未来互联网的承载网络

3 分组数据网

IP网不像期望中那么完美，IP网面临两个体系性"瓶颈"，一是地址空间短缺，现有IPv4地址体系已无法满足发展的需要；二是网络的安全、可信、可控、可管和服务质量等矛盾无法在现有网络体系架构得到根本解决。

针对第一个体系性"瓶颈"，即地址空间短缺问题。IPv4地址短缺虽可通过动态地址翻译等技术进行缓解，但会带来越来越大的安全追溯、应用发展和网络沉淀成本等问题。目前看，部署IPv6是现实可行的方案。

针对第二个体系性"瓶颈"，即解决安全、可信、可控、可管和服务质量等问题，必须另找途径。在下一代互联网的研究中，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，增加相应的手段满足承载网需求，使现有技术逐渐演进为下一代网络技术。

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，且充分满足未来信息通信业务发展的需求。

鉴于IP网络自身存在可控制、可管理、可运营以及服务质量(QoS)和安全问题，改良型技术路线的专家们为解决这些问题，采用多种技术试图对IP网络进行"修补"，使其满足未来网络的需要，其中代表性的技术是多协议标记交换(MPLS)技术及其各种衍生技术，如传送多协议标签交换(T-MPLS)、虚拟私有局域网络服务(VPLS)、供应商骨干网传输(PBT)技术及其相关技术，如MAC in MAC等电信以太网技术等。

MPLS、T-MPLS和虚拟私有局域网络服务(VPLS)等技术存在严重的可扩展性问题，也没有从根本上解决QoS、安全等问题，MPLS技术发展至今已有近12年的历史，可以说该想的办法也已想尽，很难再有重大突破。如果按照对现有IP网络进行功能扩展和修补的思路继续走下去，其结果只会使原本简单高效的IP网络变得愈来愈复杂，效率也越来越低，并且还很难从根本上解决问题。当然，改良型技术路线还要走下去，但能否走出困境，目前看来是一个未知数。

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，以创新的思路，重新设计一个新型分组数据网，彻底克服已有IP网无法解决的问题，且充分满足未来信息通信业务发展的需求。要重新设计一个新型分组数据网，一个极为重要的问题是必须明确技术需求，需要有网络的顶层设计。对于新型数据分组网的要求应该包括：网络的工作方式、网络控制、服务质量保证、性能管理、安全防护等方面的具体措施。

4 新型分组数据网

ITU-T FG NGN中已经明确了未来分组承载网(FPBN)在NGN框架体系中的位置，并且开展了4个方面的研究工作：问题说明、一般性要求、顶层设计、候选技术。目前，前3个任务在中国主导下基本完成，形成了相应的建议书：Y.2601——"General requirements of Future Packet Based Networks"和Y.2611——"High level architecture of Future Packet Based Networks"，为后续研究打下了基础[1-2]。现在，关于满足FPBN需求和顶层设计的网络具体实现方案(即第4项任务：候选技术)的研究工作转移到ITU-T SG13的公共包交换数据网(PDN)中进行，中国提出了目前唯一的一个候选方案——分组电信数据网(PTDN)。

分组电信数据网支持不面向连接的工作方式，这是主要的工作方式；理论与实践均表明不面向连接的工作方式拥有最佳的开放性和网络的可扩展性，IP网的成功之处就是它采用了不面向连接的工作方式；PTDN保留IP网的最重要的特点，即采用不面向连接的工作方式，确保了网络的扩展性和对IP网的有效继承性，通过引入电信网的特点，实现网络的可知、可控和可管。作为补充，PTDN也支持面向连接的工作方式，以便适应特定场景的用途。

分组电信数据网采用层次化网络，双地址映射的地址体系和按地域分配的有序地址结构，基于节点势能的确定性路由技术，自动多路由生成技术，拥有电信级的保护、倒换能力。

分组电信数据网为了实现网络可信性和保证网络安全性，在数据平面、控制平面与管理平面采用一系列技术措施，将数据平面分割成信任区与非信任区，在信任区内信息以透明方式传送，以确保网络提供"执法监听"能力。非信任区中的用户信息可以非透明的方式传送，保证用户信息的安全和完整。控制平面中业务节点接口(SNI)、用户网络接口(UNI)与网络节点接口(NNI)相分离，以确保网络节点控制平面的安全性。对于管理平面用户不可达，以确保网络节点的安全性。

分组电信数据网为了实现网络的分层管控，提供支持多业务的能力，采用多数据平面技术。分组电信数据网支持多数据平面，数据平面之间信息严格隔离，数据平面之间资源完全独立，即使在最极端的场合资源也确保独立和安全。数据平面独立运行、管理和维护(OAM)，以确保数据平面拥有完全独立的性能，数据平面拥有完备信令体系。

分组电信数据网为了保证资源的合理使用，符合绿色节能的国际大趋势和保证业务的确定服务质量和支持合理的商业模型，分组电信数据网应拥有完备的资源管理，保证公平算法、阈值告警、超配置丢弃等资源管理技术组合使用，实现网络资源精确可控，确保业务网所需的服务质量；分组电信数据网应实现资源分散管理，以保证资源管理的可扩展性；分组电信数据网应网络资源可规划，网络资源可知，网络资源可度量；分组电信数据网应提供支持紧急通信的能力。

分组电信数据网为满足优质广播业务的需要，应采用可控组播及组播的资源保证技术，组播群之间信息严格隔离，组播群之间资源完全独立，组播资源精细化管理，组播资源可知、可管、可控。

5 结束语

IP网发展至今已有30多年的历史，IP网的诞生和发展导致了互联网的辉煌。IP网是分组数据网，它是互联网业务的承载网。互联网是20世纪最伟大的发明之一，自20世纪90年代以来，互联网高速发展，与全球化深入交织，对生产生活、科技创新、社会服务和文化传播产生了深远影响，推动了世界发展格局巨大变迁和人类社会向信息社会的深刻转型[3]。随着互联网在全球范围内的不断普及，互联网固有的地址资源短缺、安全可控能力薄弱等矛盾日益突出，可持续发展受到严重制约，目前处于向下一代转型升级的关键时期，正孕育新的重大突破。它的突破将从它的承载网——新型分组数据网开始。

6 参考文献

[1] ITU-T Y.2601-2006. Fundamental characteristics and requirements of future packet based networks study group [S]. 2006.
[2] ITU-T Y.2611-2006. High-level architecture of future packet based networks[S]. 2006.
[3] 蒋林涛. 电信转型和下一代网的若干问题研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2006,19(1):1-5.

作者介绍：
 
    蒋林涛，信息产业部电信研究院总工程师，IP与多媒体标准技术工作委员会主席，ITU-T SG13副主席，国家"863"通信主题多媒体专业专家组一、二、三届成员。长期从事多媒体、数据通信、IP技术的研究开发和标准制订工作。1992年获国务院颁发的政府特殊津贴，1996年获"中华人民共和国有突出贡献的中青年科学技术专家"称号。