下一代数据网网络技术和业务

　 1 固定数据网总体发展趋势

　　早期的数据网可靠性、QoS、安全性特性等较差，仅能满足上网业务的承载，无法满足和实现VoIP、IPTV、NGN、VPN、视频监控等新型业务的承载；其他业务则是每种业务一个网络，“烟囱式”架构，无法满足融合业务发展的需求。为了满足发展的挑战，“IP网络的电信化，电信网络的IP化”已经成为运营商网络的发展之路，ALL IP成为网络转型的方向。

　　在网络的建设中，“大容量、少局所、广覆盖”是战略指导方针，“层次化、路由化、端局化、接入多样化以及设备要求规范化”成为具体的实施原则，而随着多业务的接入、技术的发展，正在向“用户可识别、业务可区分、质量可控制、网络可管理”的深层理念发展。

　　在技术层面，数据网由早期的IP裸奔和各个ATM/SDH/MSTP等业务专网，逐步向IP/MPLS发展，链路也由GE向2.5G/10G/40G发展，核心/出口路由器的特殊网络位置以及大容量的发展需求已经对高密度10G接口和可集群提出要求，同时要求具备非常高的可靠性，IGP路由快速收敛时间达到亚秒级，通过BFD技术来保证骨干网业务毫秒级故障恢复，以达到类似于传输网的指标要求。汇聚层为业务控制点设备，伴随着融合业务的发展，也正在经历由多业务控制点向单业务控制点的发展。接入网技术发展迅速，多业务接入、识别和安全隔离、电信级可靠性以及QoS等是关注的重点。

　　随着宽带业务的快速发展以及电信网络IP化进程的逐步深入，固定数据网已经进入一个崭新的发展阶段。

　　1.1 目标架构

　　如图1，未来的数据网应该是能够提供语音、数据和多媒体综合服务的，保证服务质量、保证安全、综合各种接入方式、能够使得第三方方便地提供应用的一个理想通信网。

　　◆ IP骨干网：强大的路由和线速转发能力、全面的MPLS VPN支持能力、完善的策略控制和跨域互通能力；

　　◆ 业务接入控制层：深度感知，精细管理，安全认证、QoS控制、灵活计费；

　　◆ ALL IP 统一接入网：用户&业务隔离、统一管理、并将整个城域网的高可靠、高QoS、高安全、可运营&可管理、平滑演进能力向下延伸，满足全业务端到端的业务承载需要。

　　1.2 各层次网络发展趋势

　　1.2.1 骨干网的发展趋势

　　新一代IP骨干网将要满足差异化服务质量、亚秒级可靠性及更大业务流量的需求，如图2所示：

　　1.2.2 城域网发展趋势

　　城域网将朝着精细业务运营方向发展，相关发展阶段如图3所示：

　　1.2.3 接入网发展趋势

　　如图4，接入网将向宽带话、IP统一接入化方向发展：

　　◆ ALL IP融合是电信业务和网络发展的方向；

　　◆ ALL IP的演进从统一的资源管理平台、统一的IP骨干网、统一的IP城域网逐渐向统一的接入网发展，以支持多业务能力；

　　◆ 融合统一的IP接入网络，移动、固定、数据、TDM、专线统一接入，实现业务统一承载和互通，保证业务组合快速提供。

　　2 业务

　　2.1 业务总体发展趋势

　　◆ 宽带业务快速发展：用户数以接近30～40%的速度发展；

　　◆ 业务的宽带化：视频应用年普通应用带宽达到2M左右，部分高端应用可达到8M左右；

　　◆ 业务的综合化：在城域网上同时承载语音、视频、数据及企业互联等业务，具体来说，需要承载NGN、3G、IPTV、视频监控和宽带上网、VPN业务；

　　◆ 业务的差异化：根据客户和应用需求，提供不同QoS等级的服务，通过可靠性改进，提高业务的服务质量；

　　◆ 业务的可控化：业务的感知、认证、计费、安全、QoS等集中控制和管理。

　　2.2 业务发展展望

　　固定数据业务可分为租线、专线、宽带、VPN、语音及视讯等。在目前的数据通信业务中，主要包括传统的分组交换网业务、帧中继/ATM宽带网业务和IP网互联网业务，同时也包含一些新兴的数据增值业务，如VPN业务，视频业务，IPTV业务以及NGN业务。

