本文论述了IP网络的现状，包括承载网、业务、协议标准和接入技术的现状。分析了IP网络的发展趋势，包括宽带化、业务多样化和分类化、网络结构层次化、统一的MPLS协议标准、数据化趋势、IP化趋势和融合的趋势。最后，结合联通IP网络的现状以及将来的发展要求，提出笔者的几点考虑。

关键词： IP网络 PSTN ATM MPLS SDH WDM 接入技术

一、IP网络的现状

1、 承载网

IP(Internet Protocol)是为了满足计算机网络互连需要的一种异构网互连通信协议，是在开放系统互连模型的第三层网络层实现互连，目的是无缝连接不同硬件结构的网络，使网络技术和低层的软硬件技术能够相应独立并行发展。 IP网络是面向无连接的分组传送网。IP网络的早期发展依托于公用通信网和专线网（STM体制）来建立骨干网，其数据速率为56Kbps-50Mbps。随着数据业务量的增加，90年代起又依托ATM技术建立骨干网，其数据速率为155.52Mbps/622.08Mbps。1997年以后随着吉位线速路由交换机的商品化，IP网络开始独立发展承载网，由吉位线速路由交换机和专线组成的骨干网（底层仍采用STM体制）线速为2.5Gbps。

我国现阶段的IP骨干网主要还是STM-16 (2.5Gbps) 和STM-64(10Gbps)，正在向以10GbpsTDM为基础的40Gbps(40×10GTDM)、80Gbps(8×10GTDM)和320Gbps(32×10GTDM)发展。美国等发达国家的IP骨干网已经开始应用高达1600Gbps(160×10Gbps)的波分复用系统。

2、业务现状

IP网络初期的目的只是为计算机间传输数据提供连接，因而业务单一，只有数据业务。

目前IP网络发展最为迅速，其数据业务量正在赶上或超过传统的电话业务量，并且其业务类型已由数据业务发展到数据、语音通信和视频综合业务，其中发展最快的是IP电话业务。

实际上IP网络能够高速发展的原因之一应归功于传统电话业务的普及。IP网络的早期用户主要是大学、研究机构、团体和企业，其普及程度远不及电话业务的普及，随着借助电话线路拨号上网和IP网络电话实用技术的发展，IP网络的应用已进入家庭及个人，IP网络也因此有了高速发展的市场驱动。IP网络已能够提供接近传统电话质量的电话业务，而IP网络电话的成本却只有传统PSTN电话的10%，又有着最大的用户群体，因此各传统电话公司和新IP网络业务提供商无不大力发展IP网络电话。IP网络电话业务的迅速发展又促进了IP网络的发展。IP网络的其它业务如数据和视频业务目前仍然主要面对大客户，因而相对发展较慢。

3、协议标准

为了实现IP over ATM, 先后提出了多种协议标准。ATM论坛开发的局域网仿真LANE标准，由IETF组织颁布的传统的互连网层IP在ATM上的运行标准IPOA，克服了LANE和IPOA局限性的多协议信息传输标准MPOA，以及比LANE、IPOA和MPOA更完善的多协议标记交换MPLS 。

目前版本的共享介质局域网仿真存在虚电路开销大，能够支持的用户数少等缺陷，因而只适用于网络规模不大的场合。

IPOA则存在可扩展性问题，对其地址解析所支持的用户规模有限制（不超过数千用户）， 故也只适应于较小规模的网络。

MPOA有效地克服了LANE和IPOA在可扩展方面的局限性与性能的瓶颈等问题，能够高效可伸缩地在ATM上支持多种网络协议，支持网络层的虚拟子网，与现有路由器网络协同工作，存在的主要问题是如何解决具有NHRP协议的地址解析响应时间所导致的较大延迟。

多协议标记交换MPLS是针对IPOA、LANE、MPOA等技术存在的不足而提出来的IP over ATM的解决方案。MPLS将IP的智能和ATM的高速交换结合在一起，采用MPLS技术的网络在转发IP业务时，不采用逐跳转发方式，也无需在网络中的所有路由器进行第三层路由表的查询，而是在网络的边缘进行一次路由表的查询，然后给进入MPLS域的IP包加上一个标签，带标签的IP包在网络进行第二层交换快速转发到MPLS标记的边缘，再去掉标签还原成传统IP包进行转发，由此大大提高了IP包的转发速度。

