IP承载网演进策略探讨——华为.ppt

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1、Page 1,IP承载网演进策略探讨,HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.,Page 2,汇报提纲,IP网络焦点问题及分析业界发展动态及华为公司解决方案IP承载网演进策略探讨,Page 3,基础构架完善及布点,全面互连的网络,未来网络的宏观发展方向,融合是未来网络的特征,业务融合、网络融合和终端融合有助于端到端的网络能力提升和业务体验提升;业务承载网逐步IP化发展,并且进行融合,方向是全面互联的IP网络,发展进程是一个渐进过程,最终演进到全IP网络。,网络孤岛,Page 4,IP网络如何提供电信级可靠性保证?IP网络如何提供应用驱动的服务质量保证能力?IP网络如何保障电信级

2、安全保证?,安全?,QoS?,IP网络演进中的主要问题,可靠性?,Page 5,可靠性:如何提供电信级的可靠性保证?,根据ITU-Y 1540的定义,网络可靠性是指网络节点之间能够保证质量要求的前提下,传输数据的时间占总时间的百分比,影响可靠性指标主要是设备自身的可靠性和快速故障保护切换技术;链路故障和摆动是IP网络可靠性的主要“杀手”。,Remotenetwork,流量方向,故障信息传递,故障信息传递,故障发生,收敛后转发路径,正常转发路径,故障切换保护能力?,设备自身可靠性?,Page 6,网络的调整总是慢于业务量分布的变化,网络局部拥塞不可避免;电信级业务不同于传统Internet数据业

3、务,它对服务质量指标(时延、抖动和丢包率)有严格要求;基于业务的精细化运营,正确的应用提供正确的网络服务质量保证。,?,如何承载电信级业务,喂,喂,网速太慢了,丢包/抖动/时延,QoS:如何提供承载业务所需要的服务质量?,Page 7,运营商业务规划要求有方便的网络规划手段来支持,目前网络的规划仅凭经验和对业务的初步分析,IP网络缺乏必要的规划和监控手段;,上海,北京,占用率,时间,时间,占用率,时间,业务量,QoS:业务流量如何规划?,Page 8,IP互联网最大特点是其健壮性,通过IP地址自由寻址,但是IP网络的健壮性也成为安全的威胁;终端和网络的融合使得IP网络安全问题更加复杂,智能化单

4、终端多业务成为未来主要的应用模式,如何识别正确的用户和正确的业务实施安全保护。,安全:如何解决IP网络的安全问题?,DoS流量,P2P,IP/MPLS Core,Soft switch,Worm,VoD,VoIP,Page 9,焦点一:提升设备自身可靠性和加快故障保护速度是解决IP网络可靠性问题的焦点;焦点二:IP网络完成深层业务识别是解决网络安全和提供业务所需QoS的、实施新运营模式的基础技术;焦点三:实现端到端网络资源管控,解决/规避网络拥塞问题,实现网络资源的规划和管理是提供E2E服务质量保证的关键。,IP网络问题分析,Page 10,焦点一:设备可靠性技术改进,路由器主控引擎从冷备份向

5、热备份改进:传统交换不要求100热备份,个别呼叫备份失败影响小,IP网络要求无损备份,丢失一条路由影响很大,要求路由器支持无损热备份;从单进程向多进程改进:进程间内存空间隔离,降低了软件故障的影响范围,支持通过添加新进程的方式增加新业务,支持单进程升级,支持单进程重启;版本升级不中断业务:一般版本升级平滑完成,无须中断业务,减少设备业务中断次数;热补丁技术:能够在不中断业务的情况下完成一定规模的补丁的修改,提升了设备的可靠性。,Page 11,焦点一:加快故障切换速度,链路故障产生网络路由振荡,网络路由收敛时间几秒到几十秒本地端口检测时间:10mS量级本地路由计算时间:100ms量级,业界最佳

6、约100ms本地路由刷新时间:mS量级整网路由收敛时间:1s量级,业界最佳850msBGP收敛时间:10s量级LDP重建LSP时间:10s量级导致的业务收敛时间时间:10s量级故障快速检测和快速路径备份能够加快故障切换速度。,某IP网络内某连接的丢包率实测,某IP网络内某连接对应的话音质量实测,瞬时丢包导致话音质量下降,Page 12,焦点二:边缘设备业务深度识别,7层应用控制/数据平面汇聚 P2P控制状态感知,深度报文检测 Unanchored search for X Complex pattern match Packet computation on X,DoS Traffic,P2P

