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如何看待下一代接入網(wǎng)

程強 敖立 2004/08/31

一、引言

  隨著(zhù)電信技術(shù)的飛速發(fā)展,電信網(wǎng)絡(luò )架構也在幾十年中不斷地更新?lián)Q代,成長(cháng)為關(guān)系國計民生的重要基礎設施。時(shí)至今日,在經(jīng)歷了B-ISDN的慘痛失敗和Internet經(jīng)濟泡沫破裂的教訓后,大多數人們已學(xué)會(huì )用更加審慎的態(tài)度來(lái)迎接NGN給整個(gè)電信行業(yè)帶來(lái)的機遇和挑戰。接入網(wǎng)作為公共電信網(wǎng)的邊緣和末梢,一樣在感受NGN的到來(lái)。

二、接入網(wǎng)的發(fā)展歷程

  接入網(wǎng)的發(fā)展是與整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的發(fā)展緊密相關(guān)的,同時(shí)也是近幾十年電信網(wǎng)絡(luò )高速成長(cháng)的重要參與者。接入網(wǎng)作為電信核心網(wǎng)絡(luò )與用戶(hù)駐地網(wǎng)絡(luò )設施的邊界網(wǎng)絡(luò )的概念,生于整個(gè)電信網(wǎng)從模擬到數字的重大轉型時(shí)期,成長(cháng)壯大在電信網(wǎng)絡(luò )的蓬勃發(fā)展時(shí)期。當數字交換機如雨后春筍般迅速在全國各地扎根時(shí),是窄帶接入網(wǎng)幫助電話(huà)迅速走進(jìn)了干家萬(wàn)戶(hù)。當Internet成為眾多網(wǎng)民的寵兒時(shí),是形形色色的寬帶接入技術(shù)幫助大家圓了不再漫長(cháng)等待的夢(mèng)。

  如今,NGN概念的提出為接入網(wǎng)的進(jìn)一步的發(fā)展拓寬了新的思路。現有的接入網(wǎng)的概念是由ITU-T G.902建議的規定的,即接入網(wǎng)是業(yè)務(wù)節點(diǎn)接口(SNI)和用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口(UNI)之間提供傳送承載能力的網(wǎng)絡(luò )設備和設施,其可通過(guò)Q3接口進(jìn)行配置和管理。這里所指的業(yè)務(wù)節點(diǎn)對應于當前網(wǎng)絡(luò )提供呼叫/連接控制的PSTN/ISDN端局交換機、ATM邊緣交換機或提供交叉連接功能的DDN節點(diǎn)機等。

  傳統的窄帶接入網(wǎng)以提供話(huà)音業(yè)務(wù)和數字租用線(xiàn)業(yè)務(wù)為主,采用的主要接入技術(shù)是綜合數字環(huán)路載波(IDLC)。一般可在用戶(hù)側提供Z接口、U接口或V.35接口等,在業(yè)務(wù)節點(diǎn)側使用2048kbit等G.703規定的數字接口,窄帶接入網(wǎng)一般在SNI支持V5協(xié)議來(lái)承載PSTN交換機的用戶(hù)信令完成電話(huà)業(yè)務(wù)的呼叫。窄帶接入網(wǎng)的核心傳送技術(shù)是基于電路模式的TDM技術(shù),因此可以提供高的質(zhì)量保證,但最多只能為非租用線(xiàn)用戶(hù)提供2B+D的帶寬。

