通信网络-分组传送网技术-传送MPLS(T-MPLS)
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而传输网络最大的优点是可以提供小于 50ms 的保护,同时可以提供大带 宽、带宽保证、强大的 OAM 和多业务支持,但是其在灵活性和满足突发业务对 带宽的需求方面明显不足。
融合 IP 承载网的下一代传送网必须继承传输网良好的生存性和可管理性 的优点,借鉴承载网的灵活性优点,融合后成为下一代传送网——分组传送网。 网络业务的分组化,促使传送网向分组交换传送网演进,分组交换传送网不仅 继承了传送网的基本特征:可操作管理性(OAM)和高生存性,还吸收了分组交 换对突发业务高效的统计复用和动态控制面的优点。
z 是一种面向连接的分组交换传送技术; z 不支持 PHP; z 不支持聚合; z 不支持 ECMP; z 不支持联合的包丢弃算法,只支持 drop 优先级; z 在数据面两个单向的 LSP 组成双向的 LSP; z 根据管道模型和短管道模型处理 TTL; z 支持 E-LSP 和 L-LSP; z 支持管道模型和短管道模型中的 EXP 处理; z 支持全局和端口本地意义的标签范围; z 支持 OAM; z 支持保护倒换; z 支持组播; z 支持多种信令网; z 支持管理平面和控制平面。
要建设基于 IP 的统一的可控制管理、可运营的多业务的提供平台,必须结 合承载网和传送网的优点,克服各自的缺点,建设融合的承载网的传输网络。
IP 承载网和传输网的融合有两种思路,一种是承载网融合传输网,即 smart router 的思路,路由器直接提供高速的彩色波分光口,在 WDM 上传送,所有智 能集中在路由器上。而另一种是传输网融合承载网,即 router 加上灵活的传送 网的思路,传送网灵活的给路由器提供链路,同时传送网可以动态的路由,保
分组传送网技术-传送 MPLS(T-MPLS)
黄峰
摘要:本文介绍了基于 TDM 传送网向分组传送网演进;分组传送技术 T-MPLS 的技术特征、 OAM 和生存性、动态控制面 GMPLS、标准进展以及 T-MPLS 分组传送网的应用。 关键词:分组传送网 PTN T-MPLS
1 传送网向分组传送演进 1.1 网络分组化演进趋势
T-MPLS
增加传送网面向连 接的特性
图 4 T-MPLS 和 IP/MPLS 的联系
T-MPLS 技术对 MPLS 技术进行了简化和发展,比如其不支持 PHP、聚合、ECMP 等 MPLS 中的可选项,但是对 MPLS 的 OAM、保护和智能控制面技术做了进一步 的发展,其提供连续性检测、错误前向、后向指示、环回和性能检测等 OAM 功 能,支持组播,使用 GMPLS 作为其控制面,灵活建立链路。综合起来,T-MPLS 的特征为:
秒为单位的周期性验证。CV 报文包括了一个网络标识符(路径终 结源标识符 TTSI),因此可以检测到所有类型的缺陷; z FFD:FFD 提供了一种独立于 CV 基于可用性模型的故障检测选项, 并且不受 CV 插入速率的限制。每秒 1 次或更快的插入速率可为提 供可用性模型所使用。慢速的插入速率可检测持续的 MPLS 层故 障,但不可为提供可用性模型所使用; z FDI:前向缺陷指示(FDI)流是对检测到的缺陷(例如,从 CV 流 中)产生的反应。其目的是为了抑制高于缺陷产生的网络层中的告 警。它可以在如下位置中产生: 1)第一个检测到一个 dServer/dUnknown 缺陷的 LSR 处;或 2)所有 MPLS 层缺陷的 LSR 终结 LSP 处; z BDI:后向缺陷指示(BDI)流是在返回路径中插入的(例如返回 LSP),用来通知上游 LSR,在下游 LSP 的 LSR 宿节点上有一缺陷。 因此在其产生周期内,BDI 可跟踪 FDI。BDI 报文也可用于 1:1/N 的保护倒换实例中; z APS:在 LSP 保护倒换时的 APS 包,用于保护倒换。
MPLS 隧道
PWE3
T-MPLS 隧道
TDM,λ
图 2 T-MPLS 技术融合 3 层 IP、2 层 PWE3 和 1 层 TDM/OTN 技术
其协议层次结构为:
IP/ MPLS ETH
