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逐步构建智能管道满足全业务承载作者：陈亚洲 摘要：本文从网络需要出发，分析了各种网络需求，比较了现有技术和最新技术发展，评估了现有设备演进的的可能性，对如何构建智能管道（综合业务承载网络的建设）提出了自己的建议。关键词：智能管道 多业务 综合承载 网络建设 研究 前言根据技术发展趋势分析，ALL IP 技术已经成为必然的选择，分组传送技术的高效简洁、性能稳定、部署方便、扩展灵活、造价低，已经成为未来网络发展无可争议的技术选择。多张烟囱式网络共存的现状，无论从建网成本、维护费用和网络资源利用率等方面都存在一定的缺陷，综合业务承载网络已经成为运营商的不二选择。而对于综合业务承载网络的需求不断变化，网络技术也在不断发展，如何建设适应未来业务发展的综合业务承载网络，如何实现现网设备的逐步演进，设备如何选型等相关问题，需要进行深入的研究。原有IP类业务基本为“开放型“互联网业务，基本处于不可控制的“管道”状态，其流量呈现爆炸式增长趋势，业务模型特点为大带宽管道+“较差”的保障能力+智能的业务层终端设备，终端的智能化使得运营商的IP网迅速沦为管道； 我们无法分享互联网带来的巨大商业价值。采用TDM技术的传统，保留原有的“封闭型”自营性业务，从终端、承载网、业务源均在运营商管控范围内，所以能提供全程QoS保障能力，但网络建设成本巨大，无法利用IP技术的低成本。两种技术需要很好的融合，作为电信运营商的我们既要利用IP的低成本，又要避免沦为简单管道。建设具有业务识别、标识和区分服务，灵活的QOS机制，高质量的业务保证，并根据业务的特点开展服务，开展流量工程，可按流量计费，也可让用户自己管理自己的带宽和服务，的一种综合业务承载的智能管道网络。综合业务承载网必须面向中国联通全业务承载需求，定位于多业务接入和汇聚，实现对包括IP RAN、电路仿真、宽带接入、二三层VPN/VPDN业务、组播等多种业务的综合接入和承载，并向各系统核心提供支持保护的网络。1. 业务需求分析伴随着3G的快速发展及其向LTE的演进，物联网、云计算等新型应用的普及，以及国家三网融合带来的IPTV等视频交互业务的层出不穷，传统的IP城域网正面临前所未有的挑战。对于山东联通而言，现有城域网主要承载传统的宽带上网业务，这在我国宽带发展初期是可以胜任的。而在现阶段，网络建设的重点聚焦在3G/LTE以及IPTV等高QoS的业务承载上，如果针对移动业务和固定业务分别建设不同的承载平面，与现有城域网形成烟囱式网络，这将使成本、维护和网络性能等方面都会存在一些问题。但不同的业务对于承载网络的要求也各不相同。通过分析可以看出，随着MPLS VPN、NGN、IPTV、3G等新业务的不断成熟和规模商用，城域网也由单一的宽带Internet访问业务向能够接入并可靠承载数据、分组语音/视频和流媒体等的多业务综合承载网发展。网络需求和原有的城域网已经大不相同，语音、视频业务对IP承载网提出严格的QoS要求。多业务承载网IP化和智能化成为发展趋势，整个网络演进趋势如下：图：2网络演技趋势图多媒体化业务的多媒体化 网络具有多媒体务提供能力宽带化接入网、传送网和承载网朝着宽带化趋势发展IP化信令IP化承载IP化接口IP化融合化终端融合接入融合承载网融合核心网融合业务平台融合支撑网融合数据库的融合“云”化云计算、云存储、云安全，网络云化、通信设备IT化成为趋势接入多样化多种接入技术并存WCDMA/LTEWiMax WiFiPON扁平化接入网：减少层级传送网：更加简洁承载网：组网结构扁平化图3：综合业务承载需要智能化管道业务推动未来的IP网络更加智能，需要综合考虑宽带用户接入、各类多媒体业务承载对网络的严格要求，综合使用MPLS、QoS、组播、Mp-bgp、TE等新技术保障多业务的综合承载和传输。