IP技术和电信技术发展展望

IP技术和电信技术发展展望IP技术和电信技术发展展望内容提要一、引言二、IP技术和电信技术面临的问题三、新技术、新应用、新协议的发展四、IP技术和电信技术融合的讨论五、电信网发展策略内容提要一、引言一、引言IPtrafficisexpectedtoincrease400-800%peryear.IP业务增长超过CPU的摩尔定律（CPU每1.5年速度翻一翻）。IPeverywhere.电信网如何面对IP，挑战、机遇、包容？IP技术如何做得更好，升级为电信级？Telecom&DatacomCovergence,3C网络?一、引言IPtrafficisexpectedto二、IP技术和电信技术面临的问题1、两种技术的特点比较2、IP技术面临的问题；3、电信技术面临的问题；二、IP技术和电信技术面临的问题1、两种技术的特点比较1、IP技术和电信技术特点1、IP技术和电信技术特点2、IP技术面临的问题1)无QOS保证IP包的定义格式中仅有TOS/COS字段（8个优先等级），且一般的数据包/路由器并不区分；IP协议的精神：Hop-by-Hop，无全网的流量控制机制；发生拥塞时，需要‘重来’，导致全网性的传送效率差。（此时，数据包头的开销便成为次要矛盾）。传统的路由器包转发能力较弱，端口速率不能达到100%；‘带宽足够论’在WAN上不成立；（趋势：流量和应用在向WAN移动，而带宽和应用是互相促进的一对矛盾）。2、IP技术面临的问题1)无QOS保证2、IP技术面临的问题(续1）2)自愈恢复能力差IP网络依靠RIP，OSPF，BGP-4等协议进行路由的重新计算和链路恢复。恢复时间以‘秒’计。依靠低层电路的自愈能力（如SDH，ATM）可部分解决，但不是根本上解决问题。3)安全和可管理性IP包是面向应用层的协议，很容易被捕获，需要各种加密手段；由于IP技术的起源问题，对可管理性要求不高。2、IP技术面临的问题(续1）2)自愈恢复能力差2、IP技术面临的问题(续2）4）网络扩展能力OSPFAREA内路由器数量的最优值限制，而为了使路由收敛较快，IP地址的分配常与OSPFAREA的划分相关联，导致网络扩展时，IP地址也要跟随调整；IP协议中的TTL（TimeToLive）值问题。仅提供最多255跳，全互联网规模扩大，路由器数量增多时，如何面对？（在骨干路由器中TTL值须不减‘1’，该方面协议MPLS正在考虑和制定）。5）IP地址和编号问题IP4的地址资源；编号（传统电话网编号与IP地址的对应问题）。2、IP技术面临的问题(续2）4）网络扩展能力3、电信技术面临的问题1)互联网和多媒体应用以TDM技术为基础的电信网，是否能胜任对带宽要求越来越多的应用要求；IP包需要重新封装或转变，增加技术难度和成本。IPEverywhere如何面对？通信的业务已不仅仅是语音通信。IP网上可以开展语音、视频、数据等各种应用；LAN上流量和应用向WAN移动（80：20——20：80）；2）LAN技术向MAN、WAN逼近10/100M以太网技术已占领LAN和桌面；1000M技术已经成熟，并且也可以走的更远（40KM-60KM）；10Gigabit标准开始制定（IEEEP802.3HSSG)，并将LAN，WAN考虑进去；3）新技术、新协议的出现3、电信技术面临的问题1)互联网和多媒体应用三、新技术、新协议、新应用的发展新技术:1、芯片技术：

IC，ASIC，CPU，0.25-0.18uM,速度更快、集成度更高，功能和性能更好，可设计出更先进的通信设备。硬件查找技术的突破（如，CAM芯片，“0,1,don’tcare”三种状态查找）。