ETTH-METPHLS LO (PW)
TT-M-MPTPL-MLSSPHLSO (Tunnel)
GFP
GFP
ETH
T-MPLS 可以用一个简单公式表述:
T-MPLS = MPLS + OAM – IP T-MPLS 是 MPLS 的一个子集,去掉了无连接基于 IP 的转发,增加端到端的 OAM 功能。
4
• PHP • Merging •ECMP •控制面:IP/ MPLS • Frames re-ordering
分组的传送网是建立端到端面向连接的分组的传送管道,将面向无连接的 数据网改造成面向连接的网络。该管道可以通过网络管理系统或智能的控制面 建立,该分组的传送通道具有良好的操作维护性和保护恢复。
2
客户设备
如:DSLAM、路由器、交
换机
物理连接
分组传送网
客户设备
任意客户信号
以太网 IP/MPLS TDM ATM, FR, …
2.5 T-MPLS 生存性
T-MPLS 的生存性是分组传送网的另一个重要特征,T-MPLS 的生存性主要由
7
基于传送平面的保护倒换技术和基于控制面的恢复技术来实现。基于传送平面 的保护技术有:T-MPLS VS 路径保护和 T-MPLS VC SNC 保护,T-MPLS 环保护(类 似 SDH 中的 MS Spring)。基于控制面的恢复主要是在控制面的参与下,在错误 发生后,重新计算 T-MPLS 保护路径,或在错误发生前,预计算 T-MPLS 保护路 径。
1
护和恢复。由于 IP 承载网在可扩展性、QoS 和生存性方面存在先天不足,而灵 活的传送层可以弥补其不足,建设融合承载网的传送网是大势所趋。
承载网络最大的优点是灵活性,可以动态的路由,同时可以对突发的 IP 分组业务进行高效的统计复用,但是其在 QoS 和网络的生存性方面存在很大的 不足,虽然 IP 承载网提出了 DiffServ、FRR、FBD 等技术解决其在 QoS 和生存 性方面的问题,但大多都不尽人意。另一方面,承载网中的网络流量无法精确 的规划,往往根据业务的发展需要不停的升级,升级的成本巨大。
IP/MPLS
去掉的IP/ MPLS无 连接的特性
保留IP/ MPLS面向 连接的特性
• 双向 LSP
• OAM • 保护 • 控制面;网管系统或ASON/GMPLS • 维护帧顺序
• 帧格式 • 客户信号封装 • MPLS 堆栈 • 封装到服务层 • 单向 LSP • 全局或局部的标签
• EXP, TTL, Diff-Serv (T-MPLS Î 管道模型) • 组播
提供电路层和 通道层的交换
客户 A 客户D
客户A 客户D
客户B 客户B 客户C
客户C
客户信号: 可以使任何L2 信号(以太网、FR、 ATM 或TDM ),根据 IETF PWE3。也可以是 IP/ MPLS。
分组业务
逻辑连接(端到端): 电路层(等效PWE3) 通道层(等效IETF的隧
道层)
物理连接: SDH、 以太网、O TH、
务对网络的服务质量有较高要求时,OAM 功能尤为重要。T-MPLS OAM 功能是借 鉴传送网丰富高效的 OAM 功能发展起来的。
T-MPLS 的 OAM 主要用于差错管理、性能检测的保护倒换,现在发展了三种 OAM 功能:
z 主动 OAM(Pro-active):周期性的报告链路状态、性能、差错等; z 按需 OAM(On-demand):按需的报告链路状态、性能、差错等; z 保护倒换 OAM:主要是 APS 协议。 T-MPLS OAM 的工具有:ping、trace、loop back、defect indication、 performance monitor 等,其由 T-MPLS OAM 包来完成,现在有五种 T-MPLS OAM 包: z CV:CV 流产生于 LSP 的源 LSR,终止于宿 LSR,并且是一个以
5
2.3 分组在 T-MPLS 网络中转发
