IP城域网的承载及架构市场概述及未来发展趋势分析

    1 概述
    互联网改变了，人们的生活习惯，反过来，人们的生活习惯也正在驱动网络的改变。这个变化引发了IP网络架构和设计理念的变革，IP城域网的规划也要做相应的转变。
    1.1 视频质量对网络性能的要求
频对网络提出了不同的要求。视频流量客观性强，对时延、丢包非常敏感。在用户体验决定营销的时代，过大的时延和抖动是不可容忍的。
网络是否延时主要取决于网络的拓扑复杂性，以及网络设备处理时延的能力等因素。当前设备的编解码和同步等过程，是产生延时的主要原因。
网络丢包率取决于网络本身的质量、网络流量等因素。当网络流量达到最大值时，拥塞会导致网络丢包。丢包情况可分为两种。一种是由于线路误码导致的帧错误，这种情况比较少，但是即使只有1个bit的错误也会导致整个帧错误而被丢弃，使丢包率上升。另一种是因为网络设备拥塞导致帧丢失，实际网络的丢包主要是这种原因造成的。
对于交换机而言，当链路负荷达到30%以上的时候，丢包率明显增加，视频出现马赛克；对于路由器而言，当链路负荷达到50%以上的时候才会出现相同情况。这说明视频业务对网络的承载需求是轻载的。
1.2 视频流量占主流地位
视频正在成为主要的沟通方式。以前互联网上的内容主要是文本，近两年视频内容增长非常快，比如美国的YouTube、Hulu视频网站大流行等等。目前通讯运营公司的城域出口流量中，视频、P2P和IPTV等视频下载业务占据总流量的四分之三多。业界对城域网的统计预测，到2013年视频业务将会占到IP流量的90%。视频的收敛比只有文本的1/8，对城域网和骨干网压力很大。如果网络不能针对视频的业务特点进行优化，运营商将会不堪重负。
1.3 移动承载IP化持续深入
移动宽带流量每年增长130%，未来几年可能成长为增长最快的业务，虽然总量不大，但仍然会使移动承载成为运营商投资的重点，很多移动运营商甚至选择自建IP移动承载网。这是由于MSTP的刚性管道已经不能满足移动承载的大带宽需求，租用成本过高。而且，向业务开展更灵活的IP网络转型，是大势所趋。一般来讲，移动承载IP化的进程自上而下展开，目前PS、端局、汇接局基本完成IP化，而CS域和移动回传是IP化的重点。
1.4 IPv4地址不足制约用户发展
IPv4地址已消耗殆尽，而缺少地址将严重阻碍新业务的开展。业界流行的NAT方案不能解决根本问题，还会降低网络性能、增加建网成本，而IPv6才能从根本上解决地址短缺的问题。
2 承载业务分类
IP城域网在设计时，除了要考虑城域网正在发生的变化，还要考虑不同业务对网络承载的不同要求，例如有的要求轻载，有的却很难轻载。如果在网络设计时将这些需求互斥的业务隔离开，会极大地减轻城域网的设计复杂度和投资运维成本。为了合理规划城域网，通常将业务分为开放类业务和封闭自营类业务，如表1所示。
这两类业务可以在一张网上综合承载，也可以分平面承载。考虑到规划和运维等综合因素，当业务量到一定程度后，分平面承载是较好的选择。分平面承载有两种模型。承载模型一的特点是一个平面，共用核心路由器CR；承载模型二的特点是分设核心路由器CR，分宽带平面和精品平面承载，如表2所示。
3 重点业务的承载技术
3.1 IP RAN业务
IP RAN业务的承载技术主要有三种，包括MSTP技术、PTN技术、路由器技术。MSTP适合3G初期和中期的基站业务和L2专线业务的承载。PTN方案基于MPLS-TP协议，本质是纯二层的技术，适合于2G/3G基站业务和专线业务承载。路由器技术则广泛应用于宽带城域网，天然具备二三层专线、IPTV组播等业务的承载能力，同时吸收基站承载的必要需求，满足综合承载的需要。
目前全球运营商关于移动承载技术的选择中，综合承载占大多数，尤其是考虑到面向未来的LTE承载、X2接口以及MME/SAE Pool承载需求时，更是如此。
3.2 IPTV业务
视频内容越来越丰富，IPTV必将成为城域网的核心业务。运营商吸引客户的主要优势也体现在IPTV的业务质量和体验上。在承载策略上，IPTV业务发展初期，普通业务和IPTV业务共用一个BRAS设备接入并分流，这对整网的改动小，业务开展快。当IPTV业务大规模发展时，IPTV业务可通过专用的IPTVBRAS接入，其他宽带上网业务通过原有BRAS接入，这样既消除了IPTV业务和其他业务之间的相互影响，也保证了大流量IPTV业务自身的需要，同时继续利用BRAS强大的控制能力，保证IPTV业务的安全接入。
3.3 IPv6过渡
IPv4与IPv6将在很长时间内共存。如何实现共存期的应用互访和平滑演进，是实现IPv4向IPv6成功过渡的基础。当前的过渡技术主要是隧道技术和地址转换技术。运营商在技术方面应重点考虑的因素包括改造成本、对现有业务的影响、技术发展趋势等。
在众多的技术中，双栈＋NAT444或双栈＋DS—Lite可以平滑演进到lPv6，但暂时不能解决IPv4地址短缺的问题，必须再经过一次演进过程，才能过渡到IPv6。DS-Lite技术以IPv6为基础，不存在过渡期。因此，针对目前过渡技术的合适的选择是骨干网采用双栈技术同时支持IPv4和IPv6，城域网则采用双栈和DS-Lite技术。
4 IP城域网架构未来发展趋势预测
为了更好地承载业务和面对将来业务的挑战，城域网的理想目标结构是分片面承载，具有下列特点。
    网络层次扁平化：汇聚交换机的作用主要是端口汇聚，并以高速端口上联BRAS，解决业务网关端口密度低的问题。随着宽带建设的提速，OLT上行至UBRAS的带宽越来越大，当OLT上行超过4G时，OLT直接上联BRAS的成本更低。
    OTN智能光传输网进城域：城域网向IP化、全业务、超宽带的进一步深化，对城域传输网产生了大容量、粗管道、IP化要求，高品质业务的出现又对网络的安全性、QoS提出了更高要求，这导致城域网光纤资源匮乏，可以通过引入城域波分解决城域光纤不足的问题。
业务的高可靠：电信级高品质业务、以及在线商务和在线金融业务的广泛普及，使用户对可靠网络的需求非常迫切。另外，目前宽带IP城域网的业务网关基本是单点部署，一旦出现故障，将影响2-3万的接入用户。因此，现网业务网关要摒弃孤立的形态，进行BRAS备份。同时通过城域网OTN对光缆中断等批量事故提供电信级保护。
城域网是未来业务发展的关键，是云管道的基础，建设一个高体验、灵活高效的城域网是网络规划和设计的重点。为了迎接超宽带、高体验、高可靠城域网时代的来临，城域网的承载分平面化、业务高可靠、架构扁平化、城域光纤波分化的需求越来越迫切。运营商应通过合适的技术构建超宽带、低成本、电信级、绿色环保等面向未来的全业务城域网，充分满足未来业务发展的需求。