多媒体通信网的网络组成

中国电信正在建设公众多媒体通信网，这是一个基于ＩＰ寻址的通信网，它的端到端的设备间寻址是根据ＩＰ地址来完成的。众所周知，ＩＰ寻址原来是因特网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）的特色，现在要将这项技术应用到通信网中来，通信网必然会带有因特网的特色；同样它又必须带有电信网的特点，即网络的可管理性和保证服务质量，因而中国公众多媒体网是一个很有特色的网络。

１ 中国多媒体通信网的网络结构

     中国公众多媒体通信网为两层结构，由骨干网和省内网两层网络组成，网络结构。

     骨干网由骨干节点组成，骨干节点之间采用全网状连接。它构成多媒体通信网的骨干通道。骨干网 一般不直接连接信息源。

     省内网是省、市组建的多媒体通信网，直接向省内用户提供多媒体通信服务。省内网由省内的网络节点组成。根据省内网的网络规模、节点数量和业务流量等因素，省内节点可以分为汇接节点和一般节点。汇接节点数根据各省、市的地理结构和业务量一般可设１～３个。汇接节点之间采用全网状连接，一般节点将以不少于两个方向的电路与汇接节点相连，以保证在部分电路发生故障时，网络能稳定可靠地运行。

     省内网与骨干网的连接由省内网汇接节点与骨干网节点相连来实现。省内网一般应保持两个方向的电路与骨干节点相连，以保证网络稳定可靠地运行。

     从ＩＰ网的角度来看，中国公众多媒体网为两层自治域结构：骨干网设置为一个自治域，各省内网分别设置为一个自治域。

中国公众多媒体通信网的这种网络设计是出于以下一些考虑：

    （１）中国公众多媒体通信网上将开放各式各样的多媒体业务，其中包括窄带多媒体业务、非实时多媒体业务，将来还要包含宽带、实时的多媒体业务。要开放实时业务，对网络的设计就有一系列要求，特别是网络不能有较大的时延，这就要求端到端之间网络结构尽可能简单，最好是采用单层次结构，所有节点之间都采用全网状连接。这将使端到端之间延时最小，最有利在网上开放多媒体业务。

    （２）如采用单层次结构，所有节点之间都采用全网状连接，固然会带来网络时延小的优点，但同时也带来Ｎ２问题，即如有Ｎ个节点，则要在Ｎ个节点之间采用全网状连接，所需要的连接电路数就为：

Ｋ＝Ｎ（Ｎ－１）／２

由上式知，当Ｎ不太大时，问题还不大；当Ｎ大时，问题就大了，其需要的连接电路数按Ｎ２增长，因而单层次结构在实用上是有问题的，而既实用又延时较小的最为合理的选择是采用两层结构。

    （３）中国公众多媒体网是一个ＩＰ网。ＩＰ网的两种路由算法（Ｖ＿Ｄ算法和Ｌ＿Ｓ算法）指出，在一个自治域内，路由表是通过广播（或逐级广播）来实现的，一个自治域是不能太大的。如果自治域过大，对Ｖ＿Ｄ算法来说，算法收敛较慢且路由表很大，广播量将会很大；对Ｌ＿Ｓ算法来说，则在路由器中反映网络结构的无向图太大，在计算路由表时将很复杂，要占用路由器ＣＰＵ的大量资源，因而要适当控制自治域的大小。所以对中国公众多媒体网来说，采用二级自治域的结构将是合适的。

２ 多媒体通信网的ＩＰ地址

     ＩＰ地址有两个版本，分别称版本４（ＩＰＶ４）和版本６（ＩＰＶ６）。中国公众多媒体网采用的是ＩＰＶ４的编址方案。由于ＩＰＶ４是一个３２比特的编址方案，它的地址容量仅为２３２个地址，显然这个资源是极为紧张的，而且这个资源是全球使用的，要使用必须向管理ＩＰ地址的机构去申请，这对要构建大网的中国公众多媒体通信网是极为不利的。不仅地址资源紧张会约束它的发展，而且还可能造成地址断续和无序，从而降低网络的效率。显然中国公众多媒体通信网不能走这条路，即不能直接使用合法ＩＰ地址。所幸的是，国际工程任务组（ＩＥＴＦ）在安排ＩＰ地址时为特定的应用保留了一部分ＩＰ地址。

