电信网与IP
摘 要 在论述了网络业务的数据化趋势和网络的IP化趋势的基础上，分析了因特网业务对电信网的影响和冲击因素。对IP传送技术包括IP Over ATM、IP Over SDH和IP Over Optical作了简要介绍。
关键词 电信网 IP 融合
1 引言
近年来，以因特网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系，其迅猛发展的速度是人类历史上所有工业中最快的。目前，北美骨干网上的业务量已达到了约6～9个月左右就翻一番的地步，比著名的CPU性能进展的摩尔定律（约18个月左右翻一番）还要快2～3倍。
从网络的角度看，传统的以电话业务为基础的电信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，因而开发新一代的可持续发展的网络已成为网络界的共同心愿。各大公司都在设计构思未来网络的蓝图，诸如可持续发展的网络、一体化网络、下一代网络和新的公用网等等。但其基本思路都是共同的，即具有统一的TCP/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的和将有的业务和信号。显然，这样的新一代电信网只可能是以ATM/IP特别是IP为基础的分组化网。
2 网络业务的数据化趋势
100年以来直至今天，电信网的主要业务一直是电话业务，因而电信网一般称为电话网。近10 年来，全世界电话用户的年增长率平均为5%～10%左右。然而，近年来，由于计算机的广泛应用和普及，数据业务正呈现指数式增长态势，平均年增长率达25%～40%，远高于电话业务，特别是IP 业务正呈现爆炸式增长。显然，按这种指数增长趋势，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）上的数据业务已经超过电话业务，即便像AT&T这样的老牌电信公司的网络，数据业务也将在2001年左右超过电话业务。从全世界范围看，估计在未来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而非电话，100年来的可视电话主业将最终变成副业，网络的业务构成将发生根本性的变化。
3 网络的IP化趋势
具有100年历史的电路交换技术尽管有其不可磨灭的历史功勋和内在的高质量、严管理优势，但其基本设计思想是以恒定的对称的话务量为中心的，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64kb/s。其对于未来以突发性数据为主的业务而言，尽管采取种种措施后也可以传输，但效率较低，传输成本和交换成本较高，而且浪费网络资源，还必须采用复杂的信令、计费和网管。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不可容忍，因而建设新的对数据业务最佳的新一代网络将势在必行。显然，这样的新一代网络只可能是以ATM/IP特别是IP为基础的分组化网。分组化网有着传统电话交换网所无法具备的优势，诸如无复杂的时分复用结构，有信息才占用网络资源，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。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以数据特别是IP为基础的电信新框架将是历史的必然。当然这种转变不是一朝一夕就能完成的，在我国可能需要10～15年时间，但其对电信业的影响却是100年来最重大和最深刻的一次，因而在未来10～15年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以ATM/IP为基础的数据网的平滑过渡。
需要特别指出的是，所谓分组化趋势，目前主要是指IP化。进入90年代中期以来，因特网业务量的增长已构成数据业务的主要增长因素，到2000年用户数将可能达到3亿～5年左右。1990年到2000年这10年间，用户数增长了大约2个量级。除了用户数量的指数式增长外，业务带宽也呈现了指数式增长态势。例如在1990年左右，主要业务是E-mail，带宽仅1kb/s左右；到了1995年，主要业务成为Web浏览，所用的带宽已增长到大约50kb/s；到2000年左右，活动图像将成为重要业务，所占用的带宽可达5Mb/s。10年间，业务带宽的增长可达4个量级。两者的结合使IP所需的网络带宽急剧增长，形成了新时期网络带宽的主要驱动力量。因而，未来网络的分组化实质上主要指 IP化，即能最佳地支持IP业务的分组化网。
4 因特网业务对电信网的影响和冲击
4.1 两个主要冲击因素
因特网业务对现有电信网有两个主要冲击因素，一是长保持时间，二是独立呼叫。
普通的电话呼叫平均时间仅3～5min，忙时9min。而因特网的上网时间可以长达30～50min，而且呈持续上升趋势。按传统话务量设计，交换机容量按高峰期9min/线设计，如果15%家庭使用因特网，保持时间60min，相当100%的用户在同一时间内拨打9min的电话，则容量需求相当于增加 100%，全世界的电路交换网容量必须增加一倍才行，这显然是不经济的。现实的解决方法是将因特网业务量从普通电话网旁路到数据网上去，这方面已有多种解决方法，主要有交换机前和交换后两种。显然，采用交换机前插入接入服务器旁路因特网业务量的方法是一种更彻底的解决方法，可以完全消除因特网业务量对电话网的影响。
第二个特点是独立呼叫。由于因特网的长占时特点，严重影响了普通电话的使用，从而推动了第2条电话线的需求，据估计到2000年美国将有一半家庭拥有第2条电话线。显然这也将直接促进ISDN和ADSL等技术的发展。其中ADSL特别是简化的ADSL（又称通用ADSL），在电话不变的前提下，可以具有高达6Mb/s和1.5Mb/s（通用ADSL）的下行传输速率，很有吸引力。
4.2 因特网业务的特点
