第十二篇专家论坛

第十二篇专家论坛内容摘要：

发展。 发展是硬道理，只有发展了，我们面临的问题才好解决，否则只能被动挨打。 我们要紧紧把握住信息网络化所带来的历史机遇，迎接它所带来的挑战，加快我国信息技术和网络技术的发展，并将其成 果广泛应用于各地区、各部门。 我们要树立紧迫感和危机感，发挥后发优势，发挥我国党和政府的组织优势，同时充分运用竞争机制和市场的力量，调动各方面积极性和创造性，以网络化为重点推进信息化，以信息化为契机带动工业化，走出一条有中国特色的实现信息化与现代化的发展道路。 十字路口的思考 ── NGN 之路 邬贺铨 中国工程院副院长、院士 随着业务和技术的发展，一百多年来电信网络体系经历了重要的历史演变。 从模拟到数字是电话网时代有代表性的里程碑，移动通信业务的发展和迅速普及则进一步开拓了电信网技术和应用的新领域。 新世纪之 初种种迹象表明网络还将面临更大的变化，电信网将演进到信息网，这是由于网络业务的变化所决定的。 按照现在的发展速度，全球移动通信用户总数超过固定电话用户总数会在 2020 年底或 2020 年初实现，互联网用户数（包括无线互联网用户）也将在四、五年内超过固定电话用户数。 这种业务结构演变的趋势在中国也不例外。 另一方面，数据业务发展很快，但所占投资和消耗带宽与收入不成比例， IP 收费模式对传统电话收费模式的冲击不断缩小电信网的赢利空间，移动用户的增长与 ARPU(平均每用户贡献的电信收入 )的下降同样很快，电信业超高速发展和高利 润时代难以再现。 在过度投资而又需求不足情况下，全球电信业落到低谷，电信界期待着开发出适合人们需要的能刺激电信业发展的新业务与应用，例如像移动电话、 Intemet那样足以改变人们工作和生活的业务和应用。 而这些未来的新业务与应用需要新技术或新的网络体系来支持，因此可以说电信网业务和技术目前都走到了发展的十字路口，电信网技术面临换代的前夜。 一、下一代网的产生背景 现在的电信网对电话业务是相当成熟和有效的，但以电话网来传数据信息难以适应高速数据业务日益增长的要求，以电路交换方式来传送分组交换的数据 效率很低。 互联网就效率而言是一个对无连接业务优化的网络，但相对指数型增长的 IP 业务量也暴露出始料不及的可扩展性问题，安全性更令人担忧，此外互联网也可以传送电话，但现有的 IP 电话质量难以令人满意。 对移动通信业务而言，目前的互联网还不具有在不同接入网上的业务可携带性，即还需要增加移动 IP能力。 从网络资源的利用和管理以及用户的使用方便特别是多媒体业务的发展考虑，总是希望网络能够成为多业务平台，下一代网 (NGN)或者说信息网就成为人们的期望。 什么是下一代网呢 ?目前仅有 ETSI 对 NGN 给出定义，“ NGN 是一 种规范和布署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口的方式，给业务提供者和运营者提供一个平台，借助这一平台逐步演进以生成、布署和管理新的业务。 ” ITU 在一些文件中对 NGN 提出如下的解释： “ NGN表示了实现全球信息基础设施 (GII)的关键技术。 NGN 被看作是 GII 的‘网络联邦’（用 IP 能力增强的传统电信、广播和数据网的联合）的一部分。 这一概念使人们能够在任何时间、任何地方和以可接受的价格与质量安全地使用一组包括所有信息模式和支持开放式多种应用的通信业务。 ”上述笼统提法没有给出 NGN 与现有网不同的特征，与 其说定义不如说反映了人们的愿望。 ITUT 列出如下七方面作为 NGN 的基本特征：基于分组传送；控制功能与承载能力、呼叫 /会晤及应用 /业务能力分离；通过开放接口，业务的提供与网络独立开发；支持广泛类型的业务包括实时、流媒体、非实时业务和多媒体业务；具有端对端透明性的宽带能力；与现有网互通；通用移动性；用户无拘束的接入和对业务的自由选择能力。 从这些特征可以归纳出下一代网络将是 9 基于 IP 协议且有电信业务质量 (QOS)保证的网，宽带化和移动性是其基本能力。 之所以选择 IP作为 NGN 的统一协议井非认为其足够理想， 而是因为它已无处不在。 不过也有人认为若用 QOS来改造 IP，则可能又回到类似 ATM 的老路，因此 NGN 的 QOS 要求及其在 IP 基础上的实现方式是当前研究的热点，但目前除了 IntServ(综合服务 )， DiffServ (区别服务 )和 MPLS(多协议标签交换 )外还没有更有效的方法。 