融合通信呼喚新型承載技術(shù)
曹薊光 2007/05/08
三網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢、用戶需求的變化，使得現(xiàn)有的承載網(wǎng)面臨著很多問題。
用戶需求變化與業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢
在今天，通信業(yè)務(wù)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(shù)；二是從寬帶化方向發(fā)展，帶來數(shù)據(jù)網(wǎng)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(jīng)不再是簡單的話音，而是包括互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)和電信網(wǎng)的豐富業(yè)務(wù)，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(wù)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(wǎng)融合，即互聯(lián)網(wǎng)、固定網(wǎng)、有線廣播電視網(wǎng)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(chǎn)業(yè)的融合，電信與傳媒產(chǎn)業(yè)的融合，誕生出IPTV業(yè)務(wù)、數(shù)字內(nèi)容服務(wù)等。
寬帶融合下一代網(wǎng)的出現(xiàn)為電信網(wǎng)的發(fā)展指明了方向，但有多個出發(fā)點：互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)。從現(xiàn)在的情況來看，網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(rèn)可，是互聯(lián)網(wǎng)成功發(fā)展經(jīng)驗的總結(jié)，互聯(lián)網(wǎng)就是業(yè)務(wù)和承載分離的；另外一個是IP化，IP化是走向融合的基礎(chǔ)。
現(xiàn)有承載網(wǎng)不能滿足需求
現(xiàn)在IP技術(shù)面臨很多問題。從上世紀(jì)90年代開始，人們一直在尋找一種技術(shù)來實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的高效綜合承載，最終成功的就是IP。然而，以前的電信網(wǎng)安全可信，可以合法監(jiān)聽，可以信息溯源，現(xiàn)在IP網(wǎng)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(chǔ)設(shè)施？
的確,現(xiàn)有IP承載網(wǎng)(IPv4和IPv6)面對電信業(yè)務(wù)的運營要求暴露出諸多問題。
首先，IP網(wǎng)絡(luò)存在嚴(yán)重的安全問題和可信任問題。現(xiàn)有TCP/IP協(xié)議沒有完善的內(nèi)置安全機制，現(xiàn)有安全技術(shù)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(fù)雜等問題；IP網(wǎng)絡(luò)端到端透明，缺乏UNI和NNI接口，用戶可以訪問網(wǎng)絡(luò)中的任意網(wǎng)元，可以對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進行攻擊，網(wǎng)絡(luò)安全性較差；IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元之間、用戶與網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)欺詐事件，并且絕大多數(shù)事件無法追蹤到肇事者；IP網(wǎng)絡(luò)缺乏數(shù)據(jù)包溯源能力，網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點對傳輸數(shù)據(jù)包的來源不做驗證、不做審計，以及網(wǎng)絡(luò)中NAT等MIDDLE
BOX的出現(xiàn)，導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)缺乏有效的管理機制與控制手段；IP網(wǎng)絡(luò)對于數(shù)據(jù)進行無記憶傳送，在網(wǎng)絡(luò)中盡量不保存或少保存狀態(tài)信息，這就使得網(wǎng)元中缺少用于管理的必要信息，無法對網(wǎng)絡(luò)進行高效管理和控制；由于IP網(wǎng)絡(luò)不保證基本的安全性和可信任性，用戶安全技術(shù)和加密技術(shù)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(wǎng)的核心技術(shù)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(yán)重威脅。
另外，IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量問題依然是一個未能徹底解決的難題：實時業(yè)務(wù)無法在IP網(wǎng)上很好地開展。這里包括應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)上實時的業(yè)務(wù)，比如IPTV、VOIP業(yè)務(wù)就很難開展。
缺乏新的利潤增長點，影響了運營商網(wǎng)絡(luò)擴容的積極性：網(wǎng)絡(luò)運營商不能通過控制網(wǎng)絡(luò)來控制業(yè)務(wù)；價值鏈重心明顯向內(nèi)容和應(yīng)用遷移，傳統(tǒng)運營商出現(xiàn)被管道化危險。網(wǎng)絡(luò)運營商以前是網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)不分離，通過控制網(wǎng)絡(luò)可以控制業(yè)務(wù)，現(xiàn)在則只能控制網(wǎng)絡(luò)，沒法控制業(yè)務(wù)，有一些附加的增值業(yè)務(wù)收不到錢，而且上面的業(yè)務(wù)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(zhuǎn)型不但要做網(wǎng)絡(luò)，還要做服務(wù)，實際上就是想做產(chǎn)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(wǎng)和寬帶發(fā)展已經(jīng)造就了超級的互聯(lián)網(wǎng)公司。
最后，網(wǎng)絡(luò)的可擴展性方面存在缺陷。目前，針對IP網(wǎng)絡(luò)在面對電信運營要求時所暴露出來的問題，國內(nèi)運營商普遍采用IP+MPLS技術(shù)來改造現(xiàn)有的IP網(wǎng)，這是否是最終的選擇呢？
上述這些問題和IP網(wǎng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)機制是密切相關(guān)的，之所以這些問題長期得不到解決，是因為IP網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)透明性的原則。它的特點就是“所進即所出”，網(wǎng)絡(luò)對用戶數(shù)據(jù)不做修改；網(wǎng)絡(luò)無記憶，網(wǎng)絡(luò)不保留用戶數(shù)據(jù)的任何信息。這樣就造成了網(wǎng)絡(luò)管理與控制的難度加大、服務(wù)質(zhì)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(wǎng)絡(luò)是扁平化的，邏輯上都是緊挨著的，網(wǎng)絡(luò)通達性好，但網(wǎng)絡(luò)安全隱患多了，管理效率也會逐漸下降。