能够实现资源的按需分配和管理，整网形成智能管道。2. 智能管道构建总体策略智能管道的构建是早原有城域网的基础上，不断发展变化而来，和原有的城域网既相互联系又相对独立。网络需要满足未来ALL IP的多种业务承载。结合现有技术水平和网设备实际情况，网络架构应以分组交换为内核，满足三层路由功能下沉到汇聚机房，为未来的各种网络需求做好物理准备。整个网络架构应当为三层结构，综合业务承载网应为分层结构：核心、汇聚、接入三个层次，核心网络网状连接，汇聚网络分类传送，接入网络统一接入，形成一个整体的网络架构。 本着先核心后接入的模式，逐步部署各级节点，按照整体规划分步实施的策略，逐步完成IPv6网络的过渡。采用附着+独立的方式建设多业务承载网络，业务稀少的初期采用附着模式，后期逐步独立成和城域网基本相当规模的二平面，和城域网共同完成全业务的承载。资源合理利旧，利用现有承载网具备升级或改造能力的设备，合理调配，优先保证现网业务稳定运行的前提下资源，保证网络逐步演进。城域网和综合业务承载网未来将形成一张两个平面的分组传送网络： 一平面是为公众提供服务的普遍服务网络，另一平面是以高质量保证、轻载的专用网络。网络管理和网络服务分离，网络安全性将大大提高。最终形成以应用为核心多张网、以传送保障为目的汇聚网络，以综合接入为目的的单一接入网络。统一综合承载在这样一个末端综合接入，中间归类传送、核心分别保障的网络。本地综合业务承载网和城域网一起实现全业务的承载，既承载传统Internet业务，也要承载专线/VPN业务、视频/IPTV、NGN/3G等电信级业务。核心层：根据业务属性进行划分为公众业务、专网业务、IPv6过渡3大类。核心节点之间有控制的互通。通过MPLS VPN构建逻辑平面，实现业务的隔离，提供QOS保障。汇聚层：类似当前的高速公里管理模式，区分为高速公路、专线列车、普通公路网络，BAS、接入路由器AR进行两类业务的分流。不同用户或不同业务，分流到不同的业务平面，提供不同的服务质量保证。接入层：用户业务统一接入原则。共用统一成熟的接入技术，完成各种业务的统一接入，根据业务性质进行区分服务，建议接入网层面上采用无拥塞设计，保证各项业务的无阻塞上传。防止在家庭网关出现网络瓶颈。3. 网络部署建议2.1功能强大的承载网核心综合业务承载网络的核心层，担当主要业务系统的汇聚电路的核心转发功能，应高效、稳定的完成数据处理，并能保证各个网络之间不相互影响。本地多业务承载网核心设备整体要求：设备性能高效、结构简单、分别保证，一般采用路由器三层技术结合OTN技术建网，物理上一般位于地市双核心机房。一般和城域网核心位于相同的机房内。位于综合业务承载网的核心，只做业务转发不做业务接入，为MPLS 网络中的P设备。同时作为IPv6网络的出口路由器。与IPv4网络互联由本地城域网核心路由器转发。向上连接IP承载A网、B网、城域网核心路由器、省干IPv6网络，向下与软交换核心路由器、移动网CE设备、视讯平台核心网络等业务系统连接。IPv4骨网络IPv6网络业务网络IP承载网 传输网图6：多业务综合承载网核心路由器和其他网络连接图一般多业务承载网核心节点位于核心机房，和城域网核心、业务系统、传输核心、承载网设备可以直接进行光缆连接，一般无需通过波分或其他设备，跨局点连接光缆较长时可以采用波分承载。双核心节点间采用多路由光路保护，或通过波分设备提供的波道保护。和其他业务节点间采用多端口捆绑等方式实现保护。核心路由可采用的设备高端路由器或BRAS设备来担当，高端路由器的设备目前单板交换能力和系统扩展性都有了大幅提高,在IPV6 技术方面已近有了较好的支持。高端路由器总体性能满足综合业务承载网核心业务需求。BRAS设备已经从原来的仅仅具有接入认证功能的接入设备，逐渐发展成为高容量、高性能的网络设备，强化了路由、VPN、安全、QoS、组播等功能，从而提高了宽带业务开展的灵活性，满足综合业务承载网核心业务转发和处理需求。