨勢

　　在今天，通信業(yè)務需求向多樣化、多媒體化、寬帶化、移動化、融合化、個性化、智能化、社群化發(fā)展。以前的通信是固定話音的通信，從兩條路走：一是把人和地點的捆綁解放了出來，誕生了移動通信、手機技術；二是從寬帶化方向發(fā)展，帶來數(shù)據網的發(fā)展。最終這兩個方向會融合在一起，向著3G、狹義NGN、IMS融合的方向發(fā)展。

　　現(xiàn)在的通信需求已經不再是簡單的話音，而是包括互聯(lián)網的各種業(yè)務和電信網的豐富業(yè)務，寬帶多媒體的通信比例逐步提高。

　　移動化的趨勢更明顯：移動業(yè)務收入逐漸增長，并且增長的態(tài)勢很平穩(wěn)，速度也比較快。

　　另外就是融合化。融合的概念很寬泛，涉及很多層面。3C融合，即計算機、電信、消費電子的融合；三網融合，即互聯(lián)網、固定網、有線廣播電視網的融合；還有移動通信和衛(wèi)星通信的融合、FMC（固定與移動融合）等。在更高層面上是產業(yè)的融合，電信與傳媒產業(yè)的融合，誕生出IPTV業(yè)務、數(shù)字內容服務等。

　　寬帶融合下一代網的出現(xiàn)為電信網的發(fā)展指明了方向，但有多個出發(fā)點：互聯(lián)網、電信網、廣電網。從現(xiàn)在的情況來看，網絡發(fā)展情況盡管有一些不確定的因素，但有幾點可以看清：首先，業(yè)務和承載的分離是一個很重要的發(fā)展趨勢，這種分離的概念之所以得到了廣泛的認可，是互聯(lián)網成功發(fā)展經驗的總結，互聯(lián)網就是業(yè)務和承載分離的；另外一個是IP化，IP化是走向融合的基礎。

　　現(xiàn)有承載網不能滿足需求
　　
　　現(xiàn)在IP技術面臨很多問題。從上世紀90年代開始，人們一直在尋找一種技術來實現(xiàn)多種業(yè)務的高效綜合承載，最終成功的就是IP。然而，以前的電信網安全可信，可以合法監(jiān)聽，可以信息溯源，現(xiàn)在IP網能不能滿足這些要求？如果不能滿足這些要求，能不能作為國家通信基礎設施？

　　的確,現(xiàn)有IP承載網(IPv4和IPv6)面對電信業(yè)務的運營要求暴露出諸多問題。

　　首先，IP網絡存在嚴重的安全問題和可信任問題�，F(xiàn)有TCP/IP協(xié)議沒有完善的內置安全機制，現(xiàn)有安全技術都是修修補補增加進來的，難免出現(xiàn)安全漏洞、功能重疊、實現(xiàn)復雜等問題；IP網絡端到端透明，缺乏UNI和NNI接口，用戶可以訪問網絡中的任意網元，可以對網絡中的設備進行攻擊，網絡安全性較差；IP網絡的網元之間、用戶與網絡之間、用戶之間缺乏必要的可信任機制和安全隔離機制，出現(xiàn)了大量的非法入侵、地址欺騙、身份假冒、網絡欺詐事件，并且絕大多數(shù)事件無法追蹤到肇事者；IP網絡缺乏數(shù)據包溯源能力，網絡中間節(jié)點對傳輸數(shù)據包的來源不做驗證、不做審計，以及網絡中NAT等MIDDLE BOX的出現(xiàn)，導致了地址假冒、垃圾信息泛濫，大量的入侵和攻擊行為無法跟蹤；IP網絡缺乏有效的管理機制與控制手段；IP網絡對于數(shù)據進行無記憶傳送，在網絡中盡量不保存或少保存狀態(tài)信息，這就使得網元中缺少用于管理的必要信息，無法對網絡進行高效管理和控制；由于IP網絡不保證基本的安全性和可信任性，用戶安全技術和加密技術濫用和失控，極大地增加了國家信息監(jiān)控和管制的難度和成本；現(xiàn)有IP網的核心技術壟斷在少數(shù)發(fā)達國家手中，給國家信息通信的安全帶來嚴重威脅。