第三，網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的分離。網(wǎng)絡(luò)不保存業(yè)務(wù)的信息，業(yè)務(wù)不附著網(wǎng)絡(luò)的信息，網(wǎng)絡(luò)對外提供標(biāo)準(zhǔn)的接口，這有利于綜合業(yè)務(wù)的承載，網(wǎng)絡(luò)是一個平臺，所有業(yè)務(wù)都在上面跑，業(yè)務(wù)可以從網(wǎng)絡(luò)里面解放出來。但運營商就會擔(dān)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(wù)智能邊緣化，網(wǎng)絡(luò)是傻瓜的，智能都在終端上，用戶可以自己實現(xiàn)智能，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡單，但業(yè)務(wù)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡(luò)進行功能完善，從而實現(xiàn)向下一代承載網(wǎng)的平滑演進。比如互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，IETF的既有技術(shù)路線（信令機制、安全機制、服務(wù)質(zhì)量機制），電信網(wǎng)領(lǐng)域則以MPLS技術(shù)、VPLS技術(shù)＋MinM技術(shù)為代表。
革命派主張面向新需求，采用自頂向下的方式，設(shè)計新型包交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。比如互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)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(wǎng)領(lǐng)域ITU的NGN
FPBN。
革命派的出發(fā)點是認(rèn)為IP網(wǎng)的安全與可信任問題、服務(wù)質(zhì)量問題、商業(yè)模式問題和大規(guī)模組網(wǎng)問題長期得不到徹底解決，已成為嚴(yán)重阻礙信息通信技術(shù)發(fā)展的因素。該派認(rèn)為現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)不能滿足電信需求，追根溯源是由其機制造成的，對IP網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)。
建立新型包交換承載網(wǎng)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(shù)創(chuàng)新空間。
下一代互聯(lián)網(wǎng)
美國GENI計劃
重新梳理現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的假設(shè)（assumptions），通過技術(shù)創(chuàng)新，面對新的網(wǎng)絡(luò)能力需求，布置和驗證新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新的業(yè)務(wù)與應(yīng)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(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
MIT的FARA模型
FARA（Forwarding Directive，Association，and Rendezvous Architecture）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是MIT（美國麻省理工學(xué)院）與其他技術(shù)機構(gòu)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(wù)與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
加州大學(xué)的I3網(wǎng)絡(luò)
I3是一種打破了現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)端到端通信模式的體系結(jié)構(gòu)，將“indirect”引入了通信機制當(dāng)中。I3和Secure-I3是一個完整的體系結(jié)構(gòu)，非常簡單地提供了多種現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)體系不易提供的服務(wù)。
下一代電信網(wǎng)
3Tnet
3Tnet是國家“863”計劃信息領(lǐng)域重大專項，主要面向流媒體業(yè)務(wù)等高帶寬需求應(yīng)用。3Tnet的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥裱謱油負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，對流媒體、VoIP等多媒體業(yè)務(wù)能夠很好地支持。但是它基本沒有對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)的協(xié)議。未來網(wǎng)絡(luò)的80%以上的流量是視頻流媒體數(shù)據(jù)，MP網(wǎng)絡(luò)將建設(shè)成為針對可管理的流媒體服務(wù)的單一業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺。MP技術(shù)處理的對象是數(shù)據(jù)流量相對穩(wěn)定的重視頻流媒體，這一點是整個MP技術(shù)的理論支撐。
MPnet的技術(shù)特點：一類業(yè)務(wù)一個專網(wǎng)；層次有序的地址結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)層次簡化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡化；打破網(wǎng)絡(luò)的端到端透明性；終端的傻瓜化；路由（尋址）方式簡化、包轉(zhuǎn)發(fā)效率高；網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的捆綁；信令機制與接納控制；本地化目錄系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)有自檢測功能；自動設(shè)備注冊與配置、定時網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)。
未來包交換網(wǎng)絡(luò)（FPBN）
FPBN的基本思路是：采用分層的有序化地址；對應(yīng)層次化“樹狀”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；采用分級路由機制；在網(wǎng)絡(luò)匯聚層設(shè)置用戶控制層，實現(xiàn)用戶、業(yè)務(wù)控制；通過不同編址域來實現(xiàn)運營網(wǎng)和用戶網(wǎng)的嚴(yán)格分離；網(wǎng)絡(luò)資源顯式配置、資源可知、可控、可管；采用多數(shù)據(jù)平面結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)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(jù)傳輸。
國內(nèi)經(jīng)過兩年多的研究和討論，已經(jīng)提出了一套可控制、可管理的電信級包交換承載網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，解決了國際上一直未能解決的網(wǎng)絡(luò)安全與可信任問題、服務(wù)質(zhì)量問題、商業(yè)模型問題和大規(guī)模組網(wǎng)問題，能夠?qū)崿F(xiàn)可控組播和相互獨立的多數(shù)據(jù)平面，并且能夠與現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)共存和平滑過渡，充分利用現(xiàn)有IP領(lǐng)域的既有技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化能力。
以ITU NGN的FPBN為契機，我國在ITU-T的NGN承載網(wǎng)研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作中發(fā)揮了主導(dǎo)作用，圍繞PTDN網(wǎng)絡(luò)將形成一系列標(biāo)準(zhǔn)。這是我國首次在承載網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)自主提出的，具有實際意義，能指導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、業(yè)務(wù)發(fā)展和運營的系列標(biāo)準(zhǔn)。
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