     中国公众多媒体网是一个全国范围的大网，要能覆盖全国，要能在一段时间内满足使用者的需要，可以作出的唯一选择是以一个Ａ类保留地址来组织中国公众多媒体网。这个Ａ类地址就是ＲＦＣ１５９７中保留的一个Ａ类地址，这个地址的范围为１０．０．０．０～１０．２５５．２５５．２５５，总共拥有的地址资源为２２４个。

      在ＩＰ网中，ＩＰ地址的分配是很有讲究的，ＩＰ地址分配得好，网络设备的寻址效率就高；相反，网络设备的寻址效率就低。ＩＰ网中网络设备（一般是路由器）是很多的，端到端的寻址过程往往要经过多个网络设备。网络设备寻址效率低，不但会带来很大的传输时延，而且还会大大降低网络设备对ＩＰ的处理能力，这就需对ＩＰ地址分配作精心研究。

中国公众多媒体网中ＩＰ地址是按如下原则进行分配的：

   . 骨干网网络设备占用前两个Ｂ类地址。

   . 省内网络设备使用本省ＩＰ地址的前段。

   . 省内的ＩＰ地址应连接，省内在分配ＩＰ地址时也应连续分配，并应留有一定数量的ＩＰ地址。

.   宽带网ＩＰ地址将采用保留段ＩＰ地址。

３ 多媒体通信网的域名

     域名是一种帮助人们来记住一个站点的助记符。在ＩＰ网中，实现寻址的真正地址是ＩＰ地址。但ＩＰ地址是一个３２比特的数，即使写成４个十进制的数也很难记忆，这就需要一种更符合人们记忆习惯的方法来帮助人记忆，这就是域名的意义所在。

     中国公众多媒体网是一个域名自封闭系统。在该网中设有顶级域名服务器，多媒体网中的域名可以实现封闭式自解析，即多媒体网中各设备或主机的域名都可以由多媒体网中的域名服务器来解析，而用不着借助于多媒体网外的域名服务器来解析，这样中国公众多媒体网可以作为一个独立的网，而无需依靠其它网的存在而存在。从这个意义上讲，中国公众多媒体网中域名可以自由分配。从域名解析的角度来看，域名越短越有利于域名解析（域名解析的效率高），因而最理想的是从一级域名开始定义。但实际上为了有利网络发展，中国公众多媒体网是通过网关与ＣＨＩＮＡＮＥＴ相联的。虽然通过网关与ＣＨＩ-ＮＡＮＥＴ相联并没有妨害中国公众多媒体网的独立性，网关断开后中国公众多媒体网仍能正常地运作。但是由于有网关与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ相联，域名的分配就不能独立了，网内站点的域名与网外站点的域名就不能相同，否则它只能解析出网内同名站点而无法解析出网外同名站点。因此在中国公众多媒体通信网中域名是不能独立的，必须申请合法域名。

     中国公众多媒体通信网中使用的两个二级域名为：ｃｎｉｎｆｏ．ｎｅｔ和１６９．ｎｅｔ。

各种域名的分配原则为：

.网内路由器域名：网内路由器域名均在１６９．ｎｅｔ下。

.信息源及用户域名：域名均在ｃｎｉｎｆｏ．ｎｅｔ下，第３级域名为各省名或各大机构、大企业名。第３级域名由电总统一管理，３级以下的域名则由３级域名拥有者自定。

４ 基于路由器的多媒体通信网

     传统ＩＰ网是由路由器来组网的，目前正在运行的ＩＰ网绝大多数也都是用路由器来建设的，因此可以说，这是一种既传统又比较稳妥的做法。

     基于路由器的ＩＰ网的组成如图２所示。骨干网节点构成一个自治域，自治域内采用开放最短路径优先（ＯＳＰＦ）路由协议。虽然，路由器作为ＩＰ网的网络设备应该没有多大问题，但是由于目前的公众多媒体通信网要承载多媒体通信业务，因此对骨干网上的路由器就要有特定的要求：首先多媒体业务一般通信量都很大，且不要说实时宽带多媒体业务，即使是目前常用的Ｗｅｂ业务，当图片数量多时，通信量也就很大，骨干网节点设备承担着全网通信量的交换，因此要求很高的交换能力。这就对节点路由器提出了很高的要求，它需要有１Ｇｂｉｔ／ｓ以上的交换能力，单个端口的速率甚至要达６２２Ｍｂｉｔ／ｓ。目前传统路由器采用的是以总线方式进行交换和软件寻路，由于总线速度受限，软件寻路的处理能力也是受限的，因此路由器ＩＰ包的交换吞吐量受到严重的限制，如果仍用传统路由器来组网是不可能组建高速多媒体网的。