2、器件和信号处理技术

SiGe带宽达25GHz，可用于将来的10GEthernet.WDM,可充分利用光纤资源，使带宽成倍发展；Muti-LevelAnalogSignal,利用2.5G的带宽传送10G速率（类似QAM，但更简单，依赖于光纤信号的高质量）。3、网络通信技术

WirelessLAN和W-CDMA技术，使IP真正移动起来；以太网的不断发展，10/100/1000/10000M,并向WAN移动；ADSL，CableModem已开始应用，而VDSL的逐渐成熟，将成为最后1KM的主要接入手段；POS接口的出现(PacketoverSDH)；三、新技术、新协议、新应用的发展新技术:三、新技术、新协议、新应用的发展（续1）新协议/标准:

1、以太网方面的协议802.1d—SPANTREE;802.1q/1p—以太网的QOS；802.3ad,Trunk-LinkAggregation，可提供带宽加倍和链路备份；

2、IP方面：RTP/RSVP；IPDiffserv-RFC2474,2475;力争实现IP网上的QOS保证。MobileIP(RFC2002,2003,2005etc.)；让IP移动起来；VRRP（VirtualRouterRedundancyProtocol，RFC2338)与OSPF，BGP-4等协议结合，可提供更可靠的路由保证；虚拟主机服务器（反向代理）协议的使用，使Web服务能力成倍增长；IPmulticast:为IP网络支持广播业务铺平道路；IPV6,下一代的IP网络协议。

3、MPLS

虽然现在还处于draft阶段，但已有厂家推出产品。IP要想真正作为全业务网络的通信基础，必须采用MPLS这类的协议。三、新技术、新协议、新应用的发展（续1）新协议/标准:三、新技术、新协议、新应用的发展（续2）三、新技术、新协议、新应用的发展（续2）三、新技术、新协议、新应用的发展（续3）发展的结果将会导致：技术的进步使超速率带宽成为可能；整个网络以‘包’作为基本单位成为可能；技术+市场+应用的推动，使IP技术取代TDM技术成为新型电信网的基本技术成为可能；LAN上应用和流量向WAN流动，对骨干带宽、服务种类、服务质量提出挑战；并使电信网不再限于传输和交换，而向更高层发展；真正的3C网络统一在IP技术之上成为趋势和可能。网络宽带化、移动化成为趋势和可能。三、新技术、新协议、新应用的发展（续3）发展的结果将会导致：四、IP技术和电信技术融合讨论IP技术和传统电信技术的本质区别；几种有趣的现象；交换设备及组网技术的演进；IP是统一的网络平台还是应用平台？骨干IP网是hop-by-hop还是short-cut?IP网的自愈能力和出路？IP的最佳伴侣是谁，ATM/SDH/WDM/Fibre？最后1KM/100M接入技术？新型电信网模式1，2，3？技术融合的几个结论四、IP技术和电信技术融合讨论IP技术和传统电信技术的本质区讨论1:本质区别传统电信技术：TDM1、传输PDH，SDH均以TDM为基础；2、交换TDM方式的时隙交换ATM技术：CELL（定长PACKET）IP技术：PACKET

ATM本可以大力发展，但未能到达桌面前，市场已先被IP占领。就存在如何以‘CELL’去适应‘PACKET’的问题，需要转换，也就增加了成本和复杂性。讨论1:本质区别传统电信技术：TDM讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象导致：

电信传输技术物理电路—PDH—SDH—ATM—Packet—Message?交换技术人工半自动程控交换包交换信息交换1）通信手段的演化Message信号、狼烟Analog电线TDM数字化Packet数组化Message信息通信技术由低级到高级的演变可以看出，向包交换甚至信息交换过渡是技术发展的必然；而以传输和交换为主的电信网，是不是需要提高运营层次？讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象导致：1）通信手段的讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象2）从技术发展史来看，技术总是向最优的性价比方向发展；以下两对矛盾也适用于IP网络的发展：技术和市场：新的技术产生新的市场，而新市场的发展，也推动技术的不断发展；二者互为动力；（ATM，POS，Gigabit,WDM）带宽和应用：互相推动；新的多媒体应用需要IP网络向更高的带宽方向发展；而已有的带宽又会产生更高带宽要求的应用。（互连网初期仅用于一些突发的数据传送，网上音乐、视频的出现，IP-Phone的实用，网上会议电视、可视电话的出现，IP上的有线电视、高清晰电视等的不断发展，均与带宽互动）。

