IP网络发展趋势及其技术关键问题

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3、务的的迅速普普及和通通信业务务收入的的快速增增长。随随着网络络的分组组化，IIP业务务已初步步显现出出替代话话音通信信的技术术基础。 宽带接接入成为为IP业业务发展展的核心心拉动力力，IPP业务运运营模式式逐步成成熟。 1 当前IIP网络络的主要要问题 面面对电信信业由语语音业务务向数据据业务进进行战略略性转变变，面对对网络IIP化的的必然趋趋势，各各运营商商纷纷进进行IPP数据网网络的建建设，目目前已基基本建成成了具有有一定规规模，覆覆盖范围围较广的的IP数数据网络络。但是是，现有有的IPP网络在在业务承承载和运运营上还还存有不不足，各各运营商商对现有有IP网网是否能能够承载载各种电电信级业

4、业务仍存存有疑虑虑。 在业业务承载载方面，自自从Innterrnett进入到到电信级级商用领领域，原原有的尽尽力而为为传送的的技术已已不能满满足不同同用户不不同应用用的不同同要求。IIP技术术也在逐逐步地完完善以满满足不同同的用户户、不同同的应用用对网络络的不同同的要求求。由于于缺乏完完整的系系统考虑虑，现有有的IPP网在电电信级业业务承载载上还存存在不少少问题。虽虽然IPP网络在在QoSS上有了了很大的的进步，但但现有的的IP网网络大都都只是在在单个节节点上提提供相对对优先权权的处理理。如果果没有在在全网层层面上特特别是在在接入网网中解决决业务感感知和接接入允许许控制，就就不可能能真正解解决

5、端到到端的业业务质量量问题。此此外，现现有IPP网络在在业务承承载上的的不足还还体现在在网络业业务安全全性和网网络管理理能力不不足上。由由于IPP技术的的开放性性使得IIP网络络业务很很容易受受到攻击击，黑客客无处不不在、业业务不时时受到攻攻击等，这这些都导导致用户户业务体体验无法法提高，特特别是商商业用户户对此存存在较大大顾虑。在在网络管管理问题题上，传传统IPP网络没没有定义义和设计计针对公公众环境境的管理理维护体体系，当当网络发发生故障障时，对对故障点点无法定定位或者者定位不不够迅速速，影响响网络业业务的服服务质量量。 在业业务运营营模式方方面，尽尽管数据据通信业业务的增增长迅速速，网络

6、络的IPP化趋势势已经达达成共识识，但到到目前为为止数据据业务仍仍不是运运营商的的主要业业务收入入来源，数数据业务务在整个个电信业业务收入入中的比比重还是是很小的的，难以以支撑下下一代电电信业务务的发展展，这也也与IPP网络的的用户数数和业务务量不相相称。目目前，制制约数据据业务发发展的主主要因素素一是服服务和资资费模式式比较单单一，不不利于把把各种层层次的消消费群都都吸纳到到网络上上来；二二是缺乏乏成熟的的商业运运营模式式，没有有建立比比较完善善的宽带带产业链链，把社社会上的的各种资资源吸纳纳到网络络上来，充充实网络络的内容容，把客客户留在在网内；三是缺缺乏用户户确实感感兴趣的的，同时时又消

7、费费得起的的业务。 业业务模式式是IPP网络赢赢利的关关键，现现有的IIP网络络应在业业务承载载和运营营手段上上进行完完善，提提升网络络对业务务的承载载能力，保保证业务务承载的的质量，提提升ARRPU值值，走出出IP网网络运营营“增量量不增收收”的困困境。 22 IPP网络发发展趋势势 2.11 IPP电信网网 （1）作作为主要要承载网网络的IIP网络络必须满满足的要要求 根据据目前网网络发展展的趋势势，下一一代网络络是能够够提供各各种业务务的综合合、开放放的网络络。IPP网络作作为支撑撑下一代代电信业业务的主主要承载载网络，必必须满足足如下要要求： 可运营营可管理理。下一一代网络络应能够够提

8、供营营运商一一套方便便的网络络业务运运营的管管理手段段，包括括对用户户的管理理、对网网元设备备的管理理、对网网络资源源的管理理、对业业务的管管理等。 提供多多业务承承载的能能力。电电信业的的竞争是是全业务务的竞争争，营运运商希望望在一个个网络上上提供对对多种业业务的承承载，以以降低基基础网络络建设开开销和运运营维护护成本。IIP承载载网不仅仅要能够够承载现现有的IInteerneet业务务、承载载语音、视视频等多多媒体业业务、还还要具备备诸如NNGN，33G等新新业务承承载的能能力。 具有业业务质量量保证。IIP承载载网首先先必须是是一个高高度稳定定、高可可用的网网络，以以保障业业务的可可靠运