二、基于软交换体系的业务节点 作为 NGN 业务节点需要与现有的电路交换业务节点共处，因此 NGN 的业务节点往往需要具有网关功能，实现电路网与分组网的互通，除了用户面信号格式的互通 (媒体网关 )外，还需要有控制面和管理面的互通功能 ，例如电话网编号与分组网 IP 地址的变换、用户身份认证与授权、资源管理与账户管理等。 传统的业务节点在实现时其用户面和控制面及管理面之间并非开放接口，新业务的开发和功能的增加并不方便，业务节点缺乏智能。 因此在考虑 NGN 业务节点时倾向于用户面、控制面和管理面之间采用开放接口，即媒体网关与业务控制功能可以分离，新业务与新功能的增加可借助于通过标准的开放接口相连的应用服务器由第三方供应商的软件来支持，这不仅大大增强了节点的智能，而且真正为“网络就是交换机”的实现提供了可能。 媒体网关之间的分组网目前仍用路由器或 ATM 交 换机作为转发节点，它本身与业务无关，但却能够受控灵活提供各种业务所需的不同的带宽，起到了交换矩阵的作用。 这种设计思想被称为软交换体系。 软交换机通常指业务控制层，它基于软件实现呼叫控制、媒体网关控制等功能，因此也可称为呼叫服务器或呼叫代理。 软交换是一个开放体系，利用 MGCP/ 和 SIP/BICC 等协议软交换机仅仅需要实现各种业务公用的基本呼叫控制功能，而与业务有关的功能将放在业务应用服务器。 因此软交换体系适用于宽窄带各种业务，在容量和功能等方面都具有可扩展性，实现了过去智能网不能真正做到的按需快速生成 新业务的功能。 不论新老运营商都对软交换体系寄以较高期望，前者希望借此只建数据网就可同时提供电话业务，后者看重其可迅速提供新业务的功能籍此来锁住大客户，增加新的收入来源。 软交换机虽然作为业务节点的呼声很高，但需要解决话音信号 IP化后的 QOS 和安全性问题，对话音信号的呼叫处理时延也比电路交换机长，开放的接口在有利于形成多厂家环境的同时也带来互通性问题，在电信生态链尚未完善多赢机制前，第三方参与开发应用服务器的积极性不高，这将使软交换体系丰富业务功能的潜力大打折扣，而且期待的杀手锏类应用尚未问世使软交换体系空有潜 力也无从发挥，还有如何利用软交换机组网也是新问题，总之软交换机技术有待成熟，经济性也有待证明， NGN 业务节点之路还比较遥远。 三、基于自动交换光网络的传送网 在朝着下一代网络的发展过程中，传输网络宽带化是基础， Tb／ s 级光纤传输系统应运而生，它由密集波分复用技术所支持．通过适配将 IP 包映射到波长，省去了中间的层次。 利用光分插复用器 (OADM)和光交叉连接设备（ OXC）可提供快速和灵活的光层保护与恢复功能，在最近这几年可以做到的是将多协议标签交换 (MPLS)技术与波长路由结合实现光路由器，这也 是传输节点与业务节点的综合，突破了传统电信网传输与交换完全分离的界线，如果能够将管理面的对网络容量调度和拓扑结构配置功能移交给控制面，利用信令来控制网中节点的配置，就可构造实时响应的传送网，对电信网的体系结构将产生深远影响。 这一概念被称为自动交换光网络 (ASON)，它使传送网的功能从传输、恢复和链路管理扩展到包括连接接纳控制、信令、选路和发现，即在传输网中引入交换和选路功能，这是传输系统内涵的一次革命。 目前已有提议 ASON 采用 Inter的 OSPF、 ISIS、 BGP 等作为选路协议，使用 RSVPTE、 CRLDP 和 GMPLS(通用的多协议标签交换 )作为信令协议。 GMPLS 可看成是涉及多个交换／转发平面的 MPLS+MPλS (多协议波长交换 )， GMPLS 引入链路管理协议 (LMP)，将 MPLS 的标签控制对象从 IP 包或 ATM 信元扩展到 SDH的 vc／ vp(虚通路／虚通道 )、光路的波长及光纤。 ASON 的按需带宽分配和快速动态选路能力为竞争环境下的运营商所看好，将它视作 NGN 的传送平台。 但 ASON 也面临标准的成熟性、系统的经济性和多厂家的互连性问题，另外 ASON 的引入对网络保护恢复体系内各层的协调和大容量 10 光纤通信系 统的设计 (光放大器增益均衡和光通道色散管理对光路由的透明性 )提出了新的要求，ASON 也是对电信运营公司的现行管理体制的挑战。 四、宽带综合多业务平台 ——— 城域网和接入网的发展 传统的电信网按照长途网、本地网和接入网来划分，现在逐渐过渡到以核心网、城域网、接入网和用户驻地网 (CPN)来分割。 核心网变得越来越简化，网络的复杂性推到边缘。 计算机网中应用的城域网概念在电信网中进一步扩展，这是一个适于发挥千兆以太网和万兆以太网技术的场合。 