3）极限理论的应用：从低层看，数字信号通过交换设备时，都是HOP-BY-HOP方式，但上层看是Short-Cut一条直达电路；那么，数据包的HOP-BY-HOP方式，处理速度足够时，是否也可认为Short-Cut方式？所以，HOP-BY-HOP并非总是不好，关键在于是否有效和快速！讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象2）从技术发展史来看讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象5）“改革”路线问题：由上层至下层或下层至上层？ATM曾想到达桌面（从低层向上层走），现在看来力不从心；那么，IP由上层往下层走是否可轻松一些？(理论上可去掉ATM，SDH等中间层，采用IP-OVER-FIBER模式）6）‘近朱者赤’原理：IP从LAN走来，带动LAN上的流量和业务进入WAN（20：80趋势），对电信业务发展是一个机遇；另一方面，与IP紧密结合的以太网技术也开始不安定于LAN环境，它在向WAN进军！该点对传统电信技术则是一个挑战。

可以成功吗？理论上可以，但要看它是否比其它技术更‘快’！讨论2：技术发展的辨证法—几种有趣的现象5）“改革”路线问题讨论3：交换设备与组网技术的演进设备演变：物理线路PSTN交换机/ATM交换机SDH/PDH设备传统电信业务1.传统电信网络物理线路PSTN交换机/ATM交换机SDH/PDH设备路由器支持IP业务2.传统电信网络上IP支持方案物理线路IP交换机（POS，ATM）SDH/PDH设备3.正在演变中的IP支持方案物理线路(光纤、双绞线）IP交换机4.电信网络发展趋势语音、视频、图象、数据讨论3：交换设备与组网技术的演进设备演变：物理线路PSTN交讨论3：交换设备与组网技术的演进（续）网络拓扑：顶层（C1）C2C3C4C4C3C4C4C2分级网络，集中分层管理1）传统电信网人的因素：自由化作风在IP网络中得到体现.2）IP网络无级网络，分布管理DNSDNSPC1PC2AS2AS1AS3AS4发展趋势：互补？无级网络，分层管理讨论3：交换设备与组网技术的演进（续）网络拓扑：顶层（C1）讨论4：IP是统一的网络平台还是应用平台？1、在IP上开展语音、视频等实时业务得到验证后，IP作为将来统一的应用平台已基本上没有争论；2、谁是统一的网络平台：ATM,POS,Ethernet,IP？