  隨著(zhù)Internet的興起,提供高速的Internet接入能力成為推動(dòng)寬帶接入技術(shù)發(fā)展的主要動(dòng)力。在用戶(hù)到網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)節點(diǎn)問(wèn)短短的幾公里成為了各種技術(shù)爭相輝映的大舞臺。依托于復雜的數字信號處理技術(shù),xDSL可以在原有的市話(huà)接入銅纜上提供數兆比特的速率。而借助在桌面市場(chǎng)的廣泛基礎,以太網(wǎng)接入也占有一席之地。雖然,目前用戶(hù)并不多,但FTTH憑借天生的超高速率和穩定性也直對寬帶接入市場(chǎng)虎視眈眈。由于寬帶接入的推動(dòng)力主要來(lái)自Internet訪(fǎng)問(wèn)的需求,因此目前的寬帶接入設備以提供IP數據承載能力為目標,以“盡力而為”作為主要的工作模式。寬帶接入網(wǎng)既然提供了承載IP數據業(yè)務(wù)的能力,憑借IP強大的適配能力(Everything over IP),VoIP提供的話(huà)音業(yè)務(wù)的開(kāi)展也是順其自然的。寬帶接入網(wǎng)通過(guò)H.248/MGCP等協(xié)議承載話(huà)音業(yè)務(wù)的用戶(hù)信令到接入網(wǎng)關(guān)(AG)完成VoIP的呼叫過(guò)程,但由于IP技術(shù)天然的缺少QoS的能力,VoIP的業(yè)務(wù)控制與接入網(wǎng)提供的承載能力之間缺少必要的聯(lián)系.如此接入網(wǎng)難以高質(zhì)量的保證話(huà)音業(yè)務(wù)的實(shí)施。

三、NGN對接入網(wǎng)提出的挑戰

  在2004年ITU新提出的對NGN概念的定義中,既明確了NGN是基于分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò ),同時(shí)也提出了有質(zhì)量保證的端到端的透明傳送的能力,并強調一個(gè)從承載能力、呼叫會(huì )話(huà)和應用服務(wù)中獨立出來(lái)的控制功能的概念,以達到業(yè)務(wù)與承載分離的目標和用戶(hù)可以不受限制的接入不同的業(yè)務(wù)提供者。NGN的思想為接入網(wǎng)的設計和實(shí)施也提出了重大的挑戰。

  (1)如何在分組傳送模式下保證接入網(wǎng)提供的QoS。由于接入網(wǎng)一般需要承擔網(wǎng)絡(luò )提供者能提供的所有業(yè)務(wù)的傳送,并且由于采用的傳送技術(shù)受媒質(zhì)設施等影響具有天然的多樣性,因此各種QoS保證的技術(shù)在接入網(wǎng)的應用有待研究。

  (2)如何將NGN的獨立控制層面與接入網(wǎng)的傳送承載能力相關(guān)聯(lián)。NGN提供的靈活快速的業(yè)務(wù)能力是與一個(gè)能高效運轉的控制層以及穩定可靠的傳送層分不開(kāi)的。接入網(wǎng)作為傳送承載功能的執行者,對于業(yè)務(wù)層來(lái)說(shuō)應是可控的。

  (3)如何將XNI和SNI在邏輯和物理接口之間靈活地映射和關(guān)聯(lián)。NGN提出的目標中包含一致的用戶(hù)感受和固定,移動(dòng)業(yè)務(wù)的融合,對應到接入網(wǎng)中可以抽象為如何托XNI關(guān)聯(lián)到不同的SNI的多歸屬(Multi-homing)問(wèn)題。傳統的接入網(wǎng)的UNI和SNI的歸屬關(guān)系一般都是配置為固定對應的,在下一代接入網(wǎng)中這種關(guān)系應是隨業(yè)務(wù)要求和配置要求靈活可變的。

  (4)NGN的實(shí)施要求對每個(gè)用戶(hù)提供更高的接入寬帶和更多的接口類(lèi)型,接入技術(shù)理論上可以提供的最大傳送帶寬一般與所使用的傳送媒質(zhì)密切相關(guān)。為了滿(mǎn)足綜合業(yè)務(wù)接入的需求,是在現有的網(wǎng)絡(luò )媒質(zhì)設施上繼續挖潛并組合使用,還是發(fā)展和建設新的全能的FTTH技術(shù)還沒(méi)有一個(gè)明確的方向。

