多业务融合承载网与传输网的关键技术分析

IP化是未来电信网络发展的必然趋势。业内越来越关注IP承载技术和传输技术的分工和融合，作为网络层面融合的主旋律，IP网络必将成为未来语音、视频、数据以及各种综合多媒体业务统一承载的网络平台，这在电信界已经达成共识。但是，作为多业务融合承载网络，传统的IP网络很难满足电信级业务对QoS、安全、可靠性和管控的要求。因此，需要对传统IP网络进行改进和优化，即保留IP灵活方便的特性，又满足电信业务承载和运营商对网络的新要求。

多业务融合承载网络建设的总体思路

基于IP/MPLS技术建设多业务融合承载网络已经被通信界认同。多协议标签交换（MPLS）技术作为IP骨干网络的核心技术已经被国内外多数运营商所部署。

目前运营商采取的普遍技术路线是以IP/MPLS为核心技术建设核心网，通过采用优化的拓扑结构和路由组织、快速路由收敛和重路由、MPLSVPN、QoS保障等先进技术，建设一个相对独立于已存互联网的、具备电信级可扩展性、可用性、可管理性、安全性以及融合业务承载能力的大容量IP/MPLS精品网络，来承载各类具有QoS需求的高附加值业务。利用IPVPN业务平台承载多种业务，采用DiffServ和MPLSTE相结合的技术提高IP网络的QoS性能，提高网络控制力度和增加网络智能。在多域情况下，网络域之间建立完善的互通和跨域保护机制，并保证业务质量端到端的一致性。在接入网，以各种数字用户线(xDSL)、各种无源光网络(xPON)技术为主导构建多业务宽带接入网，重视网络边缘的部署和管理，实现多业务的区分和QoS保障。

骨干网多业务隔离技术

MPLSVPN技术是促进多业务网络发展的关键技术之一，它在统一的IP网络上划分出多个逻辑上相互独立、相互隔离的业务专网，为不同的业务安全统一承载提供了手段。一方面，通过私网地址＋VPN逻辑隔离的方式，使不同业务共享IP承载网时互不干扰，不引入安全问题影响网络其它业务，保证业务网络安全；另一方面，同一业务系统的各种类型的流量，如不同的业务流、信令流、控制流等，也可以置于不同的VPN内，实现不同安全域业务的安全隔离，并且便于QoS差异化的实施。

MPLSVPN包括二层VPN和三层VPN两类。其中，MPLSL3VPN由于其标准和技术的成熟性，在目前的实际网络中得到了广泛应用。MPLS VPN具有良好的扩展性，只需要在边缘路由器（PE）上作配置，原有路由协议无需作任何改造，控制策略灵活，同时，能够利用MPLS本身的特性提供QoS、TE和链路保护恢复。

骨干网多业务QoS保障技术

目前，运营商普遍采用DiffServ+网络轻载的方式实现关键业务的QoS保障。DiffServ的最大优点在于其良好的可扩展性，不足在于质量保证的相对性，与网络轻载的结合不仅可以大大提高质量保证的严格性，同时也避免了单纯网络轻载的带宽资源浪费问题，降低了对过量带宽供应比例的要求。通过两者的优势互补，实现大规模网络中QoS严格性与网络成本的统一。

随着IMS的融合，多媒体业务将规模化开展，网络资源相对匮乏和业务需求不断增长的矛盾将逐渐深化，尤其对于带宽资源不够丰富的城域网和接入网来讲，矛盾尤其突出。同时，运营商希望对IP网络进行更好地控制和管理，使得网络资源的分配与业务层的QoS要求相匹配。基于网络资源控制的思想，ITU-T、TISPAN、3GPP等国际标准化组织都进行了相关的研究，并分别提出了RACF（资源和准入控制功能）、RACS（资源和准入控制子系统）和PCC（策略和计费控制）标准规范。其体系架构和主要思路基本相同，均是在业务层和承载层之间引入资源控制功能实体，充当业务层和传送层之间的资源仲裁，将业务层的QoS需求有效地传递到网络层，使传送网络不再只是透明的带宽提供者，而是能够知晓并控制业务对传送资源的使用情况，从而支持基于资源使用和服务质量的商业模式。

有关资源准入和控制的相关标准目前发布了Releasel1，针对端到端以及多种网络环境下的实现细节还处于标准化中。由于新的网络层次和设备的引入会带来网络改造、复杂性、可靠性等一系列的新问题，原有网络设备（如BRAS、GGSN、软交换机、VOD控制器）需要进行改造，增加与承载控制设备之间的协议接口，以支持业务请求和资源控制信息的传递。由于目前接入网的QoS成为QoS问题的主要瓶颈，因此，可以从接入网的QoS资源管理着手解决，逐步向城域骨干网扩展。受限于标准和产品的成熟度，在全面商用和部署之前，Releasel1技术还需要进行大量的研究和试验工作。
 
骨干网故障保护技术

在业务统一承载的环境下，完善的故障保护机制是实现网络高可靠性的方法和手段。目前，网络故障主要依赖IGP/BGP快速路由收敛方式实现，核心层节点可采用MPLSTEFRR实现一跳式链路保护，主/备TELSP按照1:1或1:N方式设置，对于备份LSP，可为其设置固定的预留带宽，也可以在故障情况下依赖网络轻载方式空余的带宽来决定。使用MPLS TE FRR，网络发生故障时TE头端节点不需进行处理，而是由故障点的上一跳节点检测到故障后将流量迅速切换到预先设置的保护隧道中，即在故障本地完成保护处理，故障保护时间一般可控制在50ms之内。

