袁海濤 中國電信集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部高級工程師

從網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)和運維管理論網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

袁海濤 中國電信集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部高級工程師

從業(yè)務(wù)及技術(shù)出發(fā)分析總結(jié)了電信運營商網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及其演進(jìn)歷程。業(yè)務(wù)主體由話音向數(shù)據(jù)的變化導(dǎo)致電信網(wǎng)的主體架構(gòu)也由電路交換網(wǎng)向分組交換網(wǎng)演進(jìn)，IP網(wǎng)正在逐漸成為所有業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)本質(zhì)是“扁平”的，但為克服互聯(lián)網(wǎng)流量的不確定性以及技術(shù)架構(gòu)的缺陷，IP網(wǎng)在實際建設(shè)中采用了一定的分層結(jié)構(gòu)，IP網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)同時也決定了波分網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)。通過網(wǎng)管系統(tǒng)的集中以及管理架構(gòu)的簡化，實現(xiàn)“一二干融合”，是國內(nèi)電信運營商集約化運營的切入點。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 演進(jìn) 互聯(lián)網(wǎng)

1 引言

電信運營商是通過運營網(wǎng)絡(luò)提供信息通信服務(wù)獲取利潤的企業(yè)，網(wǎng)絡(luò)是運營商的根本，網(wǎng)絡(luò)的運營主要包括兩大內(nèi)容：一是網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)，二是網(wǎng)絡(luò)的運維（運行及維護(hù)）管理。網(wǎng)絡(luò)運營的核心目標(biāo)有兩點：一是效益，二是效率。效益及效率將貫穿網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)和運行維護(hù)的各個環(huán)節(jié)。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)階段，效益指如何用最少的投資滿足業(yè)務(wù)的需要，這其中涉及網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)選擇、技術(shù)演進(jìn)的路線及時機、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案、設(shè)備選型及采購策略等，效率主要指如何根據(jù)市場及業(yè)務(wù)發(fā)展的需要快速建網(wǎng)，此效率一定程度上也影響著效益；在網(wǎng)絡(luò)運行維護(hù)階段，效益是指如何用最少的成本維持網(wǎng)絡(luò)正常運轉(zhuǎn)以及網(wǎng)絡(luò)故障時如何盡可能減少損失，效率是指如何快速地為用戶提供業(yè)務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)故障時如何快速修復(fù)故障恢復(fù)業(yè)務(wù)，此效率在相當(dāng)程度上影響著效益。

2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

中國電信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、承載用戶數(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量及規(guī)模容量巨大，所需的建設(shè)及運維人員數(shù)量眾多，網(wǎng)絡(luò)運營的復(fù)雜性遠(yuǎn)非一個局域網(wǎng)或本地網(wǎng)可比，需要一定的體系架構(gòu)來支撐網(wǎng)絡(luò)的運營，稱之為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。從支撐整體網(wǎng)絡(luò)運營（即涵蓋網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)和運維管理所有環(huán)節(jié)）的角度講，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以分為技術(shù)架構(gòu)、組網(wǎng)架構(gòu)和管理架構(gòu)。

技術(shù)架構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案的選擇，包含技術(shù)演進(jìn)的路線和時機?？偟膩碇v，承載不同類型業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)其技術(shù)架構(gòu)相對獨立，但在由于技術(shù)發(fā)展帶來不同專業(yè)之間設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)融合的情況下，在已開始融合但尚未完全融合的階段不同網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)架構(gòu)選擇可能會相互影響。技術(shù)架構(gòu)取決于技術(shù)的發(fā)展以及業(yè)務(wù)的特性，比如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的突發(fā)性最終決定了互聯(lián)網(wǎng)在20世紀(jì)70年代初期采用了以分組交換為核心的技術(shù)架構(gòu)（分組交換技術(shù)在20世紀(jì)60年代初實現(xiàn)了理論突破）。同時，技術(shù)架構(gòu)并不是一成不變的，技術(shù)的革新往往會帶來技術(shù)架構(gòu)的改變，比如隨著各種Voiceover IP技術(shù)的發(fā)展，承載話音業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)架構(gòu)從最初的以電路交換為基礎(chǔ)的電話交換架構(gòu)演進(jìn)到以分組交換為基礎(chǔ)的軟交換/IMS架構(gòu)，同時從與IP網(wǎng)相互獨立的一張網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)成以IP網(wǎng)做為基礎(chǔ)承載的依托IP網(wǎng)的一張網(wǎng)絡(luò)。