1）理论上来讲，IP和ATM双方均可承担统一的网络平台，但由于IP与桌面网络Ethernet结合紧密，并且在市场上已抢先几步，IP更有优势；

2）目前来说，POS技术在WAN上承载IP业务更有效，但长远来看，由于IP包仍需适配到以TDM为基础的SDH帧中，仍需要增加硬件和成本，同时，还带进了SDH的开销。POS不是最佳承载IP业务的传输技术。3）Ethernet地址缺少层次性，在WAN上不方便使用。4）技术发展和市场现实以及‘改革’路线说明，IP成为统一的网络平台技术上没有问题，‘人心’上也是大势所趋。关键是看IP如何做得更好！（需有MPLS这样的协议配合才行。）3、从应用的角度来看，若所有应用（IPeverywhere)均跑在IP之上，而IP又可以直接跑在SDH或FIBRE上，则IP就已经是一个统一的网络平台。4、近期内IP将逐步过渡为统一的应用平台;随着技术的发展，它将成为统一的网络平台，成为“双料冠军”。讨论4：IP是统一的网络平台还是应用平台？1、在IP上开展讨论5：骨干IP网是hop-by-hop还是short-cut?LERPC12PC11PC21PC22PC32PC31LERLERLSRLSRSubnetCSubnetAFEC（业务等价类）：ForwardingEquivalenceClassLabel（标签）Labelswapping（标签交换）LER:LabelEdgeRouterLSR:LabelSwitchRouter1、骨干网需要QOS，进行流量控制和整形；2、IP包本身只能提供部分应用等级的标志，不能根据用户群/种类划分QOS；必须由路由器进行基于策略的划分（TCP，UDP端口号，源/目的IP地址等）。路由器划分有两种：1）将所有用户群的约定保留，形成一个QOS表，然后通过硬件查找，也就是基于IP地址的Hop-by-hop方式；2）将业务归类-FEC，根据不同的FEC贴上不同的标签Label，各路由器LSR通过标签交换（标签的hop-by-hop方式）形成一条path(short-cut)，就可完成包的传送，3、可以看出，IP地址的hop-by-hop方式，需要每个路由器进行硬件IP地址路由查找和QOS表查找。作为骨干网，该表显然很大；且该方法成本高，性能又受查找速度影响。所以，骨干IP网采用类似MPLS的short-cut方式，性能更好，管理更方便，成本更低。4、边缘路由器LER需要采用基于IP地址的hop-by-hop方式，并完成FEC功能。讨论5：骨干IP网是hop-by-hop还是short-cu讨论6：IP网的自愈能力和出路1、IP网络要想成为真正意义上的电信网络，必须要解决网络的快速自愈问题；2、靠OSPF，BGP-4自身的运算速度提高不能根本解决问题。（路由的计算与网络拓扑的复杂程度、CPU处理速度密切相关，但仍是较上层的运算，须结合低层的链路状态和协议，使第二、三层的自愈恢复能力紧密配合。3、CISCO动态包传输DPT技术私有、仍采用SDH帧格式封装，成本较高。不是最佳的解决办法。出路：1、采用SDH的自愈方法，但能将低层的自愈/电路信息及时反馈到上层，而上层须能依据已有的各种选路表迅速作出当前的判断；实现起来最好将SDH设备和IP设备结合为一体。该方法从技术发展角度来看，不是最优的方法，但考虑到已有的SDH网络，不失为是近期的一个解决方案。2、重新定义一种包/帧封装格式，借助MPLS的标签，采用类似ATM中的SVC方法，实现电路的快速自愈。该方法本质上是将MPLS作为IP的数据链路层使用，并紧密结合IP自身的路由协议。（可以看成是一种变长信元/包的ATM技术，但该信元/包最适合IP包的封装）。该方法理论上可行，若ATM-F和IETF，IEEE紧密合作，相信是最佳的解决办法。ITU-T在该方面的作用？跟紧些！讨论6：IP网的自愈能力和出路1、IP网络要想成为真正意义上讨论7：IP的最佳伴侣？前提：1）IP是各种应用的基础；2）应用宽带化、实时化；3）目前，互连网上平均数据包的大小为50-100Byte；80%以上为300Byte以下。已有技术如何适应该种IP数据包？三种高速网络技术：ATM、POS、Ethernet如何？将来？讨论7：IP的最佳伴侣？前提：1）IP是各种应用的基础；讨论7：IP的最佳伴侣？(续）ClassicalIP,LANE,MPOA,甚至正在开发和定义中的MPLS，这些方法的数据包封装方法均基于RFC1483协议，见上图示。该方法除了ATMCELL的信元头开销外，还有变长的IP包定位到定长CELL中需要填充部分字节的开销PAD。对于未考虑ATM封装特点的桌面应用（基于Ethernet),短的IP包将会造成很大的开销。为了完成以上工作，在ATM接入设备中，必须配置专门的分组/重装硬件（ATMSAR芯片），从而增加了设备的成本。1.ATM信元头信元净荷48BYTECPCS-PDU净荷PADCPCS-PDU尾

