网络融合技术的发展与实践

网络融合技术的发展与实践 刘韵洁 2007 7 24 内容概要： 一 IP网络的问题及解决思路 二 网络融合技术及实践 三 网络中立性的争论及启示 A B C D E 路由器技术的问题 不能测试，不能感知网络实时状态 路由器间不能交换网络实时状态信息 IP网的开放最短路径 OSPF 算法只根据网络的静态拓扑结构数据库进行 即：没有流量工程 TE（ Traffic Engineering）及没有操作维护管理 OAM（ Operation Administration Management）及资源管理功能 IP网络存在的问题 : 不可控 不可管 无法保证实事业务的 QoS 安全问题 可扩展性的问题 一 IP网络的问题及解决思路 TE & OAM OSPF 路由器 解决思路 ： 在路由器中增加 TE、 OAM和 MPLS资源管理功能 掌握网络资源情况：中继电路带宽、各节点端口及交换容量、优先队列数据和网络拓扑确定的路径等 在网络运行过程中发生故障和拥塞或新的资源呼叫时，对网络资源进行及时调整的功能 通过增强的 DS-TE 技术，实现对承载的每一类业务分配相应的资源，实现了在一个 LSP中可以定义不同的业务等级 使 IP网成为可控、可管、具有网络智能、能保证服务质量（ QoS）的网络 1）增加 MPLS OAM 功能 ,传送网络运行和维护状态信息 测量每条 LSP 的运行状态 测量每条 LSP 的利用率、每种类型业务的带宽占有率 测量每条 LSP 的端到端的延迟 MPLS L2 OAM 与 ATM OAM 构成完整的端到端的 OAM，解决了MPLS核心网络承载 ATM FR,电路仿真等业务 2) 增加了 MPLS快速故障检测和故障切换功能 通过增加双向失效检测 BDF 功能，可以实现快速故障检测 3) 增加呼叫接入控制 CAC 4) 将 OSPF 路由算法扩展完善为受网络资源约束的路由算法（ CSPF） 5) 其他 MPLS平滑重启（ Graceful Restart） 路由引擎的平滑切换（ REGS） 在线软件升级（ ISSU） 路由器改造的技术方案已开始被业界接受 在路由器上增加 TE/OAM 功能的技术方案，现已被 CISCO、 JUNIPER 等 行业的 大公司所采纳 今年 ,两公司联合向 IETF 提交的双向失效检测 BFD 标准就是 TE/OAM的重要内容（右图所示） 行业对此方案已有广泛的认同。 华为 也在按此思路改造其设备 CISCO July， 2005 以上技术思路已成为设备制造商的解决方案 （一）光线传输网改造完善是三网融合的基础 （二）承载网是三网融合的关键 （三）核心业务网是三网融合的引擎 （四）城域网、接入网是三网融合的保证 二 网络融合技术及实践 （一）光线传输网改造完善是网络融合的基础 网络和业务融合使得网络流量的不可预测性和增长的不稳定性更加突出 从静态的传输网向具有交叉、信令、交换等功能的智能动态联网方向发展，实现动态带宽分配和提供多业务 ASON技术与 IP技术的结合使传统的多层复杂网络结构向简单、扁平化结构演变 智能化更强的综合统一传输网管系统 支撑 NE NE NE 子网1 NE NE NE NE 子网2 NE NE NE 子网 3 图例： NE网元（网络设备） 用户可感知的网络 互联网 互联网 固话网 数据网 移动网 视频网 多数电信运营商采用自己制定标准、由设备厂家来适应的方式，而各厂家设备已定型，很困难。 厂家 2 厂家 1 厂家 3 厂家 4 采用接口适配和虚拟网元技术屏蔽网络的异构性 虚拟网元是由软件实现的一个一个的功能部件，通过对虚拟网元的调度，实现了对不同厂家设备的统一控制、智能化管理。 NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE 传输层面 EA SNMA EMA EA EA 适配层面 VNE VNE VNE VNE VNE VNE VNE VNE VNE VNE 智能管理层面 图例： NE网元（网络设备）； SNMA子网管理适配器； EMA网元管理适配器； VNE虚拟网元； EA网元适配器； 采用基于案例的故障根原因分析方法，充分发挥网络管理的潜力 故障呈现与处理 过滤 网络 根原因分析 NE NE NE NE NE NE 根原因分析引擎 专家库 过滤器 告警信息 资源库 配置信息 越限阈值 性能信息 线路故障 网元故障 基于电路的业务故障 客户相关故障 100% 40% 0.3% 通过设计多级过滤及专家库等方案，实现对传输网快速准确的故障定位 网络融合的背景 视频网 话音网 移动数据网 传统数据网 目前各网络分离存在 综合承载网络 多种业务接入 网络控制点 演进 一个业务建一个网络 多个业务建多个网络 一个统一网络平台 同时提供多种业务 互联网 视频网 移动数据网 互联网 传统数据网 话音网 ？ (二 ) 承载网是网络融合的关键 70 年代 80 年代 90 年代 目前 基于电路交换 综合业务数字网 ISDN 互联网 基于路由器技术 Internet 基于 ATM技术 综合业务数字网 B- ISDN 宽带 分组技术 多业务 功能分离服务质量 平等接入 广泛的移动性 下一代网络 NGN 电信界、 IT界几十年探索网络融合的历程 在一个统一的网络平台上通过设计多个逻辑虚拟专网实现多业务 每个虚拟专网根据对应的业务确立自己的 QoS级别及路由表 虚拟专网之间互相隔离，解决了网络可靠性问题 实现了电信网、计算机网和视频网的业务融合，为三网融合提供了一条可行的技术途径 率先在全国 330个城市 实现语音、视频、互联网、数据和 CDMA1X 等 网络融合 在一个物理网络平台上如何同时运行多个业务网 研究报告表明：国外运营商网络融合的时间为 2004 2006年 。 “ 多业务统一网络平台 ” 已于 2000年 完成网络融合，提前约 四 年 大多数电信公司以同样的技术路线进行网络融合 著名咨询公司 Yankee Group 2004年咨询报告中指出：全球 20家收入最大的电信公司 中有 17家也开始采用 IP/MPLS技术作为网络融合的解决方案。 