組網(wǎng)架構(gòu)指的是網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及技術(shù)方案，主要包含網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具體的技術(shù)手段選擇（即采用什么樣的設(shè)備）。組網(wǎng)架構(gòu)主要取決于（按通常情況下影響程度的大小排序）：業(yè)務(wù)的流量流向（或用戶）分布、業(yè)務(wù)的需求（如保護(hù)需求）、技術(shù)架構(gòu)中各種技術(shù)的實際應(yīng)用能力、設(shè)備能力等，管理結(jié)構(gòu)對組網(wǎng)架構(gòu)的選擇有一定的約束。組網(wǎng)架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕蓸I(yè)務(wù)的流量流向（或用戶）分布決定，而業(yè)務(wù)的流量流向往往取決于業(yè)務(wù)的特性。

由于技術(shù)之間的相關(guān)性或者存在一定的受限因素，不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)在某些方面有一定的相關(guān)性。比如，軟交換網(wǎng)絡(luò)雖為一級結(jié)構(gòu)，但節(jié)點的設(shè)置位置主要需參照IP網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而定；IP網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性特性必然需要匯聚節(jié)點進(jìn)行流量的匯聚，匯聚節(jié)點的選擇實際上與具體的流量流向關(guān)系不是很大，更多地是取決于或者受限于底層的傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，尤其是光纜網(wǎng)的結(jié)構(gòu)（光纜網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由于限制于地理及道路環(huán)境，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不是可以隨意規(guī)劃的），只有依據(jù)傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來設(shè)計IP網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，才能找到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證整個網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本最優(yōu)，實現(xiàn)效益目標(biāo)。從上述意義講，統(tǒng)籌規(guī)劃不同專業(yè)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)是必需的。需強調(diào)的是，統(tǒng)籌規(guī)劃不同專業(yè)組網(wǎng)架構(gòu)，其目的是在約束因素（技術(shù)相關(guān)性或其他受限因素）存在的情況下，綜合考慮業(yè)務(wù)流量流向及所有相關(guān)設(shè)備成本等，實現(xiàn)不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)的協(xié)同，使得網(wǎng)絡(luò)整體建設(shè)成本最低，其結(jié)果并不一定是不同專業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)的類同。

管理架構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運維管理的權(quán)限劃分，其從很大程度上決定了網(wǎng)管的結(jié)構(gòu)。技術(shù)架構(gòu)、組網(wǎng)架構(gòu)一定程度上影響管理架構(gòu)，但不是決定因素，管理架構(gòu)主要取決于組織架構(gòu)及運營維護(hù)的模式及權(quán)限劃分。

重新回到原先提到的網(wǎng)絡(luò)運營的核心目標(biāo)：效益和效率。評估網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)、組網(wǎng)架構(gòu)及管理架構(gòu)選擇合理性的唯一標(biāo)準(zhǔn)也是效益和效率。其中，效益更多程度上取決于正確合理的技術(shù)架構(gòu)及組網(wǎng)架構(gòu)的選擇，效率更多程度上取決于管理架構(gòu)。

3 話音網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)分析

縱觀電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的百年歷程，電信網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)就是話音、數(shù)據(jù)和圖像，如將圖像也歸入數(shù)據(jù)（實際上業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳送交換是無法區(qū)分出數(shù)據(jù)和圖像的），那就是兩類業(yè)務(wù)：話音和數(shù)據(jù)。20世紀(jì)電信網(wǎng)絡(luò)承載的主要業(yè)務(wù)是話音，電信網(wǎng)的主體架構(gòu)是當(dāng)時話音網(wǎng)所采用的電路交換網(wǎng)；21世紀(jì)電信網(wǎng)絡(luò)承載的主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)，電信網(wǎng)的主體架構(gòu)正在由電路交換網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)所采用的分組交換網(wǎng)演進(jìn)，即IP網(wǎng)正在逐漸成為所有業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)。因此，深入分析話音網(wǎng)和IP網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)特點及其演進(jìn)歷程，將有助于從更高更寬廣的視野去研究電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化。

3.1 話音網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)

上文已經(jīng)提到，承載話音業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)架構(gòu)正在從以電路交換為基礎(chǔ)的電話交換架構(gòu)向以分組交換為基礎(chǔ)的軟交換/IMS架構(gòu)演進(jìn)，技術(shù)架構(gòu)的變革也同時帶來其組網(wǎng)架構(gòu)的變化，下面將分別總結(jié)話音網(wǎng)兩個階段的組網(wǎng)架構(gòu)。

