未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò)

摘要:未來(lái)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(dòng)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(hù)之間的通信是多進(jìn)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(jìn)程能力。在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)的研究中，存在著兩種技術(shù)路線(xiàn)：改良型技術(shù)和革命性技術(shù)。改良型技術(shù)路線(xiàn)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(duì)原有IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改良，使其演進(jìn)為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)；革命性的技術(shù)路線(xiàn)是從未來(lái)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(jì)的一個(gè)新型網(wǎng)絡(luò)，徹底克服已有IP網(wǎng)無(wú)法解決的問(wèn)題，滿(mǎn)足未來(lái)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(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)課題(2008AA01A301)

1 網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)

在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)很少討論了，除了學(xué)術(shù)界在孜孜不倦地進(jìn)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(rèn)定，數(shù)據(jù)分組技術(shù)是未來(lái)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(jí)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(jí)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(jí)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(lái)越便宜，能力越來(lái)越強(qiáng)；與此同時(shí)，基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用理論的數(shù)據(jù)分組技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題(安全問(wèn)題、服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題等)正嚴(yán)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(shí)隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于這個(gè)聲音在增強(qiáng)，未來(lái)一段時(shí)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(shí)隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又了有爭(zhēng)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(dòng)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(chǎng)景出發(fā)來(lái)看未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)使用窄帶業(yè)務(wù)時(shí)，用戶(hù)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(shí)時(shí)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，也可能是非實(shí)時(shí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也是變長(zhǎng)度的，并且還需要同時(shí)適用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。當(dāng)使用寬帶業(yè)務(wù)時(shí)，用戶(hù)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(hù)在上述復(fù)合的環(huán)境上工作時(shí)，用戶(hù)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(shí)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(hù)處于移動(dòng)環(huán)境下，采用基于時(shí)隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度就更為困難了。這是問(wèn)題的一方面，當(dāng)然對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)景，目前還有技術(shù)手段，即按照所有業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源要求的上限來(lái)提供資源，比如說(shuō)每人分配40 Mbit/s，這樣做是可以滿(mǎn)足上述所有要求的，但無(wú)論對(duì)運(yùn)營(yíng)者或消費(fèi)者都是不合理的，是對(duì)社會(huì)資源的巨大浪費(fèi)，從節(jié)能減排和資源的合理使用來(lái)說(shuō)是不可取的。另一方面，目前用戶(hù)之間通信的應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，簡(jiǎn)單地只在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)只是做一件事。一個(gè)經(jīng)�？梢钥吹降膱�(chǎng)景是：一個(gè)人一邊在打電話(huà)，一邊在上網(wǎng)；或者在一個(gè)家庭內(nèi)，有的人在上網(wǎng)，有的人打電話(huà)，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(shuō)，目前的通信已經(jīng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，多種通信連接的復(fù)雜應(yīng)用；對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)景，采用基于時(shí)隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度和連接幾乎是不可能的。

針對(duì)上述的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，用戶(hù)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(hù)之間的通信是多進(jìn)程的，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，同時(shí)存在多個(gè)不同性質(zhì)的通信連接，實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程通信，這就要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的能力。對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)景，采用基于時(shí)隙交換的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。從目前可用的技術(shù)來(lái)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(gè)研究期(8年)時(shí)間來(lái)研究下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)，進(jìn)過(guò)兩個(gè)研究期的研究，取得的進(jìn)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?yàn)橹挥袛?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(hù)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(diǎn)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(dú)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(hù)提供業(yè)務(wù)開(kāi)放了環(huán)境。業(yè)務(wù)層和傳輸層之間有兩個(gè)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(dú)立，傳輸層資源又可以受控于業(yè)務(wù)層，為未來(lái)的經(jīng)營(yíng)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(diǎn)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(rèn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接(專(zhuān)線(xiàn))。

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(gè)物理設(shè)備內(nèi)。從目前的現(xiàn)狀來(lái)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(zhǎng)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的專(zhuān)線(xiàn)。傳送網(wǎng)一直是這樣稱(chēng)呼的，但是傳送網(wǎng)從來(lái)只是用作不同粒度不同尺度專(zhuān)線(xiàn)，而沒(méi)有作為網(wǎng)來(lái)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(gè)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(lái)看，現(xiàn)有的傳送網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)中很難處理數(shù)據(jù)分組，因而在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，傳送網(wǎng)(包括：SDH和WDM光波長(zhǎng)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(duì)下一代網(wǎng)體系的研究結(jié)果，對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)有同樣重要的參考價(jià)值。