下一代數據網網絡技術和業務

固定數據網總體發展趨勢

早期的數據網可靠性、QoS、安全性特性等較差，僅能滿足上網業務的承載，無法滿足和實現VoIP、IPTV、NGN、VPN、視頻監控等新型業務的承載；其他業務則是每種業務一個網絡，“煙囪式”架構，無法滿足融合業務發展的需求。為了滿足發展的挑戰，“IP網絡的電信化，電信網絡的IP化”已經成為運營商網絡的發展之路，ALL IP成為網絡轉型的方向。

在網絡的建設中，“大容量、少局所、廣覆蓋”是戰略指導方針，“層次化、路由化、端局化、接入多樣化以及設備要求規范化”成為具體的實施原則，而隨著多業務的接入、技術的發展，正在向“用戶可識別、業務可區分、質量可控制、網絡可管理”的深層理念發展。

在技術層面，數據網由早期的IP裸奔和各個ATM/SDH/MSTP等業務專網，逐步向IP/MPLS發展，鏈路也由GE向2.5G/10G/40G發展，核心/出口路由器的特殊網絡位置以及大容量的發展需求已經對高密度10G接口和可集群提出要求，同時要求具備非常高的可靠性，IGP路由快速收斂時間達到亞秒級，通過BFD技術來保證骨干網業務毫秒級故障恢復，以達到類似于傳輸網的指標要求。匯聚層為業務控制點設備，伴隨著融合業務的發展，也正在經歷由多業務控制點向單業務控制點的發展。接入網技術發展迅速，多業務接入、識別和安全隔離、電信級可靠性以及QoS等是關注的重點。

隨著寬帶業務的快速發展以及電信網絡IP化進程的逐步深入，固定數據網已經進入一個嶄新的發展階段。

目標架構

如圖1，未來的數據網應該是能夠提供語音、數據和多媒體綜合服務的，保證服務質量、保證安全、綜合各種接入方式、能夠使得第三方方便地提供應用的一個理想通信網。

圖1 目標架構

◆ IP骨干網：強大的路由和線速轉發能力、全面的MPLS VPN支持能力、完善的策略控制和跨域互通能力；

　　 ◆ 業務接入控制層：深度感知，精細管理，安全認證、QoS控制、靈活計費；

　　 ◆ ALL IP 統一接入網：用戶業務隔離、統一管理、并將整個城域網的高可靠、高QoS、高安全、可運營可管理、平滑演進能力向下延伸，滿足全業務端到端的業務承載需要。

各層次網絡發展趨勢

骨干網的發展趨勢

新一代IP骨干網將要滿足差異化服務質量、亞秒級可靠性及更大業務流量的需求，如圖2所示：

圖2 骨干網發展趨勢

城域網發展趨勢

城域網將朝著精細業務運營方向發展，相關發展階段如圖3所示：

圖3 城域網發展趨勢[next]

接入網發展趨勢

如圖4，接入網將向寬帶話、IP統一接入化方向發展：

◆ ALL IP融合是電信業務和網絡發展的方向；

　　 ◆ ALL IP的演進從統一的資源管理平臺、統一的IP骨干網、統一的IP城域網逐漸向統一的接入網發展，以支持多業務能力；

　　 ◆ 融合統一的IP接入網絡，移動、固定、數據、TDM、專線統一接入，實現業務統一承載和互通，保證業務組合快速提供。

圖4 接入網發展趨勢

業務

業務總體發展趨勢

◆ 寬帶業務快速發展：用戶數以接近30～40％的速度發展；

◆ 業務的寬帶化：視頻應用年普通應用帶寬達到2M左右，部分高端應用可達到8M左右；
　　 ◆ 業務的綜合化：在城域網上同時承載語音、視頻、數據及企業互聯等業務，具體來說，需要承載NGN、3G、IPTV、視頻監控和寬帶上網、VPN業務；

　　 ◆ 業務的差異化：根據客戶和應用需求，提供不同QoS等級的服務，通過可靠性改進，提高業務的服務質量；

　　 ◆ 業務的可控化：業務的感知、認證、計費、安全、QoS等集中控制和管理。

　　 業務發展展望

　　 固定數據業務可分為租線、專線、寬帶、VPN、語音及視訊等。在目前的數據通信業務中，主要包括傳統的分組交換網業務、幀中繼/ATM寬帶網業務和IP網互聯網業務，同時也包含一些新興的數據增值業務，如VPN業務，視頻業務，IPTV業務以及NGN業務。