3.1.1 電話交換網(wǎng)時期的組網(wǎng)架構(gòu)

傳統(tǒng)的電信交換網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)總的來講分為本地網(wǎng)、省內(nèi)長途網(wǎng)和省際長途網(wǎng)3個層面，其中本地網(wǎng)內(nèi)又分為模塊局、端局、匯接局3級，省際長途網(wǎng)也分為兩級（建設(shè)了8大區(qū)的匯接層），因此電話交換網(wǎng)為3個層面6級結(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總體為星型結(jié)構(gòu)，兩個匯接層（本地匯接局間、省際匯接局間）為網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，相鄰級的節(jié)點之間開有基干電路，業(yè)務(wù)量大的節(jié)點之間開有高效直達(dá)電路，技術(shù)手段為根據(jù)不同層級節(jié)點的功能需求選擇不同類型的交換機。

當(dāng)時選擇此組網(wǎng)架構(gòu)主要是綜合考慮業(yè)務(wù)的流量流向（或用戶分布）、相關(guān)設(shè)備的能力和成本，該結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理。具體分析如下：

（1）業(yè)務(wù)的流量流向：業(yè)務(wù)的流量流向取決于業(yè)務(wù)特性，話音業(yè)務(wù)的特點是關(guān)系密切的人之間通話較多，且大多數(shù)關(guān)系密切的人居住地相距較近，因此端局內(nèi)的通話量要大于端局間的通話量、本地網(wǎng)內(nèi)的話務(wù)量要遠(yuǎn)大于出本地網(wǎng)的話務(wù)量、省內(nèi)的話務(wù)量要遠(yuǎn)大于出省的話務(wù)量。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照話務(wù)量的分布來分層級，實現(xiàn)了就近交換，降低了傳輸成本。

（2）相關(guān)設(shè)備能力和成本：用戶接入采用銅線，銅線傳輸距離的受限決定了必須要模塊局這一層級；交換機的容量有限，分層結(jié)構(gòu)可以減少每個節(jié)點的容量；當(dāng)時的傳輸成本比較高，就近交換能降低傳輸成本。

另外，原先話音業(yè)務(wù)分為區(qū)間電話費、本地電話費、長途電話費等多級的資費結(jié)構(gòu)（傳輸成本因素決定）也需要網(wǎng)絡(luò)分為相應(yīng)的層級實現(xiàn)相應(yīng)的計費功能。

3.1.2 軟交換/IMS階段的組網(wǎng)架構(gòu)

軟交換階段話音網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)從5級變化為1級，即所有的軟交換設(shè)備都可以直接交換數(shù)據(jù)，原先模塊局實現(xiàn)的業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)功能（話音到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換）被移到了用戶端設(shè)備實現(xiàn)。

軟交換階段話音網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)之所以可以大大簡化，是因為技術(shù)的進(jìn)步及成本的下降，主要有：

●單個話音傳輸?shù)某杀疽呀?jīng)降至可以忽略不計的地步，不再需要就近交換。

●IT技術(shù)的發(fā)展使得單臺軟交換設(shè)備的處理能力非常大。

●基于IP網(wǎng)絡(luò)承載的技術(shù)架構(gòu)可充分利用IP網(wǎng)自動選路的機制，節(jié)點間不需要物理連接，實際上是將選路交換的功能轉(zhuǎn)移至IP網(wǎng)實現(xiàn)。

●PON接入技術(shù)的應(yīng)用大大延伸了用戶的接入距離。

軟交換階段由于傳輸成本極大降低（可以忽略不計）、設(shè)備處理能力極大提升，以及選路交換功能轉(zhuǎn)移至IP網(wǎng)實現(xiàn)，業(yè)務(wù)的流量流向?qū)W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響不再重要。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)

上文已經(jīng)提到，組網(wǎng)架構(gòu)取決于技術(shù)架構(gòu)以及業(yè)務(wù)的流量流向（由業(yè)務(wù)特性決定），因此在分析互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)之前，有必要先簡要總結(jié)一下互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)和業(yè)務(wù)的特性。