　　随着技术的发展，除了传统业务之外，新兴的网络还即将开展以下业务：2G、2.5G的IP RAN业务，3G业务，IMS业务，固定移动融合业务

　　2.3 业务接入方式发展展望

　　当前，正是宽带接入网技术快速发展的阶段，新兴的VDSL、xPON、WiFi、WiMAX接入等均在运营商进行了规模应用或者试点。

　　◆ xDSL是当前广泛的固网运营商宽带业务接入，xDSL将由早期的512K，分阶段分区域提升为1M、2M、4M、8M、18M、25M等，包括ADSL2/2+、VDSL等技术，以满足家庭宽带业务快速发展的需求。

　　◆ xPON主要包括EPON和GPON，都是宽带接入技术，承载的业务以IP数据业务为主。EPON是由厂家推动的技术标准，由IEEE EFM小组提出，标准为IEEE 802.3ah。而GPON是由运营商推动的技术标准，由FSAN提出，标准为ITU-T G.984。

　　◆ 新兴的无线技术主要包括WiFi及WiMAX无线接入技术，当前业务正积极关注宽带接入新技术的发展，很多运营商按照有线为主、无线为辅的方式，本着有效益发展的原则发展接入业务。

　　3 不同层次网络最新技术进展

　　3.1 骨干网

　　骨干网对于全网业务的开展至关重要，目前主要采用MPLS技术进行业务承载，未来将朝着融合、有服务质量保证的电信级承载网目标演进，主要的新技术如下：

　　3.1.1 MPLS TE

　　MPLS TE将流量工程技术和MPLS相结合的技术。通过MPLS TE，可以建立制定路径的LSP隧道，进行资源预留，并且可以进行定时优化，在资源紧张的情况下，可以根据优先级和抢占参数的情况，抢占低优先级别的LSP隧道的带宽资源。同时通过备份路径和快速重路由FRR，在链路和或节点失败的情况下，提供保护，减少数据的丢失。MPLS流量工程管理机制主要包括路径选择、负载均衡、路径备份、故障恢复、路径优先级及碰撞、DiffServ TE等。

　　3.1.2 快速重路由FRR

　　对于复杂的网络，链路或者节点的失效等难以避免。传统的处理方法是由IGP对网络拓扑进行重新汇聚，快速产生路由。对于大型网络来说，拓扑的汇聚需要相当长的时间，一般为秒级，用户数据丢失比较严重。一种解决方法是，通过MPLS TE的FRR功能，最大限度地减少分组丢失。

　　FRR是MPLS TE中一套用于链路保护和节点保护的机制。当LSP链路或者节点故障时，在发现故障的节点进行保护，让流量继续从保护链路或者节点的隧道中通过，使得数据传输不至于发生中断，同时头节点就可以在数据传输不受影响的同时继续发起主路径的重建。

　　3.1.3 MPLS的高可用性

　　用MPLS技术建设承载网，必须要求承载网具备非常高的可靠性。这是因为，信令和语音业务等实时业务对承载网的要求非常高，依靠传统路由协议收敛无法[FS:Page]满足可靠性要求。利用MPLS来构建承载网，必须要从多个层面提供网络的可靠性。

　　首先应该提高设备本身的可靠性，采用控制平面和转发平面相分离的MPLS路由器，设备的所有关键部件应该冗余，并支持系统软件的在线升级和硬件的不间断转发技术(NSF)。其次在网络设计中，对核心设备应采用冗余节点、冗余链路和冗余归属的方式连接，备份路径预先设定，为实施快速切换提供网络拓扑基础。在节点之间部署快速故障检测机制如BFD,迅速检测到链路或者节点故障。最后通过MPLS FRR切换到预先设定的备用链路，整个故障切换时间保持在50ms。

