网络演进发展带来的机遇和挑战以及各国应对策略

网络演进发展带来的机遇和挑战 以及各国应对策略 刘韵洁 2009 8 21 提 纲 第二部分 网络融合已成为业界共识 第三部分 未来网络发展的前景 （一）网络融合的背景 （二）国内外网络融合的发展概况 承载网的融合 控制与业务的融合 移动与固网的融合（ FMC） 三网融合 第一部分 网络发展面临的形势 （一）社会对网络的依赖将无处不在 （二）流量需求的增长远远高于业务收入的增长 （三） IP网络中存在的问题日益突出 （一）社会对网络的依赖将无处不在 问题的提出： IBM于 2009年提出“智慧地球”的概念 从 “ 互联网 ” 到 “ 物联网 ” ，让科技真正更深刻的渗透并融入经济生活、社会生活的主体中来，提供可持续发展的可能，能而有慧，让智慧引导地球，就是 “ 智慧地球 ” 的主旨。 智慧社会的实施将是全球信息化的一个里程碑 智慧社会将使得网络就像人体的血管、神经将延伸到社会的每个细胞，对网络的可扩展性、安全性、可靠性以及服务质量等将提出更高的要求。 （二）网络流量的增长越来越快，利润空间越来越小 Economic Challenge Primarily Voice & SMS Traffic Revenue BB Data Dominates Time Sources: RCBG Consulting, MIT Communications Futures Program, Juniper Analysis, Heavy Reading Korea Telecom Traffic vs. Revenue Growth kbps 0 10 20 30 40 50 60 2000 2001 2002 2003 2004 $0 $10 $20 $30 $40 $50 ARPU (USD) Per-Subscriber Traffic ARPU Wireline BB Example 互联网流量以每年 80%速度增长 流量需求的增长远远高于业务收入的增长 *1 01 0 , 0 0 02 0 , 0 0 02005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012PB/monthI n te r n e t V i d e o to T VI n te r n e t V i d e o to PCV o I PV i d e o C o m m u n i c a ti o n sG a m i n gP2 PW e b / D a ta视频应用驱动互联网流量发展 2012 年视频流量将占总流量的 50% 2007-2012年复合增长率达 41% Source: Cisco Visual Networking Index Forecast, 2007-2012 Source: Cisco Visual Networking Index Forecast, 2007-2012 移动互联网创造新的商业模式 移动互联网催生出越来越多的手机应用类型，而这些应用也越来越多的使用网络 结合了互联网内容和移动网络位置信息的交友网络是极为典型的移动互联网应用 大量的 互联网 应用被移植到无线互联网 (终端 )上， 并融合了无线、移动特色 个人应用 : 基于位置的社交网络，移动在线视频 1）域间路由收敛变慢，网络稳定性下降 根据 APNIC提供的数据： BGP（边界网关协议）更新频率平均达到 6次 /s，一天累计 50万次以上。 2）网络设备成本增加 2006年 11月， IAB（因特网架构委员会）在阿姆斯特丹召开的会议上上认为：路由增长速度已超过硬件性能的提升速度。 3）设备能耗增加过快 互联网能耗已占全球耗电量 5.4%，且每年 8% 10%的增长。 4)IPv6的部署将使问题更加严重，预计 IPv4将于 2012年耗尽 1. IP网络的可扩展性问题 IPv4 BGP路由数量增长曲线 带来的问题： 每秒更新和撤消前缀路由速率 （来源： /） （来源： /） （三）网络中的问题越来越严重 据统计，由于网络安全问题（恶意攻击、病毒等），造成的损失全球每年约 1800亿。 现有的 IP协议安全性差，源接入地址不真实，源数据难标识和验证。 目前互联网的安全不是一个系统性的解决方案，基本处于被动应对状态。 美国成立白宫网络安全办公室，五角大楼成立了网络司令部。 英国随即宣布成立网络安全办公室和网络安全行动中心，开始组建“网络兵团”。 2. 安全性问题 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 3. 不可控、不可管、 QoS问题 TE & OAM OSPF 路由器 解决思路 (1)： 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 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 2005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 解决思路 （ 2） 重叠网络是一种运行在一个或多个已存在网络之上的网络，提供特定的附加功能。其将在一个或多个方面改变下层网络的性能、功能或特性。 应用层 重叠网络 IP承载网 解决组播、安全、 QoS等问题 这种“打补丁”的方式还能维持多久？ 目前南北两网长期拥塞严重，如何保证智慧社会以及工业化与信息化融合战略的实施？建议在各个省会城市直接互联，负载超过容量的 70时无条件扩容。 中国的互联网是全球第一大网，为何还是要向美国互联网结算？而美国 8个互联网之间互不结算。 