下一代网络技术发展趋势

1下一代网络技术发展趋势迈普通信执行副总裁兼研究院院长肖志辉博士2007-11-302一、网络演进的主要驱动力电信网络的演进和发展主要由于业务的驱动，同时新技术的发展、市场环境的变化也是重要驱动力。１、用户对于通信的移动性的需求增加2、数据业务需求快速增长，如即时消息、视频通信。3、内容和应用的需求增加，新业务曾出不穷，如IPTV、内容搜索、网络游戏、远程教学、远程医疗等。4、用户希望通过各种接入方式实现无缝的接入：用户希望单一接入、单一帐单并获得多种业务类型，包括话音、数据、视频、各种流媒体应用。现有网络不能满足这些需求。例如电话网（ISDN）只适合于传送恒定比特率的话音业务；互联网适合于传送可变比特率的数据业务，但服务质量、商业模式没有保证。3二、下一代网络的发展趋势１、网络应该是高速的综合的。预测2010年用户各种业务所需要的带宽约为20Mbps，2020年我国家庭互联网接入平均接入带宽为20Mbps.2、网络应该是开放的，象高速公路一样有各种出口，通过这个出口获得各种服务，特别是内容服务。3、网络应该支持移动性（移动中办业务不受影响）、游牧性（可以移动，移动到某一位置后固定下来办业务如同在原处一样不受影响）。4、网络应该是安全的、不被攻击的，有高可靠性和高可用性。5、网络应该是有质量保证的。6、网络应该是可管理、可控制、可运营的。7、网路与现有网络应该是互联互通的。8、网络是融合的，包括固定和移动的融合（FMC：网络交换设备的集成、用户的无缝接入）、三网融合。4三、下一代网络演进过程电信网络演进会带来运营商网络改造，就会有市场机会。１、软交换的采用，软交换将完成电路交换网（如公共电话网）的演进，IMS将完成多媒体业务的功能，两者长期共存。2、固定网的智能化改造。3、接入的宽带化。4、网络融合。5四、下一代网络功能架构国际电联ITU-T根据下一代网络的特点和基本功能描述，将下一代网络分为业务层、承载层和传送层三个逻辑层次。1.传送层主要负责通过具体的传输通道，将用户数据流从源端传输到目的端。在骨干网，传输层主要指基于SDH或DWDM等技术组建的光网络；在城域网，传输层可以由城域SDH网络、CWDM网络或者RPR网络实现；在接入和驻地网，传输层的实现手段和范围就更加广泛，无线通信（固定无线和移动无线）的WLAN、移动IP技术、同轴电缆/HFC（混合光纤同轴电缆）、双绞线/xDSL（各种数字环路技术）、五类线/以太网等，都是目前应用很广泛的有效传输接入手段。6四、下一代网络功能架构（续）2.承载层承载层是分组网络,主要通过路由交换完成用户端到端的连接，并且通过提高共享网络资源的合理配置与管理，实现端到端的QoS以及灵活高效的连接。承载层起到承上启下的作用，对它的基本要求是：(1)按照业务层的要求把每个业务信息流从源端引导到目的端；(2)按照每种业务的属性要求调度网络资源确保业务的功能和性能；(3)实现多媒体业务对通信形态的特殊要求；(4)它将适应各种类型数据流的非固定速率特性，并提供统计复用功能；(5)通过在承载层组建不同的承载VPN，可以为不同类型和性质的通信提供其所需要的QoS保证和网络安全保证。7四、下一代网络功能架构（续）3.业务层主要负责对不同媒体进行适配、调整以及对会话类型业务的组织与配置，负责对业务呼叫进行逻辑和信令控制，负责对业务创建、实现和实施。由于各种业务特点不同、业务属性不同，业务在业务层的实现有两种主要的解决方式：一是把业务的特点、属性等映射成承载层的各种参数，如带宽、QoS、通信形态、路由限定、保护、安全等，同时将源和目的地址解析确定，交给承载层处理，完成业务通信；二是对于不能由承载层很好支持的、覆盖面广、处理特殊、网络安全性要求高的业务，可以通过组建业务网或者业务系统，利用承载层的业务层承载VPN来实现业务通信。