CAInet可行性研究报告.docx
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CAInet可行性研究报告.docx
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CAInet可行性研究报告可行性研究报告中国高速互联网络示范工程可行性研究报告(缩写本)登记号:
主要完成单位:
信息产业部北京邮电设计院主要完成人:
马妍、崔海东、宋力、李琳、朴勇梅研究起止时间:
1999年4月获奖等级:
二等奖目录一、概述1.1可行性研究报告的依据和范围1.2项目提出背景和投资建设的必要性1.3项目的总体目标1.4主要建设内容1.5可行性研究报告主要结论二、承办单位概况三、技术发展分析四、国际高速宽带化IP网络的建设情况五、中国高速互联网的市场需求分析及预测5.1中国高速互联网的市场需求5.2中国高速互联网的市场定位5.3中国高速互联网的业务量预测分析六、中国高速互联网工程建设的必要性及可行性6.1必要性6.2可行性七、中国高速互联网概貌及主要建设内容7.1中国高速互联网概貌7.2主要建设内容八、中国高速互联网工程建设方案8.1建设方案总体框架8.2网络体系层面建设方案8.3业务及管理体系整体方案8.4管理体系层面建设方案8.5业务管理及计费系统建设方案8.6客户服务中心8.7中国高速互联网中的IP电话业务8.8与其它网络的互连与互通8.9中国高速互联网中有关实验的开展8.10安全问题考虑九、设备配置与投资估算9.1光通信部分设备配置9.2IP部分网络设备配置9.3IP部分其它设备配置9.4投资估算十、工程进度安排十一、实施步骤及其他十二、人员培训十三、工程经济评价13.1财务评价指标分析13.2敏感性分析13.3综合经济评价一、概述1.1可行性研究报告的依据和范围本可行性研究报告的主要依据如下:
(1)1999年2月中国科学院文件关于建议实施中国高速互联网络示范工程项目的请示;
(2)1999年3月国家发展计划委员会计高技1999226号印发国家计委关于审批中国高速互联网络示范工程项目建议书的请示的通知;(3)1999年4月中国国际网络通信有限公司(筹)委托我院的CAInet工程可行性研究报告编制任务书;(4)中国国际网络通信有限公司(筹)提供的公司业务发展计划及其他文件资料;(5)国际标准化组织相关标准、建议与规范及信息产业部相关标准与要求;(6)我院相关工程设计文件。
本可行性研究报告的主要范围为:
.IP及DWDM技术的发展.国外IP高速宽带网络建设情况.中国高速互联网的市场需求分析及预测.中国高速互联网络示范工程建设的必要性与可行性.中国高速互联网络概貌及主要建设内容.中国高速互联网络示范工程建设方案.总体技术路线.网络体系层面(光通信与IP层)建设方案.管理体系层面建设方案.业务体系层面建设方案.应用研究开展内容.与其他网络互通互连.安全问题考虑.工程建设规模.设备配置及投资估算.工程建设进度安排.工程组织及实施计划.人员培训.工程经济评价1.2项目提出背景和投资建设的必要性随着我国改革开放和国民经济信息化进程的进一步深入,我国通信和网络发展发生了很大变化,但目前采用的技术仍以传统通信技术为主。
通信技术出现的重大突破及所带来的通信产业的深刻变革,宽带IP网络将可能成为新一代电信网络的基础设施。
为了抓住通信体制革命的历史机遇,迎接电信市场的国际竞争挑战,发展宽带IP网,从而带动我国信息产业的进步,迫切需要建设中国高速互联网络示范工程。
1.3项目的总体目标建立一个全国性的高速宽带IP互联骨干网络,采用先进的密集波分复用技术和千兆路由交换、千兆以太网技术。
它是以数据通信为基础的新一代电信网络,提供我国宽带IP通信业务包括数据、语音、图象、传真等综合业务。
同时,网络还提供因特网新技术新应用研究与试验环境,为国内的因特网技术发展起先导性示范作用,以跟踪世界最新发展水平、促进我国自主知识产权进步。
网络由新一代通信企业按市场机制运营与管理,通过网络服务与运营,促进中国的数据通信发展以及进一步推动中国知识创新与信息化进程。
