下一代网络技术发展趋势ppt课件

下一代网络技术发展趋势,1,一、网络演进的主要驱动力,电信网络的演进和发展主要由于业务的驱动，同时新技术的发展、市场环境的变化也是重要驱动力。 、用户对于通信的移动性的需求增加 2、数据业务需求快速增长，如即时消息、视频通信。 3、内容和应用的需求增加，新业务曾出不穷，如IPTV、内容搜索、网络游戏、远程教学、远程医疗等。 4、用户希望通过各种接入方式实现无缝的接入：用户希望单一接入、单一帐单并获得多种业务类型，包括话音、数据、视频、各种流媒体应用。 现有网络不能满足这些需求。例如电话网（ISDN）只适合于传送恒定比特率的话音业务；互联网适合于传送可变比特率的数据业务，但服务质量、商业模式没有保证。,2,二、下一代网络的发展趋势,、网络应该是高速的综合的。预测2010年用户各种业务所需要的带宽约为20Mbps，2020年我国家庭互联网接入平均接入带宽为20Mbps. 2、网络应该是开放的，象高速公路一样有各种出口，通过这个出口获得各种服务，特别是内容服务。 3、网络应该支持移动性（移动中办业务不受影响）、游牧性（可以移动，移动到某一位置后固定下来办业务如同在原处一样不受影响）。 4、网络应该是安全的、不被攻击的，有高可靠性和高可用性。 5、网络应该是有质量保证的。 6、网络应该是可管理、可控制、可运营的。 7、网路与现有网络应该是互联互通的。 8、网络是融合的，包括固定和移动的融合（FMC：网络交换设备的集成、用户的无缝接入）、三网融合。,3,三、下一代网络演进过程,电信网络演进会带来运营商网络改造，就会有市场机会。 、软交换的采用，软交换将完成电路交换网（如公共 电话网）的演进，IMS将完成多媒体业务的功能，两者长期共存。 2、固定网的智能化改造。 3、接入的宽带化。 4、网络融合。,4,四、下一代网络功能架构,国际电联ITU-T根据下一代网络的特点和基本功能描述，将下一代网络分为业务层、承载层和传送层三个逻辑层次。 1.传送层 主要负责通过具体的传输通道，将用户数据流从源端传输到目的端。 在骨干网，传输层主要指基于SDH或DWDM等技术组建的光网络；在城域网，传输层可以由城域SDH网络、CWDM网络或者RPR网络实现；在接入和驻地网，传输层的实现手段和范围就更加广泛，无线通信（固定无线和移动无线）的WLAN、移动IP技术、同轴电缆/HFC（混合光纤同轴电缆）、双绞线/xDSL（各种数字环路技术）、五类线/以太网等，都是目前应用很广泛的有效传输接入手段。,5,四、下一代网络功能架构（续）,2.承载层 承载层是分组网络,主要通过路由交换完成用户端到端的连接，并且通过提高共享网络资源的合理配置与管理，实现端到端的QoS以及灵活高效的连接。 承载层起到承上启下的作用，对它的基本要求是： (1)按照业务层的要求把每个业务信息流从源端引导到目的端； (2)按照每种业务的属性要求调度网络资源确保业务的功能和性能； (3)实现多媒体业务对通信形态的特殊要求； (4)它将适应各种类型数据流的非固定速率特性，并提供统计复用功能； (5)通过在承载层组建不同的承载VPN，可以为不同类型和性质的通信提供其所需要的QoS保证和网络安全保证。,6,四、下一代网络功能架构（续）,3.业务层 主要负责对不同媒体进行适配、调整以及对会话类型业务的组织与配置，负责对业务呼叫进行逻辑和信令控制，负责对业务创建、实现和实施。 由于各种业务特点不同、业务属性不同，业务在业务层的实现有两种主要的解决方式：一是把业务的特点、属性等映射成承载层的各种参数，如带宽、 QoS、通信形态、路由限定、保护、安全等，同时将源和目的地址解析确定，交给承载层处理，完成业务通信；二是对于不能由承载层很好支持的、覆盖面广、处理特殊、网络安全性要求高的业务，可以通过组建业务网或者业务系统，利用承载层的业务层承载VPN来实现业务通信。 目前，因特网业务可以通过第一种方式实现，但高质量话音业务、视听多媒体业务等还要通过第二种办法来实现，因为目前承载层还无法完成承担如此高质量的业务要求,7,五、下一代网络技术热点,、下一代传输层技术热点 骨干网：自动交换光网络ASON、基于RoADM的DWDM光层网络； 城域网：MSTP， ASON ，DWDM，CWDM，RPR，WiMax； 接入网/驻地网：光接入技术EPON/ GPON，同轴电缆/HFC（混合光纤同轴电缆）技术(如MoCA)，双绞线/xDSL（各种数字环路技术）技术，五类线/以太网，无线接入技术(如WIFI、WiMax)。 