通信网的演进以及下一代网络体系

2019-11-03 19:12:00

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供稿：网友

□中国普天信息产业集团公司系统工程部李鲁湘

□中国普天信息技术研究院业务拓展部宋健　　中国的通信网20年来发生了巨大的变化，电信技术及其运营业正面临着百年一遇的巨大变革，全球性的市场开放、引入竞争机制的速度明显加快，电信管制体制改革的力度显著加强。由于信息技术进步之神速，毫无疑问地将对电信网设备、组网、服务、应用、资费政策诸方面产生巨大的影响，不同行业、技术互相渗透走向融合的局面正在形成。

　　一、通信业务的发展给我们又提出新的课题

　　目前我们现有的通信网络由于通信协议种类繁多（如1号信令、7号信令等等），各种通信协议、信令之间都不兼容。造成遵守不同协议、信令的设备之间不能兼容，而必须通过协议、信令的转换或网关来进行通信。这不但影响了整个通信网络的效率，而且给整个通信网络的管理、计费带来了困难，更对网络设备的竞争造成壁垒，非常容易造成跑马圈地的现象。

　　对于未来高速信息网络，我们认为应该从根本上改变这种情况的出现，应该制定统一的通信协议。这样不但使得整个通信网络能够充分提高效率、便于管理和计费，而且对于各种通信设备都能够通过一种统一的方式来进行衡量，从而可以更加客观地评价一种通信设备的优劣。　　由于通信网的发展是一种持续的过程，我们不可能抛除原有网络去建设一个全新的网络。因此对于未来高速信息网络的建设，我们必须要能够保证对一切原有业务的支持，从而实现网络的平滑升级。而对于网络的建设，我们也必须考虑到未来技术的发展，从而保证能够支持未来更多的新业务。如何面对网络技术和网络业务新一轮的发展，采取什么样的过渡策略将是我们关心的新课题。

　　二、理想中的通信网的演进过程

　　新一代的网络形态公认为分组网络，现在的网络如何过渡到新一代网络之中，是人们关心的问题。下面给出了网络过渡的几个阶段，目前我们仍处于网络过渡的第一阶段。

　　1．理想中通信网演进的第一阶段

　　在此阶段，电路通信网和数据通信网处于分离状态，网络之间的互连通过接入服务器（AS）或网关（GW）完成。此阶段由于两个通信网之间业务量不很频繁，因此接入服务器和网关基本同电路交换网的核心电路交换机连接，该连接方式可称为骨干网相连。

　　2．理想中通信网演进的第二阶段

　　随着两个通信网之间的业务量不断增加，接入服务器和网关的位置开始下移到下一层交换机或接入网段。这时两个网络之间可以通过多个层次进行业务上的通信，在该阶段PSTN与数据网络之间的连接将下移，网络之间可通过端局和接入层相连。

　　3．理想中通信网演进的第三阶段

　　随着数据通信网络业务的不断丰富，技术的不断更新，最终整个网络将演变成ip作为整个网络的核心，以ATM、IP、UAS作为整个网络的边缘和接入的方式。其中CR作为整个网络的核心，负责整个网路的IP选路。以WDWM方式的IP over SDH或IP over Optical为传输手段，负责整个高速信息网络的传输。以ER或ATM交换机作为边缘层，以UAS（UAS=LE+GW+AS+AN）作为整个网络的接入手段。该阶段整个网络将以IP协议作为统一通信协议，两个通信网的业务将完全进行融合。网络的特征将只在网络的边缘地带才能够显示出来，在此时骨干网络只起信息传输的作用，业务特性只能在网络的边缘实现。

