多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)組織與設(shè)計(jì)

　　以IP技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正在快速發(fā)展，同時(shí)許多網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)都在圍繞IP技術(shù)進(jìn)行融合，IP網(wǎng)絡(luò)作為多業(yè)務(wù)承載平臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，正在蓬勃發(fā)展和緊鑼密鼓準(zhǔn)備中的NGN和3G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及逐漸興起的IPTV業(yè)務(wù)，需要充分依賴于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。另外，以MPLS技術(shù)為基礎(chǔ)的VPN企業(yè)互聯(lián)業(yè)務(wù)市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，高質(zhì)量要求的IDC業(yè)務(wù)也是將來新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)和多業(yè)務(wù)融合發(fā)展的需求，許多電信運(yùn)營(yíng)商作出了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)轉(zhuǎn)型的重大戰(zhàn)略舉措——建設(shè)具有融合多業(yè)務(wù)能力的IP/MPLS承載網(wǎng)絡(luò)。

　　業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求

　　電信業(yè)務(wù)發(fā)展的整體趨勢(shì)是從話音到數(shù)據(jù)、視頻綜合的多媒體業(yè)務(wù)，具體地說，可以大致分為語音、交互式視頻（視頻會(huì)議、可視電話等）、流媒體視頻（IPTV、視頻監(jiān)控等）、企業(yè)互連和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，每類業(yè)務(wù)又存在多種實(shí)際業(yè)務(wù)形式。不同業(yè)務(wù)特征存在較大的差別，對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)存在不同的需求。

　　因此，這些業(yè)務(wù)的融合客觀上需要有與之相適應(yīng)的承載網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)的發(fā)展對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求：業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載能力提出挑戰(zhàn)；話音、交互式視頻、流媒體業(yè)務(wù)對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)QoS提出更高的要求，同時(shí)要求網(wǎng)絡(luò)具有快速路由收斂和故障保護(hù)能力；IPTV流媒體業(yè)務(wù)客觀上要求網(wǎng)絡(luò)具有組播（Multicast）能力；企業(yè)互連提出了MPLSVPN組網(wǎng)要求，多數(shù)大企業(yè)存在語音、視頻、商業(yè)交易等多業(yè)務(wù)同時(shí)運(yùn)行需求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)QoS提出了新的要求；業(yè)務(wù)盈利模式對(duì)QoS的差異化要求。

　　因此，多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是因特網(wǎng)與電信網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，即IP/MPLS＋QoS模式。應(yīng)當(dāng)是有服務(wù)質(zhì)量保證、安全、可維護(hù)、可管理的電信級(jí)IP網(wǎng)絡(luò)。

　　網(wǎng)絡(luò)組織與路由設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)組織

　　多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是要達(dá)到“容量可擴(kuò)展、用戶可識(shí)別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、質(zhì)量可控制、網(wǎng)絡(luò)可管理”。設(shè)計(jì)思路是實(shí)現(xiàn)“骨干網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)潔化、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)邊緣化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高效化、流量調(diào)整靈活化、故障影響局部化”。

