下一代网络三大特征_电信_融合通信

下一代网络三大特征

范忠礼 2006/04/29

　　去年以来，各大运营商把IPTV看成实现战略转型提供切实可行的切入点，成为宽带未来发展的杀手级应用，这种基于电信网和IP提供三重业务捆绑（Triple Play)的IP业务是网络融合大趋势下的产物，IPTV不仅能够满足电信运营商业务创新的需求，而且可以为电信运营商转变经营思路， IPTV只是众多宽带应用中的一项，而不是仅有的唯一的业务，除了IPTV外，网络游戏、视频会议、远程教育、远程医疗业务、数字股票交易、电子商务以及将来的数字家庭都可为个人用户、大客户用户的业务，这些新业务都应是通过流媒体在用户端进行无延迟(相对而言，一般延迟会在10s以下)播放的让音频和视频一系列新技术，首先网络的带宽必需满足宽带业务要求。基于IP封装业务将越来越多，接入网的IP化是发展必然趋势，IP网络的特点之一是业务突发性，突发的信息量，中间有间隙，一般带宽突发率为10：1，而影视的流媒体一旦启动，不会中途停止，接入网承载IPTV 业务也必需满足宽带的要求。

　　接入网转型需要宽带化网络支撑

　　宽带化是网络支撑

　　当前，城域网、骨干网光纤化后带宽矛盾已不突出，而接入网已经成为全网宽带化的最后瓶颈。所谓的宽带网络的带宽到多“宽”，承载多高的速率算是“宽带”没有定义，ITU-T和其它相关的标准化组织也没定义，有一点是无疑的，宽带应承载所有的业务，包括数据业务和实时语音、IPTV、视频等交互式多媒体、流媒体业务，不因网络带宽而受限，能提供电信级的QOS和网络管理，网络恢复、保护迅速，满足这种网络要求的是宽带化的网络。按照上述的宽带业务，光纤、铜缆都可应用，接入网宽带化的理想是FTTH，FTTH这种能够提供高带宽的接入方式及HDTV，并能够实现对称的双向传输，这是其他接入方式与其无法相比的。目前我国对于FTTH技术还处在试验阶段。主要是成本的问题。用户难以接受，运营商有投入大,大规模使用还有待时日. 但要尽量延伸光缆的距离，缩短铜缆距离,即“光进铜退”这是接入网近期的规划策略，使光纤更加接近用户，缩短用户铜缆的接入距离。中国电信集团建议城市地区从2006 年开始停建800 线对以上且距离1km 以上的接入铜缆，有条件的地方（例如经济发达、业务需求大的地区）所有新建的接入铜缆长度应控制在1km 以内。配合宽带升速对铜缆的要求，结合接入网点优化及新技术的引入，使用户铜缆接入距离日趋合理。为缩短用户铜缆的接入距离，比较可行的办法是局端DSLAM（数字用户线接入复用器）下移。结合DSLAM 的下移，可以解决老局普遍存在的线路老化现象，并有效缓解升速引起的出线率和串扰问题。

