下一代网络演进策略

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下一代交换网 采用重叠方式引入
　　软交换和IMS都属于下一代交换网的范畴，都遵循NGN的基本思路和网络架构，均采用承载与控制分离的思想，均基于IP承载，设计理念一脉相承，属于向NGN演进的不同阶段。韦乐平指出，在部署策略上，可以采用重叠方式引入。
　　对于电话业务依然增长的国家，软交换的发展阶段难以跨越，我国的几大运营商都已经或正在大规模部署软交换网。从业务角度看，软交换是传统电路域语音网络的演进，侧重PSTN相关业务，外加少量的SIP业务。而IMS是分组域网络的演进，旨在为新的SIP终端提供多媒体业务，目前尚不能完全支持PSTN业务，短期内还难以取代软交换，两者将长期共存。从长远看，当IMS从技术上和经济上可以完全替代PSTN或软交换提供电信级的语音业务后，其将可能最终融合软交换，成为统一的会话类业务的融合平台。
　　部署软交换的驱动力在于，它是目前阶段PSTN网扩容的唯一现实可靠的选择，是退网PTSN交换机的替代。软交换采用开放、分布、简化、扁平的网络结构，可进行跨网业务的提供，是对网络铺设和更新升级的简化。而且，软交换能够降低网络初始成本和运营成本，提供引入新业务新应用的机会，也是现有网络向全IP网络演进的需要。
　　引入IMS的驱动力，来自多方面的现实需求。主要包括：其一，增强在IP环境下对多媒体业务的管控运营能力；其二，提供各种新业务和融合业务的机遇，包括移动和固定，乃至电信与非电信之间的融合业务；其三，借助多业务捆绑和融合降低离网率；其四，减少网络的CAPEX/OPEX；其五，长远融合网络架构的建设，促进从管道运营商向全业务综合信息服务提供商的全面转型；最后，替代现有TDM网络和软交换网络。
　　IMS源于移动，最初的驱动力是发展移动多媒体业务。后来，IMS应用于固网，成为统一的融合网络架构。IMS之所以会成为统一的融合平台，在于其作为全球首个统一的核心网标准，得到了广泛的支持，不仅在电信业内得到了不同阵营（包括CDMA阵营）的支持，而且也得到其他行业的支持。IMS实现了核心网与接入无关，具有很强的业务能力：用SIP信令作呼叫控制，业务控制能力强，业务层和控制层分离，便于生成统一业务逻辑；开放性好，标准化高，各种有线无线业务具有统一核心网、统一会话控制、统一业务和应用平台，统一集中用户数据库、计费系统和业务认证架构以及自动的全球漫游能力。需要注意的是，由于IMS目前尚缺乏吸引人的业务，而且大范围的互操作性测试还未进行，因此用于固定网络尚不成熟。
　　IMS作为融合的长远目标，既给我们带来了希望和机遇，也同样带来了极大的压力和挑战。
　　在技术方面，IMS需要稳定的2/3层网络支撑，才可能提供诸如IP路由、DNS和DHCP等关键IMS网络服务；需要确保SIP信令的安全；需要应对来自移动网和WLAN之间的双模业务（DMS）的挑战；需要妥善解决网间互联互通的问题。
　　在终端方面，解决好IMS客户端的统一规范、互操作和业务互通是IMS发展面临的重大挑战。目前，标准中并没有关于客户端的统一定义和规范，更谈不上互操作性测试。IMS客户端必须支持IMS的相关标准，才能为用户提供一系列IMS服务，因而其客户端的功能和性能要比一般的SIP客户端强得多，自然也要复杂得多。例如，需要支持SIP扩展、IPSec加密、认证、IPv4/IPv6双栈、ISIM卡、语音呼叫连接性等一系列新功能。
　　引入IMS，必然会对组织架构和流程提出更高的要求。这是因为，融合业务需要跨越不同应用服务器、网络服务、SBC或防火墙、普通网元，因而需要传统网络和IT人员间的顺利交互，传统网络和IT组织架构上的融合无法避免。更进一步来看，历史上传统网络和IT组织有很多完全不同的业务流程和管理标准，需要协调统一。从总体上来看，IMS的引入将影响到包括技术、规划、市场、运维、IT、计费等几乎所有部门，开发和规范部门间的业务流程接口和责任以及高层管理的介入是成功的关键。