　　網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照如下原則進(jìn)行：設(shè)備交換容量（最大端口配置容量）根據(jù)今后3年的流量預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，鏈路帶寬按照當(dāng)前的流量預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，盡量做到網(wǎng)絡(luò)建成后的幾年內(nèi)不再進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和設(shè)備擴(kuò)容，只要增加鏈路帶寬和相應(yīng)的接口卡，保證多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)穩(wěn)定。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面，要考慮到網(wǎng)絡(luò)扁平化的原則，使業(yè)務(wù)能力直接覆蓋到全國(guó)大多數(shù)城市節(jié)點(diǎn)，通過少量的延伸方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全國(guó)覆蓋；同時(shí)，還需要考慮到電信運(yùn)營(yíng)上海外擴(kuò)張發(fā)展的需要，在業(yè)務(wù)發(fā)展前景好的海外城市節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。此外，還需要考慮與其它現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（如CN2與ChinaNet）并行運(yùn)行和故障備份的要求，在關(guān)鍵的城市節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互連。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)包括兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能層面和4個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次，實(shí)現(xiàn)承載和業(yè)務(wù)提供相對(duì)獨(dú)立。兩個(gè)功能層面分別是高速轉(zhuǎn)發(fā)層（骨干網(wǎng)絡(luò)）和業(yè)務(wù)提供層；4個(gè)結(jié)構(gòu)層次是核心層、匯接層、邊緣層和業(yè)務(wù)接入層。骨干網(wǎng)絡(luò)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)備互通問題相對(duì)較少，可以適當(dāng)引入多廠商設(shè)備，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；業(yè)務(wù)提供層使用同一廠商設(shè)備，以減少業(yè)務(wù)互通障礙，保證業(yè)務(wù)提供，便于業(yè)務(wù)管理。所有業(yè)務(wù)在邊緣實(shí)現(xiàn)，只能通過業(yè)務(wù)路由器（SR/PE）接入，包括軟交換、視頻會(huì)議、VPN業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)專線、ATM/FR/DDN業(yè)務(wù)接入等等。業(yè)務(wù)升級(jí)或者新業(yè)務(wù)的增加、安全控制等只須在邊緣層進(jìn)行，保證骨干網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)間互連通過骨干網(wǎng)絡(luò)，比如城域網(wǎng)互連、IDC等等。

　　拓?fù)湓O(shè)計(jì)的思路是，在保證網(wǎng)絡(luò)層次化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，提高網(wǎng)絡(luò)效率、實(shí)現(xiàn)路由路徑最短化。以業(yè)務(wù)量為依據(jù)，打破行政區(qū)域，實(shí)現(xiàn)跨省匯接、減少匯接節(jié)點(diǎn)、減少匯接層次、減少端到端路由跳數(shù)；在核心節(jié)點(diǎn)、匯接節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)重疊的節(jié)點(diǎn)，內(nèi)部簡(jiǎn)化為一個(gè)層次。核心節(jié)點(diǎn)的選擇，充分考慮業(yè)務(wù)流量、傳輸資源狀況和地理位置因素，根據(jù)業(yè)務(wù)QoS、網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)和轉(zhuǎn)發(fā)效率要求，采用全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互連，保證在正常情況下，核心節(jié)點(diǎn)間延時(shí)小于15ms；同一局向之間至少使用兩條鏈路互連，采用不同的傳輸路由，相互之間優(yōu)先備份，控制故障影響的范圍。匯接節(jié)點(diǎn)設(shè)置根據(jù)流量流向，充分考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，打破行政區(qū)域限制，至少連接兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)局向負(fù)載分擔(dān)、故障備份；在經(jīng)濟(jì)緊密聯(lián)系、互相之間通信量大的部分省份，引入?yún)^(qū)域網(wǎng)絡(luò)概念，實(shí)現(xiàn)跨省匯接，同時(shí)邊緣節(jié)點(diǎn)可以直接連接核心節(jié)點(diǎn)。此外，對(duì)于業(yè)務(wù)量較小的地市，不單獨(dú)設(shè)置節(jié)點(diǎn)，而是就近合并城域網(wǎng)，控制節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

　　路由設(shè)計(jì)

　　路由設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的均衡性，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)整的靈活性。如前面所述，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了扁平化的設(shè)計(jì)思路，同樣在路由設(shè)計(jì)上也采用扁平化的思路。將大顆粒的省份和城市分布在不同的局向，保證整體上流量均衡，通過IGP路由策略實(shí)現(xiàn)；以城域網(wǎng)為單元進(jìn)行微調(diào)，使用IGP和BGP相結(jié)合的調(diào)整方法，盡量實(shí)現(xiàn)流量均衡，提高鏈路利用率，控制鏈路利用率均衡性相差在20％以內(nèi)。