反思与建议 美国有家 Global Tier 1 互联网服务提供商 美国的 Global Tier 1 ISP之间都是免费对等互联的 AT&T Level3 Sprint Verizon Abovenet（ AS6461） Global Crossing( AS3549) Savvis (AS3561) Teleglobe（ AS6453）等 根据 ATT、 Level3、 Sprint和 Verizon等运营商提供的数据，以及www.Renesys.Com 公布的数据，美国 Global Tier 1 ISP之间网络是免费对等的（ Settlement-Free Private Peering）。 规模差距比较 ISP IP地址 直接 Peer互联的网络数 到达其他网络 IP地址的平均网络跳数 ATT（ AS7018） 24,360,394 2222 1.92 Level3（ AS3356） 44,899,115 2433 1.74 Sprint（ AS1239） 19,326,194 1443 1.89 Verizon（ AS701） 26,279,187 2146 1.95 最大数 44,899,115 2,433 1.95 最小数 19,326,194 1,443 1.74 最大差距占比 57% 41% 13% 中国电信 70,058,196 82 2.14 中国联通 35,058,196 47 2.18 差距占比 49% 43% 2% 提 纲 第二部分 网络融合已成为业界共识 第三部分 未来网络发展的前景 （一）网络融合的背景 （二）国内外网络融合的发展概况 承载网的融合 控制与业务的融合 移动与固网的融合（ FMC） 三网融合 （三）我们的机遇 第一部分 网络发展面临的形势 （一）社会对网络的依赖将无处不在 （二）流量需求的增长远远高于业务收入的增长 （三） IP网络中存在的问题日益突出 (一 ) 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 ？ 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 Opex 新业务 开发 业务互通 业务开通 业务 一致性 竞争力 Capex 电信运营商的困扰：复杂的网络 高昂的成本 网络的重叠：多个无线网络， GSM， CDMA， 3G；PSTN和 HFC接入，多个数据网络 不同的设备商 超过数千个网络节点 数十个网络、业务平台 网络融合是业界长期追求的目标，也是个长期的过程 网络融合的动力是降低成本，增加利润，同时也是用户的需求、业务发展的需求 网络融合涉及网络承载网、业务控制、终端、应用等各个领域 网络融合成为全球业界的共识 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。 （二）承载网的融合 网络融合案例 1 AT&T 大型全业务运营商；数据业务遍布全球 150个左右国家。 历经多次公司并购 (Cingular,SBC,BellSouth, )， 曾拥有数量庞大的网络。 其网络融合效果良好，经验值得借鉴。 单业务、叠加网络的模式被融合的统一网络架构所取代 节省了数十亿投资 IP NGN (IP/MPLS) Site 1 Site 2 Site 4 Site 6 Site 3 Site 5 多张物理网 一个业务一张网 一张物理网 , 多个逻辑网 (边缘 ) 同时支撑新老业务 IPSec VPN ATM/FR 数据，语音 IP VPN 数据，语音，视频 Internet 数据，语音，视频 Site 1 Site 3 Site 5 Site 6 Site 2 Site 4 VoIP 语音 AT&T CBB & NTB整合 MIS MOW AVPN Metro-E CBB Lightspeed NTB Mobility Wireline Verizon Business 3+ Year VisionIP Backbone Evolution* Today: Multiple IP Networks VIS Public IP PIP vBNS+ VBone Today Dual Core: Public and Private IP Backbones Public IP Backbone Private IP Backbone 2008 - 2010 Fully Converged IP Backbone Converged IP Backbone Near term: Evolve to a dual backbone framework using software logical routers Long term:- Evolve to an MPLS Unified Backbone, using hardware logical routers for separation between public and private traffic Strategy: converge the physical network and maintain logical networks based on class of service sets rather than build individual service backbones, allowing for significant savings * Note: (VZ public domain) Stanford Nov 2007. ? 