　　由于IMS的分布特性，IMS的引入将从根本上改变运营商运营网络的方式方法。大量的IMS流量将跨越不同的网络，因而确保服务质量需要跨技术领域（有线、无线、IP、交换、IT……）、跨部门组织乃至跨运营商的协调、合作。与此同时，管理的重点也将从网元转向用户应用和业务，才能最终确保端到端IMS应用的性能质量。
　　总而言之，IMS确有不少潜在的优势，是目前可以看得到的最现实的下一代交换网的核心技术。同时，也不应盲目夸大IMS的作用和优势，IMS更不是包治百病的药方。
下一代移动网 技术升级加速宽带化
　　移动宽带化和宽带移动化，是当前发展的主要趋势。韦乐平指出，移动技术的升级和演进，正在加速宽带化进程。
　　在传统的移动通信领域，技术的发展有着“1G－2G－2.5G－2.75G－3G－3.5G－3.75G－B3G/4G”的清晰路标。其中，3.5G为HSPA，要求HSDPA下行数据传输速率为14.4Mbps，目前商用已经达到3.6Mbps；HUSPA上行传输速率达到1.5Mbps。3.75G为LTE和AIE计划，提前采用了OFDMA和MIMO等4G的无线技术等。值得注意的是，此处的“E”事实上已经不是演进而是革命。LTE的目标是在20MHz带宽下提供100Mbps的下行和50Mbps的上行速率，频谱效率分别是HSDPA和HSUPA的4倍和3倍。LTE则很有可能替代3GPP2的AIE而成为统一的3.75G标准。
　　在CDMA2000 EV-DO方面，由于技术演进路线更加平滑，技术进展也很快，2006年年底开始实施的Rev.A不仅可以提供3.1Mbps的下行速率和1.8Mbps的上行速率，具有QoS能力，而且移动到移动的延时也降到与电路域相当的水平，能提供与CDMA1X大致相当的VoIP语音质量，且在容量上明显提升。目前采用线性干扰消除技术明显改进了下行容量，已经可以同时提供大约55个用户/扇区的VoIP业务，即便在35个VoIP用户条件下，也至少有50％的数据容量可用。
　　从Rev.A的后续发展看，依照常规是Rev.B和Rev.C（UMB）。考虑到无论哪种技术都将从CDMA转向OFDM，因而，包括Verizon在内的主导CDMA运营商趋向直接转向主流的LTE而非AIE,而核心网则直接转向IMS,也非MMD。
　　我国主导的TDD制式TD-SCDMA由于得到政府的强有力支持以及采用了N频点等新技术，也取得了突破性进展并提出长期演进路标，实现了HSDPA能力，规划了基于TDD方式的LTE,但商用化进程明显落后于WCDMA和CDMA2000。
　　B3G／4G是ITU提出的目标，计划在2008年开始制订标准，预计2012年全面完成标准，2015年实现规模商用。开发B3G／4G的基本目标是希望在功能和性能两个方面都比3G有明显提高。标志性目标是在高速移动环境下支持高达100Mbps的下行数据速率，在室内和静止环境下支持高达1Gbps的下行数据传输速率，希望频谱效率比3G（R99版）提高10～15倍，而每比特的成本可望降到十分之一。
　　历史上，从模拟到数字到3G已经充分利用了频谱效率的提高来实现容量扩大的目标。事实上，HSPA、Rev.A、WiMax等现有的最新移动技术的链路层已经很理想了，频谱效率都已经非常接近香农定理所设定的极限，相差不过2～3dB而已，再往下链路层已经没有多少改进空间了，要付出的代价却越来越高（主要反映在网络设备和终端的复杂性上），主要的出路似乎是采用更宽的频带。事实上，所有无线移动技术（UMTS、CDMA、WiMAX），只要采用类似的技术，其所能达到的频谱效率应该是相近的，不应有很大的差别。
　　在移动领域，一个最令人困惑的问题是，由多种不同标准组织开发的各种无线接入技术几乎都试图趋向同一目标，即宽带加移动，从而导致本来比较清晰的各自不同定位变得模糊乃至重叠，正在形成竞争多于互补的复杂局面。而1Gbps的速率究竟用来提供什么业务？付出的代价是否值得？这是演进道路上的第二个困惑。这些问题可能都需要市场来回答和抉择，而不单纯由实验室决定。