3.2.1 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的特性

互聯(lián)網(wǎng)的核心理念是“自由、開放、平等”，這一理念最為重要的體現(xiàn)是去中心化、去權(quán)威化，也就是現(xiàn)在經(jīng)常提到的“扁平化”。互聯(lián)網(wǎng)的核心理念引領(lǐng)了互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)選擇以及網(wǎng)絡(luò)的整個發(fā)展進(jìn)程，是互聯(lián)網(wǎng)能夠得以迅猛發(fā)展的根源。在上述理念的指引下，互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)最終采用了主要包括TCP/IP協(xié)議（面向端到端的連接、面向無連接的數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)層）、分組交換以及分布式路由等技術(shù)的架構(gòu)，此技術(shù)架構(gòu)決定了一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有路由器設(shè)備地位都是平等的，即網(wǎng)絡(luò)不分層級，通過路由協(xié)議實現(xiàn)動態(tài)的路由選擇。為保證網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，互聯(lián)網(wǎng)提出AS域的概念，每個AS域相當(dāng)于一個子網(wǎng)，AS域的劃分更多取決于管理架構(gòu)，不同AS域的子網(wǎng)從技術(shù)層面講其地位是一樣的，即通過BGP協(xié)議實現(xiàn)動態(tài)路由選擇，因此互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)決定了互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是扁平的，即網(wǎng)絡(luò)可以不分層，網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備地位平等（沒有匯接隸屬關(guān)系），僅通過路由協(xié)議實現(xiàn)動態(tài)的路由選擇。由于在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中任何人和組織都可以將自己的網(wǎng)絡(luò)隨意接入到互聯(lián)網(wǎng)中（只要其申請到IP地址和AS域號），所以全球互聯(lián)網(wǎng)的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實際是無序的。

總之，互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)決定了互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是“扁平化”的，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是無序的，這一技術(shù)存在最大的缺陷是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無序會帶來路由的不確定性，由此會導(dǎo)致兩大后果：一是業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量難以保證；二是網(wǎng)絡(luò)的流量難以管控，網(wǎng)絡(luò)利用率嚴(yán)重不均衡。

3.2.2 互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的特性

IP網(wǎng)是面向無連接的分組交換網(wǎng)絡(luò)的，但I(xiàn)P網(wǎng)之上承載的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（應(yīng)用）則是存在端到端連接的（絕大多是TCP連接），這種TCP連接實際上是研究互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)所要考慮的業(yè)務(wù)流，在總結(jié)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特性時筆者僅限于討論這一業(yè)務(wù)流的特性。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)從流向角度可以分為3類，即客戶端到服務(wù)器的流量、客戶端到客戶端的流量、服務(wù)器到服務(wù)器的流量。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)起源與人機之間的通信（人類通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息），采用的是客戶端/服務(wù)器的模式，目前互聯(lián)網(wǎng)中的流量絕大部分仍是客戶端到服務(wù)器之間的流量?？蛻舳说娇蛻舳酥g的流量主要包括兩類業(yè)務(wù)：一是人們之間相互通話及發(fā)送信息，二是未來物聯(lián)網(wǎng)帶來的流量。第一類業(yè)務(wù)受限于人的感官能力以及實際需求，流量的總量有限，僅占很小比例；第二類業(yè)務(wù)正在發(fā)展的初期，目前感覺未來流量的總量也不會很大（因為物聯(lián)網(wǎng)流量中很大比例也會是客戶端到服務(wù)器的流量），總之客戶端到客戶端的流量占總的流量比例非常小。當(dāng)前，由于云計算技術(shù)的引入，服務(wù)器和服務(wù)器之間的流量在快速增長。

服務(wù)器是儲存用戶所需信息或者為用戶提供計算能力的機器，通常位于IDC機房，客戶端到服務(wù)器的流量實際上是用戶到IDC的流量，目前互聯(lián)網(wǎng)中絕大多數(shù)的流量流向分布是用戶到IDC的流量，這完全不同于話音網(wǎng)（話音網(wǎng)的流量流向分布是用戶到用戶的流量），用戶一般有固定的物理地點，而IDC卻是可以隨意設(shè)置的，即理論上可以設(shè)置在任何物理地點。

基于下面因素，用戶到IDC的流量流向分布是完全不確定的：

●互聯(lián)網(wǎng)成為商用網(wǎng)絡(luò)后，IDC服務(wù)成為除互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)之外的互聯(lián)網(wǎng)主要服務(wù)類型，市場競爭異常激烈，IDC服務(wù)競爭的商業(yè)環(huán)境決定了用戶到IDC的流量流向是完全不確定的。

●互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的不斷創(chuàng)新也會帶來流量特性的變化，不僅僅是流量流向，還可能是流量的特性。比如，視頻業(yè)務(wù)相比原先的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在所需的帶寬及連接的時長方面差異很大。