值得注意的是，对实时性要求不同的业务对网络故障保护时间的要求也明显不同，但VPN承载网中的IGP/BGP网络协议无法设置各业务路由前缀的收敛优先级，只能按路由前缀在路由表中的排列顺序依次收敛，这样如果关键业务路由排在路由表的最后位置，则会导致收敛时间过长，业务质量下降。因此，未来网络故障保护的理想解决方案应该考虑在邻居间建立多个IGP/BGP连接关系，分别传递对保护时间要求不同的业务路由，并保证关键业务对应的连接可优先检测到故障及收敛。但这种方式也势必会带来路由处理的复杂性，因此需要在优先快速收敛和网络稳定性之间找到一个平衡点。

多业务融合承载边缘

为了支持融合业务承载，实现业务的精细化运营，要求骨干网边缘的业务控制点（即BRAS、SR等业务网关）能够终结包括xDSL和2G/2.5G/3GRAN等在内的各种类型的接入网，并具备业务控制、QoS控制和用户安全控制等一系列新的能力，形成多业务融合承载边缘。

未来网络边缘的构建有两种思路：一是单边缘方案，即将一个家庭的普通上网和多媒体交互类应用（如VoIP、IPTV等）的二层终结都在同一台业务网关上，该用户的流量都经过同一台三层网关控制设备，通常为BRAS；二是多边缘方案，即是一个家庭的不同业务的二层终结分别终结在不同的业务网关上，该用户的流量经过不同的三层网关控制设备，通常上网业务由BRAS终结，IPTV等业务由SR终结。多边缘方案需要接入网设备（如DSLAM）具备分流和QoS支持能力，对接入网要求较高，因此，单边缘方案比较受欢迎。

不管是单边缘还是多边缘方案，随着未来融合业务的发展和业务种类的增多，下一代业务网关都需要具备更强大的功能，它主要包括以下几个方面：

◇支持原有BRAS的主要特性及其扩展，包括接入终端的认证、授权与计费，组播复制与分发控制，TriplePlay(Internet、IPTV、VoIP)业务的网关控制，基于用户的流量整形及带宽管理等。

◇具备层次化QoS能力，保证多业务的QoS。根据物理端口、逻辑端口、用户VLAN等信息，对具有不同优先级的不同业务进行多级层次化的优先级调度，实施不同的拥塞避免、流量监管和整形等策略。

◇具备业务感知和业务区分能力，支持融合业务控制；通过深度报文检测（DPI）等手段，对不同类型的业务流量进行识别，并基于策略对所感知的业务进行相应的控制和处理。

◇具备安全控制功能，包括基于应用层的状态防火墙控制，防止各种攻击或资源滥用，保障终端、网络与业务的安全。同时，会话边界控制器，充当信令与媒体代理，防止关键业务网络受到攻击或资源滥用。

具备融合承载能力的宽带接入网

与核心网不同，宽带接入网技术多样，结构相对比较复杂。在未来的宽带接入网中，一方面，通过PON、ADSL2+等技术实现高带宽轻载，突破接入瓶颈；另一方面，通过逻辑隔离技术和基于802.1P的QoS能力，实现多业务的区分和差异化的服务保障。

宽带接入网对多业务的承载主要有多逻辑通道和单逻辑通道两种解决方案，多逻辑通道方案需要为每种业务分配不同的逻辑通道；单逻辑通道方案是多种业务共有一个逻辑通道。

在多逻辑通道方案中，接入终端支持多个物理端口，每个物理端口对应不同的逻辑通道(PVC或VLAN)；接入终端实现针对不同逻辑通道的端口绑定和QoS功能；接入设备针对不同逻辑通道进行QoS标记，在接入层和汇聚层提供基于802.1p的QoS保证，进行基于优先等级的队列调度和速率限制等操作。这种方案实现简单，技术比较成熟，但对于新业务需要预留逻辑通道，或者在新业务出现时重新规划逻辑通道，业务扩展能力较差，可用于业务发展初期。

在单逻辑通道方案中，接入终端支持多个物理端口，每个物理端口对应不同的应用，不同应用承载于同一逻辑通道；接入终端需要具有业务感知和区分的能力，并针对不同业务类型进行QoS标记，接入层和汇聚层提供基于802.1p的QoS保证。这种方案实现较为复杂，对设备功能要求高，目前技术尚不成熟，但其扩展性好，业务开展灵活，是未来业务承载的理想解决方案。

总结

随着未来融合业务以及大带宽多媒体业务的规模化发展，业务对统一承载网络的要求会越来越高，网络需要具备完善的业务区分和隔离、QoS和可靠性保障能力，实现对一般业务的普遍支持和对关键业务的优先保障。然而，新技术的引入也必然会带来网络改造成本的增加和网络复杂性的增大。未来，网络运营商将会在业务和技术的双重驱动下，继续寻找业务承载质量与网络投入成本的最佳平衡点。