導讀　本文深入探討了網絡融合和業務融合的理論問題，論證了三層網絡模型；提出了承載層組網功能評價體系；指出了MPLS技術發展的若干方向；比較了電信業務和因特網業務的主要特點，以及由于這些特點不同而對網絡要求的差異；論述了業務連接和網絡連接，指出網絡連接的重要性。

　　一、前言

　　網絡融合的目的是為了在一個統一的網絡上進行各種信息的通信。今天，通信的環境已經發生了很大變化，首先信息的類型已經從電話電報擴展到視訊和各種數據，尤其是因特網業務的通信量越來越大。其次由于各種分組網絡技術的出現，特別是無連接的IP組網技術的出現，端到端固定帶寬信道的模型已經不能充分表征通信的環境。作為信源和信宿的載體，除了人以外，更多地擴大到了機器(計算機、辦公設備、家電、遙控遙測遙感設備等)，它們的通信特性有很多新的特點，但是人的視覺、聽覺以及發聲的生理特性沒有變化。因此今天我們需要研究信源、信宿和網絡的通信模型，研究各種信息通信對網絡的要求。網絡應當滿足各種信息通信的要求，達到各種信息通信要求的服務質量(QoS)，具有信息通信安全的保證，同時還應當滿足網絡運營的要求。

　　二、三層網絡模型

　　通信過程中的各種信源的共同特性之一是非固定速率特性。適合人們發聲特點的的語音編碼算法是變速率編碼算法(VBR)。移動通信系統GSM、CDMA的語音編碼算法都是變速率編碼。ITU-T正在制訂適合3G移動網和IP網絡的語音變速率編碼標準和寬帶語音的變速率編碼標準。ISO和ITU-T制訂的視頻編碼算法MPEGx、H.26x都是變速率編碼。HTTP/WWW、FTP、E-mail、Telnet等因特網業務都是突發性很強的數據流，監控信息(雷達、傳感器、遙感遙測遙控等)也是變速率的數據流。

　　因此這一共同特性要求交換傳送這些信息的網絡應該是分組網絡，分組網絡的統計復用特點也能夠高效地使用網絡資源。

　　但是各種信源通信對網絡有不同的要求：

　　*會話型語音、視頻通信要求實時性高，對丟包、抖動、時延敏感，要求網絡傳送可靠性高。要由網絡提供服務質量保證和一定的安全保證。

　　*廣播型語音、視頻通信對丟包、抖動敏感，但對時延要求不高，要求網絡傳送可靠性高，要由網絡提供QoS保證。

　　*HTTP/WWW、FTP、E-mail等因特網業務實時性要求不高，對丟包、抖動、時延不敏感，可通過終端重傳機制保證數據傳送可靠性，網絡提供盡力而為的服務質量。

　　*監控信息突發性強，實時性要求高，傳送可靠性要求高，但數據量有大有小，要求網絡提供傳送質量保證和安全保證。

　　分組網絡技術分為有連接組網技術和無連接組網技術，例如ATM/FR技術是有連接分組組網技術，而IP技術和以太網技術是無連接分組組網技術。簡單的無連接網絡不能完全滿足以上不同信源通信對網絡的要求，尤其是實時業務通信的要求。而端到端的有連接網絡是非常復雜而不可行的。

　　為了適應信源的不同特性，滿足不同信源通信對網絡的不同要求，我們提出了如圖l所示的三層網絡模型。基本思路是通過三個層面網絡各自解決不同的問題，從而融合不同組網技術的長處，互相彌補各自的短處，實現支持各種信源通信的網絡。

　　傳輸層是網絡的物理基礎，主要采用光傳輸技術(DWDM、SDH等)，提供點到點連接的固定帶寬的電路或光路。目前的光傳輸技術不能提供適合不同信源通信要求的分組統計復用功能。