　　另外，IP網絡服務質量問題依然是一個未能徹底解決的難題：實時業(yè)務無法在IP網上很好地開展。這里包括應用層和網絡層的方案，實際上都沒有很好地解決，不是擴展性、就是可操作性的問題。如果沒有辦法解決，以后在IP網絡上實時的業(yè)務，比如IPTV、VOIP業(yè)務就很難開展。

　　缺乏新的利潤增長點，影響了運營商網絡擴容的積極性：網絡運營商不能通過控制網絡來控制業(yè)務；價值鏈重心明顯向內容和應用遷移，傳統(tǒng)運營商出現(xiàn)被管道化危險。網絡運營商以前是網絡、業(yè)務不分離，通過控制網絡可以控制業(yè)務，現(xiàn)在則只能控制網絡，沒法控制業(yè)務，有一些附加的增值業(yè)務收不到錢，而且上面的業(yè)務對帶寬資源的要求越來越大，大規(guī)模的擴容之后馬上被P2P占滿，然后也沒收到錢。

　　所以，現(xiàn)在運營商的轉型不但要做網絡，還要做服務，實際上就是想做產業(yè)鏈，各個環(huán)節(jié)都要覆蓋到，這樣可以多增加一些的利潤，從美國來看互聯(lián)網和寬帶發(fā)展已經造就了超級的互聯(lián)網公司。

　　最后，網絡的可擴展性方面存在缺陷。目前，針對IP網絡在面對電信運營要求時所暴露出來的問題，國內運營商普遍采用IP+MPLS技術來改造現(xiàn)有的IP網，這是否是最終的選擇呢？

　　上述這些問題和IP網的設計思想和實現(xiàn)機制是密切相關的，之所以這些問題長期得不到解決，是因為IP網的理念就是這樣確定的，一些基因性的東西就是這樣，主要有以下幾點：

　　首先就是網絡透明性的原則。它的特點就是“所進即所出”，網絡對用戶數(shù)據不做修改；網絡無記憶，網絡不保留用戶數(shù)據的任何信息。這樣就造成了網絡管理與控制的難度加大、服務質量保證困難，并存在安全隱患（用戶難以溯源）。

　　第二，普遍連通性問題。任意兩點接進去分配一個IP地址就可以通信，整個網絡是扁平化的，邏輯上都是緊挨著的，網絡通達性好，但網絡安全隱患多了，管理效率也會逐漸下降。

　　第三，網絡與業(yè)務的分離。網絡不保存業(yè)務的信息，業(yè)務不附著網絡的信息，網絡對外提供標準的接口，這有利于綜合業(yè)務的承載，網絡是一個平臺，所有業(yè)務都在上面跑，業(yè)務可以從網絡里面解放出來。但運營商就會擔心自己成為比特管道，就像自來水公司一樣，以后就只收取接入費。

　　第四，業(yè)務智能邊緣化，網絡是傻瓜的，智能都在終端上，用戶可以自己實現(xiàn)智能，使網絡結構比較簡單，但業(yè)務的可控性降低了，就出現(xiàn)了確定合理商業(yè)模式的問題。

　　承載網的新思路與新嘗試

　　針對這種問題有哪些方面可以努力改進？現(xiàn)在國際上針對IP承載網的研究方向有兩種趨勢，一種是改良派，一種是革命派。

　　改良派則對現(xiàn)有IP網絡進行功能完善，從而實現(xiàn)向下一代承載網的平滑演進。比如互聯(lián)網領域，IETF的既有技術路線（信令機制、安全機制、服務質量機制），電信網領域則以MPLS技術、VPLS技術＋MinM技術為代表。

　　革命派主張面向新需求，采用自頂向下的方式，設計新型包交換網絡體系結構。比如互聯(lián)網領域以美國的GENI計劃和FIND行動為代表的多項科研項目（FARA/I3），電信網領域ITU的NGN FPBN。

　　革命派的出發(fā)點是認為IP網的安全與可信任問題、服務質量問題、商業(yè)模式問題和大規(guī)模組網問題長期得不到徹底解決，已成為嚴重阻礙信息通信技術發(fā)展的因素。該派認為現(xiàn)有IP網絡不能滿足電信需求，追根溯源是由其機制造成的，對IP網絡的縫縫補補不能徹底解決問題，有必要面對電信需求研究基于包交換的新一代承載網。