     ＩＰ网的发展对路由器厂商提出了要求，要么路由器退出舞台，由其它新技术来占领这个空缺（ＡＴＭ确实要占领这个空缺），要么路由器进行革命性的变革，采用全新的技术来实现路由交换。实际上路由器的这项革命的确是实现了。Ｃｉｓ-ｃｏ公司和Ａｃｅｎｄ公司就分别推出了千兆比路由器。它们改变了路由器中传统路由交换的总线方式，而在路由交换（ＩＰ包交换）上采用了硬件交换，采用纵横交叉交换技术。其交换核心是一个交换矩阵，由于路由交换不是通过总线而是直接分段后进入交换器件，使得新一代路由器在交换能力上有了质的进步。新一代路由器可直接接入ＳＤＨ网，使网络组织大为简化。

      用千兆比路由器来组建ＩＰ网的骨干网显然是可行的。首先，它有足够的吞吐量，有能力支持骨干网上巨大的信息负载；其次，它仍然是一种路由器，能够支持目前所有的路由协议，与其它路由器接口也十分容易；其三，网络结构十分简单，它可直接加在ＳＤＨ网上运行。当然，用千兆比路由器来组建ＩＰ网的骨干网也是有缺点的：首先，它的寻址仍是“一跳（ｈｏｐ）一跳”在寻找的，每一跳必然会带来一定的延时，因而端到端延时会比较大；其次，用千兆比路由器组的网只能是ＩＰ网，只能进行ＩＰ业务，对于某些严格要求时延的实时多媒体业务将存在一定的困难。

     应该说，用路由器来组建多媒体通信网的关键在于能否用路由器来组建骨干网，一旦这个问题解决了，省网问题就迎刃而解。对于业务量大的省，其汇接节点也可用千兆比路由器来解决，因而用路由器组网，特别是引入千兆比路由器的方案是可用的，是很有竞争力的。

５ 基于ＡＴＭ的多媒体通信网

      传统ＩＰ网是由路由器来组建的，随着通信速率的提高以及网络规模的扩大，传统路由器越来越显示出难以胜任的局面。要进一步提高通信速率和网络规模，必须要寻找新的出路。前述千兆比路由器是出路之一，另一条出路是用ＡＴＭ交换机来建设ＩＰ网。

      用ＡＴＭ来组建ＩＰ网有两个问题是必须解决的：其一是ＡＴＭ的通信方式是面向连接的，而ＩＰ不是面向连接的。要在一个面向连接的网上承载一个不是面向连接的业务，有很多问题需要解决，如呼叫建立时间、连接持续期等等；其二是ＡＴＭ以ＡＴＭ地址来寻址，ＩＰ

      通信是以ＩＰ地址来寻址的。ＩＰ网上端到端是以ＩＰ来寻址的，而传送ＩＰ包的承载网（ＡＴＭ网）是以ＡＴＭ地址来寻址，ＩＰ地址和ＡＴＭ地址之间的映射是一个很大的难题。由于这两个问题都很复杂，因而形成了ＡＴＭ业界的研究热点。目前在用ＡＴＭ承载ＩＰ业务方面，已提出了许多解决方案，从大的分类来说，可以分为两类：一类为叠加模式，另一类为集成模式。

      叠加模式指的是ＩＰ网的寻址是叠加在ＡＴＭ寻址的基础上的。通俗一点说，在叠加模式中，ＡＴＭ的寻址方式是不变的，ＩＰ地址在边缘设备中映射成ＡＴＭ地址，ＩＰ包据此传向另一端边缘设备。叠加模式的简要过程。

     当Ａ设备试图和Ｂ设备进行通信时，Ａ设备要向Ｂ设备发ＩＰ包。当ＩＰ包到达Ｃ设备，由于Ｃ设备一端接ＩＰ网，另一端接ＡＴＭ网的边缘设备，它将Ａ设备发来的ＩＰ包接收下来，装在ＡＴＭ的信元中，通过一定的机制（目前已提出了多种机制）找到相应目标ＩＰ地址的ＡＴＭ地址，即Ｄ设备的ＡＴＭ地址，通过ＡＴＭ连接将ＩＰ包转发过去，在Ｃ点重组ＩＰ包将ＩＰ包发给Ｂ点，从而完成ＩＰ包穿越ＡＴＭ的传递。叠加模式的最大特点是在ＡＴＭ网中不论是用户网络信令还是网络间信令均不变。对ＡＴＭ网来说，ＩＰ业务只是它承载的业务之一，ＡＴＭ的其它功能不受影响。叠加模式最典型的应用有局域网仿真（ＬＡＮＥ）、传统ＡＴＭ上传送ＩＰ（ＩＰＯＡ）和ＡＴＭ上的多协议（ＭＰＯＡ）等。

