| 出版日期：1999-06-17 总期号：832 本年期号：42 |
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如何建设电信级internet
刘平 
作者简介： 刘平 1985年获上海交通大学计算机通信专业硕士学位。毕业后在上海交通大学计算机网络研究所从事多年的数据通信研究开发工作。1993年进入华为公司。现任华为公司执行副总裁、数据通信产品线总监。 因特网自1994年商业化以来，其发展规模和速度都是空前的，其流量几乎是每半年翻一番的速度快速增长着。现在，全球网上的计算机有5000万台，上网人数达到了1.5亿。人们把这种发展速率称为“新摩尔定律”。照此速度发展下去，两三年内因特网流量将超过话音成为通信业务的主流。 因特网的发展向传统的电信网络提出了强有力的挑战：(1)因特网通信使基于电路交换的传统话音网络发生了严重的拥塞；(2)用户要求公用网络提供更宽的带宽；(3)用户正要求服务提供商通过网络提供多种服务。除了即时浏览网页，他们还希望获得语音、数据一体化的服务，如电子商务、远程教学、远程医疗、实时视频和完整的家庭办公等,而提供这些服务最终将改变公共网络的性质。 如何面对因特网对传统电信网提出的挑战？未来的网络该如何建设？电信运营者和设备制造商提出了电信级internet的概念。所谓电信级internet，是指internet服务应向传统的话音服务水平看齐,以电信级的网络建设与服务水平满足用户需求,给isp提供新的发展机遇。电信级internet组网应考虑五个方面。 一、从电信网平滑过渡 电信级因特网的建设，应该充分考虑电信网上原有设备状况，平滑过渡，使internet设备纳入电信网的统一管理。 例如，华为的接入服务器a8010的no.7信令功能便充分体现了电信级设计思想。a8010不仅提供no.7信令功能,而且把公司在电信设备设计经验应用到a8010的产品开发设计中。no.7信令具有良好的稳定性和兼容性,适合中国的现实网络环境。 no.7信令的使用，使a8010与智能网（in）可以有机地结合起来，使internet用户可以享受到电话用户同样的智能业务。在实现上，可以分两个步骤： (1)绑定智能网（in），向in提供ip附加业务(如图1所示)。 (2)借鉴in在计费、网管、增值业务等方面的优势，融合ip网络的特点，提出基于in结构的ip网络(如图2所示)。 二、容量大、可升级 为了保证向internet用户提供良好的服务，网络设备必须具备足够大的容量，但这并不要求isp初期就进行巨额投入，而是随用户数目的增长，在不影响原来用户使用的前提下，平滑扩容。提升网络容量可从以下几方面入手： (1)充分利用光纤提供的巨大的传输容量。例如，sdh传输设备10g以上，dwdm(密集波分复用)设备更高。 (2)采用高速硬件交换路由器。高速路由器利用了硬件技术的进步，使信息包的转发工作由硬件来完成，高速路由器的转发速度可以满足千兆比线速转发要求。采用多处理器、多存储器、多母线、并行处理方式的下一代路由器应该能支持oc－48（2.5gb/s）、oc－192（10gb/s）这样高的线路速率，并且还有业务分类（cos）、分组分类、分组过滤、排队管理、多播等功能。 (3)把ip技术和atm技术融合，也大大提高了骨干网的传输容量，同时利用atm的qos特性，使因特网可以满足要求qos保障业务的需求。 (4)采用ip over sdh（packet over sdh)和 ip over dwdm(ip over fiber、ip over optical)两种技术可以简化信息处理过程，提高传输效率。 ip over optical技术已经在一些方面得到应用，从应用场合来分有用于骨干网的sdl（simple data link）技术和lan/man的千兆以太网技术。(1)sdl技术。sdl技术由bell实验室提出，并向ietf提交了标准申请。sdl是一种点到点的通信技术，它把ip包直接送到光纤上传送，不再需要sdh设备。(2)千兆以太网技术。千兆以太网技术本与ip over optical技术没有多少联系，但是由于千兆以太网技术主要使用光纤介质并用在点到点的连接，且千兆以太网专用接口芯片应用广泛，因此有必要把它作为一种ip over optical技术提及。 三、设备高可靠、可维护 一个话音用户可以得到明确的服务承诺，例如一年中业务中断的时间不超过几分钟，但目前的internet用户却得不到类似的承诺，连不上网、服务器当机、连接中断等现象时有发生。用户习惯了话音服务保证，对这些现象十分不满，他们经常在isp之间跳来跳去。isp面临的最大的问题就是怎样留住客户。 因此，电信级internet网络设备必须具有良好的可维护性。设备的可维护性应该通过以下措施保证。 1.提高软件可靠性及质量 软件在通信网络中的地位可以说与硬件平分秋色,软件的质量及可靠性是设备可靠性的重要成分。软件故障中的进程故障更难以诊断,恢复时间也超过硬件。无论多么优秀的程序员，他编写的软件都可能存在缺陷，软件可靠性要靠测试来保证。