以图 5 为例,利用网络管理系统或者动态的控制平面(ASON/GMPLS),建立 从 PE1 经过 P 节点到 PE2 的 T-MPLS 双层标签转发路径(LSP),包括电路层和通 道层,电路层仿真客户信号的特征,并指示连接特征,通道层指示分组转发的 隧道。T-MPLS LSP 可以承载在以太网物理层中,也可以在 SDH VCG 中,还可以 承载在 DWDM 的波长通道上。客户 CE1 的分组业务(以太网、IP/MPLS、ATM、FR 等)在 PE1 边缘设备加上 T-MPLS 标签 L1,经过 P 中间设备将标签交换成 L2, 边缘设备 PE2 去掉标签,将分组业务送给客户 CE2。
电信技术的飞速发展,为在融合的统一的平台上提供多样化的信息提供了 可能,这个统一的平台就是 IP,业务 IP 化已经是无可争辩的事实,IP 业务逐 渐成为电信网络的主导业务量(我国骨干网 IP 业务流量已经高达 90%以上), 在 IP 网络上已经可以很好的提供“三重播放”业务,包括高速上网(HSI)、IP 电话(VOIP)、视频(IPTV)。
WDM
PE2:TMPLS反封装 CE2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于TMPLS标签的分组转发
P
PE1:TMPLS封装
P L1 P
CE1
P L2
P: 标签交换
分组业务 T-MPLS分组LSP
图 5 T-MPLS 网络中的数据转发
2.4 T-MPLS OAM OAM 功能可以简化网络操作,检验网络性能和降低网络运行的成本。在业
6
VCAT VCAT
STM-N OTM-n ETYn
图 3 T-MPLS 协议结构
2.2 T-MPLS 技术特征
综合起来,T-MPLS 技术的特点为: z 引入传送概念的 OAM 机制; z 结合 2 层和 3 层协议的一种通用的分组交换传送技术; z 避免对三层 IP 不必要的处理; z 具有高的网络生存性和可扩展性; z 具 有 兼 容 分 组 交 换 、 TDM/ 波 长 技 术 的 通 用 的 分 布 控 制 面 - GMPLS。
T-MPLS 是吸收了三层 IP、2 层 PWE3 和 1 层 TDM/OTN 技术的优点的通用分 组交换传送技术。T-MPLS 可以承载 IP、以太网等业务,其不仅可以承载在 SDH/OTN 物理层上,还可以承载在以太网物理层上。
3
IP/ M PLS
L3 (I P)
L2 (比如以太网、ATM等 )
段层(SDH、OTH)
可选,主要用于链路监测
媒质 光纤, 铜缆, 无线
通道层 指示传送通道
电路层 指示业务、连接类型
图 1 分组传送网结构
2 T-MPLS 技术
2.1 T-MPLS 基础
T-MPLS 是一种面向连接的分组交换传送技术,解决传统 SDH 在以分组交换 为主的网络环境中暴露出的效率低下的缺点,T-MPLS 技术利用 MPLS/PW 伪线技 术:‘任何业务 over MPLS/伪线 over 传送’进行多业务传送,同时对 MPLS 某些复杂的功能进行了简化,去掉了 MPLS 数据面不必要的转发处理:比如 PHP、 ECMP、标签合并和精细的包丢弃处理,相对于 PW,吸收了多业务承载、TDM 业 务仿真等技术,并增加了 ITU-T 的 OAM 和保护恢复的功能,更重要的是 将 T-MPLS 网络分为层次清楚的三个层面:传送平面、管理平面、控制平面。其将 GMPLS/ASON 作为其分布控制平面,进行标签的分发,面向连接的 LSP 的建立等, 体现了分组和传送的融合。
1.2 分组传送网-PTN
两种思路可以提供全分组的传送,一种是智能路由的思路,路由器直接提 供高速的彩色波分光口,在 WDM 上传送,所有智能集中在路由器上。而另一种 是传输网提供全分组传送的功能,即分组传送网的思路:分组传送网吸收数据 灵活的特点,保留传送网的多业务、可靠性、可扩展性、可管理性等特点,提 供分组业务灵活的传送,解决数据网络在可扩展性、QoS 和生存性方面的先天 不足。
电信运营商为了适应电信业务的迅速发展,纷纷提出了战略转型,从“网 络、通信运营商”转变到“综合信息服务提供商”,为客户提供多样化的信息服 务,比如 BT 的 21 世纪计划,法国电信的“NexT”计划,澳大利亚 Telstra 提 出了 FNE 和 BMS 计划、NTT 提出了 RANE 计划等。这些转型计划都有一个非常重 要的目标,就是要完成网络融合和业务融合,在融合的网络上实现对全业务的 支持。
