关于边缘网络价值的思考

2019-11-03 19:12:08

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供稿：网友

――从运营商角度看大用户的接入孙曙和北京邮电大学　　摘要：本文简述了接入网的发展过程，特别是宽带接入网的发展和问题，从非技术的角度给出了边缘网络的概念，分析论述了边缘网络的主要业务和网络技术特征，提出了基于网络光端机的混合网解决方案。

　　1 引言

　　我们描述公共电信网络或通信基础设施，一般习惯于采用ITU-T网络分割的技术观点和相应的术语表示，随着网络的演变其表述也在不断变化：网路＋环路；长途网＋本地网（中继网＋接入网）；核心网+接入网；――。在上世纪九十年代中后期受微电子技术、计算机技术和光纤技术突飞猛进的刺激，互联网呈现出爆炸式的发展，不论是新兴的还是传统的电信网络运营商都在投巨资建设面向数据、基于ip的宽带网络――宽带骨干网＋宽带城域网＋宽带接入网，并期待着互联网经济给予相应的回报。但随着互联网经济泡沫的破裂，全球的电信运营商都面临着巨大的挑战，开始回归理智的思考，寻求从投资增长向营销增长的转变。

　　本文试图从边缘网络――一个非技术性描述的网络――划分、分析谈谈它对运营商的价值和建设思路。

　　2 边缘网络的概念

　　我们先看ITU-T 1995年在G.902中对接入网的界定：接入网是业务节点接口SNI与用户网络接口UNI之间的传送实体。人们公认接入网是网络发展的瓶颈，特别是在我国九十年代的后期，发展接入网更被提到非常高的地位上，在原邮电部电信总局的积极推动下出台了一系列的标准法规，随后以V5接口为特征的IDLC（综合数字环路载波）在全国大规模建设，这时的接入网建设几乎全部都是提供PSTN/ISDN电话业务的。在这一阶段我国的接入网发展无论是在标准上还是在建设规模上都居于世界前列。与此同时在北美和发达国家，受互联网的发展刺激，更主要的是在开放运营竞争的推动下，基于IP的宽带网络迅速扩张，“宽带城域网”这样一个计算机技术术语描述的网络已被公众接受为公共电信服务网络。宽带接入网的发展也受到特别的关注，而原来ITU-T定义的接入网及其三项功能（传输、复用和交叉连接）已无法适应宽带接入网。直至1999年ITU-T才在Y.123中界定了IP接入网：业务提供商ISP与用户驻地网CPN之间的网络。其功能比PSTN/ISDN的接入网复杂了许多，这也直接导致了宽带IP接入网建设和管理上的困难，但这丝毫没有影响投资者在新世纪之交对一个全新的、重叠的宽带IP网络建设的热情。在国内，宽带接入网同样吸引了大批不同背景投资者的大量资金和目光。此时的接入网服务的对象主要还是居民用户。投资者认为“电子商务”、“网络生存”即将成为人们的一种生活方式。

　　但是，进入21世纪随着互联网经济泡沫的破灭，前期的投资远没有在随后的业务中得到预期的回报，全球的网络运营商在网络的建设和运营上都出现了前所未有的困难。于是，运营商开始冷静分析自己的经营策略和用户体系，一方面人们意识到宽带用户中对居民用户的投资和回报将是长期的，采用LAN圈起的大量荒地，要有五年或更长的耕作期，还要“风调雨顺”；另一方面对企业用户，却由于其业务量大、服务需求旺盛而日益受到运营商的重视。现在，运营商在网络规划和建设中更关心对新的运营模式的支持、对不同业务的支持，对现有网络资源的利用和投资的增值收益。

　　本文论及的边缘网络就是针对这一环境给定的一个非技术描述的网络――公共电信网络的边缘。如果要用现有的技术术语描述的话，边缘网络包括汇聚层网络和接入层网络的一部分或全部，是接入用户的最后一段网络。从价值的角度讲，边缘网络是已有核心网络与大用户之间的商业网络，如图1所示。它强调两点，一是强调大用户，所谓大用户包括：企业、院校、政府部门、商业写字楼、宾馆，或其他电信运营商等，他们是信息和通信需求最活跃的用户，是运营商客户体系中最有价值的用户；二是重在挖掘已有网络的潜在价值。