下面重点介绍ASON和WDM. 自动交换光网络ASON （1）ASON定义 ASON即自动交换光网络，它最大的特点是在已有的传送平面和管理平面基础上加了负责网络控制的控制平面。,8,五、下一代网络技术热点(续),（）ASON的目的 适应数据业务灵活性，多变性、不可预见性。 （3） ASON的优势 利用ASON提供的多种保护恢复方式提高网络可靠性。 依靠ASON的标准化的信令接口实现自动的电路创建，而不要求网管队每个节点进行控制。在电路调度方面可以避免对集中网管的要求，实现端到端的电路快速调度。 解决SDH环网存在的问题，实现向网状网的演进，优化传送网结构，提高电路质量。 在传送网中提供新业务（如BOD和OVPN），并满足IP网络的动态电路需求。 （）ASON设备 ASON设备目前都是基于SDH设备构建，以后还可以基于OTN、全光交换OXC、以太网等构建。,9,五、下一代网络技术热点(续),（5）ASON涉及的主要标准化组织 ITU-T SG15负责制定体系结构和总体功能要求，IETF CCAMP工作组负责GMPLS相关协议规范的标准化，OIF负责制定UNI、I-NNI、E-NNI逻辑接口，实现用户与运营商网络、运营商内多厂商网络或运营商网络之间的互联互通。 （6） ASON应用的现状 国内外的ASON大都是应用于省际骨干传送网或省内骨干传送网。理论上来说， ASON非常适合于要求具备动态性、安全可靠性、开放性、可增值性的城域传送网，但是实际情况确实使用甚少。原因在于城域传送网中大量动态性需求尚不确定；ASON是基于网状网的技术，目前具有网状网光纤资源的城域传送网只是一部分；ASON技术目前尚不成熟。但是适当时候把ASON引入城域网十分必要，从核心慢慢过渡到汇聚层和接入层。,10,五、下一代网络技术热点(续),波分复用WDM 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术； 在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。 通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用） CWDM和DWDM的区别主要有二点：一是CWDM载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。,11,五、下一代网络技术热点(续),、下一代承载层技术热点 2.1、传输网和承载网融合 2.2、电信级承载网 2.3、承载网络对视频流的支持 2.4、承载网络对业务控制的支持,12,五、下一代网络技术热点(续),.1、传输网和承载网融合 下一代网络可以分为两个部分 （）业务功能部分，将业务与控制分离，同时业务控制与承载层也各自独立，从而使系统具有基于标准的、开放的体系结构，上层业务与底层网络无关，可以灵活、有效地满足多样的、不断发展的业务需求； （）传送功能部分，承载网和传输网将共同实现下一代网络的传输功能，上层的业务功能与底层的承载网和传输网无关。 注意：随着网络的发展，承载网和传输网相互渗透、融合的趋势明显，主要表现在以下几个方面：信令的融合，功能的融合和QoS的保证。,13,五、下一代网络技术热点(续),2.1、传输网和承载网融合（续） ： （1）信令融合趋势 承载网的发展趋势是从电路交换网络向分组交换网络演进，承载层将主要由IP网络为主的分组网络实现。传统IP网难以满足新业务的需求，由于没有流量工程，通常IP流按照最短路径走，这样会导致重负荷链路产生瓶颈。利用MPLS和流量工程可以保证网络负荷均衡，使路由器间链路的使用最佳化。因此，MPLS技术将成为构建IP承载网的主流首选方案。,14,五、下一代网络技术热点(续),2.1 、传输网和承载网融合（续） ： （1）信令融合趋势（续） 作为下一代传输网的ASON网络，其控制平面主要采用了GMPLS协议族中的协议实现光网络的智能自动交换，其中的GMPLS即扩展的MPLS协议族对MPLS进行了扩充，将分组标签交换扩展到了时隙标签交换、光纤标签交换以及波长标签交换，其核心思想同样来自MPLS。