　　在IGP設(shè)計(jì)方面，還要求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障情況下具有良好的控制能力、加快網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間、提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、適當(dāng)控制IGP路由表容量。IGP采用簡(jiǎn)單高效穩(wěn)定的ISIS協(xié)議，所有路由器在同一ISIS Level 2平面內(nèi)，通過科學(xué)的Metric設(shè)計(jì)，可以有效控制鏈路故障影響范圍。

　　關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　MPLS設(shè)計(jì)

　　MPLS技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，但在中國(guó)全國(guó)范圍這樣大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)上部署，在世界范圍內(nèi)還是首次，具有極大的挑戰(zhàn)性。對(duì)于多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)，MPLS技術(shù)應(yīng)用是全面提供新型業(yè)務(wù)，尤其是VPN業(yè)務(wù)和FRR保護(hù)。MPLS技術(shù)最大的挑戰(zhàn)是其標(biāo)簽的分發(fā)能力、標(biāo)簽收斂速度、標(biāo)簽表和標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表容量、標(biāo)簽表的維護(hù)能力等。多業(yè)務(wù)融合IP承載全網(wǎng)所有路由器運(yùn)行MPLS，采用LDP協(xié)議分發(fā)標(biāo)簽，為控制標(biāo)簽表和標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表的數(shù)量，全網(wǎng)只針對(duì)關(guān)鍵的路由進(jìn)行標(biāo)簽分發(fā)；同時(shí)為提高標(biāo)簽收斂速度，全網(wǎng)所有路由器LDP相關(guān)定時(shí)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，并統(tǒng)一標(biāo)簽的發(fā)布和管理模式。

　　MPLS流量工程TE可以實(shí)現(xiàn)流量均衡、提高帶寬利用率，基于TE的FRR可提供50ms級(jí)別的鏈路、節(jié)點(diǎn)保護(hù)，能夠更好地滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的要求。多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)，如CN2網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行初期帶寬相對(duì)充足，TE對(duì)提高帶寬利用率、緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞的作用并不明顯也不迫切。而目前DWDM提供的10G/2.5G波分鏈路沒有保護(hù)機(jī)制，無法滿足50ms級(jí)別的鏈路保護(hù)的要求，使用FRR則可以實(shí)現(xiàn)這一目的。

　　QoS設(shè)計(jì)

　　QoS技術(shù)是統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部資源分配的手段，是將統(tǒng)一的IP承載網(wǎng)絡(luò)邏輯上分為不同的資源子網(wǎng)。比如3G，軟交換、MPLS VPN、ATM等都可以單獨(dú)建網(wǎng)，現(xiàn)在采用IP/MPLS技術(shù)建設(shè)融合網(wǎng)絡(luò)，所有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)容量疊加，通過QoS技術(shù)分配資源給不同的業(yè)務(wù)。多業(yè)務(wù)融合IP/MPLS承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，需要考慮在鏈路適度輕載的基礎(chǔ)上，全網(wǎng)部署基于DiffServ的QoS技術(shù)，提供不同等級(jí)的服務(wù)，針對(duì)不同等級(jí)業(yè)務(wù)分配不同的冗余資源，滿足高等級(jí)業(yè)務(wù)的突發(fā)，保證高等級(jí)業(yè)務(wù)不受低等級(jí)業(yè)務(wù)的影響，實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻等不同業(yè)務(wù)在同一張網(wǎng)絡(luò)上的融合承載。

　　網(wǎng)絡(luò)組播設(shè)計(jì)