目前，因特网业务可以通过第一种方式实现，但高质量话音业务、视听多媒体业务等还要通过第二种办法来实现，因为目前承载层还无法完成承担如此高质量的业务要求8五、下一代网络技术热点１、下一代传输层技术热点骨干网：自动交换光网络ASON、基于RoADM的DWDM光层网络；城域网：MSTP，ASON，DWDM，CWDM，RPR，WiMax；接入网/驻地网：光接入技术EPON/GPON，同轴电缆/HFC（混合光纤同轴电缆）技术(如MoCA)，双绞线/xDSL（各种数字环路技术）技术，五类线/以太网，无线接入技术(如WIFI、WiMax)。下面重点介绍ASON和WDM.自动交换光网络ASON（1）ASON定义ASON即自动交换光网络，它最大的特点是在已有的传送平面和管理平面基础上加了负责网络控制的控制平面。9五、下一代网络技术热点(续)（２）ASON的目的适应数据业务灵活性，多变性、不可预见性。（3）ASON的优势利用ASON提供的多种保护恢复方式提高网络可靠性。依靠ASON的标准化的信令接口实现自动的电路创建，而不要求网管队每个节点进行控制。在电路调度方面可以避免对集中网管的要求，实现端到端的电路快速调度。解决SDH环网存在的问题，实现向网状网的演进，优化传送网结构，提高电路质量。在传送网中提供新业务（如BOD和OVPN），并满足IP网络的动态电路需求。（４）ASON设备ASON设备目前都是基于SDH设备构建，以后还可以基于OTN、全光交换OXC、以太网等构建。10五、下一代网络技术热点(续)（5）ASON涉及的主要标准化组织ITU-TSG15负责制定体系结构和总体功能要求，IETFCCAMP工作组负责GMPLS相关协议规范的标准化，OIF负责制定UNI、I-NNI、E-NNI逻辑接口，实现用户与运营商网络、运营商内多厂商网络或运营商网络之间的互联互通。（6）ASON应用的现状国内外的ASON大都是应用于省际骨干传送网或省内骨干传送网。理论上来说，ASON非常适合于要求具备动态性、安全可靠性、开放性、可增值性的城域传送网，但是实际情况确实使用甚少。原因在于城域传送网中大量动态性需求尚不确定；ASON是基于网状网的技术，目前具有网状网光纤资源的城域传送网只是一部分；ASON技术目前尚不成熟。但是适当时候把ASON引入城域网十分必要，从核心慢慢过渡到汇聚层和接入层。11五、下一代网络技术热点(续)波分复用WDM波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）CWDM和DWDM的区别主要有二点：一是CWDM载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。12五、下一代网络技术热点(续)２、下一代承载层技术热点2.1、传输网和承载网融合2.2、电信级承载网2.3、承载网络对视频流的支持2.4、承载网络对业务控制的支持13五、下一代网络技术热点(续)２.1、传输网和承载网融合下一代网络可以分为两个部分（１）业务功能部分，将业务与控制分离，同时业务控制与承载层也各自独立，从而使系统具有基于标准的、开放的体系结构，上层业务与底层网络无关，可以灵活、有效地满足多样的、不断发展的业务需求；（２）传送功能部分，承载网和传输网将共同实现下一代网络的传输功能，上层的业务功能与底层的承载网和传输网无关。注意：随着网络的发展，承载网和传输网相互渗透、融合的趋势明显，主要表现在以下几个方面：信令的融合，功能的融合和QoS的保证。