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IP络技术发展趋势和发展策略

一 当前IP络的主要问题

面对电信业由语音业务向数据业务进行战略性转变，面对络IP化的必然趋势，各运营商纷纷进行IP数据络的建设，目前已基本建成了具有一定规模，覆盖范围较广的IP数据络。但是，现有的IP络在业务承载和运营上还存有不足，各运营商对现有IP是否能够承载各种电信级业务仍存有疑虑。

在业务承载方面，自从Internet进入到电信级商用领域，原有的尽力而为传送的技术已不能满足不同用户不同应用的不同要求。IP技术也在逐步地完善以满足不同的用户、不同的应用对络的不同的要求。由于缺乏完整的系统考虑，现有的IP在电信级业务承载上还存在不少问题。虽然IP络在QoS上有了很大的进步，但现有的IP络大都只是在单个节点上提供相对优先权的处理。如果没有在全层面上特别是在接入中解决业务感知和接入允许控制，就不可能真正解决端到端的业务质量问题。此外，现有IP络在业务承载上的不足还体现在络业务安全性和络管理能力不足上。由于IP技术的开放性使得IP络业务很容易受到攻击，黑客无处不在、业务不时受到攻击等，这些都导致用户业务体验无法提高，特别是商业用户对此存在较大顾虑。在络管理问题上，传统IP络没有定义和设计针对公众环境的管理维护体系，当络发生故障时，对故障点无法定位或者定位不够迅速，影响络业务的服务质量。

在业务运营模式方面，尽管数据通信业务的增长迅速，络的IP化趋势已经达成共识，但到目前为止数据业务仍不是运营商的主要业务收入来源，数据业务在整个电信业务收入中的比重还是很小的，难以支撑下一代电信业务的发展，这也与IP络的用户数和业务量不相称。目前，制约数据业务发展的主要因素一是服务和资费模式比较单一，不利于把各种层次的消费群都吸纳到络上来；二是缺乏成熟的商业运营模式，没有建立比较完善的宽带产业链，把社会上的各种资源吸纳到络上来，充实络的内容，把客户留在内；三是缺乏用户确实感兴趣的，同时又消费得起的业务。

业务模式是IP络赢利的关键，现有的IP络应在业务承载和运营手段上进行完善，提升络对业务的承载能力，保证业务承载的质量，提升ARPU值，走出IP络运营“增量不增收”的困境。

二 IP络发展趋势

2.1 IP电信

（1）作为主要承载络的IP络必须满足的要求

根据目前络发展的趋势，下一代络是能够提供各种业务的综合、开放的络。IP络作为支撑下一代电信业务的主要承载络，必须满足如下要求：

· 可运营可管理。下一代络应能够提供营运商一套方便的络业务运营的管理手段，包括对用户的管理、对元设备的管理、对络资源的管理、对业务的管理等。

· 提供多业务承载的能力。电信业的竞争是全业务的竞争，营运商希望在一个络上提供对多种业务的承载，以降低基础络建设开销和运营维护成本。IP承载不仅要能够承载现有的Internet业务、承载语音、视频等多媒体业务、还要具备诸如NGN，3G等新业务承载的能力。

· 具有业务质量保证。IP承载首先必须是一个高度稳定、高可用的络，以保障业务的可靠运营。其次，它应能够保证向用户提供类似原来电信相同甚至更好的服务质量，使业务在络上的时延、时延抖动、丢包情况是可控的、可预测的。

· 业务安全。IP承载必须要具有提供端到端服务的安全性。避免或减少黑客或其他恶意攻击对络业务的影响。从络设备抗攻击、用户业务保护、避免非法用户业务盗用等方式保护络业务安全。

（2）IP电信络的特征

IP电信（IPTN造纸填料）是建立在IP络技术基础上，能够满足电信运营需求，使运营商减少投入、带来增值的通信络解决方案。它可以承载传统的PSTN业务和数据专线业务，支持电信级服务质量的IP新业务。IP电信不是否定现有的IP络，而是对现有IP络的改造，解决IP络QoS、安全、管理等问题。IP电信有以下几个特征：