　　由于IPTV類型業(yè)務(wù)占用的帶寬高，可以利用廣播形式提供業(yè)務(wù)，因此客觀上要求承載具有組播能力。在具體設(shè)計(jì)中，在全網(wǎng)開啟組播功能，采用ASM模型進(jìn)行部署，整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為一個(gè)PIM-SM域，并通過設(shè)置組播邊界、分組過濾等對(duì)組播流量進(jìn)行控制和管理。骨干網(wǎng)RP設(shè)置在核心節(jié)點(diǎn)信息源較集中的位置。多業(yè)務(wù)融合IP承載通過MBGP和MSDP協(xié)議實(shí)現(xiàn)跨域組播，連接城域網(wǎng)，并為企業(yè)客戶以及ICP等提供中國(guó)電信的組播業(yè)務(wù)。

　　IPv6設(shè)計(jì)

　　IPv4存在地址空間及在應(yīng)用管理靈活性、安全性等方面的缺陷，使互聯(lián)網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)向以IPv6為基礎(chǔ)的下一代互聯(lián)網(wǎng)是不可避免的大趨勢(shì)。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求具有運(yùn)行IPv6的能力，所有的路由器具備運(yùn)行IPv4/IPv6雙協(xié)議棧的能力，同時(shí)使IPv6業(yè)務(wù)具備硬件轉(zhuǎn)發(fā)的能力。

　　對(duì)于CN2網(wǎng)絡(luò)，鑒于IPv6技術(shù)及其業(yè)務(wù)發(fā)展還處于試驗(yàn)發(fā)展之中，商用業(yè)務(wù)還較少，因此初期暫不在全網(wǎng)P設(shè)備啟用IPv6功能，通過在全網(wǎng)PE路由器上部署MPLS6PE功能，利用MPLS多協(xié)議能力承載IPv6接入商用業(yè)務(wù)，可使IPv6業(yè)務(wù)在全網(wǎng)范圍內(nèi)開展。

　　網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

　　在網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)方面，多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)需要在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、路由協(xié)議、防攻擊、控制垃圾流量等各個(gè)方面進(jìn)行安全的設(shè)計(jì)。

　　設(shè)備要求

　　多業(yè)務(wù)融合IP承載網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是大容量、高質(zhì)量、高安全和可管理的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，不僅要求路由器具有大容量高性能，還要求具備IGP/BGP快速路由收斂、MPLS VPN和FRR、組播、QoS、IPv6能力，還需要支持各類協(xié)議平穩(wěn)重啟和流量采集等技術(shù)（xFlow等）。

　　如在CN2網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，根據(jù)業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，骨干P路由器采用了A、B、C三檔次的高端路由器設(shè)備，業(yè)務(wù)PE路由器采用D、E兩個(gè)檔次的設(shè)備。不同檔次設(shè)備的容量要求不同，對(duì)于業(yè)務(wù)路由器要求具有豐富的業(yè)務(wù)特征。設(shè)備選型過程中，所有類型的路由器都經(jīng)過了嚴(yán)格的測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，通過IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠勝任多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)的要求。今后，隨著多業(yè)務(wù)融合IP承載業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，容量不斷擴(kuò)大，多業(yè)務(wù)融合IP承載將逐步進(jìn)行多機(jī)級(jí)聯(lián)集群技術(shù)，試驗(yàn)使用更高速率的接口類型。

* * * * * *

　　綜上所述，多業(yè)務(wù)融合IP/MPLS承載網(wǎng)絡(luò)可為電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定一個(gè)統(tǒng)一的有高質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)承載平臺(tái)。通過精心設(shè)計(jì)、部署、網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收測(cè)試以及多種業(yè)務(wù)加載運(yùn)行，充分表明IP/MPLS多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)承載包括企業(yè)VPN互聯(lián)、軟交換、3G、IPTV、視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控、高質(zhì)量大客戶互聯(lián)網(wǎng)專線接入和高質(zhì)量IDC等有QoS保證需求的關(guān)鍵業(yè)務(wù)。有理由相信，這種網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將加快電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)轉(zhuǎn)型，也在很大程度上促進(jìn)我國(guó)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的全面發(fā)展和向融合網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)步伐。

作者：劉志華 鄧永平 徐建鋒 來源：人民郵電報(bào)