电信网的发展和演进趋势

电信网的发展和演进趋势..........................................................................信息产业部电信研究院韦乐平摘要论述了网络业务应用加速向ＩＰ化汇聚的趋势；提出了网络交换技术向分组化和ＩＰ化演进的战略路线，认为采取重叠网策略或混合网策略是完成由传统电路交换为基础的电信网向分组化的数据网平稳过渡的两大过渡策略。

分析了网络容量包括传输链路容量和传送节点容量面临的挑战和发展趋势。

认为ＭＰＬＳ技术是一种较为理想的骨干ＩＰ网络技术，有望得到进一步的发展；同时认为核心网络必然从电联网走向光联网。

指出了带宽瓶颈是城域网面临的主要问题，提出了城域网的３种解决方案：以ＳＤＨ为基础的多业务平台的解决方案；基于层２交换和层３选路的方案；用ＷＤＭ的解决方案。

最后论述了接入网向宽带化和ＩＰ化方向演进的趋势，网络功能结构的扁平化趋势。

关键词电信网ＩＰ光联网ＭＰＬＳ城域网接入网发展演进１网络业务应用加速向ＩＰ化汇聚１００年来直至今天，电信网的主要业务一直是电话业务，呈平稳而缓慢的增长趋势。

然而，近年来，数据业务正呈现指数式增长态势，特别是ＩＰ业务正呈现爆炸式增长，其光纤骨干网带宽已达到了约６～９个月就翻一番的地步，比著名的摩尔定律还要快２～３倍，成为所谓的光纤定律或超摩尔定律。

显然，按此趋势，用不了几年，网上的数据业务将会超过电话业务。

在北美，有些网络 诸如太平洋贝尔、世界通信、亚美达科等 上的数据业务已经超过电话业务，即使像ＡＴ＆Ｔ、ＢＴ、ＤＴ和ＮＴＴ这样的老牌电信公司的网络，数据业务也将在２００１～２００２年超过电话业务。

从全世界范围看，估计在未来５～１０年内，包括中国电信网在内的世界主要网络的数据业务量都将先后超过电话业务量。

最终，电信网的业务将主要由数据构成，１００多年来的网络业务构成将发生根本性的变化。

需要特别指出的是，所谓网络业务的数据化趋势，实质上主要是ＩＰ化，前者的业务增长率为两位数，而后者的增长率为三位数，很快就会超过前者。

从数据通信联网协议的使用率看，发达国家ＩＰ协议已超过８０％，而我国已超过９０％，ＩＰ确实已经成为占绝对主导地位的数据通信联网协议，而ＡＴＭ等其他协议的应用比例越来越小，最终只能寄托于ＩＰ之上。

预计５～１０年期间，以ＩＰ为代表的数据业务将占据９０％的网络业务量，我国也将至少超过５０％。

届时，ＩＰｏｖｅｒｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ和ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇｏｎＩＰ将不只是口号，而逐渐成为现实，这是不以主观意志为转移的战略趋势，我们必须有足够的思想准备。

未雨绸缪，做好技术、心理和观念上转变的准备，是唯一正确现实而又万无一失的对策。

２网络交换技术继续向分组化和ＩＰ化演进网络交换技术是电信网的灵魂，尽管传统的电路交换技术有其不可磨灭的历史功勋和内在的高质量严管理优势，在可以预见的未来也仍将是提供实时电话业务的基本技术手段，但其基本设计思想是以恒定的对称的话路量为中心的，采用了复杂的分等级的时分复用方法，语音编码和交换速率为６４ｋｂｉｔ／ｓ 交换机需要为每一个呼叫或连接维持大量的呼叫或连接状态信息，为每一种业务指定固定带宽，对于未来以突发的非对称的数据为主的业务而言，传输和交换效率低，成本较高。

当数据业务量不大时，这种状态还可以容忍，而当网络的业务量以数据为主时，这种低效率状态将变得无法容忍。

特别是大量的数据应用 诸如上网浏览 只需极短寿命的连接，如果也要求网络节点对这些只有极短寿命的连接也完成常规的连接建立和拆线工作，网络节点的工作负荷将无法承受，网络的扩展性将大大受限。

