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(shì)、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(shì)
在今天，通信業(yè)務(wù)需求向多樣化、多媒體化、寬帶化、移動(dòng)化、融合化、個(gè)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(diǎn)的捆綁解放了出來，誕生了移動(dòng)通信、手機(jī)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(gè)方向會(huì)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(jiǎn)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(dòng)化的趨勢(shì)更明顯：移動(dòng)業(yè)務(wù)收入逐漸增長(zhǎng)，并且增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)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(jì)算機(jī)、電信、消費(fèi)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(dòng)通信和衛(wèi)星通信的融合、FMC（固定與移動(dòng)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(gè)出發(fā)點(diǎn)：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(diǎn)可以看清：首先，業(yè)務(wù)和承載的分離是一個(gè)很重要的發(fā)展趨勢(shì)，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(yàn)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(gè)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(shí)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(guó)家通信基礎(chǔ)設(shè)施？
的確,現(xiàn)有IP承載網(wǎng)(IPv4和IPv6)面對(duì)電信業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)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(jī)制，現(xiàn)有安全技術(shù)都是修修補(bǔ)補(bǔ)增加進(jìn)來的，難免出現(xiàn)安全漏洞、功能重疊、實(shí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)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(jī)制和安全隔離機(jī)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(wú)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(diǎn)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)包的來源不做驗(yàn)證、不做審計(jì)，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(wú)法跟蹤；IP網(wǎng)絡(luò)缺乏有效的管理機(jī)制與控制手段；IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)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(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(guó)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(dá)國(guó)家手中，給國(guó)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(gè)未能徹底解決的難題：實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)無(wú)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(shí)際上都沒有很好地解決，不是擴(kuò)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(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)，比如IPTV、VOIP業(yè)務(wù)就很難開展。
缺乏新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，影響了運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的積極性：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不能通過控制網(wǎng)絡(luò)來控制業(yè)務(wù)；價(jià)值鏈重心明顯向內(nèi)容和應(yīng)用遷移，傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商出現(xiàn)被管道化危險(xiǎn)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(duì)帶寬資源的要求越來越大，大規(guī)模的擴(kuò)容之后馬上被P2P占滿，然后也沒收到錢。
所以，現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商的轉(zhuǎn)型不但要做網(wǎng)絡(luò)，還要做服務(wù)，實(shí)際上就是想做產(chǎn)業(yè)鏈，各個(gè)環(huán)節(jié)都要覆蓋到，這樣可以多增加一些的利潤(rùn)，從美國(guó)來看互聯(lián)網(wǎng)和寬帶發(fā)展已經(jīng)造就了超級(jí)的互聯(lián)網(wǎng)公司。
最后，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性方面存在缺陷。目前，針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)電信運(yùn)營(yíng)要求時(shí)所暴露出來的問題，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)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(jì)思想和實(shí)現(xiàn)機(jī)制是密切相關(guān)的，之所以這些問題長(zhǎng)期得不到解決，是因?yàn)镮P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(diǎn)：
首先就是網(wǎng)絡(luò)透明性的原則。它的特點(diǎn)就是“所進(jìn)即所出”，網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶數(shù)據(jù)不做修改；網(wǎng)絡(luò)無(wú)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(diǎn)接進(jìn)去分配一個(gè)IP地址就可以通信，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是扁平化的，邏輯上都是緊挨著的，網(wǎng)絡(luò)通達(dá)性好，但網(wǎng)絡(luò)安全隱患多了，管理效率也會(huì)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(duì)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(gè)平臺(tái)，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(yùn)營(yíng)商就會(huì)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(fèi)。
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(shí)現(xiàn)智能，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(duì)這種問題有哪些方面可以努力改進(jìn)？現(xiàn)在國(guó)際上針對(duì)IP承載網(wǎng)的研究方向有兩種趨勢(shì)，一種是改良派，一種是革命派。
改良派則對(duì)現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能完善，從而實(shí)現(xiàn)向下一代承載網(wǎng)的平滑演進(jìn)。比如互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，IETF的既有技術(shù)路線（信令機(jī)制、安全機(jī)制、服務(wù)質(zhì)量機(jī)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(jì)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(guó)的GENI計(jì)劃和FIND行動(dòng)為代表的多項(xiàng)科研項(xiàng)目（FARA/I3），電信網(wǎng)領(lǐng)域ITU的NGN
FPBN。
革命派的出發(fā)點(diǎn)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(zhǎng)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(jī)制造成的，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的縫縫補(bǔ)補(bǔ)不能徹底解決問題，有必要面對(duì)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(gè)世界級(jí)的難題，國(guó)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(guó)GENI計(jì)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(duì)新的網(wǎng)絡(luò)能力需求，布置和驗(yàn)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(lì)用戶參與試驗(yàn)，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(guó)麻省理工學(xué)院）與其他技術(shù)機(jī)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(jī)制當(dāng)中。I3和Secure-I3是一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)，非常簡(jiǎn)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(guó)家“863”計(jì)劃信息領(lǐng)域重大專項(xiàng)，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(jí)核心層和G比特級(jí)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(duì)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(duì)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(dòng)、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(duì)可管理的流媒體服務(wù)的單一業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。MP技術(shù)處理的對(duì)象是數(shù)據(jù)流量相對(duì)穩(wěn)定的重視頻流媒體，這一點(diǎn)是整個(gè)MP技術(shù)的理論支撐。
MPnet的技術(shù)特點(diǎn)：一類業(yè)務(wù)一個(gè)專網(wǎng)；層次有序的地址結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)層次簡(jiǎn)化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)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(jiǎn)化、包轉(zhuǎn)發(fā)效率高；網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的捆綁；信令機(jī)制與接納控制；本地化目錄系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)有自檢測(cè)功能；自動(dòng)設(shè)備注冊(cè)與配置、定時(shí)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(duì)應(yīng)層次化“樹狀”的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；采用分級(jí)路由機(jī)制；在網(wǎng)絡(luò)匯聚層設(shè)置用戶控制層，實(shí)現(xiàn)用戶、業(yè)務(wù)控制；通過不同編址域來實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)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(dú)立；同時(shí)支持面向連接和無(wú)連接數(shù)據(jù)傳輸。
國(guó)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(jí)包交換承載網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，解決了國(guó)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(dú)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(jī)，我國(guó)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(guó)首次在承載網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)自主提出的，具有實(shí)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(yùn)營(yíng)的系列標(biāo)準(zhǔn)。
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