未來互聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)

摘要:未來互聯(lián)網(wǎng)需要支持窄帶業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)以及所有這些業(yè)務(wù)形態(tài)組合而成的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)是變速率的，用戶之間的通信是多進程的，因此要求網(wǎng)絡(luò)具備靈活、有效的全網(wǎng)資源調(diào)度能力和支持多進程能力。在未來互聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)的研究中，存在著兩種技術(shù)路線：改良型技術(shù)和革命性技術(shù)。改良型技術(shù)路線不改變已有IP網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，而是在其基礎(chǔ)上，采用各種技術(shù)對原有IP網(wǎng)絡(luò)進行改良，使其演進為未來互聯(lián)網(wǎng)；革命性的技術(shù)路線是從未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求出發(fā)，重新設(shè)計的一個新型網(wǎng)絡(luò)，徹底克服已有IP網(wǎng)無法解決的問題，滿足未來信息通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。

關(guān)鍵字:電信網(wǎng)；互聯(lián)網(wǎng)；分組數(shù)據(jù)網(wǎng)

英文摘要:In the future, the Internet will need to support broadband services, fixed services, mobile services, and services involving a combination of these. Such a broad range of services and multi-processes between users will demand flexible and effective network-wide resource scheduling and support. Two kinds of technologies are being studied in relation to the bearer network of the future Internet: improved technology and revolutionary technology. As opposed to changing the existing IP network architecture, improved technology builds upon it, using various techniques to achieve improvement. Revolutionary technology is a future Internet technology, which seeks to address future business demands by completely re-designing the network, thereby overcoming problems that cannot be solved by current IP networks.

英文關(guān)鍵字:telecommunications network; Internet; packet data network

基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)課題(2008AA01A301)

1 網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)

在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)問題已經(jīng)很少討論了，除了學(xué)術(shù)界在孜孜不倦地進行各種可能的新技術(shù)的研究，并不斷地發(fā)表一些學(xué)術(shù)論文外，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)認定，數(shù)據(jù)分組技術(shù)是未來網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，特別是傳輸技術(shù)和交換技術(shù)的發(fā)展，目前在一條光纖上傳輸每秒太比特級的流量已不再困難，設(shè)備已經(jīng)可以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；每秒太比特級的交換能力已經(jīng)是可為的，目前已經(jīng)可以做到單設(shè)備的每秒太比特級的交換或路由能力，這樣的設(shè)備也已經(jīng)可以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化了。傳輸資源已經(jīng)變得越來越便宜，能力越來越強；與此同時，基于統(tǒng)計復(fù)用理論的數(shù)據(jù)分組技術(shù)帶來的問題(安全問題、服務(wù)質(zhì)量問題等)正嚴重地困擾著產(chǎn)業(yè)界。產(chǎn)業(yè)界在尋找出路之際，又想到了基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于這個聲音在增強，未來一段時間內(nèi)到底是以數(shù)據(jù)分組技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，還是基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又了有爭議。

在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)需要支持窄帶業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)以及所有這些業(yè)務(wù)形態(tài)組合而成的業(yè)務(wù)。從應(yīng)用場景出發(fā)來看未來的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)使用窄帶業(yè)務(wù)時，用戶需要網(wǎng)絡(luò)提供與窄帶業(yè)務(wù)相適配的網(wǎng)絡(luò)能力，窄帶業(yè)務(wù)可能是實時的語音業(yè)務(wù)，也可能是非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即使在窄帶業(yè)務(wù)的環(huán)境下，由于組合業(yè)務(wù)的存在，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也是變長度的，并且還需要同時適用實時業(yè)務(wù)和非實時業(yè)務(wù)。當(dāng)使用寬帶業(yè)務(wù)時，用戶需要網(wǎng)絡(luò)提供與寬帶業(yè)務(wù)相適配的網(wǎng)絡(luò)能力和帶寬。當(dāng)用戶在上述復(fù)合的環(huán)境上工作時，用戶要求網(wǎng)絡(luò)能在全網(wǎng)范圍內(nèi)提供快速、靈活、按需保質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。這樣的要求在固定通信的環(huán)境下，采用基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做到已經(jīng)是非常困難，當(dāng)用戶處于移動環(huán)境下，采用基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進行網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)度就更為困難了。這是問題的一方面，當(dāng)然對于這樣的應(yīng)用場景，目前還有技術(shù)手段，即按照所有業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)資源要求的上限來提供資源，比如說每人分配40 Mbit/s，這樣做是可以滿足上述所有要求的，但無論對運營者或消費者都是不合理的，是對社會資源的巨大浪費，從節(jié)能減排和資源的合理使用來說是不可取的。另一方面，目前用戶之間通信的應(yīng)用場景已經(jīng)不是簡單的點對點通信，簡單地只在一個時間片內(nèi)只是做一件事。一個經(jīng)�？梢钥吹降膱鼍笆牵阂粋�人一邊在打電話，一邊在上網(wǎng)；或者在一個家庭內(nèi)，有的人在上網(wǎng)，有的人打電話，有的人在看網(wǎng)絡(luò)電視，有的人在用P2P下載大型的視頻文件，如此等等。也就是說，目前的通信已經(jīng)是點對點、點對多點、多點對多點，多種通信連接的復(fù)雜應(yīng)用；對于這樣的應(yīng)用場景，采用基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進行網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)度和連接幾乎是不可能的。

