电信技术的发展趋势和挑战

2019/8/261韦乐平中国电信集团公司电信技术发展的趋势和挑战2019/8/262内容一、电信业的过去、现在和未来二、电信网络的总体架构三、电信网络技术发展的大趋势－核心网－承载网－移动网－传送网－接入网四、三网融合的机遇与挑战五、物联网的发展与挑战六、我对Gartner曲线的注解2019/8/263传统电信业的特征100多年来，电信业长期处于垄断,基本特征：－贵族行业：资本密集，进入资本和技术门槛很高－一个系统、一类业务、一种政策，电话为中心－网络容量与话务容量高度一致(话路本位)－业务和网络呈低速稳定增长,高资费－不同网络支撑不同业务，技术=业务，大量烟囱－业务收入正比于流量、速度、业务种类－IT属于后台系统，与网络是松耦合关系－网络采用专用封闭设计，垂直一体化,如交换机－以不同信息业务分割不同市场、行业和监管－经营风险技术风险小,是高利润、低风险行业2019/8/264过渡期电信业的特征90年代后期以来，电信业经历着巨大的动荡－技术更新加快，建网成本下降数个量级－业务主体发生历史性变化：移动和宽带成为主角－竞争范围扩大，力度加大（ICP/IT和终端商）－传统电信商务模式在互联网冲击下失效－IT走向前台，成为客户体验与网络的纽带－行业结构日趋不稳，技术差别趋向消失（ICT）－技术、竞争、监管推动各种层面和形式的融合－运营商低值化管道化，增长乏力（我国GDP一半）－“低成本和业务转型”成为运营商两个主要对策－从低风险、高利润行业走向高风险、低利润行业2019/8/265未来电信业的特征经历动荡、重组、兼并，大浪淘沙后的电信业－话音业务变为一种应用而已，全业务＋全IP化－融合是主旋律：电信网各层面；IT与电信网；三网三业融合；IT、通信和传感融合（泛在网）－运营业和制造业重返寡头垄断－基本矛盾待解决：技术进步与监管（宏观环境）；流量、成本和收入关系畸变（基本经济规律的回归）；产业链关系失衡（行业整体发展）等－抛弃失效过时商业模式，重建新商业模式电信运营商继续以管道为主，兼营其他；ICP和终端制造商主导应用，制造业兼并并向服务业延伸2019/8/266UNINNINNIUNICPN:用户驻地网MAN:城域网或城域接入网UNI:用户网络接口NNI（SNI）:网络节点接口电信网网络结构(水平视图)CPN接入网核心网城域网接入网CPN城域网公用电信网：两个UNI之间部分接入网：分为馈线段，配线段和引入线核心网：分为省际干线（即一级干线），省内干线（即二级干线）和局间中继网（即城域网）2019/8/267电信网网络结构(垂直视图)传送网业务网应用层.多媒体会议电视文件传送远程教育....通道层物理层电话网移动网数据网其他支撑网业务承载网2019/8/268为什么要转型？IP业务对传统电信业及其商务模式形成了巨大冲击，造成流量、收入和成本的扭曲关系电信业在资本市场的价值日益低值化；电信运营商依靠电话为生的商务模式已经难以继续维系，而新的数据业务又无法弥补电话业务的下降互联网应用商和终端制造商凭借技术创新、业务创新和商务模式创新大举进入信息通信业。长期以来传统电信业赖以生存的基础，包括技术模式、发展模式、商务模式、运营模式乃至体制、机制、人才和文化等各个层面正经受空前严峻的考验，发展前景不明朗2019/8/269流量和收入的变化趋势时间语声主导数据主导收入变化趋势流量变化趋势量收差呈扩大化趋势流量2019/8/2610下一代网络的基本概念泛指一个以IP为中心，可以支持语声、数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务网不是现有网的简单延伸和迭加,是一个不断发展的概念和过程从业务上看：应支持话音，视频和多媒体业务从网络上看：垂直方向应包括业务层和传送层，水平方向应覆盖核心网和接入网乃至驻地网从技术特征看：试图继承传统电话网的普遍性和可靠性；互联网的灵活性；以太网的操作简单性；ATM的低延时；光网络