讨论中 IMS ENUM AM AS SDM CCF SPDF WVN WDN ATM PSTN EVDO/1X Data CDMA Data POTS OA&M/NSS EDN STORE APPS ENTERPRISE APPS MPLSIT VzB Wireless Operators VzT (FIOS) SBC SBC SBC SBC SBC 20082009 VzW网络整合 TDM IMTs Ethernet BH BT（英国电信） 21CN 演进 从多个单业务网络到单个多业务网络 更少的网络设备 简化网络管理 快速服务提供 BT骨干网经济性分析 中华电信网络 8 3 1阶段整合计划 3G VPN Broadband 现有网络 Broadband NGN Core 3G VPN Core Edge Converged NGN Converged Edge 第一阶段 中华电信网络 8 3 1阶段整合计划 3G VPN NGN IP Core Edge Broadband 单一网络服务架构 中华电信网络 8 3 1阶段整合计划 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，为网络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 （三）控制与业务的融合 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 My Movies AnyPath Messaging Push-to-Talk LAN WiFi RAN Device PTT Server AnyPath Messaging Server Content Server Common Media Server App Specific Data App Specific Data App Specific Data Presence Data HSS data Location Data Charging Data Client Access User Profile Data Applications MRFC CSCF CGF AAA Common Billing System IP Core Common Presence Server Location Server Common Session Control Transport CSCF Call Session Control Function MRFC Media Resource Function Control CGF Charging Gateway Function HSS Home Subscriber System Separation of signaling from bearer traffic Access-independent support for multi-media communication Componentized architecture enables extreme flexibility Easy to introduce new services My Movies AnyPath Messaging Push-to-Talk My Movies AnyPath Messaging Push-to-Talk Parlay/OSA Mediation Parlay App Server App Specific Data Intelligent Services Gateway Outside Operators Network New Converged Applications - IMS融合的业务模式 AT&T IMS Projects U-Verse 2007年 12月开通 应用：基本 VoIP、点击拨号 (Web Portal and IPTV), U-verse Web Portal, IPTV Caller ID 优势：更可靠的网络体验，更高的网络容量 U-Verse TV目前达 130万户家庭 2010年底，目标 300万用户 IMS 控制下的 Video-share: 2007年 6月开通 应用： P2P Video share， live streaming video 2010年底，目标 30万用户 阶段 1 : 固网 /宽带 /移动业务捆绑在 “ IT glue” 阶段 2 : 互动性固网 /宽带 /移动业务通过业务平台实现互联互通 阶段 3 : 无缝固网 /宽带 /移动业务通过多模 终端和共享接入方式实现 通过 IMS 架构 整合 IT和网络 2004 2005 2006 2007 2008 Mobistar F/M bundles Business Everywhere 1 Family Talk Business Everywhere 2 Unified Voice Mail Livecom One Portal Unik Home Zone 基于 IMS 融合业务 IT基础设施融合 业务平台融合 接入使能的融合 网络融合 FT（法国电信）全业务运营的基础：网络融合 分阶段按计划实施网络融合是 FT全业务运营战略的基本保障 FT （法国电信）网络融合的技术选择： IMS S8 X1 X2 X5 X4 X6 GPRS NM DHCP Server NACF ADB CLF, UAAF,PDBF D4 D6 D7 H1 S2 S1 H5 X3 ATM/GE Aggregation GGSN SGSN M4 M2 M1 BTS/ Node B BSC/RNC GW Z HGW HLR DSLAM-AGW Z SCS S-CSCF,I-CSCF E-CSCF, BGCF ASF, MRFC D1 D2 D3 D5 Backbone H3 H2 H4 S3 