14五、下一代网络技术热点(续)2.1、传输网和承载网融合（续）：（1）信令融合趋势承载网的发展趋势是从电路交换网络向分组交换网络演进，承载层将主要由IP网络为主的分组网络实现。传统IP网难以满足新业务的需求，由于没有流量工程，通常IP流按照最短路径走，这样会导致重负荷链路产生瓶颈。利用MPLS和流量工程可以保证网络负荷均衡，使路由器间链路的使用最佳化。因此，MPLS技术将成为构建IP承载网的主流首选方案。15五、下一代网络技术热点(续)2.1、传输网和承载网融合（续）：（1）信令融合趋势（续）作为下一代传输网的ASON网络，其控制平面主要采用了GMPLS协议族中的协议实现光网络的智能自动交换，其中的GMPLS即扩展的MPLS协议族对MPLS进行了扩充，将分组标签交换扩展到了时隙标签交换、光纤标签交换以及波长标签交换，其核心思想同样来自MPLS。同样重要的是，OIF-UNI接口或IETF的GMPLS接口以信令的方式直接将承载层的路由器/交换机与传输层的智能光交换设备无缝连接起来，做到从IP层到光层直接的动态资源调度，真正做到端到端高效交换和传输。目前，主流的路由器厂家如Cisco和Juniper已经支持OIF-UNI接口或IETF的GMPLS接口。由此可见，由承载网和传输网共同组成的基础网络，其网络建设和运维是相辅相成、相互依存、密不可分的。ASON传输网的建设需要承载网的配合；IP承载网更是需要传输网超大容量传输及健全的保护/恢复机制的支持。16五、下一代网络技术热点(续)2.1、传输网和承载网融合（续）：（２）功能融合趋势在城域网业务的扩展中，数据业务的流量需求超速增长，利用传统POS提供数据接口的方式成本高且传输效率低。MSTP将数据业务经过透传处理或经过二层交换，经GFP的成帧映射、链路容量调整及虚级联处理，映射到SDH层面，实现了数据层功能与传输层功能的有效融合，提高传输效率并降低成本，同时还可提供统一的网络管理，避免了数据网与传输网分别管理的困难。MSTP除了满足各类城域数据业务外，还可提供VPN，满足2G业务及3G城域传输需求的功能。MSTP适应数据业务传输，将部分承载层功能有效映射在传输层，实现这一功能的主要技术有虚级联（VC）、链路容量调整方案（LCAS）、通用成帧规程（GFP）、透传/二层交换/内嵌RPR/内嵌MPLS等。现有的数据业务是无连接的。为了能够在SDH传送数据业务时保证QoS，有必要在以太网、IP网和SDH之间引入一个智能适配层，并通过该智能适配层来处理数据业务的QoS要求。智能适配层的实现技术主要有多协议标签交换(MPLS)和弹性分组环(RPR)两种。另外，需要考虑与SDH保护机制的协调。17五、下一代网络技术热点(续)2.1、传输网和承载网融合（续）：（3）承载层与传输层在保护/恢复与QoS保证的互补型需求承载层离不开传输层，虽然承载层存在由电路交换到分组交换的演进趋势，但承载层设备的IP层带宽容量仍然无法与光传输层的超大带宽容量相比；IP承载层缺乏有效的保护、恢复机制、难以提供电信级QoS保证以及安全机制等，而传输层可以一定程度上弥补这一不足。如果仅在单一的IP层面进行保护恢复，将导致网络利用率急剧下降，这是因为足够的带宽是保证电信级IP网实现保护恢复的基本前提，为了保证在故障过程中所有业务依然保持原有QoS水平，网络带宽必须有足够的冗余，在现有IP网拓单层保护恢复机制下，全网带宽冗余度最少要达到50％，否则就要损失低等级业务的QoS水平。18五、下一代网络技术热点(续)2.2、电信级承载网（１）承载网技术：面向连接的电路交换网络（如ATM）、无连接的分组交换网络(IP)、面向连接的分组交换网络(IP+MPLS)。（２）IPoverEveryth