下一代网络中的数据网新进展

下一代网络中数据网技术发展趋势

1.目标架构

下一代网络中的数据网应该是能够提供语音、数据和多媒体综合服务的，保证服务质量、保证安全、综合各种接入方式、能够使得第三方方便地提供应用的一个理想通信网。目标架构如图1所示。

图1  下一代网络的目标架构

●IP骨干网：强大的路由和线速转发能力、全面的MPLSVPN支持能力、完善的策略控制和跨域互通能力；

●业务接入控制层：深度感知，精细管理，安全认证、QoS控制、灵活计费；

●ALLIP统一接入网：用户&业务隔离、统一管理、并将整个城域网的高可靠、高QoS、高安全、可运营&可管理、平滑演进能力向下延伸，满足全业务端到端的业务承载需要。

2.各层次网络发展趋势

（1）骨干网的发展趋势

●更大业务流量的需求;

●差异化服务质量;

●亚秒级可靠性。

（2）城域网发展趋势

城域网将朝着精细业务运营方向发展，相关发展阶段如图2所示。

图2  城域网精细业务运营方向发展

(3)接入网发展趋势

接入网将向宽带化、IP统一接入化方向发展。

●ALLIP融合是电信业务和网络发展的方向；

●ALLIP的演进从统一的资源管理平台、统一的IP骨干网、统一的IP城域网逐渐向统一的接入网发展，以支持多业务能力；

●融合统一的IP接入网络，移动、固定、数据、TDM、专线统一接入，实现业务统一承载和互通，保证业务组合快速提供。

不同层次数据网最新技术进展

1.骨干网

骨干网对于全网业务的开展至关重要，目前主要采用MPLS技术进行业务承载，未来将朝着融合、有服务质量保证的电信级承载网目标演进，主要的新技术如下。

（1）MPLSTE

MPLSTE是将流量工程技术和MPLS相结合的技术。通过MPLSTE，可以建立制定路径的LSP隧道，进行资源预留，并且可以进行定时优化，在资源紧张的情况下，可以根据优先级和抢占参数的情况，抢占低优先级别的LSP隧道的带宽资源。同时通过备份路径和快速重路由FRR，在链路和或节点失败的情况下，提供保护，减少数据的丢失。MPLS流量工程管理机制主要包括路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级及碰撞、DiffServTE等。

（2）快速重路由FRR

对于复杂的网络，链路或者节点的失效等难以避免。传统的处理方法是由IGP对网络拓扑进行重新汇聚，快速产生路由。对于大型网络来说，拓扑的汇聚需要相当长的时间，一般为秒级，用户数据丢失比较严重。一种解决方法是，通过MPLSTE的FRR功能，最大限度地减少分组丢失。

FRR是MPLSTE中一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点故障时，在发现故障的节点进行保护，让流量继续从保护链路或者节点的隧道中通过，使得数据传输不至于发生中断，同时头节点就可以在数据传输不受影响的同时继续发起主路径的重建。

（3）MPLS的高可用性

用MPLS技术建设承载网，必须要求承载网具备非常高的可靠性。这是因为，信令和语音业务等实时业务对承载网的要求非常高，依靠传统路由协议收敛无法满足可靠性要求。利用MPLS来构建承载网，必须要从多个层面提供网络的可靠性。

首先，应该提高设备本身的可靠性，采用控制平面和转发平面相分离的MPLS路由器，设备的所有关键部件应该冗余，并支持系统软件的在线升级和硬件的不间断转发技术（NSF）。其次，在网络设计中，对核心设备应采用冗余节点、冗余链路和冗余归属的方式连接，备份路径预先设定，为实施快速切换提供网络拓扑基础。在节点之间部署快速故障检测机制如BFD，迅速检测到链路或者节点故障。最后通过MPLSFRR切换到预先设定的备用链路，整个故障切换时间保持在50ms。

为了配合硬件的不间断转发NSF，实现在控制模块切换过程中，数据转发和业务承载无损运行，则要求MPLS路由器至少在IGP协议（如OSPF，ISIS）和MPLS控制信令（如LDP和RSVP-TE）上必须支持协议的平稳重启GracefulRestart，从而使重启的MPLS设备，对网络中其他设备的数据转发没有任何影响，从而实现业务的无中断运行。有些MPLS设备则实现不间断路由NSR、不间断业务NSS，在不需要网络中其他MPLS设备配合的情况下实现控制模块切换时，无损业务运行。