9、营营。其次次，它应应能够保保证向用用户提供供类似原原来电信信网相同同甚至更更好的服服务质量量，使业业务在网网络上的的时延、时时延抖动动、丢包包情况是是可控的的、可预预测的。 业务安安全。IIP承载载网必须须要具有有提供端端到端服服务的安安全性。避避免或减减少黑客客或其他他恶意攻攻击对网网络业务务的影响响。从网网络设备备抗攻击击、用户户业务保保护、避避免非法法用户业业务盗用用等方式式保护网网络业务务安全。 （22）IPP电信网网络的特特征 IPP电信网网（IPPTN）是是建立在在IP网网络技术术基础上上，能够够满足电电信运营营需求，使使运营商商减少投投入、带带来增值值的通信信网络解解决方案案。它

10、可可以承载载传统的的PSTTN业务务和数据据专线业业务，支支持电信信级服务务质量的的IP新新业务。IIP电信信网不是是否定现现有的IIP网络络，而是是对现有有IP网网络的改改造，解解决IPP网络QQoS、安安全、管管理等问问题。IIP电信信网有以以下几个个特征： 可以以跟现有有的IPP网络共共存，不不影响传传统的无无QoSS的业务务； 能能够承载载传统的的电信业业务，并并且支持持新的电电信业务务； 业业务使用用前申请请资源，使使用中保保证资源源，使用用后释放放资源； 基于于分层的的网络结结构，包包括逻辑辑承载层层、承载载控制层层、业务务控制层层； 承承载层基基于MPPLS，跟跟传统IIP业务务

11、从资源源上分离离开； 承载控控制层引引入CMM，实现现对资源源的统一一管理。 （33）IPPTN网网络参考考模型介介绍 目前前，业界界对于IIP电信信网的概概念、发发展思路路等逐步步达到共共识。图图1所示示的是IIPTNN的网络络参考模模型，从从水平方方向上看看，IPPTN包包括IPP接入网网、IPP端局、IIP骨干干网几个个部分，其其中： IPP端局是是用户进进入运营营商IPP网络的的第一个个IP设设备，这这个设备备在运营营商网络络的物理理位置一一般在运运营商PPSTNN网络端端局的位位置，称称之为IIP端局局，在设设备形态态上，是是在现有有BASS设备或或MPLLS VVPN PE设设备的

12、基基础上增增加必要要的功能能而构成成的设备备。该设设备还应应提供带带宽管理理功能，提提供防火火墙、加加密验证证和VPPN功能能， 支支持用户户管理、业业务管理理以及配配合承载载网实现现QoSS管理等等功能。 IP接接入网是是用户到到IP端端局属于于运营商商的一段段网络，为为了确保保网络的的可控性性、可管管理性和和安全性性，IPP接入网网必须是是一个二二层网络络。 IIP骨干干网的建建网模式式可以有有两种方方式：一一种是为为IP电电信业务务单独建建立一个个物理IIP网络络，网络络的安全全性、可可靠性要要高一些些，对IIP端局局设备的的要求也也可以低低一些。另另一种是是IP电电信业务务和Innte

13、rrnett业务共共用一个个物理网网络，这这时必须须采用必必要的技技术手段段将IPP电信业业务和IInteerneet业务务进行资资源上的的隔离，以以防止IInteerneet业务务或各种种网络攻攻击、突突发事件件等不确确定因素素对IPP电信业业务的影影响，一一般采用用MPLLS流量量工程技技术来实实现两个个逻辑业业务网络络的资源源隔离。 为了给给IP电电信业务务提供端端到端、有有严格QQoS保保证的承承载通道道，IPP端局需需要接受受统一的的资源管管理控制制。 IIP接入入网和IIP骨干干网有不不同的QQoS实实现机制制，IPP接入网网QoSS的实现现机制还还和具体体的接入入手段有有关。 I

14、P电电信网的的计费模模式是按按业务收收费，用用户感知知的是业业务层面面的服务务质量而而不是承承载层面面的QooS，用用户业务务获得QQoS保保证的方方法是：用户申申请业务务，业务务确定QQoS，业业务向网网络申请请QoSS，用户户根据所所用业务务向运营营商交费费。 2.2 网网格技术术互互联网发发展到今今天，已已给人们们的生活活带来了了巨大的的变化，它它为人们们构造了了一条信信息高速速路。但但是，这这条信息息高速路路的使用用率只有有5%。因因此，摆摆在人们们面前的的问题是是如何利利用互联联网的价价值。越越来越多多的人认认为，网网格作为为一种新新的理念念，新的的技术，新新的设施施，将会会成为互互