图1 边缘网络的位置和收益示意

　　在竞争压迫的市场环境下，运营商对于网络的认识更多是从价值的而不是技术的角度去认识网络，特别是对于接入用户的网络边缘。边缘网络就是这样一种业务驱动的网络，主要提供如下业务

　　*专线业务，为大用户提供电路或带宽的出租；

　　*业务接入，为接入运营商提供网络接入服务，充当“运营商的运营商”；

　　*增值服务，提供除网络基础设施以外的增值业务，如提供用户带宽管理、业务管理、接入控制管理及多种方式的计费管理等等。

　　因此说，边缘网络是运营商“接入”收入最敏感的网络，并已经成为运营商竞争与争夺主要集中的领域，它的价值将成为运营商长期关注的焦点。

　　3 边缘网络的分析

　　我们试图通过对核心网络的发展、现状和趋势，用户的业务需求、技术的发展、运营模式的变化以及影响投资收益的成本等多个方面的分析，以求发现边缘网络的价值所在。

　　*以太网承载的IP和E1承载的TDM业务将是边缘网络的最主要的业务

　　Everything over IP 公认代表着网络技术发展的方向，城域网发展的主要目标就是要建立一个基于IP技术，面向宽带数据和多媒体业务应用的网络。但目前它的网络覆盖和服务质量还远不能满足许多业务的服务质量和用户的要求（如实时性、安全性等）。同时尽管吉比特以太网技术在城域网上不会成为主流技术，而从网络边缘的最后一段和用户驻地网的技术上看，以太网技术以它优异的扩展性能和低廉的成本，无可争议地成为提供宽带业务的主流技术。

　　基于TDM的网络虽然在传输突发数据时效率低下，但是它的业务质量和安全性的特点为企业用户普遍认同，使传统运营商再度认识到其庞大的TDM网络资源特别是丰富的2M电路（E1）价值所在，现在许多运营商都在利用运营成本更低TDM的传输网络（而不是DDN网络）为集团用户提供专线服务，解决数据和视频信息的通信。运营商对投资收益的关注必然在相当长的时间内使TDM网络与宽带IP网络长期共存。

　　*在变化环境中“快速”提供服务是运营商取得竞争优势的法宝

　　用户的业务需求是在城域网基础设施建设和信息服务内容丰富的过程中不断变化的，新的技术层出不穷。越是有突破的技术其成熟越需要一个较长的过程，现在的用户更理性，也更讲究实际了。面对需求的不确定性和技术的多变性，如何小投入并快速地提供有价值用户的接入服务，比“技术完美”、但投资大周期长更令运营商关注。在边缘网络这一运营商激烈竞争的市场中，重要的是快速争取用户，快速提高已有用户的服务能力和质量。

　　*混合或综合的光纤传送接入方案是边缘网的必由之路

　　运营商的核心网络大都是重叠建设的多种业务网路，如基于TDM的业务网络、ATM/FR和IP网络。ATM技术刚出现时，曾被寄予希望：依赖它建成一个宽带的综合业务网络，但是其自身完美技术的复杂性，在互联网和光纤技术迅速发展的冲击下化为泡影。同时随着经典IP技术在运营服务上的局限性日益显露，宽带城域网的多业务处理和传送网络正成为新的技术热点，只是技术成熟和形成网络规模尚需时日。而连接众多用户的边缘网络对于成本更加敏感，采用重叠方式的网络建设显然不能被接受，技术上更趋向多种网络和业务的混合/综合提供能力和统一的管理能力。

　　*边缘网络多样化的运营管理要求

在电信开放的竞争环境下，运营商之间的网络元素批租和业务外包等多种经营模式的出现给运营商带来了更多的商业机会，同时由于边缘网络接入用户的多样性，对网络的运行维护提出了更高的要求，网络所有者不仅要考虑自己的运营管理要求，还要为网络承租者提供“可运营、可管理”的能力。不仅要考虑传输链路、端口的管理，根据用户的要求不同，还要考虑业务带宽、用户接入控制、网络安全、流量检测、计费等等与运营有关的管理，只有这样才能够为自己也为其他运营商提供网络解决方案和更多的业务解决方案，同时带来更多的增值业务和收入。