2.2分别保障的汇聚多路传送汇聚层位于用户接入和核心路由器之间的电路，主要完成业务的接入、汇聚和传输工作，完成各业务节点的标识，进行业务区分、功能分发等一系列功能。原城域网核心采用路由，汇聚采用二层技术的模式，在城域网宽带发展过程中，该方式配置灵活、通过启用QINQ功能完成了大量用户的区分和服务。综合业务进一步发展，将驱动三层功能逐步下移如图7。业界对于三层功能下移的趋势已经得到普遍的认同。中国移动采用PTN技术，中国电信也在试点IP RAN。汇聚层总体目标是根据业务发展，三层功能不断下移，逐步形成和城域网基本相当的二平面，形成高效简洁、可控可管的汇聚层。图7 业务发展与三层功能层次的关系初期核心层部署路由器设备，完成传输、数据、本地IP承载三张网络的业务互通；如图8所示：对于2G/3G以及L2专线业务的承载，在SR之下城域的接入层和汇聚层采用L2的解决方案，这样在满足业务IP化需求的情况下，可较大程度地发挥L2管道的简单运维性。图8：初期传输网引入核心路由器与城域网、承载网混合组网承载业务比较少，可在县级节点设置SR，底层和城域网公用二层网络，园区交换机对电路通过VLAN标识，进行业务区分，汇聚交换机对业务进行分离。中期伴随IPTV业务及L3专线的不断发展，IPTV的业务控制点可能需要下移到城域的汇聚层，此时汇聚层则需要引入L3的能力。承载业务逐步增多，需要IPtv开展组播业务，需要在端局或端局以下汇聚节点启用三层组播功能。图9：网络各种业务承载示意图远期而对于未来到LTE阶段，真正实现固网和移动业务完全融合即FMC时代，无论是综合业务承载网的汇聚层，还是接入层都需要深度的业务识别能力，L3的能力则需要引入到边缘的接入层设备。接入网以上节点全网启用路由功能，实现网状连接保证全业务的承载和传送。图10：综合业务承载网和城域网共同完成全业务承载不同的业务阶段，网络需求各不相同，当前网络主要目标压缩网络层次，完成快速业务传送和收敛保护功能。按照二级汇聚结构进行部署，建议在端局层面部署支持多种认证、接入功能丰富的路由设备，在乡镇、模块局机房部署接口丰富的、完成一般功能的路由器设备。同时完成本地VPN电路的总结。汇聚层面传送依据传送机制不同，需要分别保证，根据需要和其他网络合理相连，如和PTN、传输、波分、城域网 BRAS设备相连。根据业务测算，及时调整组播复制点的位置，原则上组播复制点尽量靠近用户。汇聚层可选设备SR业务路由器（IP/MPLS 方案）或PTN设备来完成业务汇聚，PTN 和IP/MPLS 方案均能够提供大数量级的可配置的以太网通道，能够提供电信级的服务质量和高可靠性保障，基本能够提供电信网络的运行管理能力，业务部署较方便，基本能够满足商用网络WCDMA 基站IP 化回传的需求。两种方案各有优劣，IP/MPLS 技术相对成熟，在互联网等领域已经经历了商用验证，但时钟传递方面有待验证。PTN 技术标准尚未最终成熟，业界对OAM 网络保护、OAM 等一些关键技术仍然存在争论；各厂家PTN 设备成熟程度也存在差异，但都处于不断改进完善的阶段。大多PTN设备厂家基本都采用路由器平台开放，PTN和IP RAN基本趋同，实质为支持MPLS-TP协议的路由器设备。2.3高效简洁的末端统一接入末端接入分为两种类型：机房内的统一接入、客户端的统一接入。接入网机房内的接入接入网机房基本已经具备MSTP设备，TDM业务的接入可以继续采用原有的方式完成，作为内部需要接入综合承载网的设备主要涉及：移动基站、AG接入设备、机房环境监控、其他需要承载在综合业务承载网内的设备。在接入端新增加设备时建议，部署电信级以太网设备，通过电信级以太网的环保护功能提供保护。客户端的统一接入用户采用一条宽带线路，多种终端共享上网。为用户提供普通电话、视频电话、GSM手机、蓝牙手机、共享打印、传真、TV、监控、IPTV、网络硬盘、邮箱等多种服务。