　　在这样一种网络形态下，现有通信网的主体业务（话音业务）如何融合，网络如何过渡，是大家关心的一个大问题。

　　三、下一代网络体系及技术

　　IP将成为未来信息通信的主导技术，各种业务可由IP包来承载（Everything over IP），而IP信息流又可以在各种传输媒体中传送（IP over Everything），并以IP网为基础，最终实现数据、话音、图像业务融合和网络融合。采用统一的技术解决方案（Integrated Solution）来构建新一代信息网络（Information Network），以提供话音、数据和图像等综合服务（Integrated Service），将成为人们不懈努力的追求目标，代表着二十一世纪新一代通信网络的发展方向。

　　有关下一代网络的体系架构和内涵是目前国内外关注的热点，NGN（Next Generation Network）是当前人们关心的热点，当然人们更加关心NGN的特点及其发展目标。文本简述了软交换的概念和存在的问题，最后从移动性、QoS，以及向IPv6的演进等方面讨论如何向NGN的目标演进。

　　在研讨下一代网络体系及技术时，应从业务需求的分析入手，考虑网络装备的情况，研究新一代网络体系架构。NGN具有广泛的内涵，其涉及的范围相当广泛，主要研究的内容如下：新业务和应用的研究；网络传送的基础设施；网络体系架构的研究；IP网络技术的研究；网络融合技术的研究；互通和互操作的研究；新型的控制、管理和运维机制；各网络单元的研究；新网络协议的研究；网络安全体系和技术的研究；测试技术的研究。

　　1．NGN的特点及发展目标

　　下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络构架，有三大特征。

　　（1）采用开放的网络构架体系，其特点如下：将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展；部件间的协议接口基于相应的标准。部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要，自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通。

　　（2）下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是：业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。

　　分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。

　　（3）下一代网络是基于统一协议、基于分组的网络。现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网不可能以其中某一网络为基础平台来生长信息基础设施。但近几年随着IP的发展，才使人们真正认识到电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络，即人们通常所说的"三网"融合大趋势。IP协议使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通，人类首次具有了统一的、为三大网都能接受的通信协议，从技术上为NII奠定了最坚实的基础。

　　目前互联网已发展成为全球的信息网络，其规模和用户数量仅次于电话网（PSTN）和有线电视网。从其发展的过程来看，互联网有许多方面与构想中的GII有着惊人的相似之处，如覆盖全球、全方位命名、全方位服务、开放型系统、可支持视频、音频多种业务等。而这些方面恰恰是PSTN所固有的缺陷（除了覆盖全球之外），因此互联网的快速发展既给我们带来了机遇，又使我们面临严重的挑战。专家预测互联网的未来发展必然会促使行业之间的互相渗透、重组和新生，互联网在下一世纪的社会经济发展中将起到越来越重要的作用。

　　2．NGN四层网络结构

　　下一代网络在功能上可分为如下四层

　　但是，将现有网络演变成下一代网络并非一日之工，原有的网络与新网络将并存相当长的时间，所以新网络还需能够和原有网络互通，这要求新的网络体系能够完成以下功能：采用TDM传输网和SS7信令网互通；与现有的业务(如智能网提供的业务)互通；与现有的PSTN网络体系融合。

　　3．软交换（SoftSwitch）是控制核心

　　软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络（NGN）提供具有实时性要求的、业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。

　　简单地看，软交换是实现传统程控交换机"呼叫控制"功能的实体，但传统的"呼叫控制"功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。相信未来的软交换应该尽可能简单，智能功能则尽可能地移至外部的业务和/或业务层。

　　四、现有电信网络如何演进到NGN

　　现有电信网络在话音业务方面已经相当成熟，拥有遍布全国的电路交换网络。在这几十年来，电信投入了相当大的资金，如何保护现有资金和保护现有电信业务的收益是电信网络演进至NGN需要解决的问题。在本文第二节中所论述的网络过渡模式中，我们认为网路的演进应该分为几个层面。

　　1．从网络接入层上的演进

　　宽带接入建设为用户提供宽带的且面向分组的接入，可以为用户提供更加高速的接入方式。从接入层演进有利于现有用户的稳定，现在各地智能小区的建设已经全面展开，这意味着网络接入层面向NGN的演进的开始。

