電信網絡技術發展的主要熱點問題及趨勢探討

2019-11-03 19:29:56

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中國電信研究院副院長趙慧玲

　　一、NGN網絡架構及演進的研究

　　電信網絡的發展趨勢是在分組化的ip平臺上提供豐富的、多樣化的業務。國際各標準組織開始NGN標準化的研究，隨著這種趨勢的日益明顯，市場對于全球性的NGN標準提出了非常迫切的要求。目前國際NGN標準的研究重點之一是在NGN的體系架構和網絡演進等方面。

　　1.NGN的體系架構（IMS）

　　NGN的體系架構目前討論最多的是網絡融合架構,歐洲TISPAN計劃將NGN架構描述為4個網絡子系統,即IMS多媒體子系統、PSTN、ISDN仿真子系統、基于RSTP的流媒體子系統和其他多媒體子系統。ITUFGNGN將其進行了相應的修正，在此基礎上2004年12月會議繼續補充了NASS和RACE功能。

　　IP多媒體子系統（IMS）為NGN接入網和終端提供基于SIP的業務，包括多媒體會話業務、集群信息定購等。

　　PSTN、ISDN仿真子系統是從與IP網絡通過網關相連的傳統終端的角度模擬PSTN、ISDN，它保證PSTN、ISDN業務的可用性和同一性，使得用戶感覺不到他們并未與PSTN、ISDN直接相連。PSTN、ISDN仿真子系統與IMS在邏輯上是分離的，其技術上的不同點在于前者是基于H.248和SIP-I的，而后者是基于純SIP的。值得注意的是，兩者只是在概念上的分離，不同子系統的功能實體可能在同一物理節點上實現。

　　網絡附屬子系統（NASS）提供IP地址分配（如利用動態主機配置協議DHCP）、IP層認證、基于用戶輪廓的網絡接入鑒權、基于用戶輪廓的接入網絡配置、IP層位置管理等功能。

　　資源和準入控制子系統（RACS）提供準入控制和網關控制功能。準入控制即依據用戶輪廓、運營者策略和資源可用性進行準入決定；網關控制包括網絡地址和端口轉換、DSCP標記等。

　　2.網絡演進

　　NGN的網絡演進目前引起了廣泛的關注，固網演進是否適于采用IMS的架構,IMS（IPMultimediaSubsystem）是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒體業務的子系統，它的核心特點是采用SIP和與接入的無關性，目前IMS支持2G和3G的移動接入方式，還不能支持固定接入方式。在網絡融合的發展趨勢下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網絡融合方案，目的是使IMS成為基于SIP會話的通用平臺，同時支持固定和移動的多種接入方式，實現固網和移動網的融合。但目前相當多的運營商面臨的問題是如何將傳統基于電路的PSTN演進到基于分組技術的NGN中。盡管IMS可能成為NGN的重要組成部分，但是這種模式并不是很容易能夠迅速進行商業化的部署，特別是移動網絡和固定網絡的差異也使為移動網絡設計的IMS的推廣造成了一些不確定的影響。

　　目前，以歐洲ETSI為代表的TISPAN計劃提出了基于IMS的體系架構是NGN的主體架構，認為IMS代表了NGN網絡發展的方向。IMS系統采用SIP進行端到端的呼叫控制，這就為IMS同時支持固定和移動接入提供了技術基礎，也使得網絡融合成為可能。但是由于基于IMS的網絡融合的研究剛剛開始，技術上還不夠成熟穩定，其標準化工作也相應地成為了目前研究的重點。雖然ITU、3GPP、TISPAN都已經確定了IMS作為NGN的基礎框架，但很多網元和接口的功能還需要進行增強或修改；此外，目前標準組織的活動還處于功能需求的研究階段，實現這些功能的流程、消息及參數還需要具體的規范定義。從產品的開發看，雖然國內外主流廠商都在進行IMS產品的開發，但受到標準進程的限制，目前的產品僅能支持IMS的某些應用，并非完整意義上的IMS網絡產品，不能夠滿足運營商大規模建網的需求。對于運營商而言，基于IMS的網絡融合方案可以使其基于統一的核心網絡為固定和移動用戶提供相同的業務，相對固網和移動網的核心網并存的網絡架構，不僅可以減少網絡結構的復雜度，也應該可以降低網絡的運維成本，但是同時也對網絡的運營和管理提出了挑戰，運營商需要針對網絡融合的新架構研究相應的管理對策。IMS將來如何提供統一的業務平臺，標準乃至商品的成熟性等問題仍有待進一步的探討和解決。

　　在2004年12月ITUNGN會議上，大會同意啟動基于呼叫服務器（軟交換）的網絡演進的標準化研究。ITUFGNGN也在2004年6月啟動了PSTN演進的研究，提出了基于呼叫服務器（軟交換）的PSTN演進方案和示例。