此外，作为面向连接的技术，每一节点与任一其他节点都必须建立直接的连接，Ｎ个节点要求建立Ｎ２个连接。

当网络的规模发展到一定程度后，Ｎ２连接的管理也成为很大的问题。

简而言之，从网络的角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换网，无论从业务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无法适应这一新的发展趋势，开发下一代的可持续发展的网络已成为电信界的共同心愿。

其基本思路是具有统一的ＩＰ通信协议和巨大的传输容量，能以最经济的成本灵活可靠持续地支持一切已有和将有的业务及信号。

另一方面，分组化网有着传统电路交换网所难以具备的优势，诸如无复杂的时分复用结构，有信息才占用网络资源，资源利用效率高，信令、计费和网管简单，建设维护运行成本低，连接效率高，一次可同时建立大量的连接，在提供动态带宽分配和灵活指配不同带宽颗粒需要方面远优于电路交换网。

特别是无连接ＩＰ网对连接是透明的，因而其包转发只需维持很少的状态信息即可，网络节点的工作负荷大为降低，非常适于非对称的突发数据业务的传输。

显然，随着网络中数据业务量成为主导后，从传统的电路交换技术逐步转向分组技术特别是无连接ＩＰ技术为基础的整个电信新框架将是历史的必然。

近来，这种演进趋势无论从设备制造商，还是网络运营商的发展策略和战略上都已明显体现，全球网络的分组化和ＩＰ化趋势正在加速，像ＡＴ＆Ｔ和ＢＴ（英国电信）这样的著名网络运营商，不仅已明确宣布不再新装电路交换机，而且ＡＴ＆Ｔ甚至已经在因特网骨干网上将ＡＴＭ交换机全部换成了ＩＰ路由器。

需要指出，不但目前这一代的电信网无法适应下一代电信网的要求，同样，目前这一代的ＩＰ网也无法适应下一代电信网的要求。

其网络体系结构缺乏内置的扩展性，网络可靠性和可用性很差，无法满足电信级网络的起码要求，实时业务质量还无法确保，靠线路卡互联路由器节点的方式消耗掉大量端口，目前，ＩＰ只考虑了用户平面功能和带内信令，将来必须扩展到控制平面和管理平面等等。

因而下一代网将是充分利用现有电信网和ＩＰ网各自资源和优势，克服各自劣势的融合的网络。

另一方面，从我国具体国情看，电话普及率还不到１８％ 大大落后于发达国家的水平 ４０％ ，要实现２０１０年电话普及率３８％的既定目标，还要付出巨大的努力，特别是提高广大农村电话普及率的任务还十分艰巨。

因此可以肯定，在中近期内满足基本电话业务需求仍将是我国电信发展的基本任务，电话业务在我国电信业务中的主体地位还会持续相当的时间。

３向分组化网演进的策略从传统的电路交换网到分组化网将是一个长期的渐进过渡过程，这一过渡期在我国至少需要１０年左右，因而在未来相当长的时间内，电信公司的主要任务是同时支持两种网络，解决两网之间的互通以及各自业务和应用之间的互操作性，从而最终完成由传统电路交换为基础的电信网向分组化的数据网的平滑过渡。

总的看来，目前有两大过渡策略。

３．１重叠网策略主张这种策略的主要理由是现有电路交换网在传输电话业务方面是基本胜任的，而且是电信公司的主要收入来源，因而最好不要去触动它或仅作少量修改，让其独立发展。

对于日益增长的数据业务特别是ＩＰ业务，可以通过建设一个重叠的分组化网 ＡＴＭ网或ＩＰ路由器网 来解决。

两个网的业务节点独立发展，其间通过协调设备（有称混合电路／分组交换机，可以是单个设备，也可以是一系列设备，功能上主要是媒体网关、媒体网关控制器和信令网关，有些接入服务器也具有类似功能）实现互联互通。

这种协调设备不仅交换话音、数据和其他业务，而且完成七号信令与ＩＰ的转换，这种协调设备具有ＶｏＩＰ和媒体网关功能以及媒体网关控制器功能 又称软交换机或呼叫代理 ，能支持Ｈ．３２３、Ｈ．２４８／Ｍｅｇａｃｏ、会晤开始协议 ＳＩＰ 或媒体网关控制协议 ＭＧＣＰ等各种协议中的几种，还可以旁路因特网呼叫，减轻电路交换网的压力。