7、,IP/MPLS Core,Soft switch,VoIP,VoD,Worm,边缘设备,业务深度识别进行安全控制,完成非法流量控制、网络流量疏导;业务深度识别基于应用提供网络服务质量,支撑新业务运营模式。,Page 13,Flow A,Flow B,Flow A,Flow B,PE,UNI,Over Provisioning,DiffServ,MPLS TE,PE,大带宽 优点:实施简单,能够一定程度地解决QoS问题 缺点:网络资源利用率不高,用户流量的需求是无穷尽的差分服务(DiffServ)模型优点:技术简单,拓展性强,主要用于骨干网缺点:各种业务叠加在一起后,其流量模型和业务模型将会是

8、非常复杂的,缺乏对整个网络的流量规划流量工程(TE)模型优点:可实施性强,效率高,布署简单缺点:端到端Full-Meshed TE隧道,网络规模大时存在严重的扩 展性问题,大规模部署MPLS TE维护复杂,高OPEX,缺乏商用经验。,焦点三:解决QoS问题的传统思路,Page 14,DiffServ模型按区分的业务等级给每个业务划分带宽,对每个业务带宽内部出现的拥塞和丢包无法解决,是一种静态的单点行为,随着网络容量增加,无法解决E2E服务质量问题。现在通常用网络规划CAC机制结合DiffServ来解决服务质量问题:按照承载业务来规划网络节点、链路容量,采用经验值控制容量,如链路的带宽利用率不超

9、过50等;引入CAC机制,当网络的容量达到规划容量时,拒绝新的业务接入,避免网络过载;DiffServ区分业务等级,在网络拥塞的情况下保证关键业务的QoS。采用网络规划CAC机制Diff-Serv技术基本能够解决现有IP网络的QoS问题,但是对网络运维经验要求比较高,网络利用率还不高,并且无法保证各种异常情况下E2E的服务质量,问题的关键还是在于承载网和业务网的分离。,焦点三:引入适当的CAC机制,Page 15,业务控制,焦点三:引入资源管理控制系统(RACS),通过MPLS DiffServ/MPLS TE方式为每个业务虚拟一张逻辑承载网(有资源信息),逻辑承载网采用逐段控制和分域分层技术

10、,保证了方案的可扩展性;资源管理控制系统(RACS)记录了承载网络的拓扑和管理实时资源情况,从而实现对业务申请的呼叫接纳控制CAC和基于业务提供所需的服务质量。,承载控制实体,承载控制实体,基础物理网,逻辑承载网,请求,同意,业务控制,Page 16,IP网络的演进IP承载网,Internet,Telecom Network,WWW,Email,FTP,PSTN/ATM/DDN,C5,C5,C4,C4,IP承载网,SoftX,SG,IP承载网是建立在IP网络技术基础上,提供能够满足电信运营需求的通信网络或解决方案,简单来说,IP承载网IP网络技术+电信运营需求,解决现有IP网络的QoS、安全、

11、管理等问题;IP承载网并不是替代现有IP网络,而是与现有IP网络共存,可以是物理隔离(骨干网),或者通过MPLS技术叠加到现有IP网络(城域网)上,与Native IP业务从资源上分离开,不影响Native IP业务,可承载传统的电信业务,并且支持新的电信业务;IP承载网引入资源管理承载控制技术,实现对资源的统一管理,引入CAC机制,业务使用前申请资源、使用中保证资源、使用后释放资源。,Page 17,汇报提纲,IP网络焦点问题及分析业界发展动态及华为公司解决方案IP承载网演进策略探讨,Page 18,IETF、ITU-T、ETSI、IETF和3GPP等组织都完善IP承载网技术相关的框架标准;

12、其中IP网络基于会话的动态QoS控制模型是热点,ITU-T、IETF、3GPP等均有相关架构:分层架构,如引入了承载控制层;关键技术包括CAC、路径选择、资源预留、动态策略决策、策略执行。,接入和传送ETN/MTNDSL/FTTHQOS,安全,O&MIPv6,接入,IPNASSRACS安全,QOS,接入NGOANXDSL,IP和传送传送控制平面Internet,路由,安全,O&M,重点:传送ETN宽带无线接入10GEPON,3GPPUMTSIMS,相关国际标准动态,Page 19,故障快速检测技术已经形成草案,如IETF BFD:重点研究通用的轻载故障检测机制,目的是开发一种独立于介质,独立于