  由于NGN的想法是一個(gè)新的對網(wǎng)絡(luò )具有革命性的思想,而對接入網(wǎng)來(lái)說(shuō)由于點(diǎn)多面廣的特點(diǎn),對技術(shù)的實(shí)施同本具有高度的敏感性。因此,迎接NGN挑戰的難度也許大一些,所需要的時(shí)間也許更長(cháng)一些。但是,只要有市場(chǎng)和技術(shù)兩方面的推動(dòng)力,盡快實(shí)現這些目標是有可能的。

四、下一代接入網(wǎng)的結構和特點(diǎn)

  NGN的思想強調各種技術(shù)的綜合利用和網(wǎng)絡(luò )的可開(kāi)放性,以達到業(yè)務(wù)能力最大化的目的。與傳統的G.902中定義的接入網(wǎng)結構相比,新一代的接入網(wǎng)應具備更多的開(kāi)放性的接口和更靈活的組網(wǎng)能力。為達到NGN的目標,下一代接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò )中的參考結構應如圖1所示。


圖1 下一代接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )參考結構圖

  在圖中,XNI為接入網(wǎng)與用戶(hù)駐地網(wǎng)的接口,SNI為接入網(wǎng)到核心網(wǎng)之間的接口,L參考點(diǎn)為不同接入網(wǎng)之間的接口參考點(diǎn)。下一代的接入網(wǎng)應綜合利用多種手段在XNI和SNI之間提供有質(zhì)量保證的基于分組的寬帶的傳送承載能力。下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)應具有以下特點(diǎn):

  (1)下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)具有寬帶化和傳輸手段多樣化的鮮明特點(diǎn)。在傳送層面仍是多種接入手段并存,并大量引入容量更大的光接入網(wǎng)技術(shù)實(shí)現FTTC,FTTB,從而使光纖盡量靠近用戶(hù)甚至實(shí)現FTTH。

  (2)對于下一代網(wǎng)絡(luò )的光接入網(wǎng),將采用SDH(MSTP)/PON傳輸和組網(wǎng)方式,低成本地實(shí)現吉比特容量,并引入低成本的密集波分復用技術(shù)實(shí)現接入網(wǎng)更大容量的傳輸。

  (3)下一帶網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)將采用與核心網(wǎng)保持一致的分組承載方式來(lái)實(shí)現所有的業(yè)務(wù)(話(huà)音、數據和視頻)的綜合傳送。

  (4)下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)是一個(gè)通過(guò)低成本實(shí)現QoS保證的網(wǎng)絡(luò ),并基于SLA向用戶(hù)提供不同的業(yè)務(wù)和服務(wù)。

  (5)下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制層將通過(guò)綜合接入控制功能實(shí)體與核心控制設備交互來(lái)提供基于呼叫的業(yè)務(wù)。

  (6)下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)是一個(gè)通過(guò)開(kāi)放性的接口實(shí)現集中統一管理、管理維護方便的網(wǎng)絡(luò )。由于接入網(wǎng)用戶(hù)端設備的分散和數量龐大,下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)管理系統可實(shí)現對設備的統一自動(dòng)配置和安全認證來(lái)降低網(wǎng)絡(luò )的運行維護成本。

  (7)下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)將與用戶(hù)駐地/家庭網(wǎng)絡(luò )的有機結合向用戶(hù)提供更多的業(yè)務(wù)和服務(wù)。

五、下一代接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

  決定網(wǎng)絡(luò )性能和成本的是網(wǎng)絡(luò )采用的關(guān)鍵技術(shù),下一代網(wǎng)絡(luò )的接入網(wǎng)應會(huì )涉及到以下關(guān)鍵技術(shù):

  1.QoS技術(shù)

  接入網(wǎng)的QoS問(wèn)題并不是單獨存在,應納入到下一代網(wǎng)絡(luò )QoS的整個(gè)體系中。接入網(wǎng)所接入的業(yè)務(wù)是多種多樣的,接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)多樣性使QoS的問(wèn)題顯得很突出。接入網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)的傳送特點(diǎn)決定了MAC技術(shù)和資源調度控制是解決QoS的關(guān)鍵。接入網(wǎng)的QoS主要體現在接入網(wǎng)傳送通路和網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)兩個(gè)層面。標準的RSVP協(xié)議由于其可擴展性差難以在核心網(wǎng)使用,但在接入網(wǎng)中卻很適用。目前,業(yè)內比較一致的觀(guān)點(diǎn)是在整個(gè)分組網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )邊緣引入QoS信令技術(shù),因此接入網(wǎng)中引入QoS信令來(lái)解決QoS是一種趨勢。