15、联网的的下一个个浪潮。我我国在基基于网格格的网络络计算环环境领域域研究已已开始了了研究。网网格研究究已被列列入国家家“八六六三”计计划和“九九七三”项项目。 传传统互联联网实现现了计算算机硬件件的连通通，Weeb则实实现了网网页的连连通，而而网格网网络环境境则试图图实现互互联网上上所有资资源的全全面连通通。全面面连通，实实际上就就是将整整个互联联网上的的各种资资源整合合成一个个强大的的网络环环境，通通过使用用标准的的、开放放的、通通用的协协议和接接口，实实现计算算、存储储、通信信、软件件、信息息、知识识的资源源全面共共享。这这种网络络计算环环境包括括三个基基本特性性，即动动态的资资源共享享，协

16、调调地利用用不同地地点的网网络资源源，对于于不同地地点、不不同单位位的资源源、人员员等按需需要动态态地组成成“虚拟拟机构”。因因此，基基于网格格的网络络环境相相应的基基本三要要素包括括：实现现高性能能计算机机系统共共享存取取的计算算网格、实实现应用用软件和和信息资资源共享享存取的的信息服服务网格格和实现现数据库库及文件系统统共享存存取的数数据网格格。从功功能方面面的实现现资源共共享、协协同工作作，实现现应用层层面的互互联互通通，提供供一体化化服务（一一站式服服务）、无无障碍服服务（自自动化与与无缝连连接）和和动态服服务，对对原有系系统进行行集成，共共享资源源（计算算、软件件、数据据），提提高利

17、用用率，实实现负载载平衡、容容错容灾灾和就近近服务。在在性能方方面可以以拓宽应应用面，实实现用户户与用户户的互动动，而不不只是用用户与机机器的互互动，利利用迈特特卡夫和和布朗定定律实现现网络扩扩张效应应，提高高系统的的价值；提高服服务器端端的资源源利用率率；实现现自动化化、减少少人为环环节；实实现并行行工作、缩缩短路径径、消除除瓶颈。 基基于目前前的网络络体系结结构有许许多困惑惑，其中中之一是是利用在在地域上上分布很很广的资资源解决决各种大大型问题题，如面面向E-Sciiencce的黑黑洞、粒粒子物理理、宇宙宙文明、生生物基因因等大型型问题研研究的计计算时，在在资源的的调用是是分布式式的、自自

18、组织的的前提下下，如何何提供对对实时性性、可靠靠性、安安全性等等要求不不同的QQoS服服务。从从图2通通用的表表示网络络计算环环境的结结构图可可以看出出，计算算、数据据和通信信是网络络计算环环境不可可分割的的三个部部分，而而在图33表示的的网格沙沙漏模型型显示，资资源层和和连接层层是限制制网络计计算环境境及其应应用的瓶瓶颈。 采采用光网网络是克克服网络络电子瓶瓶颈的重重要途径径，也是是网络环环境中必必不可少少的资源源。它不不仅是如如图3所所示的数数据和计计算应用用时应用用层与分分布式异异构资源源访问的的关键，同同时可以以由用户户或应用用对通信信带宽、延延时、抖抖动等相相关资源源属性进进行控制制

19、和管理理，实现现以数据据驱动和和计算驱驱动的资资源按需需调度。因因此，先先进智能能的光网网络作为为网络环环境构造造的一部部分，不不仅提供供网络传传输的带带宽，还还可以由由数据和和计算应应用自组组织地发发起建立立专网来来满足应应用要求求，改善善资源层层和连接接层的性性能，与与应用层层的其它它功能一一起来改改善和提提高网络络计算环环境的性性能，可可以说，先先进、智智能化的的光网络络是网络络计算环环境尤其其是网格格应用的的原动力力。目前前，国内内外对于于网格的的研究主主要还是是集中在在如何建建立网格格环境，开发网格软件等方面。对于如何基于网格环境提供针对社会大众的业务则没有成熟的研究成果。正是因为这

20、样的限制，目前已有的试验网格还只是局限于科研、大容量计算等专业领域。 2.3 城域以太网技术 城域以太网是采用以太网技术作为用户网络接口(UNI)的城域网，可运行于裸光纤，SDH，DWDM，MSTP和MPLS等多种传送方式之上。针对以太网技术缺少QoS保障和统一的网管能力等问题，城域以太网论坛(MEF)主要从城域以太网的架构，城域以太网提供的业务，城域以太网的保护框架和QoS，城域以太网的管理四个方面开展研究工作。城域以太网作为一种全新的网络架构，可以更好地利用传统网络，保护既有投资。城域以太网技术在城域网建设中越来越受到重视，下一步的标准化工作内容包括：进一步标准化以太网业务参数和相关属性，