· 可以跟现有的IP络共存，不影响传统的无QoS的业务；

· 能够承载传统的电信业务，并且支持新的电信业务；

· 业务使用前申请资源，使用中保证资源，使用后释放资源；

· 基于分层的络结构，包括逻辑承载层、承载控制层、业务控制层；

· 承载层基于MPLS，跟传统IP业务从资源上分离开；

· 承载控制层引入CM，实现对资源的统一管理。

（3）IPTN络参考模型介绍

目前，业界对于IP电信的概念、发展思路等逐步达到共识。图1所示的是IPTN的络参考模型，从水平方向上看，IPTN包括IP接入、IP端局、IP骨干几个部分，其中：

· IP端局是用户进入运营商IP络的第一个IP设备，这个设备在运营商络的物理位置一般在运营商PSTN络端局的位置，称之为IP端局，在设备形态上，是在现有BAS设备或MPLS VPN PE设备的基础上增加必要的功能而构成的设备。该设备还应提供带宽管理功能，提供防火墙、加密验证和VPN功能， 支持用户管理、业务管理以及配合承载实现QoS管理等功能。

· IP接入是用户到IP端局属于运营商的一段络，为了确保络的可控性、可管理性和安全性，IP接入必须是一个二层络。

· IP骨干的建模式可以有两种方式：一种是为IP电信业务单独建立一个物理IP络，络的安全性、可靠性要高一些，对IP端局设备的要求也可以低一些。另一种是IP电信业务和Internet业务共用一个物理络，这时必须采用必要的技术手段将IP电信业务和Internet业务进行资源上的隔离，以防止Internet业务或各种络攻击、突发事件等不确定因素对IP电信业务的影响，一般采用MPLS流量工程技术来实现两个逻辑业务络的资源隔离。

· 为了给IP电信业务提供端到端、有严格QoS保证的承载通道，IP端局需要接受统一的资源管理控制。

· IP接入和IP骨干有不同的QoS实现机制，IP接入QoS的实现机制还和具体的接入手段有关。

· IP电信的计费模式是按业务收费，用户感知的是业务层面的服务质量而不是承载层面的QoS，用户业务获得QoS保证的方法是：用户申请业务，业务确定QoS，业务向络申请QoS，用户根据所用业务向运营商交费。

2.2 格技术

互联发展到今天，已给人们的生活带来了巨大的变化，它为人们构造了一条信息高速路。但是，这条信息高速路的使用率只有5%。因此，摆在人们面前的问题是如何利用互联的价值。越来越多的人认为，格作为一种新的理念，新的技术，新的设施，将会成为互联的下一个浪潮。我国在基于格的络计算环境领域研究已开始了研究。格研究已被列入国家“八六三”计划和“九七三”项目。

传统互联实现了计算机硬件的连通，Web则实现了页的连通，而格络环境则试图实现互联上所有资源的全面连通。全面连通，实际上就是将整个互联上的各种资源整合成一个强大的络环境，通过使用标准的、开放的、通用的协议和接口，实现计算、存储、通信、软件、信息、知识的资源全面共享。这种络计算环境包括三个基本特性，即动态的资源共享，协调地利用不同地点的络资源，对于不同地点、不同单位的资源、人员等按需要动态地组成“虚拟机构”。因此，基于格的络环境相应的基本三要素包括：实现高性能计算机系统共享存取的计算格、实现应用软件和信息资源共享存取的信息服务格和实现数据库及文件系统共享存取的数据格。从功能方面的实现资源共享、协同工作蜂窝状结构具有明显的吸附性，实现应用层面的互联互通，提供一体化服务（一站式服务）、无障碍服务（自动化与无缝连接）和动态服务，对原有系统进行集成，共享资源（计算、软件、数据），提高利用率，实现负载平衡、容错容灾和就近服务。在性能方面可以拓宽应用面，实现用户与用户的互动，而不只是用户与机器的互动，利用迈特卡夫和布朗定律实现络扩张效应，提高系统的价值；提高服务器端的资源利用率；实现自动化、减少人为环节；实现并行工作、缩短路径、消除瓶颈。

基于目前的络体系结构有许多困惑，其中之一是利用在地域上分布很广的资源解决各种大型问题，如面向E-Science的黑洞、粒子物理、宇宙文明、生物基因等大库存电子型问题研究的计算时，在资源的调用是分布式的、自组织的前提下，如何提供对实时性、可靠性、安全性等要求不同的QoS服务。