　　二、以開放體系架構和基于分組傳送為主要特征的軟交換技術

　　軟交換技術是近年發展起來的一種新的呼叫控制技術，已經逐漸成為電路交換向分組交換演進的主流技術。從技術發展趨勢來看，電路交換將向以分組技術為基礎的軟交換演進，但在相當長的時間內電話交換網仍將與軟交換網絡共存。實踐證明，軟交換技術趨于成熟，達到了組建商用網絡的技術條件。采用軟交換技術實現電路交換向分組交換演進是電話網發展的重要技術舉措。

　　軟交換技術從1997年開始發展，正在逐步從試驗階段走向商用階段，并在國內外得到應用。總體上看，美國的運營商要領先于歐洲，新興運營商要積極于傳統運營商。目前，美國的Verizon公司、SPRint公司、加拿大的BELLCANADA、英國的BT等公司已經開始引入軟交換系統并開展業務。國內運營商也陸續開始利用軟交換系統提供業務。隨著競爭的日益激烈和多樣化、個性化業務需求的不斷增加，軟交換技術已經成為運營商實現綜合業務經營、向不同業務領域滲透的重要技術手段。

　　軟交換業務提供方式有三種：由軟交換設備提供PSTN基本業務及補充業務；采用SIP應用服務器或Parlay應用服務器來提供運營商自營的新型業務；利用PARLAY應用服務器通過第三方提供業務，此種方式仍處于探索階段，應進一步深入研究和實踐。

　　在語音網絡引入軟交換技術應認真研究引入的策略和不同廠家業務平臺的互通。

　　三、基于MPLS、逐步引入IPv6，確保安全和多業務能力的數據技術

　　1.MPLS技術

　　基于MPLS的IP網絡技術是目前國內外主流運營商的一致選擇。從今后的整體網絡定位和業務發展趨勢來看，逐步向網絡邊緣擴展的MPLS是面向傳統和新型業務的核心承載技術，是實現網絡融合的統一基礎承載平臺。隨著技術及應用的發展，需要在MPLS網絡中逐步部署MPLSOAM功能。MPLS主要用來提供成熟的BGP/MPLS方式的三層VPN和Martini方式的二層VPN業務。在全網統一的策略前提下，以DiffServ模式結合多種節點QoS保證技術，逐步實現IP網絡業務的分類控制，滿足關鍵業務及用戶對網絡傳送的帶寬、時延和抖動等性能要求；業務控制協議以COPS和RADIUS協議為主。

　　在全網統一策略的前提下，IP網絡以DiffServ模式為主，結合多種節點QoS保證技術，逐步實現業務的分類控制，用來滿足關鍵業務及用戶對網絡傳送的帶寬、時延、抖動等性能要求。業務控制協議以COPS和RADIUS協議為主。中國電信正在積極打造基于MPLS技術的精品網絡,為實時業務保證服務質量和企業客戶提供優質的服務.

　　2.IPv6技術

　　IPv6相關技術本身已經基本成熟，全球IPv6地址的分配正在加速。各運營商正在積極研究向IPv6的過渡策略。并充分利用寬帶用戶快速發展的契機，使新增的IP城域網/接入網設備具有IPv6的能力。同時將繼續探索IPv6特色業務和所需的業務平臺。

　　國內外對于IPv6的關注已經上升到了相當的高度，對IPv6的各項研究和實現已經展開。華為、中興、思科和Juniper等廠商已經開發出了面向IPv6網絡的路由器產品，日本KAME、微軟、IBM、SunMicrosystems、Trumpet、Hitachi等公司，分別研制開發了不同平臺上的IPv6系統軟件和應用軟件。日本目前是全球擁有IPv6地址最多的國家，NTTCom和KDDI等主要日本運營商現在幾乎都提供了IPv6業務。

　　歐洲國家對IPv6發展極為重視，主要原因在于歐洲在移動通訊領域已經掌握了先機，即將到來的3G時代更讓他們看到了在未來網絡經濟中與美國并駕齊驅的希望。要將這一希望變為現實，IPv6統治地位的早日確立就成為關鍵中的關鍵。為了抓住這一發展的契機，歐洲的各大廠商和運營商都對IPv6寄予了厚望并全力推廣和研究IPv6，如諾基亞、愛立信、BT等公司一直都是IPv6研究方向的主要引導者。

　　美國是互聯網的發源地，以IPv4為基礎的互聯網成就了美國新經濟的巨大發展，“911”后，美國為了防止恐怖分子對網絡的襲擊，迅速采用增強安全性的網絡協議，開始大力推動IPv6的發展，其中重要的一條是IPv6的安全性要比IPv4高。并且在美國也有了IPv6的商用網，目前美國國防部已經開始正式的IPv6試驗工作，并計劃在2010年前將所有的軍用裝備替換成支持IPv6的設備。

　　在國內，最早進入IPv6領域的是CERNET，在國內教育網范圍內組建了IPv6試驗床。在政府方面，由國家發展改革委員會牽頭，聯合工程院、科技部、教育部、信息產業部和自然科學基金會等部門啟動了中國下一代互聯網項目CNGI，以促進IPv6在中國的普及，該項目既是一個科技開發項目，也是一個試驗示范工程項目。臺灣省于2002年8月起開始啟動“e-Taiwan計劃”，其中明確制定了互聯網從IPv4過渡到IPv6的日程表，即到2007年全部更換為IPv6。其目標是到2008年，臺灣省的互聯網將全面過渡到IPv6。