1.4主要建设内容根据中国国际通讯有限公司委托书要求,中国高速互联网(CAInet)工程建设界限划分及主要建设内容为:
中国高速互联网(CAInet)本期工程在全国15城市即:
北京、天津、济南、徐州、南京、上海、杭州、福州、厦门、广州、深圳、长沙、武汉、郑州、石家庄组建骨干网络,具体建设内容如下:
密集波分复用系统建设IP骨干通信网络系统建设网络管理系统、业务管理及计费中心及客户服务中心建设IP服务应用的建设1.5可行性研究报告主要结论本项目的建设对于推进我国电信业务和新业务、新技术发展,更好地满足我国成指数增长的因特网用户需求,进一步促进国民经济的高速发展有着重要的现实意义和深远的历史意义,从技术与经济的分析结果看,本工程建设是十分必要的,也是可行的。
二、承办单位概况根据国阅(1999)12号研究信息网络建设与管理体制有关问题的会议纪要和国家发展计划委员会计高技(1999)226号印发国家计委关于审批中国高速互联网络示范工程项目建议书的请示的通知精神,中国科学院、铁道部中铁通信中心、国家广播电影电视总局广播影视信息网络中心和上海市联合投资有限公司于1999年4月9日召开第一次股东会,会议决定联合成立建设、运营中国高速互联网络示范工程项目的公司。
公司主要经营基于因特网互联技术的电信业务。
公司将体制创新和科技创新相结合,在市场经济的原则下充分利用和发挥各方股东的网络与科技资源的优势,经营公司章程中所规定的业务,为全体股东寻求最大的利益,使他们的投资获得最满意的回报;为中国的国企改革、电信体制改革和知识创新战略服务,将公司建设成为具有国际先进水平和竞争力的新一代电信企业。
三、技术发展分析为了适应数据通信网,尤其是Internet上急剧增长的业务需求以及解决随之而生的网络拥塞、时延和服务质量问题,ITU-T、IETF以及ATM论坛等国际标准化组织正在联合众多的网络设备开发商、制造商以及网络业务供应商们共同寻找一种建设、改造Internet骨干网的方案。
在各种IP技术方案中IPoverATM、IPoverSDH/SONET、IPoverWDM/Optical等技术应运而生,成为未来Internet技术、多媒体通信网络技术的竞争焦点,同时也成为业界关注的热点。
这些技术是在特定时期和特定技术背景下的产物,各自有其自身的特点和适合的应用场合。
IPoverSDH/SONET是IP数据包通过采用点到点协议PPP(PointtoPointProtocol),映射到SDH/SONET帧上,按某次群相应的线速率进行连续传输。
IPoverSDH/SONET也叫PacketOverSDH/SONET或PPPOverSDH/SONET(POS),它保留了IP面向非连接的特性,其分层模型如下图所示。
-应用层传送层IPSDH光纤物理层-IPoverSDH/SONET的特点:
IP数据包通过PPP协议直接映射到SDH/SONET帧结构上,省去中间的ATM层,简化了IP网络体系结构,提高数据传输效率;将IP网络技术建立在SDH/SONET传输平台上,可以很容易地跨越地区和国界,兼容各种不同的技术和标准,实现网络互连;可以充分利用SDH/SONET技术的各种优点,如自动保护切换APS,保证网络的可靠性;有利于实施IPMulticasting技术;适用于IP骨干网。
IPoverSDH/SONET技术的不足:
SDH原主要为电路交换网络考虑各种指标,如同步、自愈、抖动性能等,在IP网络中,这些指标的要求不一定相同,因而造成IPoverSDH时功能重复,建设成本高。
不太适于集数据、语音、图像等的综合性多业务平台;IPoverSDH/SONET技术一般可进行业务分级(CoS),目前尚不能像IPOverATM技术那样提供较好的服务质量QoS;缺乏电路仿真服务能力;网络扩充性能较差,不如IPoverATM技术那样灵活。
从光通信技术发展趋势看,SDH/SONET在不久的将来必然以波分复用(WDM)技术为基础,因此IPoverSDH/SONET将最终发展成为IPoverWDM/Optical,即IP数据包直接在光波道上传输。
采用IPoverWDM/Optical技术,可减少网络各层之间的中间冗余部分,减少SDH/SONET、ATM、IP等各层之间的功能重叠,减少设备操作、维护和管理费用。