从图2通用的表示络计算环境的结构图可以看出，计算、数据和通信是络计算环境不可分割的三个部分，而在图3表示的格沙漏模型显示，资源层和连接层是限制络计算环境及其应用的瓶颈。

采用光络是克服络电子瓶颈的重要途径，也是络环境中必不可少的资源。它不仅是如图3所示的数据和计算应用时应用层与分布式异构资源访问的关键，同时可以由用户或应用对通信带宽、延时、抖动等相关资源属性进行控制和管理，实现以数据驱动和计算驱动的资源按需调度。因此，先进智能的光络作为络环境构造的一部分，不仅提供络传输的带宽，还可以由数据和计算应用自组织地发起建立专来满足应用要求，改善资源层和连接层的性能，与应用层的其它功能一起来改善和提高络计算环境的性能，可以说，先进、智能化的光络是络计算环境尤其是格应用的原动力。

目前，国内外对于格的研究主要还是集中在如何建立格环境，开发格软件等方面。对于如何基于格环境提供针对社会大众的业务则没有成熟的研究成果。正是因为这样的限制，目前已有的试验格还只是局限于科研、大容量计算等专业领域。

2.3 城域以太技术

城域以太是采用以太技术作为用户络接口(UNI)的城域，可运行于裸光纤，SDH，DWDM，MSTP和MPLS等多种传送方式之上。针对以太技术缺少QoS保障和统一的管能力等问题，城域以太论坛(MEF)主要从城域以太的架构，城域以太提供的业务，城域以太的保护框架和QoS，城域以太的管理四个方面开展研究工作。城域以太作为一种全新的络架构，可以更好地利用传统络，保护既有投资。城域以太技术在城域建设中越来越受到重视，下一步的标准化工作内容包括：进一步标准化以太业务参数和相关属性，包括太虚拟专线业务（EVPL）、以太专用LAN业务（EPLn）、以太电路仿真业务（CES），定义运营商级的基于以太的城域传送技术，定义以太电路仿真以及城域以太的元管理系统（EMS）和络管理系统（NMS）。

城域以太论坛目前有关城域以太研究主要有两个方面：一是以太技术向下与SDH结合，利用SDH的管理能力、故障保护切换能力提升以太的组能力和性能，此方向有代表性的是MSTP技术；二是保持以太的底层特征，利用上层的智能技术来补充以太相关能力的不足，此方向有代表性的是MPLS技术。

三 IP技术关键问题

3.1 QoS问题

能否保证QoS是IP络能否能成为未来统一平台的关键，目前基于分组承载的各种QoS解决方案主要关注于承载络设备的QoS处理能力，更多的是基于分组承载络设备的实现技术（如CAR、整形、队列调度、优先级标记及DiffServ等），这些具体的技术是所有QoS实施的基础，IP QoS关注的重点。 IP络需要从管/资源方面实施相应的QoS控制策略，因此需要有一个全的QoS解决方案。IP电信的QoS方案是一种基于资源隔离和业务请求的IP QoS框架及方法，把传统电信的思路应用到IP络中，将信令，DiffServ，MPLS，流量工程（TE）和策略控制（Policy）技术结合应用，能够严格保证每条业务流穿越IP骨干时的QoS要求，使得IP络可以支持各类需要电信级服务质量的新业务。

3.2 IP络安全

IP络没有UNI和NNI的区别，在承载层面是相互可见的。运营商络设备、协议甚至拓扑对用户可见，用户侧产生的IP信息既有可能在用户侧终结，也可能在络中终结，这就使得用户侧有机会与运营商络交换非法路由信息，也可能攻击运营商络的路由器和控制设备。另外，位于络边缘的用户侧络、业务和应用一般都使用TCP/UDP/IP技术，用户之间在承载层和应用层都相互可见。这种要在通信过程中才确定信任关系的不面向连接的工作方式为用户之间的相互攻击对方络，攻击对方的应用和业务提供了方便。同时，在目前的IP络上，安全性要求低的一般Internet业务与安全性要求高的电信级业务混杂在一起，没有进行很好的物理或逻辑上隔离，对业务的安全性产生很大影响。在一个安全的IP络中，Internet业务和电信级业务的隔离是保证业务安全的重要前提之一。IP电信安全技术方案就是在现有的IP络上，将Internet业务和电信级业务作为两大业务区别对待，并在承载中通过MPLS LSP技术隔离传送，并利用信令机制建立端到端之间的连接，使IP络变成一个面向连接的安全的络。。通过在边缘设备上实施流分类技术，识别出不同的电信级业务流和Internet业务流。通过在接入和边缘设备实施针对业务流的带宽管理机制，隔离和控制不同业务的资源使用，可以有效地防止业务盗用和恶意攻击，从而保证电信业务在IP承载上的安全。

