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下一代網絡研究與建設思路

發布時間:2022-05-07 文章來源:xp下載站 瀏覽:

網絡技術是從1990年代中期發展起來的新技術,它把互聯網上分散的資源融為有機整體,實現資源的全面共享和有機協作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。 當前的互聯網只限于信息共享,網絡則被認為是互聯網發展的第三階段。

ITU-TSG11和SG13為主,啟動了NGN的標準研究。SG11在新的研究期推出5個研究課題,在NGN環境中網絡控制功能體系、應用控制和信令需求與協議、會話控制和信令需求與協議、承載控制和信令需求與協議、資源控制和信令需求與協議、準備推廣分組網絡的手冊;SG13推出了15個NGN標準草案,意在對NGN的研究方向、框架體系、業務需求、網絡功能、互通、服務質量、移動性管理、可管理的IP網絡和NGN演進方式等各個方面提出總體要求;歐洲標準化組織ETSI繼成功運作了主導全球3G標準之后,又開展了NGN的TISPAN計劃。在此背景下,2004年6月ITU-T要加速NGN標準工作,成立了NGN專題研究組FGNGN,分別在7個領域進行工作,依次為業務需求、功能體系架構和移動性、IP QoS、控制和信令能力、網絡安全、網絡演進以及IP承載能力要求。

NGN典型實驗網

◆GENI/FIND

GENI的全稱是用于網絡革新的全球環境(Global Environment for Networking Innovations)。未來互聯網計劃PlanetLab是GENI的原型,正是因為PlanetLab,GENI才成為可能。

PlanetLab是用于開發下一代互聯網技術的開放式全球性測試平臺,目前在全球擁有300多個站點、600多個節點。GENI支持豐富的節點技術并且暴露低層次的網絡連接,使更多的互聯網實驗成為可能。同時GENI支持多種類型的服務,降低了研究者使用GENI的門檻。

GENI與未來互聯網設計項目FIND(Future Internet Network Design)有著重要聯系。

FIND是NSF網絡系統與技術計劃(Networking Technology and Systems,簡稱NeTS)的一個長期項目,研究網絡系統及相關技術。FIND支撐GENI的實施,其目標是設計下一代Internet,核心特征包括:安全性、健壯性、可管理性、新計算模式范例、集成新的網絡技術、高水準的服務體系結構及新的網絡架構理論。FIND雖然是GENI計劃的重要組成部分,但它不會涵蓋GENI的所有研究領域,FIND更側重于未來互聯網體系框架的研究。

GENI是一個開放的、大規模的、真實的試驗設施,其目標是在全球通信網中進行革命性的研究。核心目標是改變互聯網及分布式系統的設計本質:長時間綜合嚴格的理論理解和強制的、徹底的實驗驗證,以建立起一個范例。

GENI的組成:一套硬件資源(包括計算機節點、骨干網連接、尾端電路、存儲容量、可定制路由器、無線子網等),并將綁定到某個特定試驗的資源集稱為切片(Slice)。GENI的核心機制可以概括為:支持廣泛的接入技術和互聯、接口標準化(可擴展性)、多級別虛擬化(組件重用)以及slice之間的隔離。GENI強調的是切片(Slicing)、虛擬化和可編程性,其概念設計如圖1所示。

◆NEWARCH

NEWARCH是由DARPA在2000~2003年建立的一個研究項目,其目標是“為未來的10到20年開發和評價一種加強的Internet體系結構”。它研究了變化的需求,并對一些關鍵的體系結構問題和思想進行了高層探索,形成了一系列的報告。NEWARCH提出了一種無全局地址空間的全局互操作方法FARA,一種用戶控制的路由體系結構NIRA,一種顯式的擁塞控制機制XCP,一種基于角色的體系結構RBA(非分層結構)以及一種分區機制。研究這些問題的基礎是NEWARCH分析了網絡體系結構的本質,對其內涵進行了解釋。