●ISP及ICP為提高服務(wù)質(zhì)量，引入CDN等技術(shù)，也會在很大程度上改變互聯(lián)網(wǎng)流量流向分布。

綜上所述，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的特性是流量流向分布的不確定性，這種不確定性體現(xiàn)在兩個方面：一是不可預(yù)測性，二是時刻在動態(tài)變化。這種不確定性也會導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無序性，最終帶來路由的不確定性。

3.2.3 互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)分析

總結(jié)以上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)業(yè)務(wù)的特性，主要有兩點：一是互聯(lián)網(wǎng)中業(yè)務(wù)流量流向的分布是完全不確定的，由于流量的不確定性，導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無序的；二是從技術(shù)角度講，無論是整個互聯(lián)網(wǎng)還是一個AS子網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是完全扁平化的，即各節(jié)點設(shè)備地位平等，不存在誰歸屬誰、誰匯接誰的關(guān)系，節(jié)點間流量的路由選擇是靠統(tǒng)一的路由協(xié)議來決定的。

聚焦到一個運營商的網(wǎng)絡(luò)，上述結(jié)論會有一定的改變。從網(wǎng)絡(luò)流量流向分布講，由于運營商可以自己規(guī)劃網(wǎng)內(nèi)IDC的地址位置、預(yù)先商定與其他AS網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)點及BGP策略，網(wǎng)內(nèi)流量流向分布的不確定性可適當(dāng)降低，但仍有相當(dāng)大的不確定性。

對于運營商內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)，基于以下原因及目的，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在具體實施中不完全是扁平的，通常會分層或分級：

●對于大的運營商，由于組織架構(gòu)的分級，以及其網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)量非常大、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多、配置工作量龐雜，通常根據(jù)管理權(quán)限分級進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)管理或者運行維護(hù)（在中國一般情況下分為本地、省和總部3級），因此互聯(lián)網(wǎng)一般分別多個層面，不同層面分屬不同的AS域。每一層網(wǎng)絡(luò)與上級網(wǎng)絡(luò)互連時，由于不會出現(xiàn)每臺設(shè)備都與上層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通常只通過有限的幾臺設(shè)備上連，來完成流量的匯聚。

●由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性，網(wǎng)絡(luò)中必須進(jìn)行業(yè)務(wù)的匯聚才能充分發(fā)揮分組交換的優(yōu)勢并降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，一些網(wǎng)絡(luò)中會設(shè)置匯聚節(jié)點，通過物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及Metrics值的配置實現(xiàn)流量的匯聚，在這種情況下網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)分層，如分為核心層、匯聚層和接入層。

●互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的缺陷會帶來路由不確定性的問題，路由的不確定性對業(yè)務(wù)的QoS保證以及網(wǎng)絡(luò)流量的管理會帶來巨大的挑戰(zhàn)，這是運營上必須面對且解決的問題。由于這一問題的根源在于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的缺陷，因此從技術(shù)層面是無法解決的，目前國內(nèi)大多數(shù)運營商是通過將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，再通過規(guī)劃與分層相呼應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及Metrics值設(shè)置來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)流量的路由進(jìn)行一定程度的管控。從這一角度講，對于大的網(wǎng)絡(luò)，分層是必需的。

綜上所述，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)決定了互聯(lián)網(wǎng)本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是扁平化的，但對于大型運營商的網(wǎng)絡(luò)來講，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特性及為克服互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的缺陷，其內(nèi)部的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通常是分層的。

3.2.4 中國電信CHINANET網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)及其演進(jìn)

CHINANET網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)歷經(jīng)了2個階段的演進(jìn)，其緣由有歷史、業(yè)務(wù)量發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步等。

（1）早期的組網(wǎng)架構(gòu)

CHINANET網(wǎng)早期的組網(wǎng)架構(gòu)分為骨干網(wǎng)和省網(wǎng)兩個層面。骨干網(wǎng)（即省際網(wǎng)）為一個獨立的AS域，疏通跨省之間的流量，骨干網(wǎng)又分為兩級結(jié)構(gòu)，其中8大區(qū)組成了核心匯接層，8個大區(qū)之下采用分區(qū)匯接的方式，節(jié)點設(shè)備分為核心路由器和匯聚路由器兩類。每個省網(wǎng)均為一個獨立的AS域，疏通省內(nèi)流量，各省網(wǎng)類似傳統(tǒng)的大本地網(wǎng)概念，省網(wǎng)內(nèi)設(shè)備主要有省網(wǎng)出口路由器、城域網(wǎng)出口路由器等。