21、包括太网虚拟专线业务（EVPL）、以太网专用LAN业务（EPLn）、以太网电路仿真业务（CES），定义运营商级的基于以太网的城域传送技术，定义以太网电路仿真以及城域以太网的网元管理系统（EMS）和网络管理系统（NMS）。 城域以太网论坛目前有关城域以太网研究主要有两个方面：一是以太网技术向下与SDH结合，利用SDH的管理能力、故障保护切换能力提升以太网的组网能力和性能，此方向有代表性的是MSTP技术；二是保持以太网的底层特征，利用上层的智能技术来补充以太网相关能力的不足，此方向有代表性的是MPLS技术。 3 IP技术关键问题 3.1 QoS问题 能否保证QoS是IP网络能否能成为未来统一平台的

22、关键，目前基于分组承载网的各种QoS解决方案主要关注于承载网络设备的QoS处理能力，更多的是基于分组承载网络设备的实现技术（如CAR、整形、队列调度、优先级标记及DiffServ等），这些具体的技术是所有QoS实施的基础，IP QoS关注的重点。 IP网络需要从网管/资源方面实施相应的QoS控制策略，因此需要有一个全网的QoS解决方案。IP电信网的QoS方案是一种基于资源隔离和业务请求的IPQoS框架及方法，把传统电信网的思路应用到IP网络中，将信令，DiffServ，MPLS，流量工程（TE）和策略控制（Policy）技术结合应用，能够严格保证每条业务流穿越IP骨干网时的QoS要求，使得IP

23、网络可以支持各类需要电信级服务质量的新业务。 3.2 IP网络安全 IP网络没有UNI和NNI的区别，在承载层面是相互可见的。运营商网络设备、协议甚至拓扑对用户可见，用户侧产生的IP信息既有可能在用户侧终结，也可能在网络中终结，这就使得用户侧有机会与运营商网络交换非法路由信息，也可能攻击运营商网络的路由器和控制设备。另外，位于网络边缘的用户侧网络、业务和应用一般都使用TCP/UDP/IP技术，用户之间在承载层和应用层都相互可见。这种要在通信过程中才确定信任关系的不面向连接的工作方式为用户之间的相互攻击对方网络，攻击对方的应用和业务提供了方便。同时，在目前的IP网络上，安全性要求低的一般Inte

24、rnet业务与安全性要求高的电信级业务混杂在一起，没有进行很好的物理或逻辑上隔离，对业务的安全性产生很大影响。在一个安全的IP网络中，Internet业务和电信级业务的隔离是保证业务安全的重要前提之一。IP电信网安全技术方案就是在现有的IP网络上，将Internet业务和电信级业务作为两大业务区别对待，并在承载网中通过MPLS LSP技术隔离传送，并利用信令机制建立端到端之间的连接，使IP网络变成一个面向连接的安全的网络。通过在边缘设备上实施流分类技术，识别出不同的电信级业务流和Internet业务流。通过在接入和边缘设备实施针对业务流的带宽管理机制，隔离和控制不同业务的资源使用，可以有效地防

25、止业务盗用和恶意攻击，从而保证电信业务在IP承载网上的安全。 目前，ITU-T正在制订和开发IP网络安全体系架构，以提供最大的网络和端用户资源保护，允许多网络技术共存，提供端到端的安全机制，提供应用于多个管理域的端到端安全解决方案，确保用户以安全方式接入到IP网络。 3.3 MPLS技术 多协议标签交换（MPLS）技术目前已成为IP网络QoS的基础技术，具有良好的可扩展性，适用于大规模核心网络。通过MPLS技术可以实施流量工程，区分服务和计费管理，增强电信IP网络的盈利能力。MPLS 快速重路由功能使得LSP上的节点或链路在出现故障时，能自动迂回或切换到新的LSP上，保证网络业务的不中断。MP

26、LS通过路由受限标记分配协议（CR-LDP）设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情况。IP网络也可以通过MPLS技术提供语音和电路仿真业务。 3.4 IPv6技术的应用与演进问题 对于IPv6协议，它的最大优势是提供了巨大的地址空间。IPv6适合于IP业务端到端的特性、巨大的用户数目、永远在线等特点。但一次性地以IPv6取代现有的IPv4网络是不可能，也是不现实的，IPv4和IPv6网络将共存相当长的时间。 IPv6网络的开始阶段要面临很多的问题： （1）从网络的构架上看，要关注IPv4与IPv6的转换，过渡和共存； （2）从技术角度看，目前的所有过渡技术中，没有一个能统一彻底地解