　　4 采用混合网技术的边缘网络建设思路

　　目前运营商为大用户提供的网络，由于历史的原因比较复杂，几乎覆盖了X.25、DDN、FR、ATM、Ethernet各种技术，涉及设备有SDH、PDH、各种业务复用器，甚至大量的“光猫”，连接用户的传输线路也是重复很多，管理上更是问题多多。现在运营商开始规划和设计面向大用户的边缘网络。在对边缘网络进行了上述分析之后，我们提出：以用户的实际业务为驱动，现有网络为资源，快速地提供有价值用户的接入服务，在末端网络上采取成本优势突出的光纤混合网解决方案建设边缘网络。

　　对于网络边缘或接入网来说，由于网络要延伸到所有用户驻地，网络接入的成本在每线的分摊问题十分突出，人们都在试图找到一种可以包容各种业务的综合网络解决方案。基于ATM的宽带接入网曾是一个被ITU-T定位为综合业务的理想解决方案，并先后通过了VB5.1/VB5.2接口协议建议，但是很快随着ATM技术的被否定，而退出综合接入的领域，随后，综合业务的宽带接入网几乎没有人再提了。分析其中的原因，不难发现在技术上，如果在交换和路由层面（二层和三层）上考虑业务（如TDM业务和IP业务）的综合，既要追求统一的交换技术和集中的业务节点，又要保证全程全网的互联互通和端到端服务质量，使得协议栈和控制复杂，投资代价巨大，没有可行性。现在人们在应用技术上更现实，因此利用SDH的可靠时钟、低时延保证和快速保护倒换机制的多业务城域传输技术成为了新的技术热点。

　　在提供业务汇聚和接入的边缘网络的问题上，人们更关心业务的承载复用而不是交换或路由，因此如何有效地提供多业务传输和接入手段是边缘网络最有价值的部分。与业务综合技术相比较，混合网技术不考虑在网络高层上的业务适配，而只是通过简单的复用技术实现多种不同的业务在共享的物理介质（光纤）中混合传输。这种与功能相匹配的技术配置可以使节点设备的成本优势非常突出，同时节省了大量的光纤线路资源，统一的网络运营管理系统也为运营商提供了有效的管理和运营手段。

　　目前对于大多数企业事业用户，如果同时提供以太网和E1电路业务，既可以满足实时业务的要求，又可以满足突发业务如宽带上网的需求，从运营商的角度看，不仅这两种业务有很好的互补性，两种网络资源也有很好的过渡互补性。随着宽带城域网的逐渐形成规模，IP和以太网技术的不断完善，以太网会逐渐成为主流业务，但是也不可能完全代替TDM业务。因此在边缘网络中采用以太网和E1业务混合的光纤传送接入解决方案――－网络光端机将是非常经济和有效的。

图2 混合网解决方案示意图

　　基于网络光端机的解决方案如图2所示。上联N个2M电路（E1）接口和1个或2个以太网千兆接口，向下为每一个大用户同时提供1个和多个10/100Base以太网接口和多个2M电路接口，还可以为用户提供基于N×64K的其他接口。系统从功能上看，是一个以太网和E1的相混合的光纤传输系统（网络光端机）。系统应当具有统一的分布式管理系统，提供基本的网络拓扑管理、故障管理、性能管理、业务管理（带宽分配控制、接入和安全控制、计费管理等），可以对TDM业务和以太网业务作单独的管理和控制，能够将不同的业务批租给其他的运营商进行管理。

　　随着技术的发展，多业务以太网PON(MS-EPON)将成为边缘网络更有竞争力的解决方案，MS-EPON不仅继承了EPON的特点，如：点到多点共享介质的网络不仅与边缘网络结构非常符合；无需供电的无源光纤分配网络、免除电磁干扰；节省光纤资源；以太网技术兼容性、扩展性好，成本低；―――，更突出的优势在于MS-EPON采用E1 Over Ethernet 的技术，在以太网帧上高效的解决了TDM业务的适配问题，使得EPON实现多业务的传送与接入。同时MS-EPON向以太网用户提供可承诺的带宽保证，而一般EPON系统中OLT与ONU之间的共享带宽争用，造成用户带宽实际是没有保证的。真正为电信运营商提供了可管理的、有QOS保证的多业务以太网接入系统。

作者简介

　　孙曙和高级工程师，硕士研究生导师。长期从事接入网技术的研究开发。主持或参加完成了国家“863”计划项目、自然科学基金项目、信息产业部重大项目十余个。原北邮接入网研究开发中心主任、北邮电信科技股份公司技术总监。现任北京格林威尔科技发展公司技术总监。

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