软件测试旨在侦测程序错误,保证程序正确。合理的软件测试是软件开发的重要环节,改善测试效果可提高软件质量。任何完整的测试都应既有功能测试,又有覆盖测试。 在通信数据网中,为了使计算机或终端之间能正确地传输信息,必须有一整套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定,这就是通信协议。协议验证就是必须明确协议正确与否。一致性测试的目标是检验给定协议的实现是否满足协议中的具体规范。为了使设备与网上其它厂家的设备进行互通，还有必要进行设备的互通性测试。 2.提高硬件的可靠性 硬件可靠性的提高首先要降低元件故障率。在设计上所有关键部件均采用备份机制，当主用部件发生故障时，备用部件立即取代它的位置，保证设备的连续运行。 3.采用拥塞控制和流量控制技术 在internet中,实时进行网络监视及控制可在负载过量及故障下优化网络性能。拥塞控制的目的是在网络中或网络的一个区域里保持分组的数目低于某一个值。当达到该值时,排队时延将过长。若不实施拥塞控制,那么当负荷增加时,网络利用率随着增加,随着网络节点队列长度的增长,吞吐量将不断下降。其原因是每个节点处的缓冲存储器容量是有限的,当节点的缓冲存储器已满时,它必须丢弃后来进入的分组。这样做的后果是:随着越来越多的分组重新被发送,系统负荷不断增大,更多的缓冲存储器将饱和。当系统在竭尽全力试图清除积压时,各站却在系统里不断地塞入老的(重发的)和新的分组。甚至连成功投递到的分组也可能被重发,原因是接收方回送的肯定性确认来得太晚,以至于发送方认定该分组已丢失而再次发送。在这种情况下,系统的有效容量实际上等于零。这种灾难性事件必须避免,否则,整个网络将处于故障状态而无法运行。 拥塞控制在网络性能方面起非常重要的作用，它可使网络向特殊的业务(如sna、话音、视像)提供适当的带宽。 4.优化网络设计，采用自愈技术 自愈技术可实现高度的网络连通性。可以采用动态路由技术和环状的网络结构，采用“即插即用”的pnni网间互联技术，并结合sdh优异的自愈功能，保证网络的可靠性。 四、网络管理统一 完善的网络管理是通信网络现代化的重要标志之一。高质量的网络管理能使网络资源得到充分利用,并且也是向用户提供可靠服务的保证。整个电信网络应该统一管理，一方面要求全网设备的协调工作，另一方面是为了降低运营成本，提高竞争力。 网管系统应该能够完成所有数据通信设备的集成管理，包括：atm骨干、atm接入系列设备、接入服务器系列设备、路由器、lan switch交换机等。还应该能够同常用的网络管理软件如hp的openview、ibm的netview 、sun的sunnetmanager等产品集成，在现有网络管理功能集成的基础上，增加新的设备管理应用来扩充整个网络系统的管理功能。 五、qos有保证 当前internet网中，所有的数据包地位相同、费率相同。 所有的服务都受到同样的待遇并被收取同样的费用。不管这个服务是否重要。重要的服务(如电子商务)与不重要的服务(如网上游戏)的地位相同。实际上,服务的地位不同,运营商的收益也完全不一样,玩游戏的费用可能只有电子商务费用的十分之一。据统计，电信网收入的70％来自商业用户。而实际情况是,一旦应用放在网上,internet 没有办法区分哪种应用更重要,其结果就可能是游戏占了很多带宽,而要求实时的电子商务却没有得到它所需要的网络服务。特别是在采用包月制收费的isp中,此问题尤为突出。一个大量访问国际web主页的用户可能会使用了很大的国际线路带宽,但对他的收费同一个仅仅在国内发送电子邮件的用户没有任何差别。 所以要针对不同的用户，针对不同的业务，提供不同的服务等级。就像飞机中的头等仓、公务仓和经济仓一样，大家根据自己的业务需要，选择不同的服务等级，交纳不同的费用。 ip的服务质量可以由时延、抖动、带宽、可靠性等指标来综合表示。现在有三种方式可以实现ip的qos。 (1)尽可能使用atm设施，如：ipoa、mpoa、ip switching、mpls等。atm技术是面向连接的，所有的连接在建立之前，便约定了它所用的资源，只在网络的资源满足约定时，连接才有可能建立。而连接一旦建立，便可以提供端到端的qos保证。 (2)把atm的特性加到ip网中，通过信令协议预留带宽。这种方式中最著名的是rsvp，它可在ip网的边缘控制一些qos性能，但rsvp不适用于大型的网络。 (3)利用传统的ipv4数据报字头中的业务类型(type of service)来标明不同的服务等级。这种方式比较简单，可以通过对ipv4字头中的优先等级信息的处理功能来实现qos。 在通信体制革命带来的激烈动荡面前，我们和所有先进国家站在同一起跑线上，这是一个千载难逢的历史机会。让我们担起历史赋予我们的重任，创造信息产业的辉煌。 
图1 ip作为in附加业务的示意图 
图2 基于in结构的ip网络拓扑图 |
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