融合 IP 承载网的下一代传送网必须继承传输网良好的生存性和可管理性 的优点,借鉴承载网的灵活性优点,融合后成为下一代传送网——分组传送网。 网络业务的分组化,促使传送网向分组交换传送网演进,分组交换传送网不仅 继承了传送网的基本特征:可操作管理性(OAM)和高生存性,还吸收了分组交 换对突发业务高效的统计复用和动态控制面的优点。
z 是一种面向连接的分组交换传送技术; z 不支持 PHP; z 不支持聚合; z 不支持 ECMP; z 不支持联合的包丢弃算法,只支持 drop 优先级; z 在数据面两个单向的 LSP 组成双向的 LSP; z 根据管道模型和短管道模型处理 TTL; z 支持 E-LSP 和 L-LSP; z 支持管道模型和短管道模型中的 EXP 处理; z 支持全局和端口本地意义的标签范围; z 支持 OAM; z 支持保护倒换; z 支持组播; z 支持多种信令网; z 支持管理平面和控制平面。
要建设基于 IP 的统一的可控制管理、可运营的多业务的提供平台,必须结 合承载网和传送网的优点,克服各自的缺点,建设融合的承载网的传输网络。
IP 承载网和传输网的融合有两种思路,一种是承载网融合传输网,即 smart router 的思路,路由器直接提供高速的彩色波分光口,在 WDM 上传送,所有智 能集中在路由器上。而另一种是传输网融合承载网,即 router 加上灵活的传送 网的思路,传送网灵活的给路由器提供链路,同时传送网可以动态的路由,保
分组传送网技术-传送 MPLS(T-MPLS)
黄峰
摘要:本文介绍了基于 TDM 传送网向分组传送网演进;分组传送技术 T-MPLS 的技术特征、 OAM 和生存性、动态控制面 GMPLS、标准进展以及 T-MPLS 分组传送网的应用。 关键词:分组传送网 PTN T-MPLS
1 传送网向分组传送演进 1.1 网络分组化演进趋势
T-MPLS
增加传送网面向连 接的特性
图 4 T-MPLS 和 IP/MPLS 的联系
T-MPLS 技术对 MPLS 技术进行了简化和发展,比如其不支持 PHP、聚合、ECMP 等 MPLS 中的可选项,但是对 MPLS 的 OAM、保护和智能控制面技术做了进一步 的发展,其提供连续性检测、错误前向、后向指示、环回和性能检测等 OAM 功 能,支持组播,使用 GMPLS 作为其控制面,灵活建立链路。综合起来,T-MPLS 的特征为:
秒为单位的周期性验证。CV 报文包括了一个网络标识符(路径终 结源标识符 TTSI),因此可以检测到所有类型的缺陷; z FFD:FFD 提供了一种独立于 CV 基于可用性模型的故障检测选项, 并且不受 CV 插入速率的限制。每秒 1 次或更快的插入速率可为提 供可用性模型所使用。慢速的插入速率可检测持续的 MPLS 层故 障,但不可为提供可用性模型所使用; z FDI:前向缺陷指示(FDI)流是对检测到的缺陷(例如,从 CV 流 中)产生的反应。其目的是为了抑制高于缺陷产生的网络层中的告 警。它可以在如下位置中产生: 1)第一个检测到一个 dServer/dUnknown 缺陷的 LSR 处;或 2)所有 MPLS 层缺陷的 LSR 终结 LSP 处; z BDI:后向缺陷指示(BDI)流是在返回路径中插入的(例如返回 LSP),用来通知上游 LSR,在下游 LSP 的 LSR 宿节点上有一缺陷。 因此在其产生周期内,BDI 可跟踪 FDI。BDI 报文也可用于 1:1/N 的保护倒换实例中; z APS:在 LSP 保护倒换时的 APS 包,用于保护倒换。
MPLS 隧道
PWE3
T-MPLS 隧道
TDM,λ
图 2 T-MPLS 技术融合 3 层 IP、2 层 PWE3 和 1 层 TDM/OTN 技术
其协议层次结构为:
IP/ MPLS ETH
ETTH-METPHLS LO (PW)
TT-M-MPTPL-MLSSPHLSO (Tunnel)
GFP
GFP
ETH
T-MPLS 可以用一个简单公式表述:
T-MPLS = MPLS + OAM – IP T-MPLS 是 MPLS 的一个子集,去掉了无连接基于 IP 的转发,增加端到端的 OAM 功能。
4