同时由于省去了中间的ATM层和SDH/SONET层,其传输效率最高,而且可以大大节省网络运营商的成本,从而间接降低用户获得多媒体通信业务的费用。
显然,这是一种最直接、最简单、最经济的IP网络体系结构,非常适用于超大型IP骨干网。
IPOverWDM/Optical的分层模型如下图所示:
-应用层传送层IP光纤物理层-由于业界刚刚提出IPoverWDM/Optical的解决方案,相关技术仍处于发展阶段,例如新的光纤传输接口的开发等问题。
目前,一些路由设备厂商和DWDM厂商正在合作,开发基于IPoverWDM技术的交换、路由设备。
IP和WDM,特别是DWDM的结合,将出现一个全光IP网络。
全光IP网络将按照IP技术和业务的特性进行优化,从而为IP网络乃至电信网络开拓一个新世界。
四、国际高速宽带化IP网络的建设情况
(1)超高性能骨干网络服务(vBNS)计划
(2)第二代因特网(Internet2)计划(3)先进网络第三代(CANet3)计划五、中国高速互联网的市场需求分析及预测5.1中国高速互联网的市场需求从历史的角度看,因特网业务可以简单地分为传统的因特网业务诸如E-mail、WWW等以及新兴的因特网业务。
随着因特网的网络技术和应用技术的进步,因特网上新兴的业务,在信息服务方面、事务处理方面、实时应用方面有了长足的发展。
因特网目前已经基本具备了多媒体通信的环境条件和网络要求。
由于Internet提供的应用及业务将能够覆盖综合业务网业务类型,而且Internet网络提供这些业务的能力是不可避免的趋势,因此Internet目前正走向综合网的概念。
首先,IP协议作为Internet的标准协议,会在今后的数据通信乃至电信业中占据重要的地位;其次,网络目前已经转变成为一种商品,并且其上的各种增值服务有着巨大的利润潜力;再者IP通信的批发业务已成为一种重要的业务形式。
所以这些,都对网络建设、网络的业务体系和管理体系及支撑能力提出了新的要求。
于是Internet建设的电信级需求与优化等概念、将Internet变成一个综合网的概念层出不穷。
5.2中国高速互联网的市场定位5.2.1中国高速互联网的业务模型从承载服务层次上讲,CAInet的高带宽大容量特性决定了CAInet具备提供骨干的骨干的服务能力,同时亦可提供带宽服务,即提供骨干网的服务。
从增值服务层次上讲,CAInet综合化的网络和业务环境为引入各种业务创造了条件,即为用户提供端到端的服务。
从商业模式上讲,对于上述两个层次的服务或应用均可采用批发或零售的方法向用户提供。
CAInet可以批发其带宽,亦可以批发其业务(例如虚拟ISP服务、VPN业务);CAInet亦可以零售带宽或应用,向最终用户提供各种增值服务。
5.2.2中国高速互联网的业务进入点在本可研中主要确定了带宽批发、VPN、WebHosting和IP电话作为CAInet的业务进入点。
除了业务种类外,有别于目前业务特点的新的业务特性对于CAInet是非常重要的。
基于CAInet采用的技术,应向用户提供更快、更好、更便宜的各种业务,以寻找合适的市场空间和经营空间。
因此新的业务特性(更快、更好、更便宜)应成为CAInet的业务特性进入点。
5.3中国高速互联网的业务量预测分析本报告对相关业务预测3年的业务量。
5.3.1.专线业务分析专线用户预测表单位:
户-2000年2001年2002年2M307012010M80180300100M4090150合计150340570-5.3.2.IP电话业务预测IP电话业务预测表单位:
万分钟_2000年2001年2002年国内长途业务3577.5010408.2031282.50国际长途业务39.50115.50347.50港澳台业务79.50231.00695.00合计3696.5010754.7032326.69年增长率190%200%-5.3.3WebHosting业务以磁盘空间的形式进行WebHosting服务是一个热点,本可研初步取定200G容量的WebHosting业务规模。
5.3.4WebCache服务在国际出口节点设置WebCache服务器,以提高用户访问国际站点的速度,拉?
