基于IP的下一代运营网络的发展与研究

    信息产业部电信研究院通信标准所  杨崑

    互联网的迅速发展，带动了ip技术在网络中的广泛应用，建设基于IP的下一代网络成为通信界的共识。在建设和发展全IP网络的过程中，运营商不断对现有技术的不足进行改进并针对电信业务的实际需求启动了“精品网络”的建设工作。这项工作为奠定适合全业务运营的新IP网络的基础非常重要，并且还有新的解决方案提出，本文将对这方面的情况作一个描述和分析。

    IP网络的发展

    国内早期建设的IP网络只是承载了简单的互联网浏览和电子邮件等几个简单的应用，其接入速率很慢、数据流量不大，不存在对多业务的承载的需要，因此整体结构比较简单，采用的设备为具有分布结构和一定转发能力的路由器。

    随着互联网应用的日益丰富，用户数目迅猛增加，网络流量非凡是核心网络的流量以指数级数增长，运营商对已经建设的互联网做了进一步改进。主要是采用了全硬件结构的、更高性能的路由设备，并尝试在网络中增加了专有的安全保护机制以及局部的服务质量保证措施。

    这些改进只是部分解决互联网应用的需要，但对利用IP网络来承载各类电信业务，尤其是作为未来综合电信业务的承载网而言存在很大不足。运营商重新考虑了IP网络的定位并开始采用面向业务需求而设计的新设备，以及业务治理、MPLS、VPN、可控组播和流量工程等新技术。为减小投资的规模，实现差异化经营的目标，运营商采用了在保证现有互联网正常运营的基础上，针对未来综合电信业务开展的需要重新建设第二张IP专用网络的方式。

    IP运营网络亟需解决的问题

    虽然用户和运营商都对支持多媒体综合业务、具有安全和服务质量保证的承载网提出了强烈需求，但实践证实，简单地将基于互联网理念设计的IP网络引入电信运营中存在诸多的问题。

    首先是服务质量缺乏足够的保证措施，传统的互联网对底层数据包的传送不做复杂处理，完全依据“尽力而为的原则”。所有的应用数据包都是不做区分混合传送的，虽然这些应用在业务层面采用了部分的服务质量保证技术，但由于这种先天的缺陷无法从根本上解决业务的服务质量问题。曾经有专家建议依靠建设足够带宽的网络资源，依靠网络处于相对轻载状态来支持丰富的数据、语音、视频等多业务的开展，并且在网络设备和传输设备的性能上做出了很大改进，但实践证实这种思路是无法长期满足要求的，尤其是以带宽来换取质量的策略只能在部分骨干网络中起到一定的作用，站在整网的角度上依然有许多节点面临如何调配资源以满足不同业务需求的问题。

    传统IP网络优先考虑保证整体上数据传送的效率和网络结构的可靠性，对局部而言实际上处于无序和缺少治理的状态；业界已经公认IP网具有诸多的不安全因素，很多有服务水平要求的或很重要的数据是不宜在现有的互联网上传输的；依托现有的互联网开展电信运营甚至行业或企业内部的信息化工作都是不适宜的。

    互联网的早期设计中只考虑了以尽可能高的效率来传送数据，而将治理和控制问题放在业务层面或用户端来解决，不具备传统电信网络提供电信业务服务时要求的可治理性、可运营和可维护性。

    目前IP网上承载的业务可以区分为不需要严格QoS保障的互联网应用和严格保障的电信业务，这两类业务对承载网的要求存在明显不同，需要区别对待并加以隔离；传统IP网络缺乏隔离两类业务的有效手段。

    传统IP网络中承载网不直接参与业务的服务质量保证实现，需要通过各种措施弥补这个空白，这包括：在其中引入新的功能模块，理解并执行业务层对质量保障的各种要求；添加对承载网资源实时准确的把握的手段，以利于端到端的业务调度和安排；建立可以根据当前承载网剩余的网络资源，判定对新申请的业务请求是否接纳的一种业务控制机制。

    传统IP网无法区分互联网和电信业务，更无法区分不同的电信业务类型，无法把业务安排到相应QoS级别的业务通道上，因而无法满足同一IP网络同时承载多业务开展运营的要求；需要具备在业务控制层的帮助下，由承载网识别电信业务并安排到合理的业务通道上的能力；并且严格控制已接纳业务对资源的使用，防止已接纳业务超标准使用承载网资源，从而避免造成各业务对资源的争夺。