• PHP • Merging •ECMP •控制面:IP/ MPLS • Frames re-ordering
分组的传送网是建立端到端面向连接的分组的传送管道,将面向无连接的 数据网改造成面向连接的网络。该管道可以通过网络管理系统或智能的控制面 建立,该分组的传送通道具有良好的操作维护性和保护恢复。
2
客户设备
如:DSLAM、路由器、交
换机
物理连接
分组传送网
客户设备
任意客户信号
以太网 IP/MPLS TDM ATM, FR, …
2.5 T-MPLS 生存性
T-MPLS 的生存性是分组传送网的另一个重要特征,T-MPLS 的生存性主要由
7
基于传送平面的保护倒换技术和基于控制面的恢复技术来实现。基于传送平面 的保护技术有:T-MPLS VS 路径保护和 T-MPLS VC SNC 保护,T-MPLS 环保护(类 似 SDH 中的 MS Spring)。基于控制面的恢复主要是在控制面的参与下,在错误 发生后,重新计算 T-MPLS 保护路径,或在错误发生前,预计算 T-MPLS 保护路 径。
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护和恢复。由于 IP 承载网在可扩展性、QoS 和生存性方面存在先天不足,而灵 活的传送层可以弥补其不足,建设融合承载网的传送网是大势所趋。
承载网络最大的优点是灵活性,可以动态的路由,同时可以对突发的 IP 分组业务进行高效的统计复用,但是其在 QoS 和网络的生存性方面存在很大的 不足,虽然 IP 承载网提出了 DiffServ、FRR、FBD 等技术解决其在 QoS 和生存 性方面的问题,但大多都不尽人意。另一方面,承载网中的网络流量无法精确 的规划,往往根据业务的发展需要不停的升级,升级的成本巨大。
IP/MPLS
去掉的IP/ MPLS无 连接的特性
保留IP/ MPLS面向 连接的特性
• 双向 LSP
• OAM • 保护 • 控制面;网管系统或ASON/GMPLS • 维护帧顺序
• 帧格式 • 客户信号封装 • MPLS 堆栈 • 封装到服务层 • 单向 LSP • 全局或局部的标签
• EXP, TTL, Diff-Serv (T-MPLS Î 管道模型) • 组播
提供电路层和 通道层的交换
客户 A 客户D
客户A 客户D
客户B 客户B 客户C
客户C
客户信号: 可以使任何L2 信号(以太网、FR、 ATM 或TDM ),根据 IETF PWE3。也可以是 IP/ MPLS。
分组业务
逻辑连接(端到端): 电路层(等效PWE3) 通道层(等效IETF的隧
道层)
物理连接: SDH、 以太网、O TH、
务对网络的服务质量有较高要求时,OAM 功能尤为重要。T-MPLS OAM 功能是借 鉴传送网丰富高效的 OAM 功能发展起来的。
T-MPLS 的 OAM 主要用于差错管理、性能检测的保护倒换,现在发展了三种 OAM 功能:
z 主动 OAM(Pro-active):周期性的报告链路状态、性能、差错等; z 按需 OAM(On-demand):按需的报告链路状态、性能、差错等; z 保护倒换 OAM:主要是 APS 协议。 T-MPLS OAM 的工具有:ping、trace、loop back、defect indication、 performance monitor 等,其由 T-MPLS OAM 包来完成,现在有五种 T-MPLS OAM 包: z CV:CV 流产生于 LSP 的源 LSR,终止于宿 LSR,并且是一个以
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2.3 分组在 T-MPLS 网络中转发
以图 5 为例,利用网络管理系统或者动态的控制平面(ASON/GMPLS),建立 从 PE1 经过 P 节点到 PE2 的 T-MPLS 双层标签转发路径(LSP),包括电路层和通 道层,电路层仿真客户信号的特征,并指示连接特征,通道层指示分组转发的 隧道。T-MPLS LSP 可以承载在以太网物理层中,也可以在 SDH VCG 中,还可以 承载在 DWDM 的波长通道上。客户 CE1 的分组业务(以太网、IP/MPLS、ATM、FR 等)在 PE1 边缘设备加上 T-MPLS 标签 L1,经过 P 中间设备将标签交换成 L2, 边缘设备 PE2 去掉标签,将分组业务送给客户 CE2。