　　作為國內最大的電信運營商之一，中國電信集團公司積極進行關于下一代網絡的研究與試驗。通過研究IPv6及相關技術，為中國電信制定長遠的NGI/NGN發展策略提供了決策依據，避免在戰略政策的制定上陷入誤區。另外，通過深入的研究和廣泛的實驗，為中國電信建設下一代網絡進行技術儲備和提供技術支持。目前Internet正以令人難以預料的速度在膨脹，據統計平均每年Internet的規模都擴大一倍，當前推動Internet發展的動力是日益成熟的個人電腦市場。更高的性能和更低的價格使得個人電腦市場成為Internet發展的巨大引擎，這是在Internet發展初期所沒有預料到的情況。尤其值得注意的是，Internet下一階段發展的動力將不僅僅只是個人電腦市場，而是由多個市場共同推動，如個人移動計算設備、網上娛樂服務、網絡設備控制、家電等等。此外，終端的非PC化，特別是各類傳感器的導入，將使網絡無所不在。而與之不相適應的是，Internet當前使用的IP版本IPv4正因為各種自身的缺陷而舉步維艱。在IPv4面臨的一系列問題中，IP地址即將耗盡無疑是最為嚴重的，有預測表明，以目前Internet發展速度計算，所有IPv4地址將在2005～2010年間分配完畢。盡管使用NAT技術、CIDR技術在一定程度上延緩了IP地址的緊張局面，但是移動通信技術的發展對IP地址空間提出了更大的需求，引入并采用新的地址方案勢在必行。同時多媒體數據流的加入，對數據流真實性的鑒別以及出于安全性等方面的需求都迫切要求新一代IP的出現。

　　3.城域以太網技術

　　城域以太網是采用以太網技術作為用戶網絡接口（UNI）的城域網，可運行于裸光纖、SDH、DWDM、MSTP和MPLS等多種傳送方式之上。

　　針對以太網技術缺少QoS保障和統一的網管能力等問題，以太網論壇(MEF)主要從4個方面開展研究工作：城域以太網的架構；城域以太網提供的業務；城域以太網的保護和QoS；城域以太網的管理。城域以太網作為一種全新的網絡架構，可以更好地利用傳統網絡，保護既有投資。

　　城域以太網技術在城域網建設中越來越引起重視，下一步的標準化工作內容包括：進一步標準化以太網業務參數和相關屬性，定義運營商級的基于以太網的城域傳送技術，定義以太網電路仿真以及城域以太網的EMS和NMS。

　　城域以太網具有兩個發展方向：一是以太網技術向下與SDH結合，利用SDH的管理能力、故障保護等能力提升以太網的組網能力和性能，此方向有代表性的是MSTP技術；二是保持以太網的底層特征，利用上層的智能技術來補充以太網相關能力的不足，此方向有代表性的是MPLS技術。

　　4.終端

　　網絡的發展是為業務服務的，而業務的提供需要通過終端加以實現，我們必須為下一代網絡提供新型終端，包括智能型終端、具有移動性的終端。目前終端的單調和業務功能的不統一，導致了用戶對新網絡業務接受的緩慢，導致了在基礎核心網絡部署后網絡之上新型增值業務的發展緩慢和推廣困難。因此，對于網絡終端的革新、實現融合多種功能的統一業務終端勢在必行。

　　5.視訊

　　電信運營商目前可提供的視訊業務在總體上分兩大類：一是以客戶/服務器模式服務提供內容服務為基礎的，以VOD等為服務形式的狹義流媒體服務，如VOD視頻點播、IPTV和遠程教育等；另一是以點到點或多點視音頻通信為主要服務形式的視訊會議、遠程醫療、遠程教育等服務。二者都應屬于廣義流媒體（或多媒體）的范疇，與電視、電影等傳統的視音頻節目最大的區別在于可以提供交互式服務形式（優勢所在）。此外，還有一些如遠程視頻監控、視頻檢索等介于以上兩者之間的服務。

　　VOD流媒體等服務主要應用于家庭教育、娛樂、游戲等，需要有內容提供商。視訊會議類服務主要應用于大客戶、VIP用戶以及普通家庭用戶的團體和個人間的視音頻通信。

　　隨著視頻編解碼技術、大規模集成電路技術以及軟件技術的飛速發展，隨著視聽多媒體通信框架（H.320、H.323等）的不斷成熟，影響視訊業務發展的技術壁壘逐漸消除，單位服務成本逐漸下降。

　　多媒體視訊業務在寬帶業務中是非常重要的應用，從用戶通信需求的角度講，通信的“可視化”是一個必然的發展趨勢。當前IP視訊技術主要集中在視音頻編解碼技術、視聽多媒體框架和視頻通信業務平臺等方面。

　　但總體上講，視訊業務發展還處于培育期，在業務開展模式、業務盈利模式等方面還處于摸索階段。

----《通信世界》