S9 S4 S5 S6 MS I MRFP MS II MRFC, MRFP S7 TGW T-MGF SGF AS ASF, MRFC, MRFP M3 S10 BGW I-BGF BCS MGCF, I-CSCF IBCF, IWF, BGCF, SPDF ENUM SNU SPN UPS UPSF SLF Y1 Y2 Y3 F-ACS AGCF, P-CSCF, I-CSCF RCPF SPDF A-RACF MP C-BGF M-ACS P-CSCF I-CSCF PDF S11 DNS DNS X7 I2 I1 I2 I2 I2 I2 I2 IMS core 06年 FT招标 IMS，实施网络融合计划 SFR利用全业务运营对抗 FT SFR系法国传媒巨头 Vivendi与 Vodafone合资公司， vivendi控股 56%，技术上依赖于 vodafone 2007年 7月， SFR并购 Tele2 350,000 broadband customers 2.3 million fixed-line customers SFR通过收购完成对 Neuf的整合 2005年， SFR控制 Neuf 28%股份， Neuf与Cegetel合并 2006 Q2-Q3,SFR增持 Neuf Cegetel股份至 40% 2007-12， SFR收购 LD拥有的 28%Neuf Cegetel股份，交易完成后 SFR增持到 67.95%,随后 SFR将发出收购要约收购其余公众股以完全控股。 通过收购 Tele2、 Neuf补齐固网，开展全业务运营，与 FT全面竞争 SFR 融合业务的技术选择： IMS 通过 IMS整合移动和固定网络 通过 IMS降低 TCO 通过 IMS推出固定、移动融合的创新型业务进一步提升市场竞争能力 SFR通过并购 Tele2、 Neuf成 为可以挑战 FT的综合运营商，同时面临着更大的竞争压力 通过 IMS实现网络融合，提供融合业务，降低 TCO，提高竞争力 德电（匈牙利）： IMS提供丰富的业务 VCC Voice Call Continuity IM/PS Value-added Services Video services Video Sharing Video Call IP Centrex WAC, ICT Video Conference Mobile PSTN Renewal FMC Business Multimedia Basic Calls IM Sharing-X PoC Basic NGN Protection Call Mgmt Click-to-Dial ECT Call-logs FAX/Wideband Charging Messaging Lawful Interception Alarm Emergency Call 3PTY IP Centrex Voice VPN Networked Address Book Collaborative VCC Community Converged Messaging Personal Workshop Trunking Rich Voice Networked Address Book Video Conference MT IMS DTMF ICT VoBB Combined IPTV Multimedia Phone IMS based IPTV IMS based ICT HSDPA based IMS services Community service （四） 移动与固网的融合（ FMC） 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。 3G无线宽带建设成本分析 FMC 的目标与阶段 统一视频 统一接入统一认证 统一平台 统一消息 统一通讯录 统一支付 统一号码 统一套餐统一帐单 FMC总目标 IT融合 平台融合 控制融合 阶段 V：融合数据库 阶段 II：业务平台、数据库互通 阶段 I： IT营帐融合 阶段 VII：接入认证融合 阶段 IV：承载网络融合 阶段 VIII：控制融合 阶段 VI：综合业务平台 3G IMS 2008 2009 2010 2011 接入融合 阶段 III：家庭网关、家庭网络 2012 网络融合四阶段 室内环境将成为无线宽带的主战场 移动网络对 固定网络的渗透 多媒体数据业务 逐步增长 3G网络 业务以室内为主 固定网络呈下降趋势 用户选择更多地偏向移动网络 用户希望得到更好的室内无线覆盖 数据业务处于主体地位 手机电视、电影、游戏下载等业务将持续增长 数据业务的增长对网络容量提出了更高的要求 50%70%的数据业务发生在室内环境 高频率无线信号的穿透能力不理想 固定网络和 移动网络逐步增长 无线数据业务 应用不广 2G网络 业务以室外为主 2G时代 3G 时代 2001 10.3亿线固定用户 9.6亿线移动用户 2006: 12.7亿线固定用户 27.1亿线移动用户 SMS是主要的数据类应用 数据业务占整体收入的不足 20% 大部分业务发生在室外环境 Nokia Motorola LG Samsung 相关技术实现 UMA 免执照移动接入 UMA技术在无执照频段提供 GSM语音和 GPRS数据服务，在 WLAN或 Bluetooth的接入点和UMA的网络控制器（ UNC）之间建立一个宽带 IP连接，允许用户在 GSM和 WLAN或 Bluetooth网络间切换业务。 UMAN包含三部分网元： WLAN或 Bluetooth ， 宽带接入和 UNC， UMA实现方案优点在于： 能 100%利用现有核心网资源，增加设备只有 UNC，无需部署 IMS 成熟的标准