　　2．从长途网络层面上的演进

　　长途话音业务是当前电话网络中收入最大的业务之一，所有的通信运营商都在关注这项业务。利用集成的或独立的中继网关，旁路部分话音业务到IP或ATM网络上，利用SoftSwitch进行路由控制和业务的提供，可称之为中继旁路的策略。利用这种方式可以减缓现在的电路交换网络的拥塞问题，同时也有利于新型通信运营商的进入。

　　3．从本地交换网络层面上的演进

　　本地交换局在电话网络中是投资最大的部分，在这部分中有大量的用户机架以及许多本地的电话业务数据，网络改造将是最为困难的。我们可利用综合的具有大容量的宽带接入设备取代现有的用户架，以独立的接入网关接入到IP网络或ATM网络，升级SoftSwitch和应用服务器以支持本地的电话业务和其他业务。

　　五、关于NGN的前景分析

　　软交换技术起源于美国的企业网应用，即便今天，也仍然主要以企业内部和长途话音网上的应用居多。它对于运营大型网络需要解决的IP地址规划、QoS，网络安全等问题考虑较少，几乎就是直接移交给宽带IP网去解决。目前，国外已经有许多运营商开始NGN的试运营，我国的主流运营商也已着手进行NGN的实验，但NGN能否如其所愿带给运营商和普通老百姓所需要的东西，本身并不明朗。NGN究竟有多大的前景？是否会像以前的宽带网络热一样雷声大，雨点小？

　　NGN一个重要的特点是网络平台的开放性。一个完全开放的网络平台，为业务运营商的发展提供了良好的基础。对于我国的运营商来说，技术不是需要担心的主要问题，关键的问题是，有没有能力将庞大的市场潜力转变成忠实的消费群和源源不断的业务收入，让现有的投资发挥最大的效率，从而增加业务收入。途径主要有两个，其一是开拓增值业务，其二是通过管理提高服务能力。

　　NGN网络一个最大的特点是业务驱动网络，那么NGN到底能提供什么有价值的应用业务呢？从目前NGN的资料来看，NGN除可以提供现有PSTN网上的业务外，还可提供诸如统一消息、即时消息、在Web上打电话、开网上会议等等业务。但这些业务实际上有多大的吸引力呢？就拿统一消息来说，国内业务领域目前已经有数十家企业可提供UMS（统一消息系统），先不谈UMS有多少用户用，统一消息不用NGN的技术都可实现，等到NGN出现，它如何从原有市场上将用户争过来呢？同样，在Web上打电话，开网上会议等业务将来也很难吸引用户。

　　NGN兴起的时候似乎很有前景，但经过几年实践证明NGN的前景令人堪忧。前些时候，使用软交换技术的全美第四大本地运营商McLeoUSA和著名的全球IP电话提供商GlobalCrossing已经宣告破产，用软交换提供长途话音的Level3公司经营状况也是举步维艰，这些情况无疑给准备采纳NGN的运营商敲响了警钟。在拉美，Telefonica、巴西电信、CTBC等运营商对设备供应商进行测试后，得到的结论是NGN在技术、标准和产品成熟度方面仍然不能满足大规模运营的要求，因而放缓了NGN的建设脚步。

　　因此，我们在讨论NGN网络及其发展时，一方面要考虑到网络演进方面的技术问题和应采取的策略。同时，我们更应该考虑新技术应用的时机问题和可能带来的经济效益。中国的通信网经过20年的高速发展，越过了世界通信发达国家50年以致更长时间发展的道路，现在我国的通信网在网络技术和网络形态上已与通信发达国家基本持平，我们的网络水平已不是20世纪80年代的水平，为了达到现在这样的网络我们已做了大量的投入。向新一代网络迈进时，我们网络水平已处于世界的前列，如何使现有网络继续发挥作用，如何考虑此时的网络过渡问题将是我们慎重研究的问题。

摘自《通信世界》2002/20期

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