       集成模式指的是ＩＰ网设备和ＡＴＭ网设备集成在一起。在集成模式中，ＡＴＭ的寻址已不再独立，ＡＴＭ网中的寻址将要受到ＩＰ网设备的干预。集成模式的简要过程。

      在集成模式下，ＩＰ网的设备一般可称为ＩＰＣ，它具有传统路由器的功能，能完成ＩＰ网的路由功能，并具有控制建立ＡＴＭ虚通路的能力。ＩＰＣ是一个逻辑功能块，它可以是一个独立的物理设备，也可以不是一个独立的物理设备，而是ＡＴＭ交换机中的一个功能模块，但它是必不可少的。ＡＴＭ交换设备一般仍为普通ＡＴＭ交换机，但它也有十分重大的改变，最大的变化在信令。其所采用的信令已不再是ＡＴＭＦ或ＩＴＵ－Ｔ的信令，而是一套特殊的信令。其目的在于能快速建立连接，以满足不是面向连接的ＩＰ业务快速切换的要求。在集成模式下，目前有两种工作方式：一种工作方式是端到端仍以ＩＰ地址来寻址；另一种工作方式是端到端虽仍以ＩＰ地址来寻址，ＡＴＭ中却以标记（Ｔａｇ）来寻址。标记含在ＩＰ之中，标记可在端上打好，也可在边缘设备（ＥＤ）中打上，在ＡＴＭ中是凭标记来寻址的。

       集成模式直观地说，就是把ＩＰ选路功能添加到ＡＴＭ交换机中去，将它们集成在一起。集成模式也有两种工作方式，一种是基于流的模式，另一种是基于网络拓扑的模式。

       基于流的ＩＰ交换是根据流本身的特性（如ＩＰ头中的信息内容）来交换ＩＰ业务量，如Ｉｐｓｉｌｏｎ的ＩＰ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，Ｃａｓｃａｄｅ的ＩＰ Ｎａｕｉｇｅｔｏｒ和ＩＢＭ的ＡＲＩＳ。

      目前正在制定相关标准，称为ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｔｅｃａｌ Ｌａｂ Ｓｗｉｔｃｈ-ｉｎｇ），这是基于网络拓扑方式的集成模式的一个标准。

基于ＡＴＭ的多媒体通信网的组成如图４所示。由图可见，基于ＡＴＭ的多媒体通信网同样可以分为两部分：一部分为骨干网，骨干网由ＡＴＭ交换机组成。骨干节点之间采用全网状连接，它构成多媒体通信网的骨干通道；另一部分为省网，省网一般可由路由器组成。对于业务量大的省，其汇接节点也可采用ＡＴＭ交换机。ＡＴＭ交换机与路由器将通过边缘设备相接，不管采用叠加模式还是采用集成模式都需要边缘设备，不同的ＩＰ地址对ＡＴＭ地址的映射算法以及边缘设备是不同的。

      目前由ＡＴＭ网来承载ＩＰ业务不仅是研究热点也是使用热点。用ＡＴＭ交换机构成骨干网，在此基础上来建设基于ＡＴＭ的多媒体通信网，在技术上是可行的。由于各种技术都在发展之中，因而什么算法最优，目前尚无结论，一种保守而稳妥的做法是先用虚通路和ＩＰＯＡ协议来建网。□

（收稿日期：１９９８－０８－１８）

[摘要] 文章在简介中国公众多媒体通信网网络结构的基础上，探讨了多媒体通信网的ＩＰ地址和域名问题，并从多媒体通信组网的两个发展方向——基于路由器和ＡＴＭ交换机，具体给出其组网模式和结构特点。

[关键词] 多媒体通信 网间协议 寻址 域名 路由器 ＡＴＭ交换机

[Abstract] Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｎｅｔ-ｗｏｒｋ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｉｓｓｕｅｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｏｍａｉｎ ｎａｍｅ，ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｗｏ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｄｅ-ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｍｅ-ｄｉａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｏｕｔｅｒ ｏｒ ＡＴＭ ｅｘ-ｃｈａｎｇｅ．

[Keywords] Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｄｏｍａｉｎ ｎａｍｅ Ｒｏｕｔｅｒ ＡＴＭ ｅｘｃｈａｎｇｅ ■