上世纪90年代,IP网一出现便显示出其对传统通信网络的冲击影响。IP网首先终结了作为通信网中的经典高智能网络的ATM分组数字交换网络的扩展,随后又不断挤压了城域SDH光传输网的空间。在IP网不断对传统通信网络结构进行“肢解”的同时,IP网业务又从最初非实时业务向着实时的VoIP和IPTV发展,开始了对传统通信业务的蚕食。当前,IP网对传统通信网络及其业务已开始形成逐步替代之势,大有成为传统通信网的终结者的角色,而这一发展过程仅仅经历约15年左右时间。
为什么经历百余年不断发展并完善成熟至极的高度智能化的通信网络,却如此轻而易举地被一个才经历了短短十几年发展起来的“傻”IP网所颠覆,这确实是值得深思。
首先,我们来比较两个网络的业务、功能及构成特点。传统通信网由于其从面世起支持的就是实时的电话业务,对于信息传输与交换网络及管理功能等都提出了严格的技术要求,网络层实现了高度智能化。可以说,以支持电话业务为主的传统电话网络是由高度智能传送网络加“傻”终端---电话机组成。对于后来出现的非实时数据业务,通信网走的是延用和发展了高智能的实时通信数据网络(如构建了ATM网)来承载非实时业务的道路,有点“大马拉小车”之感。正是这样的单一电话业务与高智能网络的特性造就了传统电信运营商的垄断定位,用户只能被动获得电信运营商所提供的服务。另外,通信网的实时性特点决定其不需要配置信息存储与非实时交换的功能,从这点上看,传统通信网倒是个在信息化功能上并不完全的网络。而IP网则相反,首先由于其需要支持的是非实时数字通信终端---计算机的新业务,所以它比通信网多一个信息存储与存储交换的功能,网络功能也相对更完善。而且,与电话机终端相比,计算机可谓是高智能终端设备,其业务内容更丰富,这些新业务的市场需求巨大。还有,这种非实时业务对传送网络和交换网络的技术要求要远低于实时业务传送网络,IP传送网比起高智能的通信网络确实要“傻”得多,这样,IP网在经济上又具有优势。可以说,以支持计算机数字通信终端业务为主的IP网络是由“傻”传送网络加高度智能终端---计算机机组成。正是上述二者网络的本质差异,不仅形成了网络上各自的优劣势,还决定了各自业务运营等方面的优劣势。
其次,与传统通信网络及其业务的垄断性相反,IP网的业务是开放的。这种开发性完全决定于IP 业务的特点,因为其丰富业务的选择和发起都必须依靠用户来完成。这一开放性还特别能吸引现代资本(这一点在网络泡沫时期表现得更为淋漓尽至),从而造就了众多的所谓虚拟电信运营商、IP用户接入服务商(ISP)、电信增值业务运营商等新的电信运营商,形成了传统电信运营商、ISP、电信增值业务运营商和用户等组成的新产业链和开放的经营模式。正是这一基于新业务市场需求而形成的内在机制使IP网在与通信网络的竞争中从一开始便处于市场竞争优势地位,促成了IP网及其业务的快速发展,对垄断的通信网在各个方面构成颠覆性影响。
此外,IP网是出现在数字光纤通信网普及之后,传统通信网在完成其数字光纤通信网发展的同时,也为IP网轻而易举扩展到城域网和广域网准备了基础传输网络的充分条件。我们可以设想下,如果没有光纤通信网的普及,IP网在进入广域时,必然会像电缆通信网一样爬行前进。可以说IP 是借势于数字光纤通信网普及条件才得以快速扩张。 以上便是IP网络迅速发展进而形成对传统电话通信网络颠覆性影响之原因所在。
但是,任何一项新应用的生存与发展取决于市场与技术两方面的牵引,IP网及其业务也不例外。相对而言,IP网在发展初期,其市场牵引的作用表现得更为突出,而技术牵引作用为其次。而且,随着IP网网络规模急速扩张和业务向实时方向发展,IP网自身技术牵引动力不足的缺陷越来越突出起来。