MPLS可以控制IP包在网络中所走过的路径，避开拥塞的节点，均衡网络中的业务流向，从而达到网络资源的合理利用。

MPLS采用类似ATM信令的方式，为具有特定属性的一类IP包建立一条转发IP包的路径， 同时规定该路径的带宽、时延的业务属性，由此来满足一定的业务属性要求。该路径业务属性的参数可以映射到ATM的几个服务等级（CBR、VBR-RT、VBR-NRT和UBR），可以按照ATM的业务量控制机制对IP业务进行业务量的控制和管理，由此保证了用户要求的业务的服务质量。

MPLS协议使得IP over OPTICAL成为可能。IP/SDH/OPTICAL模式直接发展成为IP/OPTICAL(DWDM)时，MPLS是目前必须应用和发展的技术。因为从IP到光的密集波分复用DWDM，从层次的概念看，中间有一链路层，即用于传输、交换和转发的一层。现有适用于IP分组在链路层传送的技术，只有同步传递模式STM的SDH和异步传递模式ATM的信元两类。MPLS是同时适用于SDH和ATM并可适用于未来发展的任一特定的链路层制式的技术。MPLS还蕴含着支持网络管理、流量工程、QoS和CoS等各项功能。IP必须通过MPLS或将来可能出现的其它技术才能直接在OPTICAL上传送。目前MPLS应用的主要障碍是MPLS标准尚未制定。

4、接入技术

随着IP网络业务的快速增长，骨干网的带宽正在向Tbps演化，高达特位速率的路由器也已经开发出来。为了适应骨干网超高速化的发展速度，改造利用现有接入网使之宽带化是一种简便快捷的方法，发展新的宽带接入技术是未来的趋势。

◆ 铜线接入技术

采用HDSL技术传输语音和数据业务的接入速率为1~2M，可传输语音、数据和视频综合业务的ADSL技术的接入速率为1~10M，只传输数据业务的VDSL技术可实现的接入速率高达13~52M。铜线接入技术的发展解决了接入技术宽带化要求与传统铜线接入技术带宽窄的矛盾，能够很好地保护现有的投资，又能满足了现有接入网迅速宽带化的需求。

◆ 光纤接入技术

光纤接入技术的接入速率最高，可高达G数量级甚至更高，而且适合于双向传输语音、数据和视频综合业务，是将来接入网的发展趋势，目前采用最多的复用技术有时分复用、波分复用、频分复用和码分复用等。

◆ 混合接入技术

混合光纤同轴网接入技术将光纤的高速与现有同轴网结合，可利用现有的同轴网迅速提供高达1G速率的宽带业务，既保护了以前的投资，又可发挥光纤网的宽带优势。

◆ 无线接入技术

无线接入技术是目前通信行业中最活跃的领域之一。移动无线接入网如，移动电话网、无绳电话网、集群电话网和卫星移动通信网已经得到广泛应用，固定无线接入网如，微波一点多址、蜂窝区移动接入的固定应用、无线用户环和卫星VSAT网。

由于近年来IP网络固定接入业务（如电子邮件、Web、IP电话、电子商务等）的快速发展和手机移动通信的超高速发展，IP网络和手机移动通信的结合成了新的热点。手机移动通信的移动性、灵活性和方便性与IP网络的大信息量、大覆盖面的结合，成为人们梦寐以求的个人移动通信的发展方向。

二、IP网络的发展趋势

1、 IP网络宽带化

目前的IP网络由于带宽窄而带来一系列问题，如时延长、时延不稳定、丢包和拥塞，直接导致IP网络电话质量的不如人意，不能满足数据专网业务对服务质量的高要求。解决IP网络局限性的手段之一是加大网络带宽。近来IP网技术的迅速发展使得宽带化成为可能。千兆以太网标准的发布，交换速度高达60Gbps的千兆位高速路由交换机的商品化，交换速度达几Tbps的特位路由交换机的研制成功，密集波分复用技术的应用，这些IP网络技术的新进展都将加速IP网络的宽带化趋势。未来IP网络的骨干网将由高速路由器交换机和采用密集波分复用技术的光纤网络组成，边缘则采用ATM网络、以太网或FR。