电信技术的飞速发展,为在融合的统一的平台上提供多样化的信息提供了 可能,这个统一的平台就是 IP,业务 IP 化已经是无可争辩的事实,IP 业务逐 渐成为电信网络的主导业务量(我国骨干网 IP 业务流量已经高达 90%以上), 在 IP 网络上已经可以很好的提供“三重播放”业务,包括高速上网(HSI)、IP 电话(VOIP)、视频(IPTV)。
WDM
PE2:TMPLS反封装 CE2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于TMPLS标签的分组转发
P
PE1:TMPLS封装
P L1 P
CE1
P L2
P: 标签交换
分组业务 T-MPLS分组LSP
图 5 T-MPLS 网络中的数据转发
2.4 T-MPLS OAM OAM 功能可以简化网络操作,检验网络性能和降低网络运行的成本。在业
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VCAT VCAT
STM-N OTM-n ETYn
图 3 T-MPLS 协议结构
2.2 T-MPLS 技术特征
综合起来,T-MPLS 技术的特点为: z 引入传送概念的 OAM 机制; z 结合 2 层和 3 层协议的一种通用的分组交换传送技术; z 避免对三层 IP 不必要的处理; z 具有高的网络生存性和可扩展性; z 具 有 兼 容 分 组 交 换 、 TDM/ 波 长 技 术 的 通 用 的 分 布 控 制 面 - GMPLS。
T-MPLS 是吸收了三层 IP、2 层 PWE3 和 1 层 TDM/OTN 技术的优点的通用分 组交换传送技术。T-MPLS 可以承载 IP、以太网等业务,其不仅可以承载在 SDH/OTN 物理层上,还可以承载在以太网物理层上。
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IP/ M PLS
L3 (I P)
L2 (比如以太网、ATM等 )
段层(SDH、OTH)
可选,主要用于链路监测
媒质 光纤, 铜缆, 无线
通道层 指示传送通道
电路层 指示业务、连接类型
图 1 分组传送网结构
2 T-MPLS 技术
2.1 T-MPLS 基础
T-MPLS 是一种面向连接的分组交换传送技术,解决传统 SDH 在以分组交换 为主的网络环境中暴露出的效率低下的缺点,T-MPLS 技术利用 MPLS/PW 伪线技 术:‘任何业务 over MPLS/伪线 over 传送’进行多业务传送,同时对 MPLS 某些复杂的功能进行了简化,去掉了 MPLS 数据面不必要的转发处理:比如 PHP、 ECMP、标签合并和精细的包丢弃处理,相对于 PW,吸收了多业务承载、TDM 业 务仿真等技术,并增加了 ITU-T 的 OAM 和保护恢复的功能,更重要的是 将 T-MPLS 网络分为层次清楚的三个层面:传送平面、管理平面、控制平面。其将 GMPLS/ASON 作为其分布控制平面,进行标签的分发,面向连接的 LSP 的建立等, 体现了分组和传送的融合。
1.2 分组传送网-PTN
两种思路可以提供全分组的传送,一种是智能路由的思路,路由器直接提 供高速的彩色波分光口,在 WDM 上传送,所有智能集中在路由器上。而另一种 是传输网提供全分组传送的功能,即分组传送网的思路:分组传送网吸收数据 灵活的特点,保留传送网的多业务、可靠性、可扩展性、可管理性等特点,提 供分组业务灵活的传送,解决数据网络在可扩展性、QoS 和生存性方面的先天 不足。
电信运营商为了适应电信业务的迅速发展,纷纷提出了战略转型,从“网 络、通信运营商”转变到“综合信息服务提供商”,为客户提供多样化的信息服 务,比如 BT 的 21 世纪计划,法国电信的“NexT”计划,澳大利亚 Telstra 提 出了 FNE 和 BMS 计划、NTT 提出了 RANE 计划等。这些转型计划都有一个非常重 要的目标,就是要完成网络融合和业务融合,在融合的网络上实现对全业务的 支持。