　　铜缆xDSL的带宽潜力还没挖尽, 光纤不能到家，铜缆技术还要应用, 因此 ADSL成为我国宽带接入的主导接入技术,但目前的ADSL又不能适应上述宽带业务，尤其是运营商的杀手级应用IPTV，笔者曾在家中的ADSL加某设备制造商的IPTV 机顶盒试应用，采用MPEG4技术标准，是在电信提供的1M的下行传输带宽上实现的，因此其画面质量大多不能令用户满意。如果为用户提供DVD效果的IPTV业务，利用现有广泛使用的编码技术，用户至少需要2Mbps(使用MPEG-4或更高压缩率的编码)的下行接入带宽。值得欣慰的是现在的铜缆技术的ADSL2＋和VDSL在传输速率和覆盖范围方面有明显提高，增强了线路故障诊断能力，具有智能功耗管理特性、引入了无缝数据速率适配技术等， G.992.5的ADSL2+标准将频谱加倍，从1.104 MHz 扩展至2.208MHz ，所以其下行速率大大提高，它支持的净数据速率最小下行速率可达16Mbit/s，理论上可达到24Mb/s ，1．2km内速率可达20Mbit／s，能与第一代ADSL兼容的新一代ADSL+技术，是目前铜缆技术在我国用户普遍是宽带接入的最佳选择，因此中国电信集团公司也明确了近几年的IPTV传输各地宽带接入网的规划应坚持“以ADSL2+为主”的原则。VDSL(也叫ADSL2++)技术利用0.138-12MHz频段，为用户提供高速数据业务，在近距离(几百米范围内)，上下行速率分别最高可达26Mb/s和52Mb/s ，而 VDSL2基于铜缆可提供高达100M 的上下行速率传还可支持未来的三个通道的高清电视HDTV，是未来满足住宅用户高带宽需求的关键技术。应积极跟踪FTTx+VDSL2 的发展，大家知道日本是世界上推进FTTH最激进的国家, 虽然FTTH作为宽带接入的一种优势技术已经被广泛投入商用，但xDSL技术的宽带接入市场中仍占有主导地位，去年8月笔者到日本分别下榻的酒店和高级的公寓住宅都还是铜缆的接入,即FTTC+DSL,采用的技术是50Mb/s 的VDSL,不但可支持IPTV,还可支持两个信道的HDTV, 日本乃至于世界各国发展宽带接入的策略都是挖尽铜缆资源潜力，即ADSL=>ADSL2plus => VDSL => VDSL2,并采用了无线、光纤多元化的接入技术。

　　宽带设备要适应宽带的需求

　　宽带网接入网除了与介质所在选择用户端设备外，另外在局端DSLAM（数字用户线接入复用器）和BRAS（宽带远程接入服务器）设备上同样要适应转型的要求，宽带接入网是城域骨干网业务接入控制点以下、用户CPE以上（不含CPE）的二层接入网络，层次上划分为汇聚层和接入层。汇聚层网络是指BRAS 到DSLAM 或SR 到园区交换机间的网络，主要由以太汇聚交换机和MSTP/RPR 设备组成，可级联组网。接入层包含xDSL 接入点DSLAM和LAN 接入点（园区交换机），以及接入点到用户CPE 之间的设备和线缆，包括楼道交换机、铜缆、五类线和光纤等。由于IPTV所需要的容量是现有宽带接入容量的几倍到几十倍，大规模开放IPTV业务对于现有网络的容量和结构都将形成很大的挑战，但是现有网上的大多数老的DSLAM和BRAS不具备这个能力，现有城域网上的交换机、路由器和DSLAM的组播能力参差不齐，难以实现全程全网的组播能力。开展IPTV仅仅靠单播和大容量设备结合不是一个经济的长远解决方案，新的IP DSLAM和BRAS已经具备组播能力和较大的容量，必须现有网上的大多数老的DSLAM和BRAS都能升级有效地支持网络的组播能力才行。对无法支持组播的接入层设备根据业务发展逐步进行替换。下图1为IPTV的接入系统分布图 , 局端设备有BRAS和基于ATM和IP的DSLAM,接入有基于铜缆的ADSL2+和基于FTTH的GEPON；PPPoE 和IPoE DHCP都是IPTV接入用户业务的认证方式，在IPTV的应用环境中对组波的支持又恰恰是IPTV业务最需要的，因此，处理，而且还对IP层三进行处理或上连三层交换机处理，并将宽带接入服务器BAS功能集成进来。可支持丰富的增值业务，不但支持组播，尤其是支持可控组播，即对标准组播协议进行增强，提供安全控制和管理能力，从根本上解决了困扰运营商组播业务开展的难题。在维护管理上，所有级联IP－DSLAM在网管上表现为一个独立网元，并且支持级联设备的即插即用、远程管理，使级联管理问题迎刃而解。各运营商在宽带IP城域网的建设上投入很大，IP网络资源越来越丰富。从技术发展、建设成本、市场经营和提高使用效率上看，采取IP内核的第三代ADSL DSLAM都有着明显的优势，而且国内IP架构DSLAM产品已成熟。