quot;国际站点和用户的距离,从而创造CAInet的业务特性优势。
六、中国高速互联网工程建设的必要性及可行性6.1必要性
(1)建设中国高速互联网是业务发展的迫切需求
(2)建设中国高速互联网是技术发展使然(3)中国高速互联网不同于传统电信网(4)宽带IP网对中国经济、科技和教育产生重大影响6.2可行性
(1)用户和市场是中国高速互联网的前提
(2)我国通信发展创造建网条件(3)网络的新技术低成本是基础(4)采取新型运营模式(5)资金保证是网络建设的保障(6)具备工程建设条件七、中国高速互联网概貌及主要建设内容7.1中国高速互联网概貌中国高速互联网(CAInet)是基于IP技术的高速宽带网,采用先进的密集波分复用技术与千兆路由交换技术,是我国第一个利用这两种先进技术相结合组建的大型高速宽带网络,在网络设计及设备选择中贯彻IP优化思路。
中国高速互联网(CAInet)是覆盖范围为15城市(本期)的骨干通信网,主要提供高速、大信息量的信息疏通与转接。
网络对外具有开放的、灵活的多种类型接口,便于各类高速接入网及宽带专线用户的连接。
中国高速互联网(CAInet)与传统电信网络不同,它以基于分组交换的数据通信为基础,提供可实现的各种电信业务,如语音、图象、传真、数据等。
并从网络设计、业务管理系统和网管系统的设计与建设等方面提高到电信运营的水平,尽力保证电信网络的技术指标。
中国高速互联网(CAInet)不仅满足向社会提供电信服务,而且做为科学研究的试验平台,提供我国新一代网络设备、技术与应用的试验环境,以推动我国自主信息产业的健康发展。
中国高速互联网(CAInet)由相关部门联合出资组建的中国国际通讯有限公司,按市场机制进行网络建设与试验运行。
7.2主要建设内容具体建设内容如下:
2密集波分复用系统建设2IP骨干通信网络系统建设2网络管理系统、业务管理及计费中心及客户服务中心建设2IP服务应用的建设八、中国高速互联网工程建设方案8.1建设方案总体框架高速互联网总体框架如下两层与四面:
两层光通信层IP层四面网络体系面管理体系面业务体系面研究应用面
(1)关于光通信层IPoverDWDM技术,DWDM作为传输层应起支撑作用,从目前的技术条件上,对于DWDM系统,应采用开放式系统,通过波长转换器将IP数据流接入光传输通道。
目前,IPoverDWDM技术中是通过波长转换器来实现DWDM传送层对IP业务层的接受能力,即OTU所能承载的信号的格式,目前,可支持的帧格式有SDH/SONET帧及千兆以太网帧等格式,但目前尚未有统一的标准。
(2)关于IP层IPoverDWDM应该说是IP优化网络的较好解决方案。
IP技术和DWDM技术结合,IP数据流直接进入大粒度的光通道,将充分综合DWDM技术大容量和IP技术统计复用的优势,真正达到IP优化目的。
IPoverDWDM的组网结合了波长路由和IP路由的技术。
波长路由提供了大粒度的复用,而IP路由提供了细粒度的复用,两者的结合为IP应用提供了优化的环境。
DWDM系统本身的特点是业务透明性,它可以承载各种格式的客户层信号。
IPoverDWDM的帧结构选择应该考虑到这么几个因素:
帧格式对IP包的打包速度和封装效率;帧格式对WDM系统管理功能的贡献;目前DWDM系统能够提供的OUT接口类型目前IPoverDWDM的帧结构方案选择基本有SDH格式和千兆以太网帧格式两大类。
使用SDH帧格式的好处有:
目前大部分DWDM系统的OTU提供SDH接口;SDH格式的帧头中可载有大量的信令和管理信息。
其中的信令可以完成保护切换之类的工作,而其中的管理信息可以辅助DWDM系统完成网管功能。
如果失去类似的开销,运营者就会难于评估信号质量和系统传输性能,因为在光域上加入开销和光信号的处理技术还有待发展。
但是这些帧头信息的使用必须以IP设备和DWDM设备经过互通测试为前提。