2.城域核心层

城域网核心层负责对业务接入控制点设备进行汇接并提供IP城域网到骨干网的出口。

核心层主要关注以下方面：大容量、多业务承载、跨域互通、差异化服务和MPLSVPN。

核心层作为城域网的核心/出口设备，对其有较高要求，首先作为核心/出口设备需要具备良好的扩展能力，同时提供灵活的流量分流功能，高品质业务上IP承载网，Internet上网业务上IP互联网；出口设备本身支持强大的路由能力，包括对MP-BGP的支持，丰富的MPLSVPN跨域方式，强大的路由表容量和完善的跨域能力等；设备端口密度需要满足需求，能够进行业务控制层设备的端口的汇聚，端口可扩展性强；转发能力优越、容量大，满足业务全IP发展要求，特别对于语音报文和组播报文具有卓越的转发性能。

城域网核心层设备周边互联设备数量多，电信级可靠性要求双归和双互联，而随着用户的数量和带宽需求的持续增长，单台路由器的容量、槽位将不能满足业务需求，多机框集群将在城域网核心层得到大量的应用，面向未来具备平滑的容量升级能力，并有效节省建网和运维成本。

3.城域业务控制层

汇聚层是城域网的业务控制点，提供以下关键功能：

●业务控制；

●基于用户级别业务流的管理、安全控制、QoS控制；

●业务识别、区分和认证、计费等功能。

考虑未来网络的深层次演进，汇聚层设备要求具备开放接口，未来能够与业务控制层联动，主要负责关联业务层和承载层次，实现统一的资源控制。

当前汇聚层存在分离的业务控制设备BRAS和SR，分别对应多业务控制点和单业务控制点的建网模式。

BAS和SR设备根据不同管理手段采用不同方式进行接入：

●基于用户进行管理的BRAS设备主要完成宽带接入、IPTV业务接入、VoIP业务接入、兼作企业专线尤其拨号专线的企业互联网网关；

●基于接口管理的SR设备主要完成专线接入互联网网关以及专线VPN的MPLSPE。

随着技术的发展，出现了综合的业务控制设备MSCG，同时具备BAS和SR的功能，并可提供SBC、防火墙等功能。且在汇聚层建设中，已经抛弃了L3+集中式BRAS的网络规划模式，并开始向端局化、路由化网络发展，业务控制层采用双业务控制点，宽带接入服务器BRAS＋业务路由器，接入不同的业务。

MSCG提供更丰富的增值功能，便于全业务运营，满足融合的发展方向，有利于未来网络的演进。

●单业务控制点更符合业务、网络和终端融合的发展方向，提供统一的业务控制，未来与控制层联动提供基于应用驱动的服务质量保证QoS，满足全业务运营的需求；

●单业务控制点满足全业务运营特点，传统BAS作为宽带接入服务器主要提供IP互联网业务控制，未来运营商将提供全面的多业务服务，MSCG具备全面的业务控制优势；

●IP城域网建设将逐步实现向单业务控制点过渡，不仅能够满足现有业务的发展需求，而且有利于未来网络的演进。

4.城域接入网

城域接入网，提供业务管道，满足多业务接入需求，为最后一公里的多种接入手段提供标准的IP可扩展接口；具备接入用户安全隔离，提供用户标识惟一性的能力，实现用户位置精确感知，确保用户的可溯源性；具备高可靠性和QoS。

固网运营商当前一般采用LAN/RPR/MSTP等方式，移动运营商一般采用MSTP/SDH/ATM等方式。随着技术的发展，城域接入网正朝向电信级城域以太网技术及分组传送网技术发展。

5.宽带接入网

当前，正是宽带接入网技术快速发展的阶段，传统的xDSL/DSLAM、LAN及新兴的xPON、Wi-Fi、WiMAX接入等均在运营商进行了规模应用或者试点。接入设备的智能化、接入技术的多样化和宽带化是未来网络的发展趋势。