同样重要的是，OIF-UNI接口或IETF的GMPLS接口以信令的方式直接将承载层的路由器/交换机与传输层的智能光交换设备无缝连接起来，做到从IP层到光层直接的动态资源调度，真正做到端到端高效交换和传输。目前，主流的路由器厂家如Cisco和Juniper已经支持OIF-UNI接口或IETF的GMPLS接口。由此可见，由承载网和传输网共同组成的基础网络，其网络建设和运维是相辅相成、相互依存、密不可分的。ASON传输网的建设需要承载网的配合；IP承载网更是需要传输网超大容量传输及健全的保护/恢复机制的支持。,15,五、下一代网络技术热点(续),2.1 、传输网和承载网融合（续） ： （）功能融合趋势 在城域网业务的扩展中，数据业务的流量需求超速增长，利用传统POS提供数据接口的方式成本高且传输效率低。MSTP将数据业务经过透传处理或经过二层交换，经GFP的成帧映射、链路容量调整及虚级联处理，映射到SDH层面，实现了数据层功能与传输层功能的有效融合，提高传输效率并降低成本，同时还可提供统一的网络管理，避免了数据网与传输网分别管理的困难。MSTP除了满足各类城域数据业务外，还可提供VPN，满足2G 业务及3G城域传输需求的功能。MSTP适应数据业务传输，将部分承载层功能有效映射在传输层，实现这一功能的主要技术有虚级联（VC）、链路容量调整方案（LCAS）、通用成帧规程（GFP）、透传/二层交换/内嵌RPR/内嵌MPLS等。 现有的数据业务是无连接的。为了能够在SDH传送数据业务时保证QoS，有必要在以太网、IP网和SDH之间引入一个智能适配层，并通过该智能适配层来处理数据业务的QoS要求。智能适配层的实现技术主要有多协议标签交换(MPLS)和弹性分组环(RPR)两种。另外，需要考虑与SDH保护机制的协调。,16,五、下一代网络技术热点(续),2.1 、传输网和承载网融合（续） ： （3）承载层与传输层在保护/恢复与QoS保证的互补型需求 承载层离不开传输层，虽然承载层存在由电路交换到分组交换的演进趋势，但承载层设备的IP层带宽容量仍然无法与光传输层的超大带宽容量相比；IP承载层缺乏有效的保护、恢复机制、难以提供电信级QoS保证以及安全机制等，而传输层可以一定程度上弥补这一不足。 如果仅在单一的IP层面进行保护恢复，将导致网络利用率急剧下降，这是因为足够的带宽是保证电信级IP网实现保护恢复的基本前提，为了保证在故障过程中所有业务依然保持原有QoS水平，网络带宽必须有足够的冗余，在现有IP网拓单层保护恢复机制下，全网带宽冗余度最少要达到50，否则就要损失低等级业务的QoS水平。,17,五、下一代网络技术热点(续),2.2、电信级承载网 （）承载网技术：面向连接的电路交换网络（如ATM）、无连接的分组交换网络(IP)、面向连接的分组交换网络(IP+MPLS)。（） IP over Everything：IP已经可以over在任何链路层技术上。（） Everything over IP：要能支持多业务，如数据传输业务、传统有电信业务（要求严格QoS）、电视广播业务（要求组播）。IP技术要能支持后两种业务就要支持流量工程、支持保护切换、支持专线业务（ATM/FR/ TDM）。MPLS技术是IP路由技术与ATM交换技术的结合，对于流量工程、保护切换、专线业务的支持都表现出了自己的强大能力，因此MPLS技术在下一代电信级承载网建设中非常重要。 作为一种数据链路层技术，老的适用于局域网应用的10/100/1000以太网由于带宽、传输距离等限制，难以作为城域数据网汇聚骨干层链路技术，万兆以太网则在带宽和传输距离两样上都有了设计突破。以传输距离为例，由于重新设计了物理层和数据链路层，万兆以太网标准传输距离是40Km，且可以配合10Gbps的传输通道使用（利用广域网SONET封装可达上千公里），因此万兆以太网可以作为城域数据网汇聚骨干层链路技术。这也就是MetroE的基础。电信级以太网：就是在标准以太网基础上加上5项运营商级特性。这5项运营商级特性是：、保护：50ms 保护，端到端路径保护，集中线路和节点保护；、高服务质量；、业务管理： 快速提供服务，运营商级OAM能力，客户网络管理 (CNM)；、可扩展性：业务和带宽，要能提供运营级用户业务隔离支持能力，要能提供对10GE带宽连接的完善支持；、TDM 支持：要能无缝集成TDM，支持电路模拟业务，支持现有话音业务。 