◆CORONET

CORONET也是DARPA建立的研究項目,其全稱是動態多T比特核心光纖網絡:體系結構、協議、控制和管理(Dynamic Multi-Terabit Core Optical Networks: Architecture, Protocols, Control and Management)。CORONET的目標是為高動態、多T比特的全球核心光纖網絡開發出具有很高性能、高生存性和安全性的網絡體系結構、協議、控制和管理軟件。與其它NGN研究項目不同,CORONET在第二階段的時候,會開發和測試兼容的網絡控制和管理軟件,使其能夠適用于政府和商用電信承載網。因此,CORONET沒有硬件開發或測試,它針對的領域有:網絡體系結構(網絡節點和網元),協議和算法(高速業務開通和恢復),網絡控制和管理。CORONET的目標網絡是全球的核心光網,IP over WDM的體系結構,包括一些網絡服務(重要的IP服務,帶區分QoS),高度動態的網絡(帶有高速業務開通和關閉),可以應對網絡多處并發失效的容錯性,以及簡化的網絡操作和增強的安全性。CORONET需要解決的問題有高度網絡有效性(低成本,規模,能耗等)、快速可配置型以及全光網等。

◆FIRE

FIRE的全稱是未來Internet研究和實驗(Future Internet Research and Experimentation)。其目標是:獨立于特定的商業模型;功能獨立(不局限于特定的項目范圍);開放的范圍/綜合化(網絡與業務域);可擴展性(通過客戶需求和技術革新);開放性(獨立于廠商和運營商);分布化/互聯(通過工具和開源);支持開源技術、新思路的驗證、互操作性和測試等;支持以及橋接學術界和工業界。圖2是FIRE與基礎網絡標準與技術的關系。

◆CANARIE

1998年,CANARIE部署了CAnet 3,這是世界上第一個國家光纖Internet研究和教育網絡。CAnet3被許多運營商復制用于商用領域。但是網絡流量的爆炸性增長要求有一個新的網絡結構來支持先進的高帶寬網格計算。因此,加拿大政府通過了1.1億的CANARIE項目,以設計、部署和運營CAnet 4。

CAnet 4的目標是將各地的研究網絡互聯起來,通過一系列的點到點光纖OC-192(10Gbps)互聯,CAnet 4的整體網絡能力相當于CAnet 3的4~8倍。CAnet 4采用了“客戶驅動網絡”的概念,動態分配資源到用戶,支持更大的能力來部署應用。對于國家和國際協作、數據訪問和分析、分布式計算以及遠程控制基礎來說,這些能力都是重要的。

CAnet4采用了大規模的Web服務部署體系結構,如圖3所示。

NGN的建設思路

下一代網絡應該是面向業務的網絡,基于面向服務的體系結構等技術。下一代網絡的第一個特點應該是漸進式的,通過小的漸進式的演進來改善已有網絡。第二個特點是聯邦式的,即它應該是不同網絡的聯邦,允許不同體系結構和協議的存在,如CAnet4、SURFnet、NLR等。第三個特點是應該有部分全新的網絡,如NewARCH、GENI等,以容許更先進技術和體系結構的部署和使用。

從建設思路來說,NGN應該對承載網、業務網的需求分別進行梳理。對于承載網,一是實現端到端的QoS,解決接入網絡建設的挑戰;二是解決網絡級可靠性問題,引入VPLS技術;三是解決設備級可靠性問題,考慮使用NSR的保護機制;四是保證網絡安全。

NGN業務上需要解決好幾方面的問題:一是泛移動化網絡下的業務提供問題;二是固定與移動融合問題;三是個性化業務問題。由此必須建設水平的業務提供平臺,在標準化的網絡結構基礎上,適當引入研究網絡的功能,如面向服務的結構和傳感器網絡等,建立立體的業務提供平臺。

下一代網絡包括下一代互聯網和下一代電信網絡,雖然其實驗網和商用網均有不同,但是融合是發展趨勢。電信網在標準化組織的推動下,已經制定了演進的路徑,而下一代互聯網也在全球進行廣泛的實驗,這些都是建設下一代網絡的良好基礎。下一代網絡的建設,需要在已有的實驗結果和演進路徑基礎上,融合成熟的技術,從而使下一代網絡具有更大的能力和更豐富的業務與應用。



網絡的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中,正因如此,網絡的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗―從硬件上、軟件上、所用標準上......,各項技術都需要適時應勢,對應發展,這正是網絡迅速走向進步的催化劑。

本文章關鍵詞: NGN 研究 建設 
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