　　为了配合硬件的不间断转发NSF，实现在控制模块切换过程中，数据转发和业务承载无损运行，则要求MPLS路由器至少在IGP协议如OSPF，ISIS和MPLS控制信令如LDP和RSVP-TE上必须支持协议的平稳重启Graceful Restart，从而使重启的MPLS设备，对网络中其他设备的数据转发没有任何影响，从而实现业务的无中断运行。有些MPLS设备则实现不间断路由NSR、不间断业务NSS，在不需要网络中其他MPLS设备配合的情况下实现控制模块切换时，无损业务运行。

　　3.2 城域核心层

　　城域网核心层负责对业务接入控制点设备进行汇接并提供IP城域网到骨干网的出口。

　　核心层主要关注以下方面：大容量、多业务承载、跨域互通、差异化服务、MPLS VPN。

　　核心层作为城域网的核心/出口设备，对其有较高要求，首先作为核心/出口设备：需要具备良好的扩展能力，同时提供灵活的流量分流功能，高品质业务上IP承载网，Internet上网业务上IP互联网；出口设备本身支持强大的路由能力，包括对MP-BGP的支持，丰富的MPLS VPN跨域方式，强大的路由表容量和完善的跨域能力等；设备端口密度需要满足需求，能够进行业务控制层设备的端口的汇聚，端口可扩展性强；转发能力优越、容量大，满足业务全IP发展要求，特别对于语音报文和组播报文具有卓越的转发性能。

　　城域网核心层设备周边互联设备数量多， 电信级可靠性要求双归和双互联，而随着用户的数量和带宽需求的持续增长，单台路由器的容量、槽位将不能满足业务需求，多机框集群将在城域网核心层得到大量的应用，面向未来具备平滑的容量升级能力，并有效节省建网和运维成本。

　　3.3 城域业务控制层

　　汇聚层是城域网的业务控制点，提供以下业务控制，基于用户级别业务流的管理、安全控制、QoS控制，业务识别、区分和认证、计费等关键功能：

　　考虑未来网络的深层次演进，汇聚层设备要求具备开放接口，未来能够与业务控制层联动，主要负责关联业务层和承载层次，实现统一的资源控制。

　　当前汇聚层存在分离的业务控制设备：BRAS和SR，分别对应多业务控制点和单业务控制点的建网模式。

　　BAS和SR设备根据不同管理手段进行不同方式进行接入：

　　◆ 基于用户进行管理的BRAS设备主要完成宽带接入、IPTV业务接入、VoIP业务接入、兼作企业专线尤其拨号专线的企业互联网网关，

　　◆ 基于接口管理的SR设备主要完成专线接入互联网网关以及专线VPN的MPLS PE。

　　随着技术的发展，出现了综合的业务控制设备MSCG，同时具备BAS和SR的功能，并可提供SBC、防火墙等功能。且汇聚层建设中，已经抛弃了L3+集中式BRAS的网络规划模式，并开始向端局化、路由化网络发展，业务控制层采用双业务控制点，宽带接入服务器BRAS＋业务路由器，接入不同的业务。MSCG提供更丰富的增值功能，便于全业务运营，满足融合的发展方向，有利于未来网络的演进

　　3.4 城域接入网

　　城域接入网，提供业务管道，满足多业务接入需求，为最后一公里的多种接入手段提供标准的IP可扩展接口；具备接入用户安全隔离，提供用户标识唯一性的能力，实现用户位置精确感知，确保用户的可溯源性；具备高可靠性和QoS。固网运营商当前一般采用LAN/RPR/MSTP等方式，移动运营商一般采用MSTP/SDH/ATM等方式。随着技术的发展，正朝向电信级城域以太网技术及分组传送网技术发展。相关的技术如图5：

　　3.5 宽带接入网

　　当前，正是宽带接入网技术快速发展的阶段，传统的xDSL/DSLAM、LAN及新兴的xPON、WiFi、WiMAX接入等均在运营商进行了规模应用或者试点。接入设备的智能化、接入技术的多样化和宽带化是未来网络的发展趋势。

　　当前业务正积极关注宽带接入新技术的发展，很多运营商按照有线为主、无线为辅的方式，本着有效益发展的原则发展接入业务。