　　承載層是分組網絡，適應各種信源的非固定速率特性和提供統計復用功能。在承載層組建不同的承載VPN，為不同信源通信提供其所需要的網絡QoS保證和網絡安全保證。

　　業務層解決各種信源通信的特點、屬性、編址、控制信令、媒體處理等不同的個性化問題。業務層根據不同信源的特點進行信源編碼，并分組化。

　　在網絡模型中按地域分為骨干網、城域網、接入網和駐地網。其中城域網和接入網除了解決城域接入范圍的QoS、安全、管理問題外，很重要的是要完成用戶管理和業務呼叫管理并配合骨干網實現對網絡資源的管理。

　　由于駐地網不一定由運營商管理，在駐地網如何實現綜合業務是個大問題。

　　作為運營網必須有完善的運營支撐系統，包括網管系統、計費結算清算系統、認證系統、營賬系統、客服系統等。

　　三、承載層組網功能評價體系

　　根據上面的論述，承載層應采用分組網絡，為了分析比較不同分組組網技術對不同信源通信的適應程度，我們有必要建立一套組網功能評價體系。

　　網絡是由三要素有機組合而成的，即：節點、中繼和拓撲。

　　節點如：ATM交換機、路由器、以太網交換機等；中繼有：SDH電路、光波、光纖、無線鏈路等；拓撲的形式有：網狀、星狀、部分網狀、環狀、混合等。

　　當前的一些組網技術只是解決節點或中繼問題的技術，并不是解決網絡整體的技術。因此對各種組網技術應分析清楚它是解決節點、中繼還是拓撲的技術，或者是解決網絡整體的技術。

　　本文提出圖2所示的，由網絡路由管理功能、靜態網絡資源管理功能和動態網絡資源管理功能所構成的三層組網功能評價體系。各種組網技術都能夠放在這個體系中進行分析評價，看看這種組網技術具有哪些層次的組網功能。

　　網絡路由管理功能根據網絡拓撲和中繼的情況，在每個節點確定每個分組向目的地的轉發或交換的方向。確定方向的過程可以是靜態的，也可以是動態的；可以是分布式的，也可以是集中式的。路由器組網的OSPF、IS-IS和ATM組網的PNNI、VNN(Lucent的ATM動態組網協議)是分布式的動態路由協議，ATM組網的IISP和路由器組網的靜態路由指向是靜態路由協議。網絡路由管理功能要維護路由表(轉發表或交換表)。

　　靜態網絡資源管理功能需要掌握網絡的資源情況，主要是各中繼的帶寬、各節點的端口、交換容量、優先隊列數量和由網絡拓撲確定的路徑等。靜態網絡資源管理功能根據應用需要對網絡資源進行配置或者預留，資源配置有兩種方式，一種是由網管進行配置；一種是由使用者發起資源申請(呼叫)，通過信令系統建立連接或預留資源。RSVP是路由器組網的資源預留信令協議，PNNI和VNN具有ATM網建立連接的NNI信令功能。靜態網絡資源管理功能要維護網絡資源使用狀態表(流量工程數據庫)。

　　動態網絡資源管理功能是在網絡運行過程中，網絡發生擁塞和網絡故障時，對網絡資源進行及時調整的功能。為了進行動態網絡資源管理，就需要傳送網絡運行和維護狀態信息(OAM)的協議，并遵循某種網絡資源動態調整的規則。ATM/FR組網的OAM就是實現網絡運行和維護狀態信息傳送的協議。無連接組網沒有這種功能，因此無連接網絡只能在節點進行節點資源的調整，而不能對網絡進行網絡資源的調整。

　　有兩種截然不同的網絡資源動態調整規則。一種是在無連接網絡中，當某個節點或中繼發生擁塞時采用的丟包的規則，IP QoS的各種機制：如WFQ、CBWFQ、CAR等都是丟包的規則。另一種是在有連接網絡中，當發現某個方向的網絡資源不足以接納新的資源申請(呼叫)時，拒絕新的呼叫的呼叫接納控制(CAC)的規則。要實現呼叫接納控制，必須動態掌握網絡資源使用情況，還必須與業務層建立層間控制關系。丟包規則提供的是相對的QoS保證，呼叫接納控制規則提供的是的QoS保證。