目前，ITU-T正在制订和开发IP络安全体系架构，以提供最大的络和端—用户资源保护，允许多络技术共存，提供端到端的安全机制，提供应用于多个管理域的端到端安全解决方案，确保用户以安全方式接入到IP络。

3.3 MPLS技术

多协议标签交换（MPLS）技术目前已成为IP络QoS的基础技术，具有良好的可扩展性，适用于大规模核心络。通过MPLS技术可以实施流量工程，区分服务和计费管理，增强电信IP络的盈利能力。MPLS 快速重路由功能使得LSP上的节点或链路在出现故障时，能自动迂回或切换到新的LSP上，保证络业务的不中断。MPLS通过路由受限—标记分配协议（CR-LDP）设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情况。IP络也可以通过MPLS技术提供语音和电路仿真业务。

3.4 IPv6技术的应用与演进问题

对于IPv6协议，它的最大优势是提供了巨大的地址空间。IPv6适合于IP业务端到端的特性、巨大的用户数目、永远等特点。但一次性地以IPv6取代现有的IPv4络是不可能，也是不现实的，IPv4和IPv6络将共存相当长的时间。

IPv6络的开始阶段要面临很多的问题：

（1）从络的构架上看，要关注IPv4与IPv6的转换，过渡和共存；

（2）从技术角度看，目前的所有过渡技术中，没有一个能统一彻底地解决问题，需要根据不同的环境和不同的客户进行不同的适配和不同的技术组合；

（3）从业务开展模式上看，首先要解决好用户的接入、认证、计费、管理等工作；

（4）IPv6的真正大量应用应是在家庭络、家居安保、传感器络、3G、NGN等领域，我们应有效地开展上述IPv6应用，逐步平滑地升级IPv6的功能。

四 我国IP技术开发迈向纵深化

实际上，在业务的驱动下，IP通信技术的研究已经在络、协议、业务、应用技术等领域全面展开。目前，电脑租赁IP通信技术的发展重点主要包括以下几个方面：

（1）关于下一代互联的研究，包括路由协议、编址、演进和IPv6业务应用，例如大规模点到点的多媒体通信、无线/移动应用、定位应用、计算格和数据格、视频会议、高清晰度电视、基于组播的多点多路视频会议、支持远程教育和远程医疗等综合应用、基于组播的高清晰度电视、流媒体业务与应用等的研究；

（2）IP相关技术的研究，包括IP QoS（比如IP QoS的模型结构、信令机制、服务协议、监测手段、计费和互通等），基于IP络和MPLS络的性能、以太性能等方面的研究；

（3）关于互动多媒体络与业务、流媒体络与业务的研究；

（4）关于虚拟专用技术和应用的研究，包括L1 VPN络和业务框架、L2 VPN络和业务框架、通用VPN功能要求、MPLS VPN的QoS技术、MPLS VPN的络管理技术等；

（5）关于IP视讯通信技术的研究，包括视讯系统的技术要求、框架结构、认证、授权和计费、编号与编址、MC设备技术要求以及MP设备技术要求等；

（6）关于MPLS传送话音（VoMPLS）技术的研究；

（7）关于电子政府、企业的信息化和运营发展模式的络化、格技术的大量应用、集中计算以及企业的协同工作对数据络的影响的研究。

其中，下一代互联NGI的研究一直为业界所关注。作为与NGN同步进行的络，NGI在基本技术、络体系与管理理念方面与NGN交相辉映，成为络演进进程中的两大方向。目前，投资规模和影响力最大的NGI研究项目是CNGI项目，CNGI项目的目标是2004年初步建成20个核心节点、100个接入络的全国示范络，到2005年底逐步建成30个核心节点、300个接入络的全国示范络。完成基本络试验和一批重点应用示范系统建设，积极参与国际下一代互联络的研究，争取完成一批核心技术专利和提交若干个相关标准等。