　　建立新型包交換承載網是一個世界級的難題，國際上目前沒有明確的方向，有廣闊的技術創(chuàng)新空間。

　　下一代互聯(lián)網

　　美國GENI計劃

　　重新梳理現(xiàn)有網絡的假設（assumptions），通過技術創(chuàng)新，面對新的網絡能力需求，布置和驗證新型網絡結構，構建新的業(yè)務與應用，鼓勵用戶參與試驗，采用大系統(tǒng)理論（system-wide approach）來研究新型網絡體系結構。

　　MIT的FARA模型

　　FARA（Forwarding Directive，Association，and Rendezvous Architecture）網絡體系結構是MIT（美國麻省理工學院）與其他技術機構合作的研究成果，旨在采用自頂向下的方法，從需求出發(fā)，提出一種更適合未來業(yè)務與應用的網絡體系結構。

　　加州大學的I3網絡

　　I3是一種打破了現(xiàn)有互聯(lián)網端到端通信模式的體系結構，將“indirect”引入了通信機制當中。I3和Secure-I3是一個完整的體系結構，非常簡單地提供了多種現(xiàn)有互聯(lián)網體系不易提供的服務。

　　下一代電信網

　　3Tnet

　　3Tnet是國家“863”計劃信息領域重大專項，主要面向流媒體業(yè)務等高帶寬需求應用。3Tnet的網絡拓撲遵循分層拓撲結構，采用電路和分組混合的交換體制，主要包括T比特級核心層和G比特級邊緣層。3Tnet提出了一種新的網絡拓撲架構，大大提高了網絡的性能，對流媒體、VoIP等多媒體業(yè)務能夠很好地支持。但是它基本沒有對現(xiàn)有的網絡協(xié)議體系結構做根本性改變，因此并沒有解決移動、安全、可信等突出問題。

　　MPnet

　　MP(Medianet Protocol)是流媒體寬帶網絡的協(xié)議。未來網絡的80%以上的流量是視頻流媒體數(shù)據，MP網絡將建設成為針對可管理的流媒體服務的單一業(yè)務網絡平臺。MP技術處理的對象是數(shù)據流量相對穩(wěn)定的重視頻流媒體，這一點是整個MP技術的理論支撐。

　　MPnet的技術特點：一類業(yè)務一個專網；層次有序的地址結構；網絡層次簡化、網絡協(xié)議簡化；打破網絡的端到端透明性；終端的傻瓜化；路由（尋址）方式簡化、包轉發(fā)效率高；網絡與業(yè)務的捆綁；信令機制與接納控制；本地化目錄系統(tǒng)；網絡有自檢測功能；自動設備注冊與配置、定時網絡拓撲發(fā)現(xiàn)。

　　未來包交換網絡（FPBN）

　　FPBN的基本思路是：采用分層的有序化地址；對應層次化“樹狀”的網絡結構；采用分級路由機制；在網絡匯聚層設置用戶控制層，實現(xiàn)用戶、業(yè)務控制；通過不同編址域來實現(xiàn)運營網和用戶網的嚴格分離；網絡資源顯式配置、資源可知、可控、可管；采用多數(shù)據平面結構，數(shù)據平面之間資源相互獨立；同時支持面向連接和無連接數(shù)據傳輸。

　　國內經過兩年多的研究和討論，已經提出了一套可控制、可管理的電信級包交換承載網的體系結構，解決了國際上一直未能解決的網絡安全與可信任問題、服務質量問題、商業(yè)模型問題和大規(guī)模組網問題，能夠實現(xiàn)可控組播和相互獨立的多數(shù)據平面，并且能夠與現(xiàn)有IP網絡共存和平滑過渡，充分利用現(xiàn)有IP領域的既有技術和產業(yè)化能力。

　　以ITU NGN的FPBN為契機，我國在ITU-T的NGN承載網研究和標準化工作中發(fā)揮了主導作用，圍繞PTDN網絡將形成一系列標準。這是我國首次在承載網領域內自主提出的，具有實際意義，能指導設備生產、網絡建設、業(yè)務發(fā)展和運營的系列標準。

計算機世界網(www.ccw.com.cn)


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