如何看待下一代接入网_NGN及软交换

如何看待下一代接入网

程强　敖立 2004/08/31

一、引言

　　随着电信技术的飞速发展，电信网络架构也在几十年中不断地更新换代，成长为关系国计民生的重要基础设施。时至今日，在经历了B-ISDN的惨痛失败和Internet经济泡沫破裂的教训后，大多数人们已学会用更加审慎的态度来迎接NGN给整个电信行业带来的机遇和挑战。接入网作为公共电信网的边缘和末梢，一样在感受NGN的到来。

二、接入网的发展历程

　　接入网的发展是与整个电信网络和业务的发展紧密相关的，同时也是近几十年电信网络高速成长的重要参与者。接入网作为电信核心网络与用户驻地网络设施的边界网络的概念，生于整个电信网从模拟到数字的重大转型时期，成长壮大在电信网络的蓬勃发展时期。当数字交换机如雨后春笋般迅速在全国各地扎根时，是窄带接入网帮助电话迅速走进了干家万户。当Internet成为众多网民的宠儿时，是形形色色的宽带接入技术帮助大家圆了不再漫长等待的梦。

　　如今，NGN概念的提出为接入网的进一步的发展拓宽了新的思路。现有的接入网的概念是由ITU-T G.902建议的规定的，即接入网是业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间提供传送承载能力的网络设备和设施，其可通过Q3接口进行配置和管理。这里所指的业务节点对应于当前网络提供呼叫/连接控制的PSTN/ISDN端局交换机、ATM边缘交换机或提供交叉连接功能的DDN节点机等。

　　传统的窄带接入网以提供话音业务和数字租用线业务为主，采用的主要接入技术是综合数字环路载波(IDLC)。一般可在用户侧提供Z接口、U接口或V.35接口等，在业务节点侧使用2048kbit等G.703规定的数字接口，窄带接入网一般在SNI支持V5协议来承载PSTN交换机的用户信令完成电话业务的呼叫。窄带接入网的核心传送技术是基于电路模式的TDM技术，因此可以提供高的质量保证，但最多只能为非租用线用户提供2B+D的带宽。

　　随着Internet的兴起，提供高速的Internet接入能力成为推动宽带接入技术发展的主要动力。在用户到网络业务节点问短短的几公里成为了各种技术争相辉映的大舞台。依托于复杂的数字信号处理技术，xDSL可以在原有的市话接入铜缆上提供数兆比特的速率。而借助在桌面市场的广泛基础，以太网接入也占有一席之地。虽然，目前用户并不多，但FTTH凭借天生的超高速率和稳定性也直对宽带接入市场虎视眈眈。由于宽带接入的推动力主要来自Internet访问的需求，因此目前的宽带接入设备以提供IP数据承载能力为目标，以“尽力而为”作为主要的工作模式。宽带接入网既然提供了承载IP数据业务的能力，凭借IP强大的适配能力(Everything over IP)，VoIP提供的话音业务的开展也是顺其自然的。宽带接入网通过H.248/MGCP等协议承载话音业务的用户信令到接入网关(AG)完成VoIP的呼叫过程，但由于IP技术天然的缺少QoS的能力，VoIP的业务控制与接入网提供的承载能力之间缺少必要的联系.如此接入网难以高质量的保证话音业务的实施。

三、NGN对接入网提出的挑战

　　在2004年ITU新提出的对NGN概念的定义中，既明确了NGN是基于分组技术的网络，同时也提出了有质量保证的端到端的透明传送的能力，并强调一个从承载能力、呼叫会话和应用服务中独立出来的控制功能的概念，以达到业务与承载分离的目标和用户可以不受限制的接入不同的业务提供者。NGN的思想为接入网的设计和实施也提出了重大的挑战。

　　(1)如何在分组传送模式下保证接入网提供的QoS。由于接入网一般需要承担网络提供者能提供的所有业务的传送，并且由于采用的传送技术受媒质设施等影响具有天然的多样性，因此各种QoS保证的技术在接入网的应用有待研究。

　　(2)如何将NGN的独立控制层面与接入网的传送承载能力相关联。NGN提供的灵活快速的业务能力是与一个能高效运转的控制层以及稳定可靠的传送层分不开的。接入网作为传送承载功能的执行者，对于业务层来说应是可控的。

　　(3)如何将XNI和SNI在逻辑和物理接口之间灵活地映射和关联。NGN提出的目标中包含一致的用户感受和固定，移动业务的融合，对应到接入网中可以抽象为如何托XNI关联到不同的SNI的多归属(Multi-homing)问题。传统的接入网的UNI和SNI的归属关系一般都是配置为固定对应的，在下一代接入网中这种关系应是随业务要求和配置要求灵活可变的。

　　(4)NGN的实施要求对每个用户提供更高的接入宽带和更多的接口类型，接入技术理论上可以提供的最大传送带宽一般与所使用的传送媒质密切相关。为了满足综合业务接入的需求，是在现有的网络媒质设施上继续挖潜并组合使用，还是发展和建设新的全能的FTTH技术还没有一个明确的方向。

　　由于NGN的想法是一个新的对网络具有革命性的思想，而对接入网来说由于点多面广的特点，对技术的实施同本具有高度的敏感性。因此，迎接NGN挑战的难度也许大一些，所需要的时间也许更长一些。但是，只要有市场和技术两方面的推动力，尽快实现这些目标是有可能的。