27、决问题，需要根据不同的环境和不同的客户进行不同的适配和不同的技术组合； （3）从业务开展模式上看，首先要解决好用户的接入、认证、计费、管理等工作； （4）IPv6的真正大量应用应是在家庭网络、家居安保、传感器网络、3G、NGN等领域，我们应有效地开展上述IPv6应用，逐步平滑地升级IPv6的功能。 4 我国IP技术开发迈向纵深化 实际上，在业务的驱动下，IP通信技术的研究已经在网络、协议、业务、应用技术等领域全面展开。目前，IP通信技术的发展重点主要包括以下几个方面： （1）关于下一代互联网的研究，包括路由协议、编址、演进和IPv6业务应用，例如大规模点到点的多媒体通信、无线/移动应用、定位应

28、用、计算网格和数据网格、视频会议、高清晰度电视、基于组播的多点多路视频会议、支持远程教育和远程医疗等综合应用、基于组播的高清晰度电视、流媒体业务与应用等的研究； （2）IP相关技术的研究，包括IP QoS（比如IP QoS的模型结构、信令机制、服务协议、监测手段、计费和互通等），基于IP网络和MPLS网络的性能、以太网性能等方面的研究； （3）关于互动多媒体网络与业务、流媒体网络与业务的研究； （4）关于虚拟专用网技术和应用的研究，包括L1 VPN网络和业务框架、L2 VPN网络和业务框架、通用VPN功能要求、MPLS VPN的QoS技术、MPLS VPN的网络管理技术等； （5）关于IP视讯

29、通信技术的研究，包括视讯系统的技术要求、框架结构、认证、授权和计费、编号与编址、MC设备技术要求以及MP设备技术要求等； （6）关于MPLS传送话音（VoMPLS）技术的研究； （7）关于电子政府、企业的信息化和运营发展模式的网络化、网格技术的大量应用、集中计算以及企业的协同工作对数据网络的影响的研究。 其中，下一代互联网NGI的研究一直为业界所关注。作为与NGN同步进行的网络，NGI在基本技术、网络体系与管理理念方面与NGN交相辉映，成为网络演进进程中的两大方向。目前，投资规模和影响力最大的NGI研究项目是CNGI项目，CNGI项目的目标是2004年初步建成20个核心节点、100个接入网络的

30、全国示范网络，到2005年底逐步建成30个核心节点、300个接入网络的全国示范网络。完成基本网络试验和一批重点应用示范系统建设，积极参与国际下一代互联网络的研究，争取完成一批核心技术专利和提交若干个相关标准等。 5 我国IP网络和产品发展策略 5.1 制定国家IP网络和产品的总体发展思路 国家在“十一五”期间（甚至更长的一段时间里），发展我国IP网络及其关键设备的产业化工作的总体思路应该是：“抓两头，带中间”，即通过产业化的先期研究工作和产业化的下一代网络和下一代互联网基础与应用工程建设，来促进和带动国内IP网络产品和关键设备的产业化工作。 在产业化的过程中要充分考虑到以下三个方面的相互配合：

31、 （1）产业化的先期研究工作 下一代网络和下一代互联网基础研究，包括下一代网络、下一代互联网、网格、协议工程、网络通信协议、网络通信算法、安全体系等。 网络关键技术研究，包括与下一代网络和下一代互联网的实现相关交换技术、高速传输技术、高效处理技术、高QoS服务技术，支持网络管理和安全的流量工程技术、网络系统性能评价技术、安全认证技术、支持多媒体通信和分布处理环境的多播技术、分布对象计算技术、中间件和海量信息访问及存储技术。 相关技术标准的研究制定，包括与国家下一代网络和下一代互联网基础设施的建设、运行管理相关的法规、相关设备的制造、检验等技术标准等。 （2）网络工程 在不同的下一代网络、下一代互联网、网格通信基础设施上，建立面向不同应用背景的逻辑网络，通过相应的网络应用系统，分别提供商业应用、企业应用、社会公共服务和国家职能。建议国家在重大项目上按照政策考虑、顾问咨询、政府资助三个过程展开，同时将科学研究、产品化和标准化过程紧密结合在一起，与国外既合作又竞争，逐步完成由产品引进到技术引进和技术创新的过渡。 （3）