SDH帧格式的局限为:
由于IP包的大小和SDH帧的大小不一定匹配,因此在路由交换机接口上SDH帧的SAR处理将影响着设备的吞吐量和性能。
使用SDH帧格式需要OTU提供SDH方式的接口,具备SDH方式的转发和再生功能,增加了成本。
使用千兆以太网帧格式的好处有:
OTU只需提供透明接口;目前成本较低;在路由交换机接口中无需SAR操作;由于以太网帧是个异步的协议,对抖动和定时不敏感。
使用千兆以太网帧格式的局限为:
目前千兆以太网采用10B/8B编码,封装效率稍低;以太网帧格式中不含管理信息,造成对DWDM系统的性能监测困难。
经过上述比较,两类帧格式各有优缺点。
具体的选择应在工程实施时根据IP网络设备和DWDM设备的具体情况确定,但是根据目前OTU的技术状况,选择SDH帧格式较千兆以太网帧格式的可能性大。
目前帧格式的问题亦在不断的研究发展中,例如为解决SDH帧格式的SAR问题对帧结构的改动;为解决以太网帧格式的效率问题对10xG以太网接口的研究等等。
目前由于DWDM系统成熟的只是点对点的系统,因此,对系统的自愈保护从光层上只能采用11的光纤保护。
在IP层上,当使用动态路由协议时,IP网络本质上具备自愈功能。
这两种保护具有不同的效果。
光层的保护时间在ms级。
而在IP层,由于其自愈功能是通过重新选择路由实现的,保护时间的长短取决于路由协议发现链路状态改变所需的时间和路由计算重新收敛的时间,前者一般较长(秒级)。
对于大部分普通的IP应用,IP层的保护是足够的,因为对于应用来讲瓶颈一般在于服务器而不是网络。
但是对于基于IP的实时应用来讲,秒级的时间会影响业务质量。
(3)关于网络体系面网络体系涉及光通信网及IP网的组织与协调,是支持网络业务的传送手段和基础设施。
应充分考虑其连通性、安全性、可靠性、扩展性、经济性。
(4)关于管理体系面管理体系是电信级网络的重要支撑手段。
原先的Internet以无管理性著称,而电信级的目标是网络的可管理性、业务的可配置性、网络和业务的可测量性等特征,因此在网络中仔细规划建设管理体系是必须和必要的。
(5)关于业务体系面业务体系含业务与业务管理、计费等方面,前者包括网络对外可实现的各类服务,如前文所述的业务类型。
鉴于业务组织依赖于用户选择与相应设备的配套配置,本工程初期支持的业务类型仅为:
带宽批发、VoIP、VPN、WebHosting及一些Internet应用,其他业务的根据市场情况今后逐渐开放。
业务管理主要包括域名、业务生成、业务管理、业务维护、计费帐务等。
(6)关于研究应用面支撑网络技术应用研究和试验工作是本网络的重点内容之一,研究的主要内容包括下一代因特网的最新网络技术和应用技术。
8.2网络体系层面建设方案8.2.1网络体系层面总体建设方案中国高速互联网在网络体系层总体建设方案为建设完整的高速宽带IP网络。
IP网络直接构架在基于DWDM技术的光通信层之上,采用IPoverDWDM技术。
8.2.2光通信层建设方案A光层网资源利用方案对IPoverDWDM的光通道资源利用上可有两种方案:
首先,利用光纤资源,全程租用同一家电信公司的一对光纤,或分段租用不同电信公司的光纤,开通一个8波长的DWDM系统,以提供初期业务的运营传输通道和今后的业务发展传输通道;另一方案是根据初期工程的业务量所需的光通道,分段租用3个可承载2.5G速率以上的波长通道,今后根据新技术的发展和不同段落的业务量情况再租用波长,扩容设备,以满足要求。
上述两种传输资源利用各有利弊。
从长远的角度讲,租用光纤更利于企业的运营。
因此,本可行性报告推荐租用光纤的方案。
B.DWDM系统应用代码的选用根据可能的线路情况,本工程的DWDM系统建议采用822dB的应用代码。
C路由方案选择本工程在全国15个城市通过DWDM光传输系统作为媒介建?