SAR-PDU净荷

SAR-PDU净荷LLC（RFC1483、RFC1577，LANE等封装）头LLC净荷IPHEADERTCPHEADERAPPLICATIONDATA讨论7：IP的最佳伴侣？(续）ClassicalIP,讨论7：IP的最佳伴侣？(续）2.POS物理线路HDLCSDH帧PPPIP该技术利用PPP/HDLC来直接传送IP数据包，硬件上可将PPP以下各层封装在一个POS物理接口芯片中，相当于ATMPHY芯片（从SDH帧中提取出ATM信元）。与ATM封装IP包的方式相比，开销少（效率达95%，而ATM最高为80%左右），同时，也不需要昂贵的ATM-SAR芯片，从而可减少硬件芯片数和成本；同时，由于POS接口不需ATM方面复杂的信令，故还可节省软件开发成本。提供该种接口的交换机，通常叫IP交换机，核心是基于包的交换。讨论7：IP的最佳伴侣？(续）2.POS物理线路HDLCS讨论7：IP的最佳伴侣？(续）3.Ethernet物理线路MAC8B/10等编码IPEthernet技术将IP包直接封装到以太网帧中，是目前与IP配合最好的协议，以变长帧的方式传送变长IP包。可以说，除了拨号用户外，Internet网上的IP流量主要来源于以太网。4.IPoverFiber/optical

该技术本质来源于1000M以后的以太网技术，采用类似以太网中的电路编码方式将IP包直接加载到物理线路中。该标准正在制定过程中，目前并无实用的产品。估计会以Gigabit,10Gigabit等以太网技术出现。IP的最佳伴侣是Ethernet或自身，还有待技术的进一步发展！讨论7：IP的最佳伴侣？(续）3.Ethernet物理线路讨论8：最后1公里/100米接入技术1.双绞线：1)PSTN拨号Modem方式，56Kbps，已走到尽头，估计还有2-5年的市场；2)ADSL，8M/640Kbps，可作为宽带Internet接入，但因受串扰、增加局端机房供电等因素的约束，不能为每个用户提供接入；同时，其带宽8M已达理论值，不能满足将来的宽带视频应用。估计有3-5年的市场，建议依据业务需要稳步发展ADSL接入；3)VDSL，25M/2Mbps，1KM，FTTC方式，被看作是将来宽带接入的主要手段之一；建议抓住时机，大力发展。4)Ethernet，10/100/1000M均有，100-200米距离，适合FTTB方式。很适合企业/公司，写字楼，新型城市建筑用户的接入；将与VDSL一起迈向将来宽带接入；建议从现在起就开始推广，并发展宽带应用。讨论8：最后1公里/100米接入技术1.双绞线：讨论8：最后1公里/100米接入技术（续）2.HFC，CABLE30M/10Mbps，是FTTC，FTTB方式的主要接入技术，SHARE方式。将会与VDSL，Ethernet接入竞争部分业务；3.PLC（POWERLINECOMMUNICATION）电力线通信方式，目前接入速率达1Mbps，SHARE方式，目前处于实验阶段。从应用不断向宽带化、实时化、移动化发展的趋势来看，它对前面几种接入不会产生大的冲击。4.WirelessLAN/MAN，W-CDMA最高已可达16Mbps下行速率，是网络和应用移动化的基础；与宽带固定网相结合，可建成另一类型的全球性移动网。作为电信部门，宜大力推广Ethernet,无线LAN/MAN，VDSL等技术的接入。谁拥有宽带用户和移动用户的接入，谁就拥有明天的电信网络！讨论8：最后1公里/100米接入技术（续）2.HFC，1、WAN和MAN1）采用Gbit,Tbit路由交换机进行组网；2）支持MPLS类协议；3）MAN主要以IP/OPTICAL为主，如Gigabit;4）WAN以IP/SDH，IP/OPTICAL，IP/WDM互为补充。讨论9：新型电信网络（1）IP/OPTICAL，IP/SDHIP/OPTICALMANWANMAN1、WAN和MAN讨论9：新型电信网络（1）IP/OPTIC讨论8：新型电信网络（2）2、宽带接入和无线接入VDSL去MAN/WAN