CHINANET網(wǎng)早期采用上述組網(wǎng)架構(gòu)的原因有：

●管理架構(gòu)的影響：網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)和運行維護(hù)至少需分為集團(tuán)和省兩級，按骨干和省兩個層面建設(shè)，與當(dāng)時的傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相吻合。

●網(wǎng)上的流量相對不大，因此每個省可以組建一個網(wǎng)絡(luò)承載所有省內(nèi)流量。

●由于業(yè)務(wù)量不大，所以在骨干層面仍需進(jìn)行匯聚。

（2）當(dāng)前的組網(wǎng)架構(gòu)

CHINANET網(wǎng)早期組網(wǎng)架構(gòu)中存在的問題是骨干網(wǎng)的匯聚路由器與省網(wǎng)的出口路由器一般在一個機房，且背對背互連，流量僅是穿通兩臺路由器，無謂地增加了網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)、網(wǎng)絡(luò)投資，其原因可能是由于受限于當(dāng)時的設(shè)備能力。

當(dāng)前，CHINANET網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)仍分為兩個層面，但調(diào)整為骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)兩個層面，取消了省網(wǎng)出口路由器，骨干網(wǎng)匯聚路由器直接與城域網(wǎng)出口路由器互連。當(dāng)前架構(gòu)與早期架構(gòu)中的骨干網(wǎng)覆蓋范圍完全一樣，即每個省覆蓋1～2個節(jié)點，主要疏通省際流量。兩個架構(gòu)最大的變化是當(dāng)前架構(gòu)將早期架構(gòu)中的省網(wǎng)調(diào)整為多個城域網(wǎng)（大多為本地網(wǎng)范圍），城域網(wǎng)與骨干網(wǎng)通過長途電路互連，可以理解為將傳統(tǒng)意義的省內(nèi)長途流量（本地網(wǎng)出口到省網(wǎng)出口）由IP網(wǎng)承載轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓚鬏斁W(wǎng)直接承載。

當(dāng)前，CHINANET網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)的第二個變化是在骨干網(wǎng)層面增加了類核心節(jié)點，類核心節(jié)點可以和所有的核心節(jié)點互連，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為扁平，類似于傳統(tǒng)電話網(wǎng)中打破分區(qū)匯接結(jié)構(gòu)，分屬于不同級別節(jié)點之間增開高效直達(dá)電路。

通過上述對話音網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)的分析，可以看出電信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更為簡單，分層更少，網(wǎng)絡(luò)更加扁平。這一變化的首要原因是由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)特性不同帶來網(wǎng)絡(luò)流量流向分布不同而決定的；其次是因為相應(yīng)技術(shù)架構(gòu)的變化以及設(shè)備能力的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的分布式路由技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)的扁平化提供了技術(shù)支撐，但同時，為克服互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的缺陷，又必須對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人為的分層，這對扁平化會又帶來了一定的反向作用。

4 中國電信傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

4.1 傳輸網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)

傳輸網(wǎng)技術(shù)可分為物理光纖及傳輸設(shè)備兩個層面。物理光纖層面當(dāng)前主要關(guān)注的是低損耗光纖技術(shù)；傳輸設(shè)備層面又可分為鏈路傳輸技術(shù)及交換技術(shù)（分別對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械逆溌泛凸?jié)點），當(dāng)前的鏈路傳輸技術(shù)主要分為SDH技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)，交換技術(shù)主要分為SDH范疇的VC交叉技術(shù)、OTN交叉技術(shù)、光交叉技術(shù)（以ROADM為代表），實際中的設(shè)備可以是上述各種技術(shù)的組合。

4.2 傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)研究

上文已經(jīng)提到組網(wǎng)架構(gòu)主要取決于（按通常情況下影響程度的大小排序）業(yè)務(wù)的流量流向（或用戶）分布、業(yè)務(wù)的需求（如保護(hù)需求、快速調(diào)度等）、技術(shù)架構(gòu)中各種技術(shù)的實際應(yīng)用能力、設(shè)備能力等，因此研究傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)，應(yīng)首先從研究業(yè)務(wù)的流量流向分布和業(yè)務(wù)的需求特性著手。

傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)分為兩類：一類是出租專線類業(yè)務(wù)；一類是為其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，即業(yè)務(wù)網(wǎng)節(jié)點間的互連電路，當(dāng)前主要是為互聯(lián)網(wǎng)提供互連電路。由于業(yè)務(wù)的特性及需求不同，承載不同類型的業(yè)務(wù)可能需要采用不同的技術(shù)手段，建設(shè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)。