以太网技术最近几年系统比特率迅速提高，单位带宽的成本显著下降，而 且工作模式已从广播式扩展到点到点和全双工，由于其易于连接、简单及可扩展性，过去只用在 LAN 中的以太网技术将进入公用网。 但公用网的应用需要增加多业务传送平台 (MSTP)的特性，这对以太网技术提出很多新的挑战。 例如对在以太网上传输的实时信号需要提供 QoS 措施，在公网上应用还需要具有计费和维护管理功能，对共享以太网的用户需要逻辑隔离，针对这些要求已有一些解决方案。 随着光纤到小区或到大楼，所谓“最后一公里”实际上只有数百米，但接入网的复杂性和多样性并没有降低，其作为多业务接入瓶颈的重要性更加突出，宽带化、资源动态分 配和安全性管理也是下一代接入网的主要特征。 基于 SDH 或 ATM 的 MSTP、 VDSL 和 EPON 都在改进力图适应这一要求。 工作在较高频段的 WLAN 结合了以太网和宽带无线技术的优势，在最后的几百米内以其灵活性和高带宽挑战光纤和铜线接入系统在 NGH 的宽带接入技术方面将占有重要位置。 五、第三代移动通信 移动通信的换代特征十分明显 ,WCDMA、 cdma2020 和第一代、第二代移动通信一样都是基于频分双工 (FDD)方式，上、下行使用不同的频段， WCDMA 和 cdma2020 的不同主要在信道带宽、码片速率等方面。 TDSCDMA 则基于时分双工 (TDD)方式， 信道，低码片速率 ()，在同一频段内依靠按需动态分配时隙来适应上、下行信号的带宽需求，这一方式不仅节省频带而且能灵活匹配宽带信号天然的上、下行不对称性。 TDSCDMA 的多址方式不是单纯的码分，而是在时分的基础上再码分，由于同时采用 TDMA 与 CDMA 技术，适于兼容 GSM 的网络。 TDSCDMA 使用智能天线、同步等技术减少了多址干扰。 还采用了不同于 WCDMA 和 cdma2020 由终端发起的软切换，它被称为接力切换。 TDSCDMA 不及 前两种方式之处主要是可承受的终端运动速度， ITU规定 TDD 方式应能支持 120km/h， FDD 方式应能支持 500km/h。 对于城市地区， 120km/h 的运动速度几乎可以覆盖所有情况了。 由于 TDSCDMA 使用智能天线其频谱利用率高于第三代移动通信中其他方式，特别适于高话务密度地区使用。 鉴于 3G 标准目前的格局和欧、美对各自标准情有独钟的历史， 3G 用户的世界漫游只能寄托于多模和多频的终端，甚至要求和 2G 终端兼容，这增加了 3G 终端的复杂性，推迟了 3G 的面市时间，更为关键的是还未开发出非 3G 不可而又为广大用 户认可的业务及应用。 不过 3G 高效的频谱利用率不仅对宽带业务就是对话音仍然十分有吸引力，大城市频谱紧张的局面期待 3G 来缓解，而且随时随地高速上网和视频流媒体将会有可观的市场前景，总之对 3G 既要有信心还要有耐心。 六、 IPv6NGN 地址方案 3G 网络的发展方向是全 IP，所谓全 IP 即核心网和无线接入网均基于 IP 协议。 随着 和3G 的发展，移动通信终端将成为超过 PC的最大众化的上网工具， IP 地址不够的问题将越加突出。 目前使用的 IPv4 地址由 4 个字节组成，总数有 42 亿个地址，其分配极不合理， 目前只有 27％的地址容量尚未分配，如果已分配的地址不作调整的话，按照目前 Inter 主机数的发展速度，全球大多数地区到 2020 年将会感到 IPv4 地址枯竭。 可以在 IPv4 中采用无类域间路由 (CIDR)技术，即以几个连续的 C类地址 (即相同的前缀 )取代一个单独的 B 类地址的方式来解决 B类地址的匮乏问题，这称为“路由表聚类”。 还可以由每个 ISP 获得一段地址空间后，再将这些地址分配给用户。 此外还可使用地址转换 (NAT)技术，即在网络内部使用私有地址，接入互联网时转换为公有 11 地址。 这些方法有一些局限，例如 NAT 不能保证 端到端的安全服务，而且引入了时延和存在单点故障的可能。 因此向更大容量 (源和目的地地址各有 16 字节 )的 IPv6 地址方案的过渡势在必行。 但鉴于一个使用 IPv4 的网络并不是简单依靠软件升级就能变成 IPv6 网络，升级后原路由器处理能力的下降是必须考虑的问题。 因此将存在两种地址方案并存时期，目前提出的解决办法有几种，例如核心网用 IPv4 而边缘网用 IPv6，中间设网关转换；将多个将要到达同一核心网出口的 IPv6数据包封装在 IPv4 数据包里以隧道方式传送。