針對上述的實際應(yīng)用場景，用戶使用的業(yè)務(wù)是變速率的，要求網(wǎng)絡(luò)能具備相當(dāng)靈活、高效的全網(wǎng)資源調(diào)度能力；用戶之間的通信是多進程的，在一個時間段內(nèi)，同時存在多個不同性質(zhì)的通信連接，實現(xiàn)多進程通信，這就要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供一對一、一對多和多對多的能力。對于這樣的應(yīng)用場景，采用基于時隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是無法實現(xiàn)的。從目前可用的技術(shù)來看，只有以數(shù)據(jù)分組技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)才有這樣的能力。

2 傳送層技術(shù)

ITU-T用兩個研究期(8年)時間來研究下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)，進過兩個研究期的研究，取得的進展是：確定了下一代網(wǎng)采用的核心技術(shù)和下一代網(wǎng)的體系架構(gòu)。下一代網(wǎng)絡(luò)采用的核心技術(shù)是分組數(shù)據(jù)通信技術(shù)，因為只有數(shù)據(jù)分組技術(shù)才能適應(yīng)可變速率的多媒體業(yè)務(wù)，只有數(shù)據(jù)分組技術(shù)才能適應(yīng)用戶的多方面的業(yè)務(wù)需求；下一代網(wǎng)的體系架構(gòu)是，下一代網(wǎng)是由業(yè)務(wù)層與傳輸層及其支撐系統(tǒng)組成。下一代網(wǎng)的特點是：業(yè)務(wù)網(wǎng)與傳輸層相分離，業(yè)務(wù)網(wǎng)與承載網(wǎng)可以獨立發(fā)展。這樣的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)為業(yè)務(wù)發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間，也為用戶提供業(yè)務(wù)開放了環(huán)境。業(yè)務(wù)層和傳輸層之間有兩個功能模塊[網(wǎng)絡(luò)接入控制功能(NACF)和資源接納控制功能(RACF)]是連接業(yè)務(wù)層和傳輸層的，從而使得業(yè)務(wù)層和傳輸層既相互獨立，傳輸層資源又可以受控于業(yè)務(wù)層，為未來的經(jīng)營性業(yè)務(wù)提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

上述的結(jié)論，有一點是有疑義的，即傳輸層到底是由一層還是兩層組成。一層結(jié)構(gòu)的是傳輸層完全扁平化，單一網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸網(wǎng)直接組成了端到端的通信能力；兩層結(jié)構(gòu)的則認為，傳輸層由兩層組成，一層是分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，另一層是傳送網(wǎng)，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)提供了端到端的數(shù)據(jù)分組的通信能力，傳送網(wǎng)為分組數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備提供點對點連接(專線)。

有必要指出的是，這里指的是邏輯分層而不是指物理設(shè)備，不同的邏輯層的功能可以做在一個物理設(shè)備內(nèi)。從目前的現(xiàn)狀來看，傳送網(wǎng)技術(shù)主要有：基于光復(fù)接、解復(fù)接及光波長交換技術(shù)的光傳送網(wǎng)和SDH虛容器復(fù)接、解復(fù)接及SDH交叉連接技術(shù)的SDH傳送網(wǎng)，它們不具備將分組數(shù)據(jù)前轉(zhuǎn)或交換的能力，而只能提供用作將數(shù)據(jù)分組網(wǎng)設(shè)備間作點對點連接的專線。傳送網(wǎng)一直是這樣稱呼的，但是傳送網(wǎng)從來只是用作不同粒度不同尺度專線，而沒有作為網(wǎng)來使用。當(dāng)然增加信令后也可以成網(wǎng)，但其粒度的單位量綱不同很難做，要構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)必須在統(tǒng)一粒度單位量綱后才有可能。如果將粒度的單位量綱統(tǒng)一為分組，從現(xiàn)有的技術(shù)來看，現(xiàn)有的傳送網(wǎng)的節(jié)點中很難處理數(shù)據(jù)分組，因而在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，傳送網(wǎng)(包括：SDH和WDM光波長交換等)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)都不可能融為一網(wǎng)。

這些結(jié)論是ITU-T對下一代網(wǎng)體系的研究結(jié)果，對未來互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)有同樣重要的參考價值。