融合通信呼唤新型承载技术

三网融合的发展趋势、用户需求的变化，使得现有的承载网面临着很多问题。

用户需求变化与业务发展趋势

在今天，通信业务需求向多样化、多媒体化、宽带化、移动化、融合化、个性化、智能化、社群化发展。以前的通信是固定话音的通信，从两条路走：一是把人和地点的捆绑解放了出来，诞生了移动通信、手机技术；二是从宽带化方向发展，带来数据网的发展。最终这两个方向会融合在一起，向着3G、狭义NGN、IMS融合的方向发展。

现在的通信需求已经不再是简单的话音，而是包括互联网的各种业务和电信网的丰富业务，宽带多媒体的通信比例逐步提高。

移动化的趋势更明显：移动业务收入逐渐增长，并且增长的态势很平稳，速度也比较快。

另外就是融合化。融合的概念很宽泛，涉及很多层面。3C融合，即计算机、电信、消费电子的融合；三网融合，即互联网、固定网、有线广播电视网的融合；还有移动通信和卫星通信的融合、FMC（固定与移动融合）等。在更高层面上是产业的融合，电信与传媒产业的融合，诞生出IPTV业务、数字内容服务等。

宽带融合下一代网的出现为电信网的发展指明了方向，但有多个出发点：互联网、电信网、广电网。从现在的情况来看，网络发展情况尽管有一些不确定的因素，但有几点可以看清：首先，业务和承载的分离是一个很重要的发展趋势，这种分离的概念之所以得到了广泛的认可，是互联网成功发展经验的总结，互联网就是业务和承载分离的；另外一个是IP化，IP化是走向融合的基础。

现有承载网不能满足需求

现在IP技术面临很多问题。从上世纪90年代开始，人们一直在寻找一种技术来实现多种业务的高效综合承载，最终成功的就是IP。然而，以前的电信网安全可信，可以合法监听，可以信息溯源，现在IP网能不能满足这些要求？如果不能满足这些要求，能不能作为国家通信基础设施？

的确,现有IP承载网(IPv4和IPv6)面对电信业务的运营要求暴露出诸多问题。

首先，IP网络存在严重的安全问题和可信任问题。现有TCP/IP协议没有完善的内置安全机制，现有安全技术都是修修补补增加进来的，难免出现安全漏洞、功能重叠、实现复杂等问题；IP网络端到端透明，缺乏UNI和NNI接口，用户可以访问网络中的任意网元，可以对网络中的设备进行攻击，网络安全性较差；IP网络的网元之间、用户与网络之间、用户之间缺乏必要的可信任机制和安全隔离机制，出现了大量的非法入侵、地址欺骗、身份假冒、网络欺诈事件，并且绝大多数事件无法追踪到肇事者；IP网络缺乏数据包溯源能力，网络中间节点对传输数据包的来源不做验证、不做审计，以及网络中NAT等MIDDLE BOX的出现，导致了地址假冒、垃圾信息泛滥，大量的入侵和攻击行为无法跟踪；IP网络缺乏有效的管理机制与控制手段；IP网络对于数据进行无记忆传送，在网络中尽量不保存或少保存状态信息，这就使得网元中缺少用于管理的必要信息，无法对网络进行高效管理和控制；由于IP网络不保证基本的安全性和可信任性，用户安全技术和加密技术滥用和失控，极大地增加了国家信息监控和管制的难度和成本；现有IP网的核心技术垄断在少数发达国家手中，给国家信息通信的安全带来严重威胁。

另外，IP网络服务质量问题依然是一个未能彻底解决的难题：实时业务无法在IP网上很好地开展。这里包括应用层和网络层的方案，实际上都没有很好地解决，不是扩展性、就是可操作性的问题。如果没有办法解决，以后在IP网络上实时的业务，比如IPTV、VOIP业务就很难开展。

缺乏新的利润增长点，影响了运营商网络扩容的积极性：网络运营商不能通过控制网络来控制业务；价值链重心明显向内容和应用迁移，传统运营商出现被管道化危险。网络运营商以前是网络、业务不分离，通过控制网络可以控制业务，现在则只能控制网络，没法控制业务，有一些附加的增值业务收不到钱，而且上面的业务对带宽资源的要求越来越大，大规模的扩容之后马上被P2P占满，然后也没收到钱。

所以，现在运营商的转型不但要做网络，还要做服务，实际上就是想做产业链，各个环节都要覆盖到，这样可以多增加一些的利润，从美国来看互联网和宽带发展已经造就了超级的互联网公司。

最后，网络的可扩展性方面存在缺陷。目前，针对IP网络在面对电信运营要求时所暴露出来的问题，国内运营商普遍采用IP+MPLS技术来改造现有的IP网，这是否是最终的选择呢？

上述这些问题和IP网的设计思想和实现机制是密切相关的，之所以这些问题长期得不到解决，是因为IP网的理念就是这样确定的，一些基因性的东西就是这样，主要有以下几点：

首先就是网络透明性的原则。它的特点就是“所进即所出”，网络对用户数据不做修改；网络无记忆，网络不保留用户数据的任何信息。这样就造成了网络管理与控制的难度加大、服务质量保证困难，并存在安全隐患（用户难以溯源）。