因特网业务与传统电话业务相比具有许多不同的特点，首先是高平均峰值/平均负荷，有时轻负荷的链路也会发生丢包和延时。第二是非对称业务量，其一表现在出/进美国的业务量大约为10 ∶1；其二表现在从大服务器到骨干网到地区网到分散用户方向的不对称（3∶1，6∶1，20∶ 1），使网络50%的服务器空闲的同时另一端却发生阻塞，导致网络带宽的利用率较低。因特网业务流主要受限于服务器（HTTP会话初始化、DNS查询、CPU负荷等），而非网络，50%的Web阻塞与服务器有关。第三，因特网业务量呈突发特性，在电路交换网上传输时，所连接的大部分时间是空闲的，传输效率很低。
4.3 因特网对电信业务的影响
随着因特网业务的爆炸式增长，因特网业务将逐渐成为新的电信业务增长点。美国Yankee Group公司的预测资料表明，近几年来，发达国家的电话收入已开始逐年下降，而电信收入预计从 1997年的1900亿美元增长到2000年的2600亿美元，其主要增长来源于数据，特别是IP的收入。 2000年以后，业务提供者的大约80%的利润将来自IP业务。
从电信网使用的通信协议看，在未来3～5年内，IP将成为主导通信协议。这种通信协议的变化也将影响业务收入的构成。
从网上IP业务量的分布看，尽管企事业网的IP业务量从1996年的45%增长到1998年的70%，但骨干网上的业务量增加得更快，已达到了6～9个月左右就翻一番的地步。结果，传统网络业务量的使用模式将发生颠倒，以前本地/广域业务量为8∶2，目前本地/广域业务量为5∶5，将来本地/广域业务量为2∶8。
5 IP传送技术
IP是上层联网技术，其下面的承载传送技术可以有多种，目前讨论最多也是最有希望的有3 种，即IP over ATM，IP over SDH以及IP over Optical。
5.1 IP over ATM
IP与ATM的结合是面向连接的ATM与无连接的IP的统一，也是选路与交换的优化组合，可以综合利用ATM的速度快、容量大、多业务支持能力的优点以及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，达到优势互补的目的。但其网络体系结构复杂且重复，ATM与TCP/IP都具寻址、选路和流量控制功能，开销损失达25%以上，因而主要用于网络边缘多业务的收集和一般IP骨干网，不太适合超大型IP骨干网应用。总的看，IP over ATM适用于多业务电信环境以及服务质量要求较高的IP业务。
5.2 IP over SDH
IP与SDH的结合则是将IP分组通过点到点协议直到映射到SDH帧，省掉了中间的ATM层，从而保留了因特网的无连接特征，简化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，易于兼容不同技术体系和实现网间互联。但目前尚不适于多业务平台，可扩展性差，只有业务分级，无优先级业务质量，尚不支持VPN和电路仿真。在IP over SDH中，SDH是以链路方式来支持IP网的，没有从本质上提高IP网的性能。这种技术的核心是千兆比线速交换路由器，可实现第2层交换与第3层选路的一体化，可基本保证服务质量，吞吐量达60Gb/s，端口密度和端口费用也可与ATM相比，转发分组延时则已降至几十毫秒量级，不再是大问题。总的看，IP over SDH适用于经营IP业务的 ISP，以IP业务量为主的电信网或在电信骨干网上疏导高速率数据流。
5.3 IP over Optical
从长远看，有可能最终会省掉中间的ATM层和SDH层，IP直接在光路上传输，即实现所谓IP over Optical。这是一种最简单直接的体系结构，省掉了中间的ATM层与SDH层，简化了层次，减少了网络设备；减少了功能重叠，简化了设备；减轻了网管复杂性，特别是网络配置的复杂性；额外的开销最低，传输效率最高；通过业务量工程设计，可以与I宾不对称业务量特性相匹配。由于省掉了昂贵的ATM交换机和大量普通SDH利用设备，且简化了网管，又采用了波分复用技术，因此其成本可望比传统电话交换网降低1～2个量级！
对于近期应用，IP路由器可通过集成的SDH STM-16/64接口连至WDM系统，无须涉及网中其它 SDH设备。此时，SDH的角色仅限于点到点传输，大量的联网功能成为多余。其它可能的候选解决方案是采用简化的SDH接口和低成本千兆比以太网接口等。
对于长期应用，需要规范一种新的最佳的IP对光路的适配功能，即需开发一种全新的光线路接口。这方面尚无统一意见，需要重点考虑的问题包括恒定比特率和突发传输、适配协议和帧结构、物理接口特性（线路码、光参数等）、最佳网络结构、生存性策略和网管等。总的看，IP over Optical适用于未来的城域网、高容量普通IP业务和未来大型IP骨干网的核心汇接。
上述3种技术都将在电信网发展的不同时期和不同部分发挥自己应有的历史作用。
6 ITU态度的转变
电信业正面对因特网爆炸式增长的严峻局面，国际标准开发组织也正面对巨大的挑战，须重新考虑其工作方向和重点。几十年来，国际电信联盟（ITU）一直是负责电信网技术标准的国际权威组织，领导着电信网的前进方向。然而在IP领域，其领导地位显然已经被因特网工程任务组（IETF）所取代。为了重新确立其领导地位，ITU已决定全面转向IP的工作。ITU认为，在标准制订方面，ITU-T的优势是网络结构、网络互通和网络演进，而IETF的优势在于协议和应用领域，因而两者之间可以优势互补，应该合作共同领导这一领域的工作。ITU已要求所有研究组都重新审查各自的研究课题，从而决定如何在各自负责的领域内开发与IP相关的标准建议。目前已开展的工作领域有：集成结构、利用电信实施接入IP网、IP与电信网的互通、IP结构信号的传送、信令与选路、电信网与IP网的综合管理、编号与选址、IP网的安全性等。可以相信，随着ITU的全面介入，因特网的发展将会进入一个新的历史时期。
7 结语
在这一重要关头，我们要看准方向，下大力气对现行产业结构进行调整，逐步实现资产重组，产品结构优化，争取在5～10年左右的时间内形成一个以ATM/IP特别是IP为中心的新的电信产业结构，使我国电信业在这一重大的历史性转折中迎头赶上，成为下一世纪的信息大国。
发布人:Crystal 来自:中国世界网