五 我国IP络和产品发展策略

5.1 制定国家IP络和产品的总体发展思路

国家在“十一五”期间（甚至更长的一段时间里），发展我国IP络及其关键设备的产业化工作的总体思路应该是：“抓两头，带中间”，即粘附力—涂层与底层的粘结的程度通过产业化的先期研究工作和产业化的下一代络和下一代互联基础与应用工程建设，来促进和带动国内IP络产品和关键设备的产业化工作。

在产业化的过程中要充分考虑到以下三个方面的相互配合：

（1）产业化的先期研究工作

· 下一代络和下一代互联基础研究，包括下一代络、下一代互联、格、协议工程、络通信协议、络通信算法、安全体系等。

· 络关键技术研究，包括与下一代络和下一代互联的实现相关交换技术、高速传输技术、高效处理技术、高QoS服务技术，支持络管理和安全的流量工程技术、络系统性能评价技术、安全认证技术、支持多媒体通信和分布处理环境的多播技术、分布对象计算技术、中间件和海量信息访问及存储技术。

· 相关技术标准的研究制定，包括与国家下一代络和下一代互联基础设施的建设、运行管理相关的法规、相关设备的制造、检验等技术标准等。

（2）络工程

在不同的下一代络、下一代互联、格通信基础设施上，建立面向不同应用背景的逻辑络，通过相应的络应用系统，分别提供商业应用、企业应用、社会公共服务和国家职能。建议国家在重大项目上按照政策考虑、顾问咨机械发泡法：机械发泡法是借助于机台的强烈搅拌询、政府资助三个过程展开，同时将科学我国塑料包装材料年产监控系统量360万吨研究、产品化和标准化过程紧密结合在一起，与国外既合作又竞争，逐步完成由产品引进到技术引进和技术创新的过渡。

（3）络设备

络设备包括络接入设备、络路由器和交换设备、络管理产品、服务产品、络安全产品、络应用软件产品等。

总的说来，我国IP络技术和产品的发展思路应该做到以产业化先期研究和国家络应用工程为主导，核心络产品为先导，制定并完善相关的政策法规，加强政府的宏观指导和调控工作，注意产业化工作的阶段性，在不同的阶段，及时调整工作重点和管理方式，推动我国下一代络产业可持续发展。

5.2 重点扶持国内制造业

目前，我国通信络基本实现络低端设备和边缘设备国产化。对于络核心产品（如高端路由器、IPv6高端路由器），我国目前一些实力雄厚的厂商基本上掌握相应的技术，具有一定的研发和生产能力，正在努力加快这些产品的国产化步伐，并逐步和不断应用到IP络的骨干上，但从核心技术上看，尚有1～2年的差距。

结合我国实际情况，当前应重点扶持国内制造业，尤其是扶持具有自主知识产权的制造业。通过标准、知识产权、管制和产业政策等手段，鼓励我国运营商和我国制造商结成战略联盟。促进两业健康发展，促进我国通信产业整体发展，同时还应出台一系列保护措施，不至于使某些新开发的产品被扼杀在摇篮里。

以企业为主导的产品研制，投资力度要大，要集中，不要广撒，要由企业自己决定联合方向，减少政府行为。产品开发一定要以应用和市场为牵引，抓住商机，快速反映，求新，不求全，即不要从头自己做，充分运用集成的思想，利用国际大市场来开发有自己技术特色的产品。

对先导型的开发项目，提倡有实力的络通信企业与高校、研究院所建立联合研究中心，优势互补，有效地开发技术和产品，以高投入、高产出来推动企业和科研院所研发的良性循环。

5.3 加快下一代络和下一代互联体系架构的研究

加强对于下一代络和下一代互联的体系架构的研究，包括下一代络和下一代互联采用的核心技术、控制技术、业务提供方式、QoS和络安全性的研究以及商业模式的研究，以保证下一代络和下一代互联的研究和发展具有整体性。

5.4 国防和国家安全主导设备的研制

对国防和国家安全至关重要的主导设备的研制，还要实行政府牵头，集中各方力量攻关的方法，由政府采购，成熟后，逐步形成自己研发、生产和销售体系。

六 结束语

IP宽带络的构建使得现在的各种信息络有了统一的基础。并且，技术的发展和市场的需求又使得各种基于IP的应用和服务层出不穷， IP络最终也将会演变为一个以IP业务为核心的综合信息传送平台。(end)

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