13、协议,快速简洁的一个通用的故障检测机制;BFD OAM 方面形成IETF PWE3/L2VPN和ITU-T SG13等草稿,ETH OAM方面形成IEEE P802.1ag 和 ITU-T Q5/SG13等规范;故障快速切换技术,协议快速收敛开始形成IETF草案,并且在IP承载网得到商用,FRR技术也已经形成IETF草案,开始商用。设备的可靠性技术,如GR等的草案开始形成,规模商用还有待时间。可靠性技术的互通性还有待验证。,IP承载网可靠性技术动态,Page 20,ITU-T、IETF、ETSI等相关国际标准组织开始制定承载资源管控架构,逐步从目前的静态QoS控制朝基于会话的动态QoS控制发展

14、;其中TISPAN RACS的控制范围限定在接入网,ITU-T RACF的控制范围包括接入网和核心网;集中式tight QoS控制:RACS和RACF都是在接入网或全网设置一个或多个集中的QoS控制点,基于session进行策略控制,基于flow进行策略实施;分布式loose QoS控制:控制策略下发到网络节点,由网络节点自行实施流量工程和拥塞探测,发生拥塞时再由中心控制统一协调控制执行。,静态QoS,接入网集中式动态QoS,Static QoS Control,全网集中式动态QoS,分布式动态QoS,Tight QoS Control,Loose QoS Control,IP承载网管控技术发

15、展,Page 21,ETSI TIPHONE QoS Model,MSF IP Bearer Network Model,IETF BB Model,PacketCable Service-Aware Model,CMTS,CMTS,CallManagementServer(CMS),HFC,HFC,Gate Set,Gate Set,GS Ack,GS Ack,Managed IP Network,PSTN,均采用了集中的资源控制管理模块,引入承载控制层,对承载层资源统一管理规划,实现基于会话的承载资源控制;承载控制层、业务控制层和IP承载网配合感知业务,IP承载网基于业务实施QoS和安全策

16、略;承载层分成多个管理域(MA),区域间的路由器(TPE)可以实现分层管理,支持网络可扩展。,相关国际标准情况,Page 22,3GPP资源管理控制模块,3G PP R5 感知业务的QoS,QoS控制管理模块,3GPP 也开始考虑承载网的资源控制问题,如果IP承载网的QoS无法解决,3G端到端的业务服务质量将受到影响;3GPP R5开始引入PDF模块感知业务和资源控制,R6中PDF从CSCF中分离。,3G PP R6 感知业务的QoS,资源控制管理模块,Page 23,华为:IP承载网技术领航者,全方面的电信级可靠性解决方案,50ms故障保护技术率先规模商用,创造性解决业界MPLS承载快速收敛

17、难题,提出VPN FRR方案,并且在国内大型IP承载网成功商用;面向未来的融合网络率先发布多业务边缘网关产品ME60,与业务网联动解决IP承载网的业务感知和安全控制难题;率先开始IP管控技术技术研究和应用,推出的IPTN解决方案已经在广东电信成功商用,并且已经打通电话。广东IPTN商用局立足于ITU-T RACF标准,重点解决骨干网QoS控制及CAC机制,实现了骨干网拓扑及资源的管理,并且基于BRAS初步实现了静态的接入网拓扑及资源管理。,Page 24,可靠性解决方案,路由器热备份多进程技术不中断业务升级热补丁,设备可靠性技术,快速故障检测协议快速收敛快速重路由FRR业务系统联动接入网快速保

18、护,快速故障保护技术,IP承载网可靠性接近传统电信网水平,Page 25,多业务边缘网关MSCG,Service-PoP,Access,IP Core,规模大,承载多业务;合理使用核心网络资源,边缘需要实施资源控制和调度(CAC);,统一的用户管理是必须的;用户隔离和可溯源;安全和QoS控制;简单、统一,投资低;,业务控制点关联业务层和承载层实现统一资源控制(CAC)基于用户级别业务流的管理、安全控制和QoS控制 业务识别、区分和认证、计费,MSCG关联业务层和承载层实现基于会话的资源控制;MSCG基于用户和业务级别的流量管理、安全控制和QoS控制;MSCG能够提供业务识别、区分和认证、计费,