　　由于全球移动用户数和数据传输速率的持续攀升，移动网的容量在不断扩大。从理论上看，可以有多种技术手段进行扩容，唯一受限程度最小、扩容效率最高的手段是不断缩小小区半径，从而达到更高频率再用的目的。在这一思路下，移动基站不断演进：从宏蜂窝到微蜂窝，再到微微蜂窝，乃至有朝一日可以演进到毫微微蜂窝或飞蜂窝。
　　飞蜂窝是一种低成本的室内覆盖基站，利用有线宽带互联网作为回传信道，将无线蜂窝呼叫信号连接到移动核心网。其主要优势有：不再需要GSM/Wi－Fi双模手机，只利用传统手机就可以实现融合业务，降低了成本，扩大了用户群，强化了用户的黏性；无需建立一个新的网络架构，只是将现有移动网络延伸到家庭；也无需对付不同的频谱、无线技术和协议，规避了2.4GHz频段的干扰和噪声；将业务量从移动网的宏小区分流到有线宽带互联网，节约了移动网建设和运维成本，还扩大了移动网的容量；速率高、覆盖好，数据支持能力优于宏小区，便于提供新业务；上行A接口是一个封闭的接口，运营上绕不开运营商，为运营商主导提供了技术保障。对于移动运营商来说，飞蜂窝的大规模应用可能成为UMA的终结者，也势必进一步加快移动替代固网（FMS）的进程。
下一代传送网 能力与效率齐头并进
　　超高速WDM系统、自动交换光网络（ASON）和电信级以太网是下一代传送网的三个主要发展方向。韦乐平强调，下一代传送网将兼顾能力和效率而实现齐头并进。
　　近几年来，由于以P2P为代表的新的互联网应用的普及使IP流量快速持续增加，目前以10G为基础的长途WDM网已经呈现出力不从心的状态，有些段落80×10G的容量已经用完，以40G为基础的WDM系统的应用已经提到日程上来。其主要优势是：频谱效率较高；传输成本较低；OAM成本低，复杂性以及备件数量少；可以有效减少IP链路数目、提高节点结构扩展性，改进核心网的效率和功能。
　　除了市场因素外，影响40G应用的主要因素是技术、价格和光缆线路的极化模色散（PMD）。首先，从技术上看，40G系统经过了这么多年的持续改进，在技术上已经有了长足的进步。可以应用于不同场景的多种调制技术已经商用或接近商用。各种有源和无源器件已经大量问世，成本快速下降。各种器件的功率平坦度、非线性、色度色散、极化模色散性能明显改进，使系统设计的功率余度要求可以适度放宽。特别是DQPSK/DP－QPSK调制技术、电子色散补偿和超级带外FEC编码等一系列新技术的突破和成熟，为长途应用的性价比改进提供了坚实的基础。
　　其次，从成本上看，整个40G系统的成本已经降到10G系统的3.5～4.5倍，尽管离规模应用的2.5倍门限值还有差距，但是已经处于可以启动的阶段。
　　最后，就光缆的极化模色散特性而言，近期在中国电信进行的实际研究结果表明，我国京广线以东地区敷设的多数光缆的极化模色散性能可以基本满足40G传输的要求，因此光缆的极化模色散性能也不再是主要的应用障碍。
　　可见，无论是市场需求，还是技术进步、成本约束、光缆PMD限制都证明，以40G为基础的WDM系统的应用已经迫在眉睫了。然而具体应用上还存在彩光口和白光口之争，目前虽然还没有最后定论，但是从世界和我国的主导运营商的实践和观点来看，40G彩光口主要适用于城域网领域且已经成熟可用，而40G白光口主要适用于长途网领域，也已经趋于成熟。
　　然而，普通点到点波分复用系统只提供了原始的传输带宽，要有灵活的网络节点才能实现高效的灵活组网能力，一个灵活动态的光网络基础设施是不可或缺的，最新发展趋势是引入自动交换光网络（ASON）。
　　ASON所带来的主要好处有：简化了网络结构和节点结构，允许将网络资源动态分配给路由，优化了网络资源分配，降低了建网初始成本；实现了规划、业务指配和维护的自动化，降低了运维成本，避免了资源搁置；快速的业务提供和拓展；减少了运行支持系统软件的需要，减少了人工出错机会；可以引入新的业务，诸如按需带宽业务、分级的差异化带宽业务、波长出租、光层虚拟专用网等。
　　市场需求和网络条件的双具备，推动了ASON在我国部署的步伐。经过了前期的技术预研、示范网建设、体制标准研究、总体规划研究、实验室测试和现场试验后，ASON将进入商用化阶段，时间跨度为2008年一直到2010年以后。ASON的商用将先基于SDH，而后可能再基于OTN乃至全光OXC。