    传统IP网的所有数据混合传输，不可能对不同的业务或应用安排差异化的安全保证要求需要建立新的机制，能够区分普通互联网业务和电信业务，实现电信业务的端到端隔离传送并给以特定的安全保护，防止电信业务被盗用和受到恶意攻击，从而保证电信业务在承载网的安全传送。

    运营商着手建设精品网 来提升IP运营网络的性能

    针对目前互联网无法满足电信级质量要求的IP业务需求的情况，为了保障未来的综合音视频通信业务及其它信息服务的收益不被普通互联网应用分流，在目前IP核心技术还没有出现革命性改变的情况下，基础电信运营商纷纷筹措建设覆盖全国的第二张IP骨干网，俗称精品网络。原有IP网络亟需承载互联网现有业务，依然采用“尽力而为”的原则；另一个网络承载高质量的电信级业务，如VPN、会议电视、可视电话、IPTV、语音等。在实际建设中可以通过物理隔离或逻辑分割的方式来建设运营商的第二张网。新的网络和传统网络的差异不仅体现在技术实现上，在业务经营上通常也采用不同的策略，对于互联网业务一般继续沿用原有的粗放经营理念，收益主要来自基本的接入费用；对于电信级业务则延续传统电信业务精确的端到端服务和治理的方式。

    同时建设两张承载网络的模式已经得到了运营商的广泛认同，如英国电信比较早就同时拥有两张IP网络，一个用于承载普通的互联网业务，另一个用于承载MPLSVPN等电信业务；新加坡电信等其它运营商也都根据NGN或其它电信级业务的需要建设了两个IP网络。

    国内比较早启动这项工作的是中国电信，它的第二张全国骨干网Chinanet2（CN2）在2006年完成建设。CN2采用了扁平化网络设计，可以实现多业务承载网融合，结构不再象传统互联网一样而是实现了分层、业务相关节点基本集中到了网络边缘。CN2实现了比较高的性能指标：如，小于1秒的快速路由收敛、小于50ms的快速重选路由、可实现多个级别的业务区分、支持组播、可以进一步扩展支持IPv6功能、实现了基于IP或MPLS的灵活的2层或3层连接、支持快速自动端到端业务质量监控、保障和故障治理。中国电信建设的CN2通过上海、北京、广州三个节点和其原有的ChinaNet互联，互联链路带宽共60G；CN2和ChinaNet共享城域网和IDC资源，通过目的地址等手段判定并区分各种业务流量。目前主要收入来源于专线和VPN两种基础业务以及QoS/SLA和组播两种增值业务，下一步将逐步发展成为中国电信下一代能够同时支持语音、数据、视频、企业互联等多种业务的核心承载平台。

    中国移动的第二张承载网—IP专网从2004年中旬开始建设，目前已经将原来覆盖全国的Cmnet承载的中国移动GSM省间长途话路中继、NGN、MPLSVPN等业务割接到这张新网上；预计在2007年上半年，原有大多在CMnet上承载的2G长途干线话音、2G信令、GPRS数据和计费网管等应用都将会迁移到这张网上。中国移动的城域网采用一张网的形式，能够完成不同业务逻辑上的分离；城域网配备两套上联机制，一个链接承载互联网业务的CMNET，另一个则与新的IP专网连接，使互联网和电信业务区分传送。中国移动的IP专网将成为中国移动下一代能够同时支持语音、数据、视频、企业互联等多种业务的核心承载平台。

    可控可管的IP运营网络还需进一步的突破

    目前运营商建设的第二张网多是通过在网络边界提供业务汇聚、QoS保证、安全等功能来满足网络资源和业务安全的需要；MPLS(多业务标签协议)技术是其中采用的核心技术之一，其通过给不同业务打上不同标签，在路由器中按业务种类的不同进行分发控制成为可行。但MPLS现在可以覆盖的范围还有限。如何实现从用户端开始的业务隔离并建立相应的保障和控制措施，最终完全满足电信业务开展的需要，这是目前还在探讨的一个问题。

    建立可控可管的IP运营网络还需要进一步探讨成本低廉，技术简单的实现方式，使未来的IP网能够在统一的网络平台上提供多种业务的端到端区分、质量和安全保证，以及网络资源的控制和治理、具有灵活的可扩展性。这方面的方案很多，比较集中的思路是以比较简易的方式建立有序的治理机制，在现有的分组网技术上发展多业务传送技术。我们相信最终将会涌现有价值的方案并得到真正的应用。(张翀编辑)