19、支撑新业务运营模式。,Page 26,业务控制层,承载网络层,下发ACL安全控制命令,业务流,承载控制实体,核心路由器,资源控制层,SoftX,用户,用户,1,2,3,4,5,6,7,流量DPI,与业务网联动,基于业务感知的接入控制,避免业务盗用和流量攻击。,业务感知解决网络安全问题,DPI,MSCG,Page 27,业务控制层,承载网络层,业务流,承载控制实体,核心路由器,资源控制层,SoftX,MSCG,流分类,根据控制命令执行QoS策略,按业务请求承载网资源,下发QoS控制命令,业务层配合边缘网关感知业务,基于会话的承载资源管理,业务控制层通过承载控制层获取承载网资源信息,并且基于信息进

20、行呼叫控制;承载控制实体基于业务下发QoS控制命令,IP承载网执行QoS动作,提供业务所需QoS。,Page 28,Aggregation Network,IP/MPLS Backbone,Aggregation HUB,Aggregation Network,Aggregation HUB,Aggregation Edge,Aggregation Edge,HCMS,DHCP/Radius Process,AMS,IP PooL,Location Management,AAA Proxy,AMF,NASS 子系统,RACS 子系统,承载控制层,NASS 子系统,DHCP/Radius Pro

21、cess,AMS,IP PooL,Location Management,AAA Proxy,AMF,HSS(Home),User Profile,AAA,NNI(CCI)Interface:Diameter,NNI(NCI):RCIP,NNI(NCI):RCIP,NNI(SCI)Interface:COPS,RPC,Diameter,Cx:Diameter,DHCP/Radius,HCMS,NNI(SCI)Interface:COPS,DHCP/Radius,RM:Resource ManagerAMS:Attachment Management SystemNASS:Network Att

22、achment SubSystem,HCMS:Huawei CPE Management SystemRACS:Resource and Admission Control Subsystem,RCIP:Resource ConnectionInitial ProtocolHSS:Home Subscriber Server,RPC,External NSP/ASP Service Platform,Softswitch/P-CSCF,VPN Manager,MCU,VoD Control Server,业务控制层,基础网络层,基于IPTN的E2E QoS解决方案,Page 29,资源拓扑管理

23、、CAC、Qos路径计算、Qos请求代理,承载控制层,RM1,RM2,RM3,业务控制层,RM管理承载网资源,决定是否接纳呼叫,并指定业务流路径,控制IP边缘设备完成业务感知;业务使用前申请资源、使用中保持资源、使用后释放资源(业务服务器触发),实施网络资源管理以及CAC后,能够得到网络各部分的业务接通率、呼损率、呼损分布(及原因)、业务分布等硬指标,从而实施网络规划。,执行CAR、流映射等策略、DPI等,2.资源请求,2.资源请求,3.资源分配指令,3.资源分配指令,骨干层CAC及QoS架构,从LSP总带宽中减去本次请求带宽,从LSP总带宽中减去本次请求带宽,从LSP总带宽中减去本次请求带宽

24、,Page 30,接入层QoS架构,STB,PC,家庭网关,OSS,IP Phone,IP Core,App Server,承载层,承载控制层,业务层,L2/L3 Switch,MSCG,NASS,DHCP/Radius Process,AMS,IP PooL,Location Management,AAA Proxy,AMF,RACS,HSS(Home),User Profile,AAA,Diameter:认证请求/响应、配置参数下发、用户位置更新,Diameter:拓扑和初始资源报告、用户定位请求和响应,Diameter:用户属性请求,Diameter:QoS请求和响应,COPS+:静态Q

25、oS命令,业务发放,COPS+:有连接业务的动态QoS资源命令,COPS+:双向层次化QoS策略,PPP/DHCP请求/响应、SIM/EAP认证,DHCP Opt82/802.1P,SPDF,A-RACF,C-RACF,RM产品,RM产品,华为提供的基于RACS架构的端到端QoS解决方案:支持xDSL/LAN、UMTS/CDMA、WiFi/WiMAX等各种接入方式;接入网QoS架构支持语音、视频及IMS等多媒体实时业务。,Page 31,IP承载网解决方案小结,IP承载网作为下一代IP网络,是IP互联网技术与电信网技术的融合,其关键技术包括:电信级可靠性技术:快速故障保护技术和设备可靠性技术,