应用服务器无线LAN，W-CDMAFIBER10/100M到用户25M到用户1、网络无处不在；三网统一到高速IP网络上；2、提供各种宽带应用：VOD,HDTV,PHONE,OFFICE;3、桌面均采用10/100M交换式以太网技术；讨论8：新型电信网络（2）2、宽带接入和无线接入VDSL去M讨论8：新型电信网络（3）3、与传统电信网络的兼容传统路由器PSTN/ISDN网关ATMDDN，F/R1.传统网络DDN，F/R，PSTN/ISDN，甚至ATM，向网络边缘推进，作为用户的接入手段之一；2.对以上网络的建设，原则上不宜推广，而需依据业务需要逐步发展。讨论8：新型电信网络（3）3、与传统电信网络的兼容传统路由器技术融合的结论：1.一方面，电信网已将IP作为一个主要的业务来推广，并根据自己的需求，对IP技术提出了新的要求；另一方面，IP技术在应用、市场和各种技术的推动下，不断完善自己，力争成为新一代的电信网基本技术；从目前形势发展来看（IP方面的协议不断改进和完善，新技术不断出现），IP作为新一代网络的基本技术已成趋势，三网合一到IP网上的日子已经不远。IP技术成为B-ISDN的事实标准！2.电信网在向宽带化、移动化、应用化发展，服务器、存贮器、主机在电信业务中将起着愈来愈重要的地位；3.ATM技术和POS技术均不是统一网络的最优/最终技术；但在过渡期（采用MPLS）中，POS技术的效率较ATM高，端口成本较少，前途较ATM好；MPLS，WDM，Gb/Tb等是技术发展的潮流；4.Ethernet技术不仅在接入网中出现，而且会在骨干网（MAN，WAN）中出现，前景不容小视!5.移动LAN/MAN技术是移动网络/立体网络的主要技术之一,需足够重视！技术融合的结论：1.一方面，电信网已将IP作为一个主要的业五、电信网络发展策略1.依据业务的实际需要发展网络，不追求最新的技术，也不应有‘一步到位’的想法；建设网络可吸取IP技术的发展经验，随业务的发展和需要，加进新的功能，开始时不要考虑太复杂(这世界变化快)。

1）最新的技术不代表是最成熟、最好的技术；2）采用当前最可靠和最有效的技术建网；3）根据业务的真正需要发展网络规模；4）有时要有‘粗’的概念，不要考虑太‘细’，先将用户引进‘网’。如QOS、计费等可粗略考虑。5）关键要‘实事求是’！五、电信网络发展策略1.依据业务的实际需要发展网络，不追求五、电信网络发展策略（续1）2.摔开传统电信的包袱，发展新型电信网络，保证新型网络在竞争中处于有利地位；采用最有效和最可靠的技术！1）以建设高性能IP网络作为发展新型电信网络的重点和出发点；2）传统的技术（ATM、F/R、DDN、PSTN）应根据业务需要作适当发展，不宜超前/大规模投资，并要逐步向接入层推进;3）移动数据网的建设：现在就开始大力发展移动LAN/MAN的建设；并将移动的LAN/MAN网络和固定的宽带网相结合，建设成新一带的移动通信网。4）大力开拓Ethernet,VDSL等方式的宽带用户接入，首先发展公司/企业，园区等可能先上网用户。实现网络的全面宽带化。五、电信网络发展策略（续1）2.摔开传统电信的包袱，发展新型五、电信网络发展策略（续2）3.将IP技术看作是一种新的电信网络技术，而IP之上的各种