（1）xDSL/DSLAM

xDSL是当前广泛的固网运营商宽带业务接入，不仅是家庭用户，同时中小商业客户也得到大量的应用。

现阶段，运营商正在进行光进铜退、宽带提速的改造，改造后的主干铜缆长度控制在1.5km以内，DSLAM前移，xDSL将由早期的512kbit/s，分阶段分区域提升为1Mbit/s、2Mbit/s、4Mbit/s、8Mbit/s、18Mbit/s、25Mbit/s等，包括ADSL2/2+、VDSL等技术，以满足家庭宽带业务快速发展的需求。

xDSL技术具有强大的生命力，在光纤入户前将长期存在。

（2）LAN

LAN主要用于驻地网到业务控制层互联，属于接入网技术，运营商目前采购的核心/汇聚交换机一般用于构建接入网的端局汇聚和园区汇聚。

主干带宽一般为GE/10GE，园区带宽一般为GE/FE，入户带宽FE，运营商一般采取用户带宽控制技术。

早期的LAN主要接入互联网业务，由于其可靠性、QoS和安全性较差，无法满足VoIP、IPTV、视频电话等新型业务的接入需求，当前运营商对LAN分阶段进行了改造，如QinQ/灵活QinQ支持多业务识别和区分、业务安全隔离、用户可溯源、业务分流等，有力地提升了多业务能力。电信级以太网则提升了可靠性，故障恢复能力达到秒级，但由于现在是多种技术演绎繁华的阶段，各种技术的厂家支持、标准化、市场化和互通性等方面差异较大。

(3)xPON

目前xPON主要包括EPON和GPON，都是宽带接入技术，承载的业务以IP数据业务为主。

EPON是由厂家推动的技术标准，由IEEEEFM小组提出，标准为IEEE802.3ah。而GPON是由运营商推动的技术标准，由FSAN提出，标准为ITU-TG.984。

从市场发展情况看，EPON在亚太地区特别是日本、韩国占居了主导地位；而GPON在北美地区则应用得比较多。当前在国内EPON已经进行了规模试点，GPON进行了部分试点，EPON商用进程要早于GPON。

单纯从技术先进性来看，GPON无疑是最具有发展前途的技术，但就当前来看，从芯片的成熟度、光器件的实现成本以及厂商的支持等角度而言，EPON更加实用。

从综合成本来看，目前无论EPON还是GPON，其成本都是明显高于xDSL设备成本。目前主要应用在中高档小区、商业用户和视频监控等新型业务接入，包括新运营商业务快速扩展。由于xDSL技术已经具备长期的升级能力，xPON完全替代xDSL技术还有很长的路要走。

xPON具有良好的灵活性，作为FTTx演进的技术，可通过xPON+LAN/xPON+xDSL等向FTTH逐步演进，是比较有竞争力的技术。

（4）Wi-Fi及WiMAX无线接入技术

Wi-Fi是无线保真(WirelessFidelity)的缩写，Wi-Fi技术包括已经批准的IEEE802.11a、b和g规范以及等待批准的802.11n规范。它是第一项得到广泛部署的高速无线技术，在全球的热点中尤其引人注目—包括家庭和办公室以及越来越多的咖啡屋、酒店和机场在内的区域Wi-Fi几乎是立即风靡全球，并因为其提高工作效率的能力而受到出行人士的追捧。然而，它能够支持的范围非常有限：用户只有保持在距离无线接入点设备(AP)300英尺的范围内才能实现高速连接。

WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowave Access)是一种基于标准的技术，将提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供移动无线宽带连接。IEEE 802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七个标准。

作为一种新兴的宽带无线接入技术，要利用WiMAX实现最后一公里的接入仍然需要解决以下问题。

●成本问题：尤其是在有线非常发达的中国，采用WiMAX产品介入宽带数据市场，成本的压力相对较高。欧美由于其资费相对较高，压力相对较小一些。

●业务运营：目前WiMAX产品主要还是一种接入和传输手段，对于业务、用户的认证、计费等在标准上还没有一个统一的考虑。如何利用现有的核心网络完成用户认证管理、计费平台的统一，是一个关键问题。

●室内覆盖：作为一个无线系统，不能只实现室外覆盖，另外，室外型的安装方式也大大地限制了潜在用户的范围，限制了运营商客户的发展。而要实现室内覆盖，需要有足够的链路余量。

Wi-Fi崛起虽然迅速，但是WiMAX仍具有相当的优势。未来WiMAX不会取代Wi-Fi，双方将在无线接入中互补。WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在巨大差别，Wi-Fi最高只能达到300英尺的覆盖范围，只能在无线局域网环境中使用；而WiMAX802.16e通常可以达到1～3英里，因此主要在移动无线城域网环境中使用。