四、下一代接入网的结构和特点

　　NGN的思想强调各种技术的综合利用和网络的可开放性，以达到业务能力最大化的目的。与传统的G.902中定义的接入网结构相比，新一代的接入网应具备更多的开放性的接口和更灵活的组网能力。为达到NGN的目标，下一代接入网在网络中的参考结构应如图1所示。

图1　下一代接入网网络参考结构图

　　在图中，XNI为接入网与用户驻地网的接口，SNI为接入网到核心网之间的接口，L参考点为不同接入网之间的接口参考点。下一代的接入网应综合利用多种手段在XNI和SNI之间提供有质量保证的基于分组的宽带的传送承载能力。下一代网络的接入网应具有以下特点：

　　(1)下一代网络的接入网具有宽带化和传输手段多样化的鲜明特点。在传送层面仍是多种接入手段并存，并大量引入容量更大的光接入网技术实现FTTC，FTTB，从而使光纤尽量靠近用户甚至实现FTTH。

　　(2)对于下一代网络的光接入网，将采用SDH(MSTP)/PON传输和组网方式，低成本地实现吉比特容量，并引入低成本的密集波分复用技术实现接入网更大容量的传输。

　　(3)下一带网络的接入网将采用与核心网保持一致的分组承载方式来实现所有的业务(话音、数据和视频)的综合传送。

　　(4)下一代网络的接入网是一个通过低成本实现QoS保证的网络，并基于SLA向用户提供不同的业务和服务。

　　(5)下一代网络的接入网的业务控制层将通过综合接入控制功能实体与核心控制设备交互来提供基于呼叫的业务。

　　(6)下一代网络的接入网是一个通过开放性的接口实现集中统一管理、管理维护方便的网络。由于接入网用户端设备的分散和数量庞大，下一代网络的接入网管理系统可实现对设备的统一自动配置和安全认证来降低网络的运行维护成本。

　　(7)下一代网络的接入网将与用户驻地/家庭网络的有机结合向用户提供更多的业务和服务。

五、下一代接入网的关键技术

　　决定网络性能和成本的是网络采用的关键技术，下一代网络的接入网应会涉及到以下关键技术：

　　1.QoS技术

　　接入网的QoS问题并不是单独存在，应纳入到下一代网络QoS的整个体系中。接入网所接入的业务是多种多样的，接入网的业务多样性使QoS的问题显得很突出。接入网点到多点的传送特点决定了MAC技术和资源调度控制是解决QoS的关键。接入网的QoS主要体现在接入网传送通路和网络节点两个层面。标准的RSVP协议由于其可扩展性差难以在核心网使用，但在接入网中却很适用。目前，业内比较一致的观点是在整个分组网络的网络边缘引入QoS信令技术，因此接入网中引入QoS信令来解决QoS是一种趋势。

　　2.多点接入控制技术

　　接入网点对多点的特性决定了无论是基于无线传输的固定无线接入技术还是基于光传输的宽带光接入技术，为了支持不同的业务QoS等级和提高信道带宽的利用率，接入网必须有高效的上行接入控制协议和带宽动态分配算法。共享传输介质的接入控制协议有固定接入、随机接入和预约接入，为了满足接入网高QoS业务和低QoS业务并存的需要，有可能采用固定接入和预约接入结合的方式来提供多点接入控制和动态带宽分配。当然，不同的算法和实现手段将直接决定其效率、性能以及成本。

　　3.传送技术

　　接入网传送技术的热点将主要集中在光传输和无线传输两个领域。

　　(1)对于光接入技术，除了传统成熟的SDH/MSTP技术之外，目前研究的重点是低成本吉比特速率的BPON技术，这主要包括TDMA-PON和WDM—PON两种技术。

　　·对于TDMA-PON，其关键技术主要包括测距技术，快速同步技术，突发发送和突发接收技术，动态带宽分配和上行接入控制技术，加密技术等。这些关键技术最终表现在高效低成本的激光器件和核心的控制芯片上。

　　·对于WDM-PON，一种是为每个ONU分配一对波长，分别用于上行和下行传输，这样就提供了OLT到各ONU固定的虚拟点对点双向连接。另一种是根据需要为ONU动态分配波长，各ONU能够波长共享，网络具有可重构性。WDM-PON的关键技术主要包括OLT多波长光源技术波分复用和解复用技术，波长监控技术，ONU光发送技术，上行媒体接入控制技术等。

　　(2)在无线接入领域，具有更高频谱利用率和抗干扰能力的调制编码技术是研究重点。正交频分复用OFDM技术被认为是下一代移动通信RAN的首选技术，而固定无线接入由于其无线信道特性将好于移动无线接入，其率先引入OFDM的现实性和经济性将更好，同时又为移动通信预热。OFDM系统中有三个问题非常关键，即同步技术(包括载波同步、样值同步和符号同步)，信道估计和纠错编码技术，降低峰均比技术。

六、结束语

　　综上所述，下一代接入网从网络结构上更加灵活，从技术上提供了更加高的带宽和质量保证，从业务上更加开放和多样。下一代接入网将与核心传送网和业务网一起为NGN的思想在网络中的实践不懈努力。

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