　　 隨著技術的發展，除了傳統業務之外，新興的網絡還即將開展以下業務：2G、2.5G的IP RAN業務，3G業務，IMS業務，固定移動融合業務。

　　 業務接入方式發展展望

　　 當前，正是寬帶接入網技術快速發展的階段，新興的VDSL、xPON、WiFi、WiMAX接入等均在運營商進行了規模應用或者試點。

　　 ◆ xDSL是當前廣泛的固網運營商寬帶業務接入，xDSL將由早期的512K，分階段分區域提升為1M、2M、4M、8M、18M、25M等，包括ADSL2/2+、VDSL等技術，以滿足家庭寬帶業務快速發展的需求。

　 　◆ xPON主要包括EPON和GPON，都是寬帶接入技術，承載的業務以IP數據業務為主。EPON是由廠家推動的技術標準，由IEEE EFM小組提出，標準為IEEE 802.3ah。而GPON是由運營商推動的技術標準，由FSAN提出，標準為ITU-T G.984。

　 　◆ 新興的無線技術主要包括WiFi及WiMAX無線接入技術，當前業務正積極關注寬帶接入新技術的發展，很多運營商按照有線為主、無線為輔的方式，本著有效益發展的原則發展接入業務。

　　 不同層次網絡最新技術進展

　　 骨干網

　　 骨干網對于全網業務的開展至關重要，目前主要采用MPLS技術進行業務承載，未來將朝著融合、有服務質量保證的電信級承載網目標演進，主要的新技術如下：

　　 MPLS TE

　　 MPLS TE將流量工程技術和MPLS相結合的技術。通過MPLS TE，可以建立制定路徑的LSP隧道，進行資源預留，并且可以進行定時優化，在資源緊張的情況下，可以根據優先級和搶占參數的情況，搶占低優先級別的LSP隧道的帶寬資源。同時通過備份路徑和快速重路由FRR，在鏈路和或節點失敗的情況下，提供保護，減少數據的丟失。MPLS流量工程管理機制主要包括路徑選擇、負載均衡、路徑備份、故障恢復、路徑優先級及碰撞、DiffServ TE等。

　　 快速重路由FRR

　　 對于復雜的網絡，鏈路或者節點的失效等難以避免。傳統的處理方法是由IGP對網絡拓撲進行重新匯聚，快速產生路由。對于大型網絡來說，拓撲的匯聚需要相當長的時間，一般為秒級，用戶數據丟失比較嚴重。一種解決方法是，通過MPLS TE的FRR功能，最大限度地減少分組丟失。

　　 FRR是MPLS TE中一套用于鏈路保護和節點保護的機制。當LSP鏈路或者節點故障時，在發現故障的節點進行保護，讓流量繼續從保護鏈路或者節點的隧道中通過，使得數據傳輸不至于發生中斷，同時頭節點就可以在數據傳輸不受影響的同時繼續發起主路徑的重建。

　　 MPLS的高可用性

　　 用MPLS技術建設承載網，必須要求承載網具備非常高的可靠性。這是因為，信令和語音業務等實時業務對承載網的要求非常高，依靠傳統路由協議收斂無法滿足可靠性要求。利用MPLS來構建承載網，必須要從多個層面提供網絡的可靠性。

　　 首先應該提高設備本身的可靠性，采用控制平面和轉發平面相分離的MPLS路由器，設備的所有關鍵部件應該冗余，并支持系統軟件的在線升級和硬件的不間斷轉發技術（NSF）。其次在網絡設計中，對核心設備應采用冗余節點、冗余鏈路和冗余歸屬的方式連接，備份路徑預先設定，為實施快速切換提供網絡拓撲基礎。在節點之間部署快速故障檢測機制如BFD,迅速檢測到鏈路或者節點故障。最后通過MPLS FRR切換到預先設定的備用鏈路，整個故障切換時間保持在50ms。