的带宽；蜂窝网的移动性；有线电视网的丰富内容2019/8/2611传送网：高速化40G/100G智能化：ASON分组化：PTN/CE透明化：OTN,全光IP承载网：IPv6化可控可管可信可扩三层功能扩展视频支持核心网：固网智能化SS/IMSEPC扁平化，分布化移动网：宽带化扁平化分布化LTE(3.9G)LTE(4G)NGN大伞接入网：宽带化VDSL2/PON/DoB/LTE光纤化FTTH规模化无线化C+W/Femto下一代业务平台或业务网(开放和水平集成)下一代信息网络的主要方向2019/8/2612引入IMS的驱动力引入IMS的主要驱动力：最根本的驱动力是加强对于IP网络和IP环境下多媒体业务的管控能力，这是目前所知唯一的比较成熟的可管可控手段（最后的稻草？）提供各种新业务和融合业务的机遇（包括移动和固定，乃至电信与非电信业间的融合业务）借助多业务捆绑和融合减少离网率简化网络和业务扩展，减少网络的CAPEX/OPEX长远融合网络架构的建设，促进从管道运营商向全业务综合信息服务提供商的全面转型最终替代现有TDM网络和软交换网络2019/8/2613TDMSSTDMSSTDMIMSIMSSSIMSPSTN向SS/IMS的演进步骤？2019/8/26142011年底前后无地址可分全球：共43亿，可分配37亿，还剩2亿，正按照每秒7个地址的速度递减，地址申请审查也越来越严－IANA的IPv4地址预计2011年6月枯竭－APNIC预计2012年2月乃至2011年底停止分配中国电信：预计2011年底前后将无新地址可分2010年7月有9200万（7600万用于宽带接入），考虑宽带和移动互联网等，未来每年至少需1400万，存量1300万需要用于未来过渡，2012年起不能再新分地址2019/8/2615向IPv6过渡的挑战产业链认识不统一：－政府各部门认识不统一（含安全看法），产业链群龙无首，缺乏过渡的第一推动力和协调组织者－应用和内容商并不积极，是最大短板。主要由于过渡的主要驱动力是地址缺乏影响业务的发展，而不是市场应用驱动所致，另外，政府无要求－终端厂商不积极，不见兔子不撒鹰－运营商认识不坚定，主要不是市场和业务驱动－最大互联网网络和信源国家美国地址最多，不急迫。而最大互联网用户国家中国地址最缺－技术界意见分歧，对于现有IPv6方案有限作用不满意，但又无法就长远演进方向达成一致意见2019/8/2616移动互联网的特征与发展（1）内涵：是互联网向移动终端的延伸、扩展和功能增强。不仅是用户数和终端数的扩展，而且运营商具有一定控制力。移动互联网应用具有小屏幕、弱能力、鉴权、计费、位置信息、呈现/漫游等一系列新特点两种承载模式：－封闭式：WAP/BREW（中美），基于移动网－开放式：宽带移动互联网（日韩），通过标准互联网协议接入，基于移动网或者WLAN等，将是主要的发展趋势2019/8/2617移动互联网的特征与发展（2）特征：－时间碎片性：例如典型视频节目仅3－5分钟－草根性：由没有电脑的年轻草根阶层开始－社区化：移动化便于获取更好的虚拟社区体验－专注性：终端受限导致上网目的性强，价值高与固定互联网的区别：－固定互联网：全开放，运营商仅提供管道，应用主要由互联网应用商提供，商业模式主要是：接入收费（包月费）+广告收费+业务应用免费－移动互联网：开放互联网与封闭平台结合，运营商有一定控制力，商业模式不定，呈现多样化态势2019/8/2618移动互联网的特征与发展（3）发展态势：2010年可能超过固定网，2012年达10亿，占2/3,日本用户已经占87％，韩国占51％商业模式案例：－苹果商店:是封闭平台与开放的应用创新相结合，前者控制了终端、SDK、应用认证和开发者审核，后者免费开发了十几万个第三方应用。iPhone销售收入占全球9%，利润的38%。未来？挑战：移动业现有垄断性、封闭性将打破，但更多新业务将出现；不同终端（手机、PC等）、不同业务（Brew、WAP等）实施不同流量、路由控制策略及计费；安全性更严峻。