26、网络高可用;用户/业务的智能识别:根据用户/业务的不同提供不同的服务质量和安全控制策略,网络高安全性;网络资源可管控:承载网感知业务网,业务网感知承载资源,满足多业务承载的要求,保证业务E2E的QoS要求;可扩展性技术:能够适应业务快速增长,业务承载能力和路由计算能力保证网络的可扩展性。IP承载网能够支持未来新的网络经济,IP网络不再是“管道”。,Page 32,汇报提纲,IP网络焦点问题及分析业界发展动态及华为公司解决方案IP承载网演进策略探讨,Page 33,IP承载网演进几个阶段,第一阶段:网络孤岛,部分业务的承载网络IP化改造,业务网具备未来的演进能力;第二阶段:基础架构完善及布点,I

27、P承载网部分融合,多业务IP承载网架构开始呈现;第三阶段:多业务IP承载网融合完成,并与IP互联网全面互通,3G等成为接入网。,基础构架完善及布点,全面互连的网络,网络孤岛,Page 34,IP互联网,GPRSIP承载,2G汇接网IP承载,2G软交换端局IP承载,TDM RAN,ATM RAN,2G核心网TDM,ATM/FR专线,广播电视网,IP RAN,IPTV承载网,IP互联网,IP承载网演进第一阶段,特征:终端和业务网没有融合,承载网开始从TDM/ATM向IP迁移,降低成本,投资保护,为业务网后续演进准备;IP承载网呈分散的“孤岛”状态,基本没有IP层互通,业务互通主要通过业务网关实现。

28、,IP城域网,Page 35,IP承载网演进策略,第一阶段IP承载网的建设主要是配合业务网的改造,IP承载网呈“孤岛”分布状态,可信任的业务网基本可以保证IP承载网没有安全问题;由于IP承载网业务单一,带宽要求不大,QoS压力不大,通过大带宽和网络流量规划可以有效解决QoS问题;这个阶段的演进主要需要解决IP承载网的可靠性问题,因此IP可靠性技术迅速开始商用,如中国移动T1软交换汇接局承载网(中国移动IP专网)、中国电信各省NGN智能化承载网等,快速故障保护技术使得IP承载网可靠性能够达到SDH水平。,Page 36,IP承载网演进第二阶段,特征:终端和业务网开始部分融合,如3G的移动多媒体业

29、务等,需要统一的IP承载网;具有相同需求IP承载网融合为多业务IP承载网,IP城域网从IP互联网分离,成为综合业务接入网;多业务融合IP网络降低投资和运营成本,并且朝开始下一代IP网络演进,很多国内运营商处于这个阶段。,多业务IP承载网,IP RAN,IPTV承载网,IP互联网,IP城域网,IP互联网,GPRSIP承载,2G汇接网IP承载,2G软交换端局IP承载,IP RAN,IPTV承载网,IP城域网,Page 37,IP承载网演进策略,呈“孤岛”状态的IP承载网逐步开始融合,方向是一个多业务IP承载网,多业务和网络规模的增大,对于QoS、安全和可靠性的要求增大,经验成为IP承载网建设的重要

30、要求;QoS需要依托运营经验、业务规划和业务管控等手段,辅助QoS技术来解决;安全主要采用MPLS VPN隔离不同的安全域,BGP VPN成为IP承载网的关键技术,VPN内部依赖业务网自身的安全策略;由于IP承载网的规模扩大,协议快速收敛、路由计算和FRR等可靠性技术继续完善,并且解决可扩展性问题;主流运营商开始面向下一代的多业务IP承载网建设,如中国移动IP专用承载网、中国网通3G/NGN承载网、BT规划中的21CN等等。,Page 38,多业务IP承载网模型,多业务IP承载网分为骨干网和城域网,城域网作为综合业务接入网,提供部分承载网业务接入,其它部分业务直接接入到IP承载网的骨干网;多业