线速路由交换机的出现使IP数据包可以直接在SDH网上运行，从而省去ATM交换机，即IP/SDH/OPTICAL 。密集波分复用技术的应用提供了在光纤上直接传输IP数据包的方法: 不采用ATM设备和SDH时分复用设备，而是在光纤上直接用以太网帧格式运行IP数据包，将原复用的多个信道改为波分复用，然后用千兆位或特位路由交换机进行路由交换，即IP over OPTICAL。高速路由器技术和密集波分复用技术的直接结合，使每个信道不再是SDH时分复用的一个信道，而是独占密集波分复用的一个通道，速率在l Gbps以上，因而可以获得更高的速率，其网络的复杂性和成本都大为降低。 在IP/OPTICAL骨干网的端口上可以提供FR和ATM接入，在IP网络上运行FR和ATM，从而构成FR over IP或ATM over IP 网络。现在已经在运行的ATM网络和FR网络将可作为以IP over OPTICAL技术构建的骨干网的边缘网络，从而大大拓宽网络的带宽。

2、业务多样化和分类化

IP网络传统的业务是非实时的计算机数据业务，目前发展最快的业务则是传输实时语音业务。IP网络的优势在于综合传输数据、话音、图像和视频等多媒体业务。目前的IP网络限制了业务多样化的主要原因是带宽和时延特性。在IP网络实现宽带化并由此带来时延特性的改善以后，业务的多样化是必然的趋势。 ◆ 电话业务

电话业务有很大的用户群体，电话使用的便捷性使得电话业务每年仍有一定的增长。在我国由于电话发展较晚，虽然电话业务保持较高的增长率，仍然有很大的增长空间，今后的十年内仍将保持较高的增长率。因此，要求IP网络能承载电话业务。

限制IP网络提供传统电话服务质量的因素主要是网络传输时延、时延抖动和丢包。当网络带宽足够宽，网络传输时延和时延抖动将会小到用户满意的程度，采用预留足够的资源后，可以解决丢包的问题。

◆ 电视业务

电视使用的普及面大于电话的使用，电视的娱乐和教育功能使得电视将会长期存在下去，其工作方式和使用方式还将会以广播方式为主。 广播电视传送的实时要求远比电话低，只要网络的时延抖动能控制在一定的范围内，并能保证一定的传输速率，它就能保证服务质量。限制IP网络提供电视业务的因素主要是网络带宽，包括接入网的带宽。

◆ 数据业务

数据业务包括目前IP网上的绝大部分非实时业务。在发展IP网络电话之前，IP网络业务主要是非实时数据业务，虽然目前IP网络电话的发展速度超过数据业务，但是从占用的带宽和今后的发展看，IP网络最终的主要业务仍然会是数据业务。

◆ 数据专线和数据专网业务

数据专线和数据专网对服务质量有较高的要求， 如严格的时延和时延抖动要求，资源独立，能确保用户数据传送的安全，另外在某些场合下要求能进行广播或组播。只要提供足够的网络带宽，数据专线和数据专网的要求都能满足。

IP网络将同时提供上述四种业务以及构建在上述四种业务网络之上的各种智能网业务。宽带IP网络是目前可能提供一切业务的理想平台。

IP网络最初的设计目的是为了传输异构计算机网络之间的数据的，对要传输的数据不加分别，同等对待。由于网络出现拥塞时所有数据都不能得到有效传输，实时业务也是如此，因此限制了实时业务在IP网络上的应用。IP网络的宽带化虽然改善了时延特性，但是不能解决网络拥塞时IP包丢弃给实时业务带来的质量损失。因此，QoS问题的解决是IP网络要发展成为综合业务平台的关键。