IP ATM PSTN DSL KStream PSTN DPCN PDH Fibre Copper DWSS ASDH End User 5k nodes 2k nodes 400 nodes 100 nodes 15 nodes MSH -SDH 1k nodes Mesh -SDH Inter-node transmission provided by SDH/PDH platformsCWSS ROW & Other Networks 英国电信 BT 目前多业务、多网络的结构 源自： BT CTO Mick Reeve 英国 BT21世纪网络也正以 IP/MPLS技术进行网络演进 IP PSTN DSL PSTN Fibre & Copper Copper Agg Box End User 5k nodes 400 nodes 100 nodes MSH -SDH 1k nodes Inter-node transmission provided by SDH platform Call Server ASDH derivative agg. box relieves PDH ROW & Other Networks 演进过程 网络逐步减少 源自： BT CTO Mick Reeve IP-MPLS-WDM DSL Fibre & Copper Copper Agg Box End User 5k nodes 100 nodes Class 5 Call Server GFP on SDH Content WWW ISP PSTN services migrate to IP ROW & Other Networks 演进目标 实现网络融合 源自： BT CTO Mick Reeve 解决业务体系垂直独立，实现彻底的分层融合 垂直独立的业务体系 IMS 统一资源：共享数据、单一用户属性、完整的用户体验 统一汇话控制 接入独立 消除多中业务解决方案 支持全球漫游 业务的连贯性和持续性 简化、汇聚应用 不同网络，同一应用 应用与网络独立 降低开发和实现成本 SESSION IM VoIP VoD （三）业务融合是网络融合的引擎 软交换的演进趋势 向基于 IMS为核心下一代网络演进 Consolidated SoftSwitch Model 3GPP/3GPP2 IMS Model Limited 3rd party app support Custom hardware/software No IP Support Bearer follows signaling Traditional Switch Model Limited 3rd party API standardization 3rd party application interactions limited by embedded services/call model Internal element integration limits deployment options + Call control separate from bearer + IP and multi-media enabled + Commodity hardware and standardized interfaces + Better 3rd party application support + Further decomposition / deployable elements + Flexible data driven session control + Standardized SIP interfaces + Standardized, flexible, application support + Common subscriber data H.248/M EGACO JTAPI, Parlay, & Proprietary Signalling Gateway Embedded Services Media Gateway Call Control Media GW Controller App Servers Subscriber Data Wireline Subscriber Data Wireless SIP, H.323, & M GCP Analog Circuit Wireless IP Endpoints IP MGCF H.248 SIP Signalling Gateway Media Gateway Session Control CSCF Media GW Controller App Servers Subscriber Data SIP Analog Circuit Wireless SIP Endpoints App Servers App Servers SIP IP IN, AIN, & Camel Signalling Features Switch Fabric Call Control Bearer Path Control IN Services Subscriber Data Wireline Subscriber Data Wireless Analog Circuit Wireless XM L 呼叫控制管理（ CCM ） +业务接入控制点（ SACP ）控制结构 （四）城域网、接入网是三网融合的保证 1. 城域网的网络结构、认证、计费和安全系统的设计 2 城域网新技术发展 电信级以太网 MEF Ethernet Characteristics MEF Architecture Framework /Reference Points Model Subscriber Public Service /Transport Networks UNI NNI Metro Ethernet Network (MEN) What if I told you Scalability, Demarcation, Resiliency, TE-like tunneling and OAM were achievable without: Adding MPLS control plane Keep low cost point near native Ethernet Working inward from the edge Working outward from the core Making it work together UMA(Unlicensed Mobile Access， 无牌照移动接入 )是最近在北美、欧洲发展起来的新标准，主要解决 WLAN、 蓝牙与移动网络的集成，可通过 WLAN、 蓝牙等无需频率牌照的无线技术传输 CDMA、 GSM的话音和数据。 3. 无线接入与有线接入的融合 美国电信业务年初两宗大规模并购案目标直指全业务 SBC收购 AT&T：控股 Cingular无线的 SBC在 2005年初又收购了以提供数据、长途业务的 AT&T，成为美国最大的综合业务提供商。 Verizon收购 MCI：同时拥有固定、移动业务的 Verizon收购了美国第二大长途与数据业务公司 MCI，增强了在长途和数据业务的竞争能力 美国：移动与固定融合资本市场在行动 UMA ( Unlicensed Mobile Access， 无牌照移动接入 ) 有线的优势是带宽高、资源充足，无线的优势是移动性，使用便利。移动与固定融合的意义在于充分发挥两种资源的优势 融合型手机 基站 VoIP Gateway PSTN 蜂窝 (GSM) 蓝牙或 WiFi Broadband Link PSTN Link NTE ADSL NTE 或 BluePhone 接入点 有线带宽是无限的 ：从 80年代以来，光纤通信的带宽平均每 5年提高 10倍，价格平均每 3年下降一半。潜力非常巨大！ 无线带宽是有限的，但应用是无限的 ：可用的无线频谱资源有限，无线资源将更加紧张。 2004年 6月，几大电信巨头组建了一个全球联盟 移动固定融合联盟（ FMCA)，推动固话与移动融合的服务。该联盟的成员包括 DoCoMo、英国电信、法国 Cegetel、韩国电信、瑞士电信和澳大