和客户网络的上行端口相连的设备，需要具备根据业务、端口进行VLAN标识和QOS区分能力。接入曾启用QinQ功能，同时对QinQ接入的客户也提供了用户的限速功能，保证网络带宽的有效利用。4. 网管系统是智能管道成功的关键4.1综合业务承载网管理系统概述智能管道实现的前提是业务的感知、标记、分类和管理。综合业务承载网管理系统既要包括网络网元管理系统，又要实现业务管理（管道内VPN业务的管理）。建议和城域网管系统进行合理共用，本地采用统一的采集设备进行网管数据的采集。综合业务承载网和城域网内数据产品统一管理，包括其路由器、BRAS、以太网交换机产品以及其它宽带接入设备。并根据业务的开展情况具备按照业务管理的功能。4.2网络/网元管理系统网络/网元管理系统是基本的网络设备管理系统，该系统具体管理功能包括：网元管理层 能够支持在统一网络管理平台下多种网元设备的统一集中管理，主要实现对一个或多个设备的操作与维护。可以根据实际被管网络的设备类型进行加载，以实现对这些设备进行点对点的管理。网络管理层 提供全网的多层次网络视图，对整个被管网络中由多种类型设备构成的各个子网进行统一的监视与管理，并提供网络层的统计和故障综合分析，支持全网环境下的设备管理与网络优化。4.3业务管理系统建议能够支持现有MPLS VPN行业用户，不仅包含三层VPN业务、二层VPN业务、L2/L3 VPN业务的开通和管理能力，成为网络运行维护中的一个重要环节。业务管理系统主要包含如下一些功能：网络设备资源管理；运营商资源管理；客户资源管理；VPN业务定义向导；VPN业务部署管理；VPN业务自动发现；告警管理；性能管理；VPN 大客户自管理。在业务实际开通配置和网络运维中，该VPN业务管理模块体现出如下技术和管理特色：二、三层VPN业务一体化管理；图形化的业务定义向导；定制的业务部署策略；业务自动发现能力；业务监控能力；大客户自管理能力。VPN业务管理系统对于保障网络的可运营、可维护、可管理具有重要作用，为缩短故障响应时间和实现业务自动开通奠定了基础。4.4流量分析流量统计和分析是网络管理中的一个重要手段， 他不但可以及时发现网络流量的过载，攻击等异常情况，还可以对正常流量进行分析，帮助运营商了解各种级别的用户对于网络的使用情况，为采用合适的商业模式提供决策依据。但是庞大的流量数据信息和高实时性的采集要求给流量分析工作造成了很大的困难。建议网管具备提供基于LFAP协议的流量统计输出能力，结合统一网管平台中提供的一套流量分析和监控系统，可以实现对网络不同层次流量数据的分类监控。5. 总结5.1形成智能管道的目标已经明确在3G承载需求不断上升、IP地址日益枯竭、三网融合日益推进、IMS应用逐步推广的今天，网络承载技术也在不断发展，技术争论已经趋于明确，综合业务承载的方式已经为各运营商认可，根据ALL IP网络技术演进发展需要，研究面向中国联通全业务承载需求，寻求适应未来发展的本地多业务综合承载网络，定位于多业务接入和汇聚，实现对包括IP RAN、电路仿真、宽带接入、二三层VPN/VPDN业务、组播等多种业务的综合接入和承载，并向各系统核心提供可靠保护的网络。从业务需求和网络实际需要出发，基于本地IP承载网为基础进行演进，开始准备IPV6技术的切入时机，为未来的业务发展做好网络基础，通过有序的和积极稳妥的建设，全网最终形成“末端综合接入，汇聚以上归类传送、核心分别保障”的分组传送网，满足未来ALL IP技术下的传送需要。5.2部署智能管道的机遇良好a、硬件上初步具备目前已有7个地市建设有独立的本地IP承载网，其他地市也建设业务路由器SR，所用设备基本满足综合业务承载条件（仅有部分设备需要进行软件升级）。公司融合后光缆资源、传输资源和其他资源都比较丰富。硬件上已经具备向综合业务承载网逐步过渡的前提条件。b、技术已基本成熟IETF和ITU-T组织的联合工作组JWT，已经完成了MPLS-TP协议标准的制定，即将定稿，