未来互联网的承载网络

摘要:未来互联网需要支持窄带业务、宽带业务、固定业务、移动业务以及所有这些业务形态组合而成的业务，业务是变速率的，用户之间的通信是多进程的，因此要求网络具备灵活、有效的全网资源调度能力和支持多进程能力。在未来互联网的承载网的研究中，存在着两种技术路线：改良型技术和革命性技术。改良型技术路线不改变已有IP网的体系结构，而是在其基础上，采用各种技术对原有IP网络进行改良，使其演进为未来互联网；革命性的技术路线是从未来互联网技术和业务应用的需求出发，重新设计的一个新型网络，彻底克服已有IP网无法解决的问题，满足未来信息通信业务发展的需求。

关键字:电信网；互联网；分组数据网

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.

英文关键字:telecommunications network; Internet; packet data network

基金项目：国家高技术研究发展计划("863"计划)课题(2008AA01A301)

1 网络主流技术

在相当长的一段时间内，网络的主流技术问题已经很少讨论了，除了学术界在孜孜不倦地进行各种可能的新技术的研究，并不断地发表一些学术论文外，产业界已经认定，数据分组技术是未来网络的主流技术。随着通信技术的快速发展，特别是传输技术和交换技术的发展，目前在一条光纤上传输每秒太比特级的流量已不再困难，设备已经可以大规模产业化；每秒太比特级的交换能力已经是可为的，目前已经可以做到单设备的每秒太比特级的交换或路由能力，这样的设备也已经可以大规模产业化了。传输资源已经变得越来越便宜，能力越来越强；与此同时，基于统计复用理论的数据分组技术带来的问题(安全问题、服务质量问题等)正严重地困扰着产业界。产业界在寻找出路之际，又想到了基于时隙交换的网络技术，由于这个声音在增强，未来一段时间内到底是以数据分组技术为基础的网络，还是基于时隙交换的网络技术，又了有争议。

在互联网的环境下，网络需要支持窄带业务、宽带业务、固定业务、移动业务以及所有这些业务形态组合而成的业务。从应用场景出发来看未来的网络，当使用窄带业务时，用户需要网络提供与窄带业务相适配的网络能力，窄带业务可能是实时的语音业务，也可能是非实时的数据业务，即使在窄带业务的环境下，由于组合业务的存在，对网络带宽的要求也是变长度的，并且还需要同时适用实时业务和非实时业务。当使用宽带业务时，用户需要网络提供与宽带业务相适配的网络能力和带宽。当用户在上述复合的环境上工作时，用户要求网络能在全网范围内提供快速、灵活、按需保质的网络传输资源。这样的要求在固定通信的环境下，采用基于时隙交换的网络技术做到已经是非常困难，当用户处于移动环境下，采用基于时隙交换的网络技术来进行网络资源的动态调度就更为困难了。这是问题的一方面，当然对于这样的应用场景，目前还有技术手段，即按照所有业务对网络资源要求的上限来提供资源，比如说每人分配40 Mbit/s，这样做是可以满足上述所有要求的，但无论对运营者或消费者都是不合理的，是对社会资源的巨大浪费，从节能减排和资源的合理使用来说是不可取的。另一方面，目前用户之间通信的应用场景已经不是简单的点对点通信，简单地只在一个时间片内只是做一件事。一个经常可以看到的场景是：一个人一边在打电话，一边在上网；或者在一个家庭内，有的人在上网，有的人打电话，有的人在看网络电视，有的人在用P2P下载大型的视频文件，如此等等。也就是说，目前的通信已经是点对点、点对多点、多点对多点，多种通信连接的复杂应用；对于这样的应用场景，采用基于时隙交换的网络技术来进行网络资源的动态调度和连接几乎是不可能的。

针对上述的实际应用场景，用户使用的业务是变速率的，要求网络能具备相当灵活、高效的全网资源调度能力；用户之间的通信是多进程的，在一个时间段内，同时存在多个不同性质的通信连接，实现多进程通信，这就要求网络能够提供一对一、一对多和多对多的能力。对于这样的应用场景，采用基于时隙交换的网络技术是无法实现的。从目前可用的技术来看，只有以数据分组技术为基础的网络才有这样的能力。

2 传送层技术

ITU-T用两个研究期(8年)时间来研究下一代网络(NGN)，进过两个研究期的研究，取得的进展是：确定了下一代网采用的核心技术和下一代网的体系架构。下一代网络采用的核心技术是分组数据通信技术，因为只有数据分组技术才能适应可变速率的多媒体业务，只有数据分组技术才能适应用户的多方面的业务需求；下一代网的体系架构是，下一代网是由业务层与传输层及其支撑系统组成。下一代网的特点是：业务网与传输层相分离，业务网与承载网可以独立发展。这样的网络体系架构为业务发展提供了广阔的发展空间，也为用户提供业务开放了环境。业务层和传输层之间有两个功能模块[网络接入控制功能(NACF)和资源接纳控制功能(RACF)]是连接业务层和传输层的，从而使得业务层和传输层既相互独立，传输层资源又可以受控于业务层，为未来的经营性业务提供良好的技术基础。

上述的结论，有一点是有疑义的，即传输层到底是由一层还是两层组成。一层结构的是传输层完全扁平化，单一网络通信的传输网直接组成了端到端的通信能力；两层结构的则认为，传输层由两层组成，一层是分组数据网，另一层是传送网，分组数据网提供了端到端的数据分组的通信能力，传送网为分组数据网设备提供点对点连接(专线)。

有必要指出的是，这里指的是逻辑分层而不是指物理设备，不同的逻辑层的功能可以做在一个物理设备内。从目前的现状来看，传送网技术主要有：基于光复接、解复接及光波长交换技术的光传送网和SDH虚容器复接、解复接及SDH交叉连接技术的SDH传送网，它们不具备将分组数据前转或交换的能力，而只能提供用作将数据分组网设备间作点对点连接的专线。传送网一直是这样称呼的，但是传送网从来只是用作不同粒度不同尺度专线，而没有作为网来使用。当然增加信令后也可以成网，但其粒度的单位量纲不同很难做，要构成一个网络必须在统一粒度单位量纲后才有可能。如果将粒度的单位量纲统一为分组，从现有的技术来看，现有的传送网的节点中很难处理数据分组，因而在相当长的一段时间内，传送网(包括：SDH和WDM光波长交换等)和分组数据网都不可能融为一网。

这些结论是ITU-T对下一代网体系的研究结果，对未来互联网的体系架构有同样重要的参考价值。

作者：蒋林涛   来源：中兴通讯技术－－2010年 第2期　总第90期