出租專線類業(yè)務(wù)業(yè)界已達(dá)成共識的是：小顆粒專線業(yè)務(wù)（GE以下）適合在SDH網(wǎng)中承載，大顆粒業(yè)務(wù)（GE以上）適合在OTN網(wǎng)絡(luò)中承載。目前，互聯(lián)網(wǎng)路由器之間互連的電路大多使用波分系統(tǒng)的波道?？偟膩碇v，傳輸網(wǎng)可以分為SDH網(wǎng)、OTN網(wǎng)和波分網(wǎng)，分別主要承載小顆粒專線業(yè)務(wù)、大顆粒業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)電路（絕大多數(shù)為CHINANET網(wǎng)所需電路）。

下面分別研究SDH網(wǎng)和波分網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)，OTN網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)架構(gòu)可參考SDH網(wǎng)絡(luò)。

4.2.1 SDH網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)

SDH網(wǎng)絡(luò)主要承載客戶小顆粒的專線業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的特性（業(yè)務(wù)需求）主要有：

●業(yè)務(wù)流量流向分布的需求：客戶租用專線是為自組網(wǎng)需要，其流量分布與客戶的分布、客戶內(nèi)部分支機構(gòu)的分布及隸屬關(guān)系密切相關(guān)，一般來講客戶內(nèi)同級分支機構(gòu)之間以及上下級分支機構(gòu)之間的電路需求數(shù)要大于跨級之間的電路需求，因此客戶專線業(yè)務(wù)流量流向分布的特點類同電話網(wǎng)，即本地網(wǎng)內(nèi)的電路總數(shù)要遠(yuǎn)大于省內(nèi)長途的量，省內(nèi)長途的量要大于省際長途的量。

●電路可靠性的需求：客戶的租用專線業(yè)務(wù)都要求比較高的服務(wù)質(zhì)量，即要求電路中斷的概率要低、電路中斷時需快速恢復(fù)。

●電路快速調(diào)度的需求：客戶一般都要求簽訂合同后盡快交付電路。

●端到端管理的需求：大多數(shù)客戶希望提供實時的端到端性能監(jiān)測。

●一點服務(wù)的需求：大多數(shù)客戶希望運營商提供一點受理，不希望和運營商內(nèi)部各級機構(gòu)分別去打交道。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：由于出租專線業(yè)務(wù)流量流向分布的特點，SDH網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照傳統(tǒng)的本地網(wǎng)、省內(nèi)長途網(wǎng)、省際長途網(wǎng)3個層面組網(wǎng)是合理的，每個層面根據(jù)實際情況可以采用格型網(wǎng)或環(huán)型網(wǎng)的組網(wǎng)方式。

保護(hù)手段：SDH網(wǎng)提供MSP（1+1）保護(hù)、MSP環(huán)保護(hù)、SNCP保護(hù)等多種保護(hù)方式，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中各層面的SDH網(wǎng)可因地制宜地選擇合適的保護(hù)方式，層與層之間的連接可采用MSP（1+1）保護(hù)方式。

快速調(diào)度、端到端管理和一點服務(wù)等主要涉及SDH網(wǎng)管、業(yè)務(wù)流程和維護(hù)流程等方面，其中最為重要的是實現(xiàn)全網(wǎng)的統(tǒng)一網(wǎng)管、全網(wǎng)資源的集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，在此不再詳述。

4.2.2 波分網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)

目前，中國電信波分網(wǎng)絡(luò)承載的電路中90%以上為CHINANET網(wǎng)絡(luò)的電路，因此波分網(wǎng)絡(luò)上業(yè)務(wù)流量流向?qū)嶋H上對應(yīng)著CHINANET網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其在很大程度上影響著波分網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。前面已經(jīng)提到，CHINANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)兩個層面，其中骨干網(wǎng)包括核心節(jié)點、類核心節(jié)點及匯聚節(jié)點，節(jié)點之間形成不完全的網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，城域網(wǎng)基本上以地市為單位，城域網(wǎng)出口路由器至骨干網(wǎng)匯聚節(jié)點之間采用長途波分電路（地市—省會）承載。

