骨干网的那点事

云脑智库 2021-09-14 00:00


中国网民已破9亿大关,随着移动互联网的发展,网民数量还在持续增长。作为广大网民中的一员,你知道网络上的语音、视频、网页、邮件等是如何传送的吗?

举个“栗子”,我在唐山和远在美国的朋友微信视频聊天,视频数据(信号)是如何传输的呢?过程大体分为3步。

  1. 我的手机是一个信号收发器,通过无线电波与移动通信基站交互信息,我的信息经过基站接入了唐山市有线网络。

  2. 信息通过高速有线网络由唐山市传到北京市,再通过直连的高速专线由北京传入美国有线网络,之后再经过若干城市转接,传输到朋友所在城市的有线网络。

  3. 基站将信号发射,通过无线电波与朋友的手机进行交互,朋友就收到该信息了。


再简单点说,就是“无线——有线——无线”的信号传输。



有人可能会有疑问,唐山跟美国通信为何要经过北京?这就要说到今天的主题——骨干网了。


什么是骨干网



“骨干”这个词,是不是一听就感觉很重要?骨干教师、骨干员工、骨干业务,无一例外,都是起重要作用的人或事物。类似的,骨干网也在网络中起着重要作用。

骨干网是国家互联网的骨架,是省级、城市之间的主干数据管道,是与世界网络互联的通道。骨干网一方面是用于将全国多个城市之间的城域网络连接在一起实现彼此间的信息通信;另一方面通过骨干网,一个运营商网络可以与其他运营商网络或者互联网(国内/国际)进行连接,实现网络间的互联互通。
 


每个骨干网中至少有一个和其他骨干网进行互联互通的连接点,我们称之为骨干节点。中国最早仅在北京、广州、上海设立了骨干节点,后来又在武汉、南京、西安、沈阳、成都等城市增设。国内通信设备只有经过骨干网的骨干节点转发才能与国外的网络通信,这就是唐山跟美国通信要经过北京的原因。

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首先,我们从网络范围的角度来大体地感受下骨干网。通俗来讲,小范围的几台计算机连接起来,互相之间可以通信,这叫局域网;整个城市的计算机都连接起来进行通信,这叫城域网;把城市之间连接起来的网就叫骨干网。这些骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的互联网。其他有接入功能的ISP(Internet Service Provider,因特网业务提供者)想连到国外都得通过这些骨干网。当然,在实际组网中,连起来的远不止计算机,还有手机等其他终端,服务器、交换机、路由器之类的各种网络设备,以及管控系统等。


接下来,我们从数据传输路线的角度来理解下骨干网。国家互联网和公路网很类似,都采用逐层汇聚的思想。公路按行政等级可以分为:村路、乡路、县道、省道、国道,宽度逐级增大,车流从村路逐级汇聚至国道上。而互联网也是如此,数据流从村里逐级汇聚至国家骨干网上。因此,骨干网就像是信息高速公路网。在《IP城域网究竟是个什么网?》一文中,我们了解到通信网络(互联网)的主要架构由下到上依次为接入网、城域网、骨干网。根据接入的终端是有线设备还是无线设备,接入方式也相应地分为有线接入和无线接入,我们开篇“栗子”中手机接入就是典型的无线接入方式啦。数据流通过接入网上传至城域网,再上传至骨干网,通过骨干网的骨干节点转发,就可以和Internet网络中的任何设备互联互通了。


最后,为了实现高速、大范围(城市之间/国家之间)的数据传送,骨干网通常是基于光纤的、采用高速传输网络(如SONET(Synchronous Optical Network,同步光网络)/SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系))来传送数据,通过高速交换设备(如基于ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)和基于IP(Internet Protocol,因特网协议)的交换设备)来提供网络路由。

中国骨干网的发展



提起骨干网,中国四大骨干网可谓是举足轻重,它们是指中国的四大互联网骨干网,包括中国科技网(CSTNet) 、中国公用计算机互联网(CHINANET)、中国教育和科研计算机网 (CERNET) 、中国金挢信息网(CHINAGBN)。


想详细了解四大骨干网特点和详细发展史,请戳《大话中国骨干网(上)》。

如果说四大骨干网奠定了国内骨干网的基础,那么国内运营商经过多年的努力,已将骨干网向着大带宽、广连接、高速率的方向逐步发展、扩充。目前国内运营商骨干网大致情况如下:


除了上述骨干网外,我国还有几张针对特定用户的骨干网,分别如下:


想要了解更多上述骨干网详情,请戳《大话骨干网(下)》。

骨干网的组网



虽然中国的各大骨干网是运营商各自运营、维护的,组网不尽相同,但是本质上组网架构是类似的。骨干网通常采用分层双平面结构,不同平面承载不同业务,互不影响。每个平面设计能够承载所有的业务量。平时两个平面各自运行各自的业务,网络故障时能够相互备份。这种架构具有结构清晰、备份功能好、安全性高的特点。


骨干网的核心位置要求骨干网络设备在转发性能、可靠性、业务支持多样化上有突出表现,同时需要有平滑升级的能力,以适应不断变化的客户需求。中兴通讯T8000系列核心路由器、M6000-S智能全业务路由器是构建骨干网的极佳选择。


骨干网的发展方向



5G时代,随着大视频、VR/AR、IoT、云计算等技术的发展,对骨干网提出超大带宽、超低时延、敏捷智能的新需求。面对新需求,骨干网将何去何从?

第一,引入向SDN(Software Defined Network,软件定义网络)智能化方向发展的流量调优技术,改变传统传输模式利用率低,数据传输时宁愿堵着也不换路的状态。骨干网配备流量调优功能后,就像是给数据流安排了交通警察,可以实现流量的集中统一控制,智能灵活地利用带宽资源。

第二,在满天都是云的时代,数据中心将成为网络的中心,流量模式的变化将引导骨干网架构的变化。骨干网将从围绕中心城市转为围绕数据中心。引入SDN控制器,实现网络的自动部署和运维,极大地提高了业务可扩展性,降低了运维难度。
未来,随着云网盘、云计算、云桌面、云服务的普及,相信只要一个无线触摸屏就能解决所有事情。骨干网正积蓄着能量,迎接全面云化的世界早日到来,让我们拭目以待!



文中涉及的缩略语:
ISP(Internet Service Provider,因特网业务提供者)
SONET(Synchronous Optical Network,同步光网络)
SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)
ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)
IP(Internet Protocol,因特网协议)
SDN(Software Defined Network,软件定义网络)

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