　　BRAS（Broadband Remote Access Server宽带远程接入服务器）作为进行宽带汇聚的边缘路由器，是宽带网络的灵魂之一。它一侧连接宽带接入网络，另一侧连接IP城域网络，集宽带IP的业务和赢利于一身，是用来完成各种宽带接入方式的宽带网络用户的接入汇聚、认证、计费、控制、管理的网络设备，是宽带网络可运营、可管理的基石外，还有组播、QoS、安全性、VPN和网管等功能。业界也把BRAS 分为三代，什么是第三代BRAS 呢？它是采取高端路由器IP内核架构，拥有超过50G的大容量交换矩阵，IP Packet方式的无阻塞交换，在I/O接口板可运行非IP协议，主要运行TCP/IP协议系统软件的电信级BRAS，可称为IP BRAS。也可将BRAS看作宽带运营网络中的业务和控制网关，设备制造商也研发了具备组播能力和大容量的基于IP的DSLAM和BRAS设备，配合运营商的转型。

　　例如华为的MA5200G BRAS是基于NT的第五代路由器平台，可以同时提供高性能的BRAS功能和路由器特性：采用分布式IP体系架构，克服了ATM平台BRAS的扩展性能弱、端口密度低、难以承载多种IP业务（如IPTV）的问题；采用高性能的NP处理器，解决了L3平台BRAS的VLAN数量有限、QoS能力弱以及不支持MPLS VPN和集中式处理的性能瓶颈问题；中兴通讯BRAS产品ZXUAS 10800/10400核心汇聚层宽带接入服务器、　都具有优越的接入网IPTV组播支持性能。

　　接入网的综合化

　　综合化的问题就是对各种数据、语音、宽带业务的综合接入，从某种意义讲是宽、窄带接入，为了满足接入层网络宽带业务的需求，从建设的水平层次上看可采用两种方式：一种方式窄带模块或者窄带接入网叠加DSLAM方式，解决宽带数据业务的接入，这是运营商目前的主要的接入方式；这种多业务支持策略只是设备的简单叠加，其结果是对同一用户、同一地理区域的客户的多业务需求，只能采用多种设备堆叠来满足，这种建设方式造成接入层设备多样性、需要更多的维护人员对设备和线路进行管理，从而提高了运营和维护成本；另外，在协调运营商内部资源响应客户特别是商业客户的多业务需求时，需要协调多方面的资源，而叠加建设方式只能通过外置网关来解决互通问题，从而增加了设备种类、运维成本进一步增加。

　　而综合接入提供了一种快速、简单的宽窄带多业务接入的方法，接入网综合化是采用综合接入设备，各种宽、窄带业务、专线业务可以通过综合接入设备，实现灵活方便的接入。这种接入是一种真正融合多种业务接入的设备，对各种业务的带宽可以灵活调配，业务槽位不同的业务接口板可以混插、依据用户的需求配置不同的业务接入接口，这样多种接入业务都承载到了综合接入网络中，使原来的几个接入网络的业务承载在一个网络中，网络得以简化，运维成本相对来说更低，且更容易快速响应客户、特别是大客户专线和宽带接入的需求。采用综合接入建设接入层网络，业务互通和升级也很便捷，由于多种业务接入在同一设备内，在综合接入设备内部就有可能实现内置的互通网关。在技术上，综合接入设备现阶段既能满足运营商低成本构建窄带和宽带一体化接入平台要求，又能满足将来过渡到的NGN的接入平台的需要，普遍意义上看，今后几年接入网的建设重点一是继续满足承载基础话音业务的需要，一是需要向各类用户提供各种数据带宽。各类用户（住宅用户、各类大客户）因其特点各异而对于电话业务和数据类业务需求具有不同的要求，对服务水平和安全性也不尽相同，因此运营商需要根据用户各自的特点给予不同的考虑。从用户的需求看综合业务接入是一种趋势，具体地讲综合接入模式的优势如下：