首先,IP网通道传输质量保证差,难于满足高质量要求业务需求。其原因有三。其一,由于IP网络自身结构特点和业务特性所致,网络容易形成带宽瓶径。首先是网间带宽瓶径。IP 网在依靠其开放性优势得以迅速扩展的同时,出现了大量IP网络与信息业务运营商,各自独立经营着各自自治域网络,运营商之间容易形成网间瓶径。其次是随时可能形成网内带宽瓶径。IP网面对随机性很大的数字化业务,在传输网络中采用着统计复用技术,这一面向非连接的传输网络特性本质上是依靠缓存转发来化解流量冲突,它是以一定的时延为代价来满足更多的用户接入,但其路由器交换机设备能力必然是有限的,对于实时性业务只能做到“尽力而为”。随着大数据流和多媒体以及实时间业务迅速发展,矛盾越来越突出。加上IP网业务发起完全由用户所控制,随机性很大,基础网络运营商无法掌控用户流量。因此,IP网网内路由交换节点随时都可能成为网内带宽瓶径。其二,IP网缺少全程全网的通道质量保证管理技术手段。IP网是产生于局域网,局域网是以满足企业自我服务需求为目的,其网络传输质量容易满足业务需求。但当将其照搬扩展到广域网时,其不能提供像通信网那样的实施端到端全程质量保证管理功能的缺陷就暴露无疑了。特别是在提供VoIP和IPTV等实时通信服务时,IP网的表现只能是“尽力而为”。IP网要想提供实时通信服务,网络传输性能和管理功能必须升级,成为智能化网络。但这样,原先IP网被认为是“傻”网络而具有的经济优势便会随之损失。其三,IP网网间收费清算方式加重了网间带宽瓶径的形成。由于IP网自身技术状况限制,其很难采用类似PSTN那样公平的主叫收费的网间清算方式。因为如果对网间传输的数据包进行简单的主/被叫性质认定,其势必严重恶化网络时延特性,特别在大流量情况下,这也是IP网络先天性缺陷。因此,IP网网间清算从一开始就采用大鱼吃小鱼的单方向收费方式,网间互联通道成本永远由后加入的业务运营商支付,不管是谁为谁的用户提供信息服务。这种不公平的收费方式是恶化网间带宽瓶颈的根源,进而限制了IP网的互联互通性能,已经成为IP业务发展的重要障碍,且至今尚未能寻找到有效的技术解决办法。综上所述,IP网络本就是个在传输功能上尽力而为的网络,网间和网内带宽瓶颈无处不在无时不有,对于高质量业务保证更显得“力不从心”;从业务运营的角度看,IP网本身是一个被极度分割经营的网络,其业务通道的完整性和统一性被破坏;加上缺少有效的全程全网通道质量保证技术手段;所有这些都是IP网本身先天性缺陷所致,势必影响其大容量和实时通信业务的发展。 第二网络与信息内容安全保证差。目前的IP网只是个安全性脆弱的网络,黑客攻击和病毒破坏等越来越危及到IP网络生存与业务发展,不采取特别技术措施是很难满足高安全性保密性业务需求。然而IP网络的开放性与安全性是一对矛盾的两个方面,在目前的网络设备功能的条件下是不可能完全彻底解决。 第三,目前IPV4网络的还有个IP地址不足和地址垄断问题,也成了IP网发展的障碍。好在IPv6技术已近成熟,这有问题解决还算是已见曙光。
以上是IP网络的三大先天性缺陷,由于初期以非实时业务为主,这些技术缺陷暴露得不充分。随着IP网络业务向着语音和视频的实时通信发展,用户和网络规模急速扩张,上述IP网的先天性技术缺陷越来越阻碍着IP业务发展,必须得以解决,这正是提出构建下一代可信网络世界新课题之所在。
可以说,IP网初步发展阶段其业务发展空间已发掘得差不多了,其后续发展期必将是以技术牵引为主的新发展期,IP网期望在技术层面有质的变化,来根除其先天性缺陷,IP网要进入一个自我否定和变革的完善期,否则就不可能向更高层次发展。
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