31、务IP城域网成为IP互联网与IP承载网的综合接入网,IP城域网融合了IP承载网与IP互联网的特性;基础架构完善,并且朝下一代IP网络演进。,Page 39,未来承载网络的特征:终端和业务网完全融合,统一的业务网、多业务融合的终端、统一的核心网;IP承载网、IP互联网和城域网全面互通,3G、LAN、FTTX等成为城域网多样化的接入网;业务网通过承载控制层与IP承载网关联,完成业务感知、业务管控和全网统一资源管理,实现业务驱动的E2E QoS保证。,IP承载网演进的第三阶段,全面互通的IP网络,承载控制层PDF,多业务IP承载网,IP互联网,城域网,WiMAX/WIFI,LAN,FTTP/HFC,

32、NodeB,多业务IP承载网,IP RAN,IPTV承载网,IP互联网,IP城域网,Page 40,IP承载网演进策略,QoS问题成为焦点问题,也是目前业界研究下一代IP网络的重点,承载控制技术将成为解决QoS的主流技术;安全问题成为解决QoS后的重点问题,由于终端的开放性和网络的开放性,安全问题将非常复杂,IPv6技术和多业务控制网关MSCG将成为主流的技术。未来融合网络中产业价值链的重构对于IP承载网提出较高的技术要求,基于应用驱动提供所需的QoS,支持按业务和用户服务,按业务和用户计费,并支持IP网络目前和今后可能出现的商业模式,具有开放的接口、良好的可实施性、可扩展性和可管理性。,Pa

33、ge 41,华为的IP承载网平滑演进到IMS承载,IP/MPLS QoS管理可以和3GPP SBLP QoS机制的结合,用于保证IMS下端到端的QoS实现;基于NP的设备具有开放的接口和平滑的业务升级能力,保证IP承载网平滑升级到IMS承载网,实现投资保护。,CSCF3300,CSCF3300,IP承载网,3G RAN,LAN,PDF9000,GGSN,BRAS,SIP A,SIP B,DES,DES,PDF9000,RM9000,RM9000,IP承载网演进方向IMS承载网,Page 42,无缝服务体验:用户服务体验不会受网络接入方式、承载方式变化的影响;服务不再受网络边界的限制,将来是服务

34、跟着用户走;永久在线:任何对象(人/设备/应用)都是网络的一个元素,并永久性与网络连接,网络无处不在-任何人都可以通过合适的方式随时随地访问任何他想得到的服务;环境感知智能:网络主动感知用户场景、网络本身的变化以及信息的交互,主动将正确的服务推送给合适的用户,根据使用者需求及偏好提供最优接入手段(固定、无线、移动、传感),形成满足最佳服务质量要求的端到端通道;协同融合:产业融合、网络融合、服务融合。,融合的网络,固网,移动网,IMS是未来网络的趋势,Page 43,All IP架构对分组技术本身提出新的技术需求QoS/PolicyCarrier EthernetIPV6MulticastSec

35、urityAll IP架构对网络的影响是端到端的IP-based客户环境(终端、家庭网关)IP-based业务网络IP-based接入网IP-based传送网,未来网络演进实质是ALL IP,未来网络的演进核心是ALL IP;ALL IP网络体系架构本质上是革命性,将逐步淘汰传统的网络架构,重新构架一个新的网络体系。,Page 44,标准组织积极推动ALL IP构架的演进,各大标准组织以IMS为核心,牵引网络各个层面向分组化演进,为All IP奠定坚实的基础;ALL IP不再是“空中楼阁”,而是正在成为现实。,Page 45,华为ALL IP理念,聚焦:可管理、可增值的运营级IP网电信业务IP

36、承载网开放:对未来网络的持续研究和标准推动与业界主流NGN/3G系统互通与应用软件供应商的合作灵活:关注客户需求,按需定制推动电信业务IP化的积极创新,Page 46,IP网络设备主流供应商,国内运营商IP承载网市场大部分份额;数据通信是华为研发投入最大的领域之一,累计研发投入超过50亿;数据通信研发人员近5000人,在北京、深圳、南京、印度班加罗尔及 美国硅谷设有研究机构,通过CMM5认证。华为提交了 265 篇NGN、IMS及IP承载方面的文稿,成为 ETSI TISPAN,3GPP,ITU,IETF主要成员,并且华为成为众多标准组织的领导者。,华为业界领先的IP承载网专家,Page 47,Thank You,

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