　　 為了配合硬件的不間斷轉發NSF，實現在控制模塊切換過程中，數據轉發和業務承載無損運行，則要求MPLS路由器至少在IGP協議如OSPF，ISIS和MPLS控制信令如LDP和RSVP-TE上必須支持協議的平穩重啟Graceful Restart，從而使重啟的MPLS設備，對網絡中其他設備的數據轉發沒有任何影響，從而實現業務的無中斷運行。有些MPLS設備則實現不間斷路由NSR、不間斷業務NSS，在不需要網絡中其他MPLS設備配合的情況下實現控制模塊切換時，無損業務運行。[next]

城域核心層

城域網核心層負責對業務接入控制點設備進行匯接并提供IP城域網到骨干網的出口。

核心層主要關注以下方面：大容量、多業務承載、跨域互通、差異化服務、MPLS VPN。

核心層作為城域網的核心/出口設備，對其有較高要求，首先作為核心/出口設備：需要具備良好的擴展能力，同時提供靈活的流量分流功能，高品質業務上IP承載網，Internet上網業務上IP互聯網；出口設備本身支持強大的路由能力，包括對MP-BGP的支持，豐富的MPLS VPN跨域方式，強大的路由表容量和完善的跨域能力等；設備端口密度需要滿足需求，能夠進行業務控制層設備的端口的匯聚，端口可擴展性強；轉發能力優越、容量大，滿足業務全IP發展要求，特別對于語音報文和組播報文具有卓越的轉發性能。

城域網核心層設備周邊互聯設備數量多， 電信級可靠性要求雙歸和雙互聯，而隨著用戶的數量和帶寬需求的持續增長，單臺路由器的容量、槽位將不能滿足業務需求，多機框集群將在城域網核心層得到大量的應用，面向未來具備平滑的容量升級能力，并有效節省建網和運維成本。

城域業務控制層

匯聚層是城域網的業務控制點，提供以下業務控制，基于用戶級別業務流的管理、安全控制、QoS控制，業務識別、區分和認證、計費等關鍵功能：

考慮未來網絡的深層次演進，匯聚層設備要求具備開放接口，未來能夠與業務控制層聯動，主要負責關聯業務層和承載層次，實現統一的資源控制。

當前匯聚層存在分離的業務控制設備：BRAS和SR，分別對應多業務控制點和單業務控制點的建網模式。

BAS和SR設備根據不同管理手段進行不同方式進行接入：

◆ 基于用戶進行管理的BRAS設備主要完成寬帶接入、IPTV業務接入、VoIP業務接入、兼作企業專線尤其撥號專線的企業互聯網網關，

　　 ◆ 基于接口管理的SR設備主要完成專線接入互聯網網關以及專線VPN的MPLS PE。

隨著技術的發展，出現了綜合的業務控制設備MSCG，同時具備BAS和SR的功能，并可提供SBC、防火墻等功能。且匯聚層建設中，已經拋棄了L3+集中式BRAS的網絡規劃模式，并開始向端局化、路由化網絡發展，業務控制層采用雙業務控制點，寬帶接入服務器BRAS＋業務路由器，接入不同的業務。MSCG提供更豐富的增值功能，便于全業務運營，滿足融合的發展方向，有利于未來網絡的演進。

城域接入網

城域接入網，提供業務管道，滿足多業務接入需求，為最后一公里的多種接入手段提供標準的IP可擴展接口；具備接入用戶安全隔離，提供用戶標識唯一性的能力，實現用戶位置精確感知，確保用戶的可溯源性；具備高可靠性和QoS。固網運營商當前一般采用LAN/RPR/MSTP等方式，移動運營商一般采用MSTP/SDH/ATM等方式。隨著技術的發展，正朝向電信級城域以太網技術及分組傳送網技術發展。相關的技術如圖5：

圖5 城域接入網相關技術

寬帶接入網

當前，正是寬帶接入網技術快速發展的階段，傳統的xDSL/DSLAM、LAN及新興的xPON、WiFi、WiMAX接入等均在運營商進行了規模應用或者試點。接入設備的智能化、接入技術的多樣化和寬帶化是未來網絡的發展趨勢。

當前業務正積極關注寬帶接入新技術的發展，很多運營商按照有線為主、無線為輔的方式，本著有效益發展的原則發展接入業務。★