MEF所提的Metro E即城域电信级以太网。,18,五、下一代网络技术热点(续),2.3、承载网络对视频流的支持 IP网络成为电信网络的统一承载网，要求其能支持多业务。这其中，要支持IPTV、流媒体视频、视频点播 、视频监控等具备高品质要求的IP视频业务，是服务提供商下一波业务增长的迫切要求。所谓高品质，意味着客户体验值(QoE)不能低于现有广播及有线电视网。对视频流的支持要求低延迟、大带宽、高吞吐率，这对于传统的包路由器是个严峻的挑战。IP网络上传输视频品质不好，主要原因在于丢包。由于网络带宽现状，不丢包是做不到的，传统包路由器的丢包比较随意，这就带来了严重的问题。例如一个网络可以支持最多5个电视频道，当第6个频道提出需求时，传统包路由器的拥塞避免WRED在现有的6个流中随机丢包，导致6个频道的画面都受到影响。 Anagran公司率先提出流路由器的概念，利用智能流路由技术、带内视频呼叫许可控制、智能流丢弃、行为式流量控制较好地支持了视频这样的流应用。,19,五、下一代网络技术热点(续),2.4、承载网络对业务控制的支持 深度包检测DPI技术 ，其产品国内叫“IP业务识别与控制系统”，这类产品将会是将来几年内的热点。中国网通集团2007年9月发布了企业标准“IP业务识别与控制系统”。 （）“IP业务识别与控制系统”的用途 IP业务识别与控制系统通过对每个用户数据流的精细管理、访问控制、使用监控、基于业务的QoS、安全等为用户提供更好的服务。 例如： 流量管理：控制P2P流量，防止这种“垃圾流量”占用了太多的带宽，而影响其它应用； 安全保护：识别出并能抑制DOS攻击和其它的恶意危害网络安全的行为。 资源控制：基于对网络资源和应用程序之间关系更深刻的理解而对网络资源使进行控制，减少了运维投入和总投入。 业务优化：例如个性业务和内容过滤 ； 业务控制：全局业务控制策略应用。 发现新业务：通过分析不同用户群体使用网络的方式来发现新的业务的机会，从而创造更多的收入。,20,五、下一代网络技术热点(续),2.4、承载网络对业务控制的支持（续） （） “IP业务识别与控制系统”的功能 使用分析：包括容量管理、使用者地理分布、用户宽带体验监测 流量优化：包括P2P流量优化、提升尽力传送业务 安全业务：例如外向攻击阻止、网络滥用、网络欺骗检测 业务分级和访问控制：例如SOHO业务、主动推送portal页面 基于内容收费：定额业务、基于站点的收费 高级业务支持：例如多媒体流量标记和语音和视频流量管理。 （）分阶段部署 Cisco的Gadekar指出，运营商刚开始都是因为某个用途部署DPI，后来逐渐扩展到其它功能，可以按三个部署阶段来划分。 第一阶段是“网络使用分析”，这个阶段运营商可以对网络有更深入的了解，这样DPI可以以passive模式部署，而无需串接部署intrusive technology。部署在全局就可以。 第二个阶段是全局流量优化和流量管理。通过提高互动性应用的优先级、降低“带宽杀手”的优先级。这个阶段，DPI部署在网络边缘，在汇聚设备后面，例如BRAS。 第三个阶段，这将是每个运营商的最终目标，可以动态地订制某些业务。需要支持不同的计费模式、业务生成，DPI解决方案一般都会跟AAA服务器、策略服务器、计费服务器紧密集成。这是DPI+Policy Server的阶段。,21,五、下一代网络技术热点(续),、下一代新业务 3.1、统一通信 （）定义 根据IDC对“统一通信”的定义，统一通信提供一个通用架构，统一集成了通讯录、路由等功能，并交付、管理和支持越来越多通信应用（包括高级的IP电话呼叫和管理、Web、音频和视频会议、即时消息，状态感知等），这些应用都能够通过桌面和移动终端来实现，提供无缝的用户体验。 （）现状 由于统一通信的技术特点和成本等问题，统一通信的回报至今模糊不清，用户部署统一通信带来的收益并不像从产品利润和节省费用表现得那么明显，用户对于部署该应用仍持谨慎观望态度，目前真正实现部署的企业用户并不多。而事实上，统一信息技术并不是全新的技术，而是将已拥有的资源进行了重新整合。随着技术的发展，统一通信产品的互操作性进一步提高，通信和行业应用的不断发展以及价格趋于合理，最重要的是厂商的积极推动，用户将会慢慢改变自己的习惯看法。 （）未来 有分析师称20102012年，统一通信有望成为主流，因而不管是IBM、微软这样的软件服务商还是思科这样的底层通信设备提供商都在加快步伐。