2019/8/2619互联网的挑战和思考（1）商业模式难持续：－“接入收费＋业务免费”的商业模式能否长久？－流量增长快于用户数和业务收入增长能否长久？产业链关系失衡：建网者赔钱（利润快速下降），应用商赚钱（利润快速增长），利益向上层转移，运营商边缘化，积极性何在？可管可控可扩可信能力缺失：可管可控可扩可信能力是商用网基本特征，而源于学术网的互联网并不具备，也很难解决服务质量：连路由都不确定，怎样确保QoS?无法支持实时业务，MPLS和RACS也只解决部分问题2019/8/2620互联网的挑战和思考（2）网络设备复杂昂贵：日益复杂（代码达到千万行，比交换机多3－4倍），越来越贵（接口比传输设备贵4－5倍），功耗增长速度快于设备容量增长速度（一台全容量配置的CRS-1功耗可能达到1兆瓦）安全性：网络对用户透明，用户对网络不透明，造成网络犯罪成本低，防范和执法成本高。互联网安全事件增长速度已经超过用户增长地址的空间限制和真实性眼看IPv4地址已经接近耗尽，而IPv4向IPv6过渡的难度和时间的长度都令人望而却步2019/8/2621LTE的驱动力和挑战LTE的驱动力目前主要是技术和竞争驱动，而非业务应用驱动－性能竞争的需要：在速率和延时上优于3.5G，通过将频宽增加4倍期望速率增加10倍。下行可达100Mb/s（2×2）－灵活有效的频谱效率：频谱效率增加约1.5倍－降低单位比特的成本：预计5年可能降低90%－全球第一个统一融合的宽带无线标准，规模效应挑战：顾了频谱效率，损失功率效率和覆盖能力(特别是语声)；缺应用和商务模式；终端复杂，多频段（6－10）、多模（3－4）和MIMO。功耗和成本？2019/8/2622移动产业发展的规律和惯例每一代移动技术从标准到规模商用，大致需要6－7年时间，而且规模商用时间通常比业界所预期的时间晚至少一年。这就是著名的移动通信“加一年规则（oneyearplusrule）”尽管是经验规律，LTE演进的进程也不太可能脱离上述发展规律和规则每一代移动技术从标准到峰值15年左右LTE处于Gartner曲线技术启动阶段，与2001年的WCDMA类似，不得不等待32/28nm技术的商业化，离小规模商用3年，大规模5－6年，发展峰值15年LTE规模商用还需时日2019/8/2623覆盖1x,DoA,DoB,LTE将长期共存LTE：热点，热区或城区DoB:城区DoA：全部县和发达乡镇CDMA1X：全覆盖2019/8/2624全网的带宽分布瓶颈企事业:从10/100Mb/s向1/10Gb/s演进住宅:从1Mb/s向20Mb/s以上演进核心网:从Gb/s向Tb/s演进驻地网接入/城域网核心网带宽瓶颈!带宽Tomoveupvaluechainofprofitableservices,providermustdeployamplenetworkbandwidth,endtoend2019/8/2625城域解决方案:革命还是演进？二层还是三层？长途网城域网接入网IEEE/ITU：改进和扩展以太网(以太环,QinQ,MinM)，扩展至接入网乃至城域网“电信级？语声？IPTV？”企业ITU和IETF:强化SDH以及延伸或简化MPLS(下一代MSTP,VPLS，MPLS-TP)，扩展至城域网边缘“电信级，成本？扩展性？”2019/8/2626城域网的技术选择CWDM/DWDMTDM业务多，价格高数据业务多，价格低TDM业务最佳兼顾TDM和高质量数据低质量数据最佳2019/8/2627市场需求：初步估算，未来5年我国干线网容量需要扩大10－20倍，40G难以满足长远需要随着干线网络架构扁平化，40G的市场窗口被压缩，100Gbit/s的需求将在2012年后逐渐主导发展策略：－40G市场窗口压缩，但无法跨越，依然很长－将长期面临10/40/100G共存局面，需综合考虑三者的协调发展、引入节奏和长远架构－双平台考虑：近期10/40G直接检测系统平台，后向兼容；中长期4