1.2 专网的演进

1.2.1 专网的网络架构

在专网的搭建过程中，通常需要关注两个重要部分，即行业系统内部网络和传输专线，其区别有些类似电信运营商的IP数据网和传输网。行业内部网络体现的是专网中交换机、路由器、防火墙、服务器等网元设备之间的逻辑连接和路由路径，重点关注的是设备归属网络节点内的组网和网络节点间的连接关系，不关心设备、网络节点间的实际距离和物理环境位置等，是直接为各类信息化应用提供业务承载的网络。传输专线如同运营商的传输网络，主要工作在物理层和数据链路层（近年来VPN、IPRAN等新技术开始通过网络层实现），其作用是为行业内部网络提供链接和承载，体现的是设备之间实实在在的物理连接关系。在内部网络拓扑图中设备间的一段简单逻辑链路，在现实连接过程中可能通过光纤、SDH、MSTP、VPN等各种传输专线的方式实现。行业各类信息化应用对于专网性能的需求主要依靠各类专线承载技术来满足，因此传输专线在整个专门通信网中占据十分重要的地位。

图1-5是一个比较典型的专网整体架构示意图。

图1-5 专网网络架构示意图

为了更容易地理解一个专网中内部组网和传输专线的关系，我们可以把两者分离开来分析。首先是内部网络结构，图1-5所示的是目前比较常见的总部—分公司式的二级星型结构，该结构通常是根据节点的地理位置决定的。例如某公司总部在省会城市，在省内各级地市设有分公司或营销部，各分支单位需要将日常的生产经营数据上传给公司总部，而分支单位之间不需要具备数据通信能力，因此形成了一点到多点的专网拓扑结构，如图1-6所示。

图1-6 专网组网逻辑示意图

在确定了专网的网络结构后，下一步需要关注的就是节点间的连接电路，即传输专线。组网逻辑图中路由器间连接的一条电路，在实际建设过程中可能是光纤、运营商传输系统或者公网中的虚拟电路。目前应用最为广泛的主要包括SDH/MSTP、PTN/IPRAN、PON及VPN等传输及接入技术，各种传输及接入技术适用于不同的场景及满足不同承载业务应用的要求。从建设的角度看，根据安全保密等级的要求并综合建网投资考虑，可以采用自建或者租用运营商网络资源两种方式，具体内容会在后面的传输专线章节进行详细的描述。

1.2.2 我国专网的发展历史

20世纪90年代，电信业在当时成为全世界发展速度最快的产业之一。我国政府在“十五”规划中明确提出以信息化带动工业化的战略发展思路。同时，加入WTO开放电信市场的外部压力增大。作为信息载体的电信产业，捉住机遇积极推进改革，不断引入竞争机制，形成了多家运营商分割市场的基本格局。当时的格局可以概括成“6+1+1”模式，其中“6”是指具有运营资质的国家级电信运营企业，包括中国移动通信集团公司、中国电信集团公司、中国网络通信集团公司、中国联合通信有限公司、中国卫星通信集团公司、铁道通信信息有限责任公司，它们是当时中国电信市场的主体。第二个“1”是指具有运营资质的跨地区增值电信业务经营者与本地增值电信业务经营者。最后一个“1”就是指专网，包括交通、电力、石油、民航、公安、广电等部门的专网作为国内通信专网的主体。这些部门在初期建设的专网大部分属于地区性专网，长途通信主要还是依靠接入公网。部分有特殊需求的部门如公安、气象等，租用公网的传输资源组建长途专网。广电、军队、石油等少数部门，除了建有地区性的专网外，还通过建设跨省光缆组建了自有的长途通信网，基本实现了全国范围内的互联。

结合当时的特定国情，专网的产生主要有以下几个原因。

① 内部生产、调度及管理对通信有特殊的要求。一些特定的行业、部门根据自身的需求，对通信有特殊的要求，如传递关系到国家安全机密或政治敏感信息的军事、政府部门，需要实时进行调度指挥管理的交通、水利、电力部门等。公网很难满足其特殊的通信需求，所以这些行业、部门必须建设专网。

② 公网的发展相对滞后促使一些行业建立自己的专网。当时公网的建设还相对缓慢，远不能满足社会的需求，使得部分行业只能通过自己建设内部的通信网络来满足生产管理的需求；此外，公网的网络建设是根据用户的分布来实施的，一些荒无人烟的地区没有进行覆盖，对于石油开发或者位于人烟稀少地域的企业，只能通过自建的形式组建专网。