统一通信带来的将是沟通和生活工作方式的革命。,22,五、下一代网络技术热点(续),3.2、IPTV （）IPTV业务定义：通俗地讲，IPTV是以电视机作为主要显示终端，以机顶盒或其他具有视音频编解码能力的数字化设备作为主要接入、转换终端，通过宽带网络连接IPTV平台，通过遥控器等设备操作来使用平台上所提供的电视广播、视频点播、视频通信、信息服务等多种互动多媒体服务。ITU-T对IPTV业务定义为在IP网络上传送包含电视、视频、文本、图形和数据等，提供有QoS/QoE的、安全的、交互的、可靠的、可管理的多媒体业务。 （）IPTV的体系结构分为层：管理支撑层、业务应用层、承载层、用户终端。其中承载层即为前述之IP承载网。 （） IPTV的对承载网提出的指标要求： IPTV直播（采用组播方式）：时延（单向）500ms，丢包（单向）0.1%，抖动（单向）500ms; IPTV点播（采用单播方式）：时延（单向）100ms，丢包（单向）1%，抖动（单向）50ms。标清质量的视频流，每个用户最低带宽需求1.5Mbps，一般规划为23Mbps。 （） IPTV的对承载网提出的技术要求：在IPTV推广初期，建议用路由器静态组播方式组建IPTV汇聚层网络，在成熟期，采用动态组播路由协议方式。在有多个组播域的情况下要能实现跨域组播。要求能实现可控组播（实现动态组播管理协议L2CPVBAS）。要能保证组播路由、组播源、信元安全与组播路由安全。网络设备要支持快速离开组播组技术（目的为了缩短直播节目切换时间）。 （）有一个最新的技术发展趋势是把IPTV与视频监控作整合，值得关注。,23,五、下一代网络技术热点(续),4、家庭网络 （）家庭网络定义： IT/家电业认为家庭网络是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，即在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、照明设备、保安设备、水电气热表、家庭求助报警等设备的互联和管理，以及数据和多媒体信息的共享。 通信业对于家庭网络有进一步的扩展，认为家庭网络不仅仅是一种网络技术，更重要的是一种业务和服务，家庭网络一定要与电信网络相连接，家庭网络可以通过家庭网关将公共网络的功能和应用延伸到家庭，提供集成的语音、数据、图像、音频、视频服务。 （）家庭网络涉及的关键技术：联网技术、设备编址技术、自动发现和自动配置技术、媒体处理技术、管理和控制技术、安全技术、QoS技术、数字内容和版权管理技术等。 （）家庭网络的现状：家庭内部资源（各种数据和多媒体信息）的共享：产品不成熟、消费者需求不足、应用不成熟；家庭内部家电控制：主要集中在北美地区有应用，其他地方规模不大；小区物业：重建设、轻管理，业务开展不好；电信业务员（多PC上网、IPTV、娱乐）：多PC上网已经普遍，IPTV即将成为热点 。 （）常用联网技术：有线技术：以太网、HomePNA（电话线）、PLC(电力线) 、MoCA(有线电视电缆) ；无线技术：WLAN、超宽带无线技术（UWB）、ZigBee等。,24,五、下一代网络技术热点(续),5、传感器网络： 下一代网络要提供无处不在的业务，也就是说把通信服务的对象扩展到生活环境中。随着微电子、无线通信等各方面的进步，大量制造体积小、功耗低、具有无线通信功能的传感器开始成为现实，传感器网络开始发挥作用。 所谓传感器网络是一个大量无处不在的、具有无线通信功能与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式Ad Hoc网络系统（具有无基础设施的多跳特性，信道是多跳、共享的多点信道）。传感器网络必须有容错性，必须考虑到对能源的节省。传感器网络借鉴了传统网络的许多概念和技术，但由于其特殊性，所以与传统网络有很多差异。 传感器网络的关键技术：1、物理层：新的无线资源管理、空中接口技术；2、数据链路层：CSMA/CA；3、网络层：传统路由算法不适用，一般用表驱动路由算法、按需驱动路由算法、层次型路由算法；4、传输层：UDP；其他：位置判决、网络授时等。 传感器网络的部署可以是飞机布撒、人工布置等。 传感器网络的应用：军事应用、医疗应用、家庭应用、交通应用、矿井应用、物流应用。,25,结束,26,