  2.多點(diǎn)接入控制技術(shù)

  接入網(wǎng)點(diǎn)對多點(diǎn)的特性決定了無(wú)論是基于無(wú)線(xiàn)傳輸的固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)還是基于光傳輸的寬帶光接入技術(shù),為了支持不同的業(yè)務(wù)QoS等級和提高信道帶寬的利用率,接入網(wǎng)必須有高效的上行接入控制協(xié)議和帶寬動(dòng)態(tài)分配算法。共享傳輸介質(zhì)的接入控制協(xié)議有固定接入、隨機接入和預約接入,為了滿(mǎn)足接入網(wǎng)高QoS業(yè)務(wù)和低QoS業(yè)務(wù)并存的需要,有可能采用固定接入和預約接入結合的方式來(lái)提供多點(diǎn)接入控制和動(dòng)態(tài)帶寬分配。當然,不同的算法和實(shí)現手段將直接決定其效率、性能以及成本。

  3.傳送技術(shù)

  接入網(wǎng)傳送技術(shù)的熱點(diǎn)將主要集中在光傳輸和無(wú)線(xiàn)傳輸兩個(gè)領(lǐng)域。

  (1)對于光接入技術(shù),除了傳統成熟的SDH/MSTP技術(shù)之外,目前研究的重點(diǎn)是低成本吉比特速率的BPON技術(shù),這主要包括TDMA-PON和WDM—PON兩種技術(shù)。

  ·對于TDMA-PON,其關(guān)鍵技術(shù)主要包括測距技術(shù),快速同步技術(shù),突發(fā)發(fā)送和突發(fā)接收技術(shù),動(dòng)態(tài)帶寬分配和上行接入控制技術(shù),加密技術(shù)等。這些關(guān)鍵技術(shù)最終表現在高效低成本的激光器件和核心的控制芯片上。

  ·對于WDM-PON,一種是為每個(gè)ONU分配一對波長(cháng),分別用于上行和下行傳輸,這樣就提供了OLT到各ONU固定的虛擬點(diǎn)對點(diǎn)雙向連接。另一種是根據需要為ONU動(dòng)態(tài)分配波長(cháng),各ONU能夠波長(cháng)共享,網(wǎng)絡(luò )具有可重構性。WDM-PON的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OLT多波長(cháng)光源技術(shù)波分復用和解復用技術(shù),波長(cháng)監控技術(shù),ONU光發(fā)送技術(shù),上行媒體接入控制技術(shù)等。

  (2)在無(wú)線(xiàn)接入領(lǐng)域,具有更高頻譜利用率和抗干擾能力的調制編碼技術(shù)是研究重點(diǎn)。正交頻分復用OFDM技術(shù)被認為是下一代移動(dòng)通信RAN的首選技術(shù),而固定無(wú)線(xiàn)接入由于其無(wú)線(xiàn)信道特性將好于移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入,其率先引入OFDM的現實(shí)性和經(jīng)濟性將更好,同時(shí)又為移動(dòng)通信預熱。OFDM系統中有三個(gè)問(wèn)題非常關(guān)鍵,即同步技術(shù)(包括載波同步、樣值同步和符號同步),信道估計和糾錯編碼技術(shù),降低峰均比技術(shù)。

六、結束語(yǔ)

  綜上所述,下一代接入網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò )結構上更加靈活,從技術(shù)上提供了更加高的帶寬和質(zhì)量保證,從業(yè)務(wù)上更加開(kāi)放和多樣。下一代接入網(wǎng)將與核心傳送網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一起為NGN的思想在網(wǎng)絡(luò )中的實(shí)踐不懈努力。

ChinaByte(e.chinabyte.com)—泰爾網(wǎng)


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