IP网络QoS问题的解决方案之一是对服务进行分类，对不同类型的业务在占用网络资源时给予不同的优先级，如实时业务和对服务质量要求高的数据业务优先保证资源。

3、网络结构层次化

IP网络可以有多种组网方式，各种组网方式各有其优点。然而多种网络结构共存必然是多标准共存，其结果必然是效率低、互通难、规模小、重复投资和成本高。完全采用统一的标准构建的网络又难免有局限性，不利于网络技术的发展和保护已有的投资。网络结构的层次化将是解决这一问题的有效方法，即将IP网络分为核心骨干网、二级核心骨干网、边缘网络和接入网络 (如图1) 。


图 1


采用统一的标准构建核心宽带骨干网，目前最具优势的是IP over DWDM，以IP over DWDM/ IP over WDM 、IP over ATM、IP over SDH技术构建二级核心骨干网，以IP over DWDM/ IP over WDM 、IP over ATM、IP over SDH或千兆以太网构建边缘宽带IP网络, 各层网络相对独立，独自扩展，有各自独立发展的空间，并可随着IP网络技术的发展而演变。

4、统一的MPLS协议标准

现在IP网络使用的大多数协议仍将会继续使用，但是最有使用价值、最有发展潜力的协议是MPLS协议。

MPLS的最大特点是拓扑趋动，MPLS协议下的IP网络分为二个层面，一个是控制层面，使用目前常用的路由协议（如OSPF、IS_IS、BGP4等），由控制层面来动态构成IP网的网络拓扑，另一个层面是用户层面，在控制层面的控制下，按照控制层面形成的IP路由，控制用户层面去建立逻辑上的半永久性连接（虚通路），以此构建IP网的基本信息通路。作为增强与补充，还建立一些显式路由。显式路由的存在，使得IP网有能力支持分类服务。

MPLS协议的最初目的是解决IP over ATM，然而实际上由于MPLS对下一承载节点没有提出任何要求，既可以是ATM节点设备，也可以是路由器、SDH设备和WDM设备，因此MPLS可以应用于目前应用各种技术构建的IP网络，对于应用各种IP组网技术构建的多层次IP网络，MPLS协议显然是目前唯一可行的协议标准。

5、网络业务的数据化，数据网络IP化

电信网的主要业务在过去一直是电话业务。然而，近年来由于计算机的广泛应用和普及，数据业务正在高速发展，全球网络的业务构成在未来10年内将发生根本性的变化，数据业务量将超过电话业务量，最终电信网的主要业务将是数据，网络电话业务将最终变成副业。

由于IP网络有着传统电话交换网所无法具备的优势，如无复杂的时分复用结构，有信息才占用网络资源，适应不同速率的业务，效率高、成本低，信令、计费和网管简单，可适应非对称的突发数据业务等，IP网络已经成为数据网络的发展方向。随着网络中数据业务量成为主导后，以IP为基础的电信网将占主导地位。随着IP网络宽带化后带来的时延特性的改善以及QoS和CoS技术的采用，IP网络电话已能提供接近传统电话网的服务质量，传统电话网的电话业务在与IP网络电话业务共存一段时间后，将逐渐被IP网络电话取代。

6、融合的趋势

IP网络技术在经历了快速发展之后，已逐渐成熟，其发展的趋势必然是融合传统的电信网络和业务，并最终取代之。

◆ 承载网络的融合

在IP网络发展的初期， IP网络是承载在传统的电信网上的。由于IP网的数据业务占用时间较长，使得PSTN网数据占用大量的中继线及交换机资源，造成网络的拥塞，又由于IP数据大多为突发业务，平均负荷小，瞬时速率高，因此带宽利用率低，传统PSTN网络显然不能满足数据业务的要求。由此给IP数据网络的发展提供了机会，随着IP网络技术的发展，IP网络呈现出巨大的优势，并以比传统电信网高得多的速度发展，促进了传统电信网络与IP网络的融合。