　　四、MPLS的發展方向

　　MPLS組網是有連接組網，但它是對每種業務的有連接，而不是對每個業務呼叫的有連接。它融合了無連接組網的靈活性、擴展性和有連接組網的QoS保證性、可管理性。

　　對照圖2的三層組網功能，MPLS組網涉及到了網絡路由管理和靜態網絡資源管理功能。通過流量工程擴展的OSPF-TE、ISIS-TE、CSPF(受約束的短路徑優先)進行各節點各中繼資源信息通信，帶網絡資源約束的路由計算；采用流量工程擴展的RSVP-TE信令，建立具有網絡資源保證的LSP；每個節點維護流量工程數據庫(TED)。一個新的動向是新研制的MPLS交換機/路由器已經向著融合ATM技術和路由器技術的方向邁進，主要標志是：

　　*節點優先隊列數量達上千，甚至幾十萬；

　　*單節點具有1O萬LSP處理和狀態保持維護能力；

　　*具有OSPF-TE、ISIS-TE或CSPF流量工程擴展的動態路由協議；

　　*具有RSVP-TE建立有資源保證的LSP的能力；

　　*以信元為間隔進行優先隊列調度；

　　*單節點轉發時延控制在數十微秒；

　　*維護網絡資源使用狀態表。

　　這種MPLS交換機/路由器還正在融合節點設備的二層(ATM/FR等)功能和2.5層(MPLS)功能，能夠通過各個LSP的屬性(如QoS屬性)直接控制節點資源(如優先隊列)，而不是原來的映射關系。

　　但是，MPLS組網基本沒有第三層動態網絡資源管理功能，跨域組大網的功能不完善。因此，MPLS技術發展方向是：

　　*節點具有探測各方向擁塞程度的能力(網絡測量能力)；

　　*增加網絡OAM機制；

　　*實現業務呼叫接納控制(CAC)；

　　*跨MPLS域的LSP粘接，保持LSP資源保證性能功能的BGP擴展。

五、電信業務和因特網業務

　　我們下面宏觀地比較電信業務和因特網業務的特點和對網絡的要求。

　　電信業務主要特性：

　　*主要解決人與人的聽覺、視覺通信；

　　*表現為實時性強，對網絡QoS要求高，要求的網絡QoS；

　　*業務流量隨機性較平穩，業務流量流向可以統計預測；

　　*主要通信形態是端到端的通信；

　　*終端必須既做主叫又做被叫，終端始終在網；

　　*既要做用戶授權認證，還要做業務呼叫處理。

　　多媒體的電信業務增加以下特性：

　　*多點通信；

　　*網絡中要進行信號處理；

　　*終端與終端、終端與網絡設備需進行能力協商；

　　*呼叫過程中改變通信模式；

　　*用戶呼叫方式不同于電話呼叫方式。

　　因特網業務主要特性：

　　*主要解決人與機器、機器與機器的通信問題；

　　*實時性要求不高，但可靠性要求高；

　　*業務QoS由終端之間的反饋重傳機制保證；

　　*業務流量突發性強，非平穩隨機過程，很難統計預測；

　　*主要通信形態是客戶機/服務器模式；

　　*客戶機主要做主叫、服務器做被叫；

　　*客戶機不是常在網上；

　　*只進行接入認證。

　　電信業務和因特網業務的特點的不同，造成了對網絡資源需求和對網絡通信要求的不同。

　　(1)地址的需求不同

　　由于因特網業務主要通信形態是客戶機/服務器模式，可以通過動態地址分配給客戶機分配地址；而電信業務主要是端到端通信形態，每個端設備都要做被叫，每個端設備都應固定分配地址。