通过协调设备跨接互联电路交换网和数据网后，尽管两个网仍基本独立，但业务层已实现基本融合，可统一提供管理和加快扩展部署业务。

等到数据业务逐渐成为网络的主要业务后再考虑将电路交换网上的电话业务逐渐转移到分组化网上来，最终形成一个统一的融合的网。

这种网络演进思路的基点在于网络和业务的融合，而不在于节点的融合 允许不同的网按各自的最佳方向独立演进，不受限于节点结构。

３．２混合网策略主张这种策略的主要理由是电话业务仍然会继续发展，因而有必要开发新一代的交换机 称为综合交换机 来进一步改进电路交换网，提高交换节点的效率，扩大交换节点的容量。

当然这种新一代的交换机还应能支持ＡＴＭ／ＩＰ业务的发展，便于网络向分组化方向演进。

这种交换机在外部可以同时支持ＳＴＭ、ＡＴＭ和ＩＰ网 即不同业务各走各的网，只是业务节点在物理上融合成一体。

其内部交换矩阵有采用单一ＡＴＭ交换矩阵或其他信元交换矩阵的，也有采用ＡＴＭ和ＳＴＭ两个基本独立交换矩阵的，还有采用ＡＴＭ、ＳＴＭ和ＩＰ３个基本独立交换矩阵的。

那些采用多个基本独立交换矩阵的称为混合交换机，而那些采用单一分组交换矩阵的称为融合交换机，两者在外特性上差别不大，但内部采用统一分组交换矩阵的融合交换机在灵活快速的业务部署方面有明显的优势。

这种新一代的交换机接口采用ＳＴＭ－１乃至ＳＴＭ－４／１６，可以将网关集成在内。

采用这种新型交换机后可以卸载原有电话业务量，承载新增业务量和所有数据业务量，从而最终完成向分组网的过渡，其实施通常主要在长途交换局和汇接局。

３．３策略选择采用何种策略需要根据具体网络现状和业务预测进行经济比较和详细分析后才能决定，没有现成的答案。

根据具体情况采用两者的混合策略可能是比较现实的。

需要注意的是，无论采用哪一种融合策略，其业务的融合都不会受限于基础网的传送结构而迅速发展。

事实上，融合的业务应能通过任何一种基础网络来传送，业务融合仅要求在业务网的边缘采用基于统一ＩＰ协议的平台即可，业务网的内部可以采用任何层的协议来运作。

４网络容量的挑战近１０年来，全世界电话用户的平均年增长率为６％左右，然而，数据业务的平均年增长率高达２５％～４０％，远高于电话业务，特别是ＩＰ业务正呈现爆炸式增长态势。

其次，从核心网角度，由于网络高生存性要求，以数字交叉连接设备（ＤＸＣ）选路和自愈环为基础的自愈网分别需要多消耗至少３０％～６０％和１００％的额外网络容量，使容量需求大大增加；从接入网看，一系列宽带接入技术的应用，例如电缆调制解调器、ＡＤＳＬ和以太网等，使接入速率增加了数十至数百倍，导致核心骨干网上的业务流量大大增加。

再有，在网络业务组成中将占主导地位的ＩＰ业务量的分布模式将使未来的网络业务量分布大幅度向核心网转移，进一步加剧了骨干网容量需求的压力。

而且ＩＰ业务量的高度不确定性使不同路由的负荷会随时发生变化，造成网络资源利用的高度不平衡。

最后，在未来骨干网上用带宽换服务质量的轻载网络策略随着网络ＩＰ业务量份额的日益扩大和带宽成本的迅速降低正赢得越来越多的支持，那将需要更大更宽松的网络带宽。

综上所述，预计未来１０年骨干网所需的容量将至少是今天的数十上百倍，容量问题将成为２１世纪网络的最大挑战。

可以预见，在未来１０年内世界各国的网络基础设施都将面临全面的更新升级，建设下一代宽带传送网基础设施将是人类的共同任务。