quot;高速互联网,所建立节点的城市有北京、天津、济南、徐州、南京、上海、杭州、福州、厦门、广州(深圳)、长沙、武汉、郑州、石家庄,因此通过广电部、中国电信或铁道部已有的京津沪、沪闽穗、京汉广3条干线建立DWDM光传输网,在这15个城市之间通过建立DWDM点到点的线性系统连成光环型网,作为第一方案,其光缆路由全长约为7000公里左右。
另一路由方案为:
在武汉及南京间通过广电系统或中国电信的光缆建设一条横向的DWDM系统,作为主要环网的迂回保护线路,对业务层上IP业务保护上亦增加了灵活、方便的条件,但在工程投资上将增加800多公里的光纤租用费及DWDM传输设备及相关路由器设备的投资。
其中传输设备安装工程的投资将增加3000万元。
因此,本报告从经济的角度上讲,推荐由京津沪、沪闽穗、京汉广路由上使用二纤组成主网环的第一方案,在工程二期、三期时,可视业务情况逐步完善网络结构。
D.光通信网路保护的考虑本工程在光传输层上将不采纳线路自动保护方案,传送的业务保护可在IP层上实施。
在设备配置上,本期工程在每个站均配置了光放大器备盘,以实现光线路系统的人工修复,尽量减少传输设备故障而造成的业务损失。
E.节点结构及站址设置全线全长接近7000km,设置光复用器20个(包括深圳)。
根据光放段衰耗为22dB的要求,全程共设置105个光放站。
F.光传输层DWDM系统波长使用安排根据高速互联网今后的发展规划,本期工程在一对光纤上开通8波长的波分复用系统,以提供于高速互联网数据业务、话音业务的通信。
本期工程在全程开通2个波长通道,可承载2.5Gbit/s速率数据流信号,用于全程15个城市节点的业务需要;在全程还预留1个备用波长通道,可用于波长的保护倒换、业务增量扩容,或与科研部门合作开展一些利于运营企业发展的科研实验项目,以起到企业促科研、科研保企业相辅相成的作用。
8.2.3IP层建设方案
(1)IP层骨干网的结构设计原则骨干网的结构必须以网络中业务的流量和流向特征为前提进行设计。
根据前面的用户及业务预测,本可研初步选择北京、上海、广州、武汉作为网络中的重要节点,并分别以这四个点为基础,在业务上发挥以点带面的作用。
另外,从网络优化的角度,骨干网的结构设计应满足有效性、可靠性、可扩展性、经济性等的原则。
(2)IP层骨干网拓扑结构方案本可研提出三种骨干网拓扑结构方案:
方案一:
如下图示意:
方案二:
如下图示意:
方案三:
如下图示意:
本可研拟从以下几个方面对上述三种结构进行比较:
考虑IP层拓扑结构与光通信层的拓扑一致性、IP层结构对光传输系统的通道资源占用情况、IP层拓扑与IP
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