第二，普遍连通性问题。任意两点接进去分配一个IP地址就可以通信，整个网络是扁平化的，逻辑上都是紧挨着的，网络通达性好，但网络安全隐患多了，管理效率也会逐渐下降。

第三，网络与业务的分离。网络不保存业务的信息，业务不附着网络的信息，网络对外提供标准的接口，这有利于综合业务的承载，网络是一个平台，所有业务都在上面跑，业务可以从网络里面解放出来。但运营商就会担心自己成为比特管道，就像自来水公司一样，以后就只收取接入费。

第四，业务智能边缘化，网络是傻瓜的，智能都在终端上，用户可以自己实现智能，使网络结构比较简单，但业务的可控性降低了，就出现了确定合理商业模式的问题。

承载网的新思路与新尝试

针对这种问题有哪些方面可以努力改进？现在国际上针对IP承载网的研究方向有两种趋势，一种是改良派，一种是革命派。

改良派则对现有IP网络进行功能完善，从而实现向下一代承载网的平滑演进。比如互联网领域，IETF的既有技术路线（信令机制、安全机制、服务质量机制），电信网领域则以MPLS技术、VPLS技术＋MinM技术为代表。

革命派主张面向新需求，采用自顶向下的方式，设计新型包交换网络体系结构。比如互联网领域以美国的GENI计划和FIND行动为代表的多项科研项目（FARA/I3），电信网领域ITU的NGN FPBN。

革命派的出发点是认为IP网的安全与可信任问题、服务质量问题、商业模式问题和大规模组网问题长期得不到彻底解决，已成为严重阻碍信息通信技术发展的因素。该派认为现有IP网络不能满足电信需求，追根溯源是由其机制造成的，对IP网络的缝缝补补不能彻底解决问题，有必要面对电信需求研究基于包交换的新一代承载网。

建立新型包交换承载网是一个世界级的难题，国际上目前没有明确的方向，有广阔的技术创新空间。

下一代互联网

美国GENI计划

重新梳理现有网络的假设（assumptions），通过技术创新，面对新的网络能力需求，布置和验证新型网络结构，构建新的业务与应用，鼓励用户参与试验，采用大系统理论（system-wide approach）来研究新型网络体系结构。

MIT的FARA模型

FARA（Forwarding Directive，Association，and Rendezvous Architecture）网络体系结构是MIT（美国麻省理工学院）与其他技术机构合作的研究成果，旨在采用自顶向下的方法，从需求出发，提出一种更适合未来业务与应用的网络体系结构。

加州大学的I3网络

I3是一种打破了现有互联网端到端通信模式的体系结构，将“indirect”引入了通信机制当中。I3和Secure-I3是一个完整的体系结构，非常简单地提供了多种现有互联网体系不易提供的服务。

下一代电信网

3Tnet

3Tnet是国家“863”计划信息领域重大专项，主要面向流媒体业务等高带宽需求应用。3Tnet的网络拓扑遵循分层拓扑结构，采用电路和分组混合的交换体制，主要包括T比特级核心层和G比特级边缘层。3Tnet提出了一种新的网络拓扑架构，大大提高了网络的性能，对流媒体、VoIP等多媒体业务能够很好地支持。但是它基本没有对现有的网络协议体系结构做根本性改变，因此并没有解决移动、安全、可信等突出问题。

MPnet

MP(Medianet Protocol)是流媒体宽带网络的协议。未来网络的80%以上的流量是视频流媒体数据，MP网络将建设成为针对可管理的流媒体服务的单一业务网络平台。MP技术处理的对象是数据流量相对稳定的重视频流媒体，这一点是整个MP技术的理论支撑。

MPnet的技术特点：一类业务一个专网；层次有序的地址结构；网络层次简化、网络协议简化；打破网络的端到端透明性；终端的傻瓜化；路由（寻址）方式简化、包转发效率高；网络与业务的捆绑；信令机制与接纳控制；本地化目录系统；网络有自检测功能；自动设备注册与配置、定时网络拓扑发现。

未来包交换网络（FPBN）

FPBN的基本思路是：采用分层的有序化地址；对应层次化“树状”的网络结构；采用分级路由机制；在网络汇聚层设置用户控制层，实现用户、业务控制；通过不同编址域来实现运营网和用户网的严格分离；网络资源显式配置、资源可知、可控、可管；采用多数据平面结构，数据平面之间资源相互独立；同时支持面向连接和无连接数据传输。

国内经过两年多的研究和讨论，已经提出了一套可控制、可管理的电信级包交换承载网的体系结构，解决了国际上一直未能解决的网络安全与可信任问题、服务质量问题、商业模型问题和大规模组网问题，能够实现可控组播和相互独立的多数据平面，并且能够与现有IP网络共存和平滑过渡，充分利用现有IP领域的既有技术和产业化能力。

以ITU NGN的FPBN为契机，我国在ITU-T的NGN承载网研究和标准化工作中发挥了主导作用，围绕PTDN网络将形成一系列标准。这是我国首次在承载网领域内自主提出的，具有实际意义，能指导设备生产、网络建设、业务发展和运营的系列标准。