　　(2)信令系統不同

　　電信業務需要對每個業務呼叫進行控制的信令系統，如對語音通信的7號信令系統，對視訊多媒體通信的H.323建議族；因特網業務需要把別名解析為IP地址的域名系統，如DNS系統、SIP系統。

　　(3)網絡通信的處理需求不同

　　電信業務在通信過程中，從呼叫建立到呼叫結束，網絡需要維持呼叫的通信狀態，由此進行網絡資源的調度，實現呼叫接納控制，產生計費信息；因特網業務只進行接入控制，并不進行網絡資源調度。

　　(4)帶寬對稱性不同

　　電信業務基本上是對稱帶寬業務；因特網業務主要是非對稱帶寬業務。

　　(5)實時性不同

　　電信業務主要是人與人的視覺、聽覺通信，由于人的視覺、聽覺生理特性，對通信的實時性要求高；因特網業務實時性要求不高。

　　(6)網絡QoS要求不同

　　電信業務必須由網絡提供QoS保證，而且是的QoS保證；因特網業務由終端之間的高層反饋重傳協議來保證數據的傳送可靠性，網絡并不提供QoS保證。

　　(7)運營模式不同，對運營支持系統要求不同

　　電信業務要對每個用戶的每個業務呼叫進行管理控制、網絡資源調度、認證授權計費，根據每次呼叫使用網絡資源的情況進行統計，確保QoS，按質論價。因特網業務只進行接入控制，實行包月或按上網時長計費，不能按質論價，當然也不保證QoS。運營支持系統必須適應相應的運營模式。

　　六、業務連接性和網絡連接性

　　大多數業務都有連接性，會話型語音、視訊通信具有端到端網絡連接；因特網業務具有客戶機到服務器的TCP連接；VPN也是由不同的連接構成的：二層VPN由網絡二層連接(ATM/FR-PVC/SVC，MPLS-LSP，VLAN)構成，三層VPN由IP層的連接(隧道)構成(又可以分為網絡VPN和用戶發起的VPN)。由此可見，連接性是業務的一個基本屬性。具有連接性的業務才是具有賣點的業務，是運營商能夠較好經營管理的業務，也是確保通信安全的前提。

　　不同的業務連接性將涉及到不同的通信元素。TCP連接性是由客戶機和服務器這種端設備維持的；會話型語音、視訊通信的端到端連接、二層VPN及由網絡發起的VPN(如MPLS-VPN)的連接性是由網絡維持的；而L2TP、IPsec、VPDN等是由終端和路由終結設備維持的。網絡運營商關心的是網絡維持的連接性是否達到業務的性能要求，是否滿足用戶的需要。這一類連接就是網絡連接。

　　網絡連接可以分為資源獨立的連接和資源不獨立的連接。IP-VPN、MPLS-VPN僅僅做了路由隔離和地址隔離，網絡資源并沒有做隔離，它們是資源不獨立的連接。語音、視訊通信的連接和二層VPN的連接是資源獨立的網絡連接，但是資源獨立的連接也有程度的不同。

　　資源獨立的網絡連接才能保證的網絡QoS。

　　七、結束語

　　幾年的實踐，使我們更加深入地認識了網絡和業務的關系。我們務必牢記網絡是為業務服務的，不同業務對網絡有不同的要求，我們應該改造網絡來適應業務，而不是相反。通過對各種信源、信宿特性和各種信源通信對網絡的要求的研究，我們能夠勾畫出三層網絡模型。承載層在QoS保證、安全保證、管理方面的重要作用已經越來越清晰，承載層組網功能評價體系可以客觀衡量承載網絡對不同業務的支持能力。MPLS是有希望承載綜合業務的組網技術，但需要在動態網絡資源管理和組建大網等方面有所突破。電信業務和因特網業務有著不同的業務屬性，對網絡的資源和網絡的性能有不同的要求。連接性是業務的基本屬性，但體現在不同的層面；網絡連接是運營商關心，也是有價值的；資源獨立的網絡連接是確保的網絡QoS的方法，因此是承載實時業務的承載網的重要特性。