　　从更长远的视角来看，随着IP业务量的持续大幅度攀升，目前一代的基于光/电/光变换的光交叉设备将不能满足发展的需要。而基于光/光/光的全光交叉设备将可能在未来5年～15年逐渐成为干线网上的关键核心节点。这种全光节点可以彻底消除光/电/光设备导致的带宽瓶颈，保证网络容量的持续扩展性；实现网络对客户层信号的透明性；加快高速电路的指配和业务供给速度；实现波长级灵活组网的目的；提供灵活高效的组网能力和对付大物理层故障的快速恢复能力。鉴于光层联网具有上述潜在的巨大优势，从电联网逐渐走向光联网将是历史的必然，电联网将逐步撤退到网络的边缘。
　　核心网问题解决后，城域网成为全网的带宽和业务提供瓶颈。解决此问题可以利用多种技术手段，而各种方案争论的实质是核心网技术与用户驻地网技术在城域网领域的竞争。可以预料到的基本趋势是：电信级以太网技术将会大量侵蚀传统SDH和路由器在城域网接入汇聚层的市场，而MPLS技术也将随着VPN和IPTV等新业务的开展向城域网边缘拓展，同时，两者结合的解决方案也在不断出现，最典型的就是虚拟专用局域网业务（VPLS）技术和传送MPLS（T-MPLS）技术。
　　几十年的数据网发展历史证明，以太网总是能不断改进，突破困难，战胜多个竞争对手，目前正在向城域网推进。作为城域网的解决方案，电信级以太网的主要优势有：其一，开放的标准获得最广泛的业界支持；其二，始终保持前向兼容发展，网络可平滑升级，上层应用不变；其三，结构简单，管理方便，成本低廉；最后，技术能与时俱进，适应发展。尽管作为电信级以太网的具体技术解决方案有多种，但是目前正在向VPLS技术、网络提供商骨干传送（PBT）技术以及T－MPLS技术三者聚焦。
下一代接入网 选择最合适的技术
　　当前，宽带接入已经成为中国电信业务增长的第一驱动力。放眼未来，采取何种向下一代接入网的演进策略以确保优势领域的竞争力？韦乐平表示，在宽带接入网的不同演进阶段，能否正确选择合适的技术，决定了演进的效率和成果。
　　宽带接入，正在中国市场上散发出旺盛的生命力。事实上，宽带接入已经成为中国电信业务增长的第一驱动力。但是，拉动收入增长的主要还是接入费，宽带应用的收入还很小，因而还有更为广阔的发展空间，例如IPTV就是一个战略性的增长领域。特别是近来我国视频监管政策上的突破，将从理论上扫除其发展障碍，从而可能推动我国宽带接入网的新一轮发展。
　　从铜缆接入看，现有ADSL仍在不断改进，ADSL2/ADSL2+在传输速率和覆盖范围方面有明显提高。此外，各种新技术仍然在不断涌现，下面是几种最有希望的新型宽带接入技术。
　　VDSL2在速率、传输距离以及后向兼容性方面均取得了突破性进展。此外，充分吸取了DSL技术和维护优势的LAN技术也焕发了新的活力，采用同一厂家接入网和LAN设备或者两者集成，已经可以大体满足运行维护的基本要求，但是成本更低。考虑到大多数运营商在未来5年的业务带宽需求以及对巨大的铜缆线路投资的保护，结合光纤FTTx的ADSL2+/LAN/VDSL2技术将可能成为最有希望的宽带接入技术之一。
　　在FTTx中，无源光网络（PON）呈现了一系列有源光网络所不具备的优势，主要有：纯介质网络避免了电磁干扰和雷电影响，减少了故障，节省了维护成本；透明性好，带宽较宽，可适用于任何制式和速率的信号；局端设备和光纤由用户共享，因而光纤线路长度短，收发设备数量较少，相应成本较低；PON技术容量大，传输距离远，可以简化城域接入网的层次架构。这些理由使PON技术日益受到运营商的青睐，正逐渐成为宽带接入网的主要发展方向。
　　在具体网络的部署策略上，依据我国的网络实际情况，近期，在城市铜缆网改造区域，主要适合采用FTTN＋ADSL2+方式；在城市新建区域，可以优先采用FTTB＋LAN/ADSL2+方式；在商务区和高档住宅区则可根据需求积极采用FTTO/FTTH；在农村新建区，主要采用FTTN+ADSL2+方式。在中期，接入网应能提供超过20Mbps下行带宽，远期为50Mbps～100Mbps下行带宽。在城市铜缆网改造区域，主要