　　顺应NGN网络发展需要

　　NGN是一种目标网络和理想化的网络，其发展是现有网络按NGN概念与框架要求逐步演进完善的长期过程，决不可能轻而易举地一步到位。在2004年ITU-T的NGN会议上，经过激烈辩论，NGN的定义才有了定论：NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接人到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。NGN网络采用了全新的体系模型，控制和承载分离、业务和控制分离、业务和接人分离、用户数据的集中统一管理等多种新型技术，使得网络具有明显的成本优势、业务优势和维护优势等，所谓下一代网络（NGN），实质上是一个具有极其松散定义的术语，即泛指一个不同于当代或前一代的网络体系结构，通常是指以数据为中心的融合网络体系结构。对NGN国际电信联盟下了定义。我把它理解为多业务、宽带化、分组化、开放性、移动性、泛在性、兼容性、安全性、可管理的网络基于分组技术的综合开放的网络架构，从总体趋势上看，下一代网络整个网的核心层功能结构将趋向扁平化的两层结构，即业务层上具有统一的IP通信协议，传送层上具有巨大的传输容量。核心网的发展趋势将更加倾向于传送层和业务层而独立发展，并分别优化；而在网络边缘则倾向于多业务、多体系的融合，允许多协议业务接入，能以最经济的成本和灵活、可靠且持续支持一切已有的和将有的业务和信号。接入层趋向于采用多元化的宽带无缝接入技术。如果我们理解了NGN,网络转型就顺应NGN网络发展需要。

　　以软交换技术为核心试验探索及启动实施PSTN向初级NGN的融合演进，使NGN期望的低建设成本、低运营开销、有效的平滑演进等优点能具体有所体现。综合接入平台将是宽带接入网的重要组成内容。

　　随着软交换体系架构的完善、软交换相关标准和协议的成熟以及产品的商用化，越来越多的运营商为了应对外界和自身的种种挑战，开始有规模地部署软交换商用网络。采用不同的策略，要求接入层不仅能完成现有网络的延伸，还要能够平滑接入NGN网络。采用综合接入建网，可以在对现有网络改动最小、增加额外投资最少的前提下顺利的向NGN网络发展。新一代的综合接入设备基于纯IP 内核，具有带宽扩展、新业务支持、新功能升级等优点。内置物理层适配、ONU、DSLAM、AG 等功能。下行提供不同的物理接口、带宽及QoS能力，提供POTS、ADSL、ADSL2+，SHDSL、VDSL、LAN、E1、IMA E1、G/EPON 甚至WiMAX 等多种宽带接入方式。上行通过标准接口连接到不同的业务网络，包括PSTN、互联网及NGN。综合宽带接入平台的成熟为多种业务接入及综合业务模式的实现提供了便利，使得全业务成为可能。
　　
　　当前网上正在使用的窄带光纤接入设备应本着努力提高现网资源利用率，减少每线综合建设成本的原则，尽量利用现有设备资源满足覆盖区域内的新增窄带用户需求，提高设备实装率，加强本地网内设备的调配。传统窄带光纤接入设备（V5 或者远端模块）可以根据业务需求适度进行扩容。对于新建光纤接入设备，应根据软交换发展实际情况采用相应的建设模式：在软交换应用条件成熟的地区，对于新建的住宅小区和商业办公大楼等用户集中、容量需求量大的新增区域，可优先考虑采用AG 设备覆盖；NGN Ready：内置AG功能，能演进到未来NGN网络，实现对网络的投资保护。

　　对于规模比较小、分布分散且有综合业务需求的新增用户，宜优先采用IAD（综合接入设备）。设备，为用户提供包括语音、数据和IPTV业务在内的综合接入。在软交换应用条件不成熟的地区，新建接入设备宜选择能够平滑升级为支持软交换功能的宽窄带综合接入设备，同时支持窄带语音和xDSL 宽带接入等。网络日益向宽带化方向发展的状况，综合接入解决方案是目前优化本地网结构提升网络竞争力的有效手段，是NGN演进解决方案得切入点。综合接入不光是在设备层面上满足了多业务接入的需求，同时从市场、运维等角度而言，也带来了一个可持续发展的新思路，是个系统工程。从竞争环境、用户需求和未来网络发展等各要素来看，综合接入已经具备了良好的建设条件，必将成为当前各运营商建设本地接入层网络的理想模式。因此，选择综合接入的建网思路是目前传统电信运营商建设本地接入网络的理想选择。