長途波分網(wǎng)絡(luò)涉及CHINANET骨干網(wǎng)和骨干匯聚路由器到城域網(wǎng)出口路由器兩部分電路，第一部分電路組與第二部分電路組在電路的數(shù)量和連接關(guān)系上有很大的不同，因此長途波分網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥m合分為省際和省內(nèi)兩個層面組網(wǎng)。省際層面應(yīng)涵蓋CHINANET骨干網(wǎng)的所有節(jié)點及大的IDC節(jié)點；省內(nèi)層面分區(qū)域組網(wǎng)，基本以省為單位，覆蓋到所有的地市。

在組網(wǎng)技術(shù)的選擇方面，由于省內(nèi)層面以省為單位，覆蓋范圍有限，大多適合采用ROADM的方式組網(wǎng)；省際層面由于覆蓋范圍大，大多數(shù)電路長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)網(wǎng)純光傳輸?shù)木嚯x，可以采用分區(qū)域或分平面的組網(wǎng)方式，其中OTN交叉技術(shù)是實現(xiàn)省際層面全網(wǎng)電路自動調(diào)度的一種現(xiàn)階段較為可行的技術(shù)。

由于IP網(wǎng)正在向“以IDC為中心”的架構(gòu)演進(jìn)，未來波分網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)也應(yīng)順應(yīng)IP網(wǎng)這一演進(jìn)趨勢進(jìn)行調(diào)整，但總的來看，波分網(wǎng)在未來還會保持兩層的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，第一層主要承載IDC之間的電路，第二層主要承載城域網(wǎng)出口至IDC之間的電路。

5 管理架構(gòu)

管理架構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運維管理的權(quán)限劃分。技術(shù)架構(gòu)、組網(wǎng)架構(gòu)一定程度上影響管理架構(gòu)，但不是決定因素，管理架構(gòu)主要取決于組織架構(gòu)及運營維護(hù)的模式及權(quán)限劃分。管理架構(gòu)從很大程度上決定了網(wǎng)管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也是決定網(wǎng)絡(luò)運營效率最主要的因素。

網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)向集約化轉(zhuǎn)變是電信運營商應(yīng)對客戶需求的變化、互聯(lián)網(wǎng)公司的挑戰(zhàn)以及激烈的市場競爭的必由之路。目前，國內(nèi)運營商多是采用總部、省公司和地市公司分別負(fù)責(zé)省際長途網(wǎng)絡(luò)、省內(nèi)長途網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)運維，將來建議演進(jìn)到以總部和省公司為主的兩級架構(gòu)，即總部負(fù)責(zé)所有長途層面網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)運維、省公司負(fù)責(zé)本地網(wǎng)絡(luò)核心匯聚層面的規(guī)劃建設(shè)運維，地市公司負(fù)責(zé)銷售、接入端建設(shè)及屬地維護(hù)支撐。

6 結(jié)束語

本文重點從業(yè)務(wù)及技術(shù)出發(fā)分析總結(jié)了電信運營商網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及其演進(jìn)歷程。業(yè)務(wù)主體由話音向數(shù)據(jù)的變化導(dǎo)致電信網(wǎng)的主體架構(gòu)也由電路交換網(wǎng)向分組交換網(wǎng)演進(jìn)，IP網(wǎng)正在逐漸成為所有業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)是“扁平”的，但為了克服互聯(lián)網(wǎng)流量的不確定性以及技術(shù)架構(gòu)的缺陷，IP網(wǎng)在實際建設(shè)中采用了一定的分層結(jié)構(gòu)，IP網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)同時也決定了波分網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)。通過網(wǎng)管系統(tǒng)的集中以及管理架構(gòu)的簡化，實現(xiàn)“一二干融合”是國內(nèi)電信運營商集約化運營的切入點。

SDN及NFV將會對未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來深遠(yuǎn)的影響，兩項技術(shù)既有一定的關(guān)聯(lián)性又各有側(cè)重點，但總的來講，最終將會實現(xiàn)如下目標(biāo)：

●搭建開放的產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，降低建網(wǎng)成本。

●克服IP網(wǎng)分布控制的技術(shù)缺陷，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的集中管理調(diào)度，提供QoS，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

●大大提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的柔性及處理能力，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)變化。

●開放網(wǎng)絡(luò)能力，拓展新的市場空間。

1 Leonard Kleinrock.History of the Internet and its Flexible Future.IEEE Wireless Communications.2,2008

2 David D.Clark.The Design Philosophy of the DARPA Internet Protocols.1988

3 RFC4984.Report from the IAB Workshop on Routing and Addressing.9,2007

4 Rebekah Larsen.The Political Nature of TCP/IP.Scholarly Commons.http://repository.upenn.edu/momentum/ vol1/ss1/20

2015-03-10）