③ 早期部分行业专网的建设由国家投资，运营费用进入企业或行业的总成本中。由于体制原因，拥有专网的单位或部门对于通信网的投资效益不太敏感，利用国家资金投资建设专网，其专网的建设及运营费用列入行业总成本中，其投资的效益问题得不到关注，在专网的建设过程中反而有更多自主性，从而采用自建的模式。

1.2.3 目前专网的现状与发展趋势

从专网的发展来看，其承载业务从最早的语音通话、控制调度，逐步发展到图像传输、视频通话、数据库访问等，因此专网的建设模式也从早期的的窄带数字通信系统转变为如今比较普遍的宽带通信系统。在通信技术迅猛发展的驱动下，电信运营商将原有PSTN网络改造为软交换及IMS，在公网中推广IP化的语音业务。随着近年来IP语音业务的普及和相关技术的成熟，行业专网开始引入软交换、IP PBX等技术手段替代原有的窄带数字通信技术来实现语音业务的IP化。

在目前的产业互联网时代背景下，社会及行业信息化程度越来越高，涉及领域越来越广泛，行业的信息化应用需求种类也随之增多。部分政府部门或行业通过建设不同的专网来满足各类信息化业务的通信需求，导致有的行业同时建有3～4个专用通信网络，不仅建设成本高，而且由于每一层的管理和控制方法是在不同历史条件和应用环境下发展起来的，各层的控制方法存在很大差异，整个专网的管理变得十分复杂，运营维护成本十分高昂。随着语音业务向IP化及MPLS等IP隧道技术的发展，行业内专网逐步呈现融合的发展趋势。通过组成集语音、数据、图像、视频于一体、基于IP技术的综合承载专网，能更好地满足行业用户需求。

从专网的数量上看，越来越多的中小型企业开始通过信息化改造来提升市场竞争力，因此在原有政府，国有大型企业专网基础上，中小企业也开始组建自己的通信专网，专网的需求越来越旺盛。这种规模效应提高了专网通信技术的发展速度，并可以从一定程度上降低专网的建设、维护成本，提高经济效益。专网的建设门槛降低，将吸引更多的中小企业组建专网，提高企业运营效率，周而复始，形成良性的循环。规模方面，在全球化经济的推动下，各行业、企业不仅仅局限于在一定的地域内发展，更将业务拓展至全国范围，甚至海外。其中更具实力者则在海外设置分支办事处或研发机构，成立跨国集团。在此背景下，新建的专网通常具备更为广阔的延伸范围，形成跨省、跨国的长途通信专网。

在20世纪八九十年代，在专网组网主要采用DDN、FR、ATM、ISDN等技术开通传输专线。随着通信网络朝着IP化方向发展演进，上述技术已逐渐被新的IP技术所取代。在国内的行业专网架构中，除了银行、邮政等少数政企单位还存在少量ATM电路外，应用最为广泛的主要是SDH/MSTP、PTN/IPRAN、PON及以太网等接入技术。针对不同的行业及行业内不同的需求，采用以上专线通信技术各有利弊，详细的应用场景及特点将在后面的传输专线章节中进行分析。目前，在我国专用通信网络的搭建中，采用以SDH为基础的MSTP技术建设模式占比最大，但是随着以太网组网网元设备性能的提升以及差异化服务能力的增强，以MPLS技术为基础的VPN虚拟电路及IPRAN传输专线正在逐步取代原有的SDH/MPLS数字专线电路，前者成为行业客户的首选传输专线技术手段。在跨国传输专线方面，行业或企业主要通过购买电信运营商提供的跨境专线电路产品来组建专用通信网络，其主要包括IPLC（国际专线电路）、IP VPN、IEPL（国际以太网专线）等产品。IPLC主要采用前面提到的SDH、DDN、ATM及FR等技术，IEPL主要是采用基于SDH的MSTP技术为行业客户提供点到点和点到多点的国际以太网专线连接。根据从电信运营商处收集的国际专线电路产品收入分析来看，IP VPN和IPLC占比最高，其次是IEPL。目前，对于中资企业，其专线电路需求还是以IPLC等传统业务为主，但是从全球专线通信市场来看，该产品已趋向萎缩。反观IEPL和IP VPN等以太网专线通信产品，其需求日益旺盛，后续市场发展强劲。