　　开放式的网络基础

　　网络转型能不能成功？关键就是接入网能不能很好的开放，开放可以创造新的业务，使得更多的外部力量加入到信息痛通信行业里，为业务创新提供更好的基础。越开放意味着标准化的要求越高，难度也就越高。运营创新和商业模式的创新更为灵活、方便，可以创造一些新的商业机会。所以转型能不能成功关键就是开放能不能做好。近年来，数据业务已经逐渐成为整个电信业务的主导业务。当电信核心网、城域网正在面向分组数据业务转型，与互联网走向融合，接入网的建设也应是开放的网络，开放式网络的特征应是：动态的、灵活的网络结构，便于多种业务、各类用户的高效接入，目前的IP新业务不仅只IPTV，还包括将开放VoIP等IP业务将也渗透到电信宽带接入网中，把宽带接入网建设成为开放式的宽带IP接入网。IP接入出现了许多新的概念，包含了许多新的内涵，增加了许多新的功能。如何应对也是一个艰难的抉择。

　　服务提供商的服务对象是其客户的整体需求，而不是某个时期、某些部门或个体的需求。它包括了信息的完整性、媒体的完整性和交互的完整性。即，服务提供商提供的信息应该是可以满足各个用户的各种需要的，而不是局部的，受限的。

　　因此，服务的完整性也表现为网络的开放性,信息的表达必须满足用户中的不同个体在不同场合的不同需要。服务提供商的服务是作用在用户上的，用户通过一个终端群获得业务的提供，而不是仅仅通过某个特定的终端。这种服务的提供独立于终端，也独立于物理网络，从而支持移动性和游牧性，实现无所不在的服务。

　　IP网络本来就是一个开放的网络，信息封装在分组中、面向无连接，没有呼叫建立、不存在信令的概念，靠IP目的地址寻址，对链路中断有更大的弹性、效率高，将传统交换机的功能模块分离成独立的网络部件;部件的协议接口基于相应的标准，支持多业务的接入，由于基于因特网的开放业务主要问题是缺乏对资源和用户的有效管理，Inte是一个难以提供可运营级、可控制的业务的网络。因此对网络业务的控制在很大程度上体现在对TCP/IP协议上，这一点可以通过BRAS对用户数据包的逐包控制来实现，从这一方面来理解，BRAS也可以看作是宽带网络中的控制部件。与之对应的 NGN也是开放式结构，将传统交换机的功能模块分离成独立的网络部件;部件的协议接口基于相应的标准，软交换采用开放式标准接口，易于和不同网关、交换机、服务器、网络接点通信，并且兼容性、互操作性、互通性好。网络的开放性也表现为服务的完整性.

　　降低综合建网及运营成本

　　网络的技术转型，对接入层网络建设提出了新的要求。IPTV业务已经成为固网发展的一个亮点，现在已呈现出网络规划建设趋势，如何与原有接入网络分离的窄带、宽带接入网络，两个网络怎么结合、如何融合及以后维护管理怎么考虑，都没有很好的发展思路。而利用综合接入设备可以很好地解决这一问题，一方面采用综合接入建网思路，可以按照客户所需灵活布放语音、数据、IPTV和增值业务，实现业务的快速布放；另一方面综合接入设备既可以充当纯粹的话音接入设备又可以充当DSLAM设备，降低整个网络的运维成本和运营风险。设备制造商已将窄带和宽带业务合一接口板实现，既可以很好地解决了当前窄带和宽带业务的现实需要，又能满足逐渐提高的宽带业务普及率的要求。显然目前宽窄带综合接入设备的综合造价与窄带接入和宽带接入设备分别建设相比已具有一定的优势。此外，综合接入设备引入机型应限制在目前已有的DSLAM 机型内较好。设备制造商也研发增加升级的DSLAM满足综合接入，另外综合信息服务商的基础设施的演进也包含支持固定宽带接入和多种无线接入的IP网络，支持分类业务的QoS的通信能力和安全能力，支持窄带业务和宽带业务的，支持移动性和游牧性的，支持业务独立的多媒体通信(交换)网络，这个基础已经在3GPP IMS中得到了定义，是推动固网和移动网络的融合。

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