◆ 业务的融合

发展一种综合业务网络一直是人们追求的目标，IP网络是目前能够有效融合话音、图像、数据业务的网络技术。

◆ 接入网的融合

承载网络和业务的融合，对接入网提出了新的要求：宽带，电话、计算机和视频的综合接入。

三、对联通IP网络发展策略的几点考虑

中国联通IP+ATM网络一期工程覆盖129个城市，二期工程将扩展到231个城市。IP电话网二期工程实现了全国300个以上主要地市城市的覆盖，网络承载的长途话务量达到每年80亿分钟。未来几年中中国联通数据网、IP电话网的规模还将随着业务的发展进一步扩大。中国联通IP网络的核心承载网是联通的ATM网，联通ATM网络和IP网络的发展方向关系将来能否保持网络规模的持续可扩展，网络技术能否平稳过渡，网络业务能否适应新的需求，能否充分保护现有的投资。

下面提出对联通IP网络的几点考虑。

1、可持续扩展

由于IP网络发展的高速度，新技术的应用时间都较短，没有积累更多的经验和教训，尤其是IP网络的建网模式和发展规划更是缺少可供借鉴的经验，此外IP网络业务迅速发展，潜在需求难以预测，在用户数量和业务类型上不可能一步到位。因此，在构建IP网络时，应重点考虑IP网络的可扩展能力、网络资源的可管理、安全可靠性、对未来新的业务类型的支持以及软硬件的平滑升级能力，以及电信级性能要求。

２、 无线与光接入网技术

由于IP电话业务承载主体主要采用IP网络，为了满足电话通信的全程性，方法之一是与传统电话网互连，通过IP网络与电话网共同构成IP电话业务网；方法之二是通过接入网与最终用户设备连接。

联通还没有构建全国性的PSTN电话网，因此需要考虑与中国电信的PSTN电话网互连互通的问题。从长远看，联通应重点考虑采用接入网的方式为用户提供IP网络业务。

联通没有铜线接入网可供利用，也因此没有了铜线接入网的包袱，可以一心一意采用最有发展优势、非常先进的接入技术，如光纤接入技术和无线接入技术。无线接入技术具有开通快、维护简单、用户集中时成本低等优点，可作为联通接入网的首选技术。长远考虑则应采用光接入网为大用户提供宽带多业务接入。

3、近期建设与远期发展相结合

基于目前成熟技术和市场业务需求建设近期IP网络时，兼顾远期IP网络建设对近期IP网络的要求，尽量采用有发展前景的技术，把近期业务网作为远期实用网的基础来考虑。

具体地，在网络层次的建设上，核心宽带骨干网络宜采用目前成熟的，支持已投入使用的多种网络技术和多种业务的协议标准，目前看来满足要求的只有MPLS协议。核心宽带骨干网络建设的定位应是国家骨干网络的边缘网络。联通核心宽带骨干网络的边缘网络宜结合考虑目前成熟技术的特点和业务需求，大力发展IP/ATM/SDH网络，以便既能迅速占领市场，又能使现在的投资在将来的几年得到有效的保护。

4、统一的计费管理和用户管理

目前各个设备提供商的设备要做到完全互通尚有困难，因此重视提供对用户的统一业务管理，以保障网络的安全性。

5、多业务和大用户管理

IP网络的业务最终必然是数据业务占主体，视频业务次之，电话业务只占较小的部分。与此相矛盾的是，目前IP网络电话的业务发展最为迅速。联通可将大力发展IP网络电话业务作为发展IP网络的切入点，在条件和时机成熟时发展数据和视频业务。

按照国家信息网络总体规划的要求，在以统一的技术体制和统一标准为前提建设的国家干线传送网的基础上，积极发展电信、广播电视网和计算机网，逐步实现网络间的融通、融合，资源共享，将可同时提供数据、语音、图像服务的宽带接入，作为一种普遍服务。

因此，联通的IP网络建设的长远目标必然是提供数据、语音、图像业务综合业务。因而联通的IP网络管理应考虑有多业务管理能力：业务可配置；业务可扩展；统一的用户认证，授权与管理；与其它系统互操作。

传统业务单一，而现在IP网络业务为多业务模式。为了能够支持大用户和大业务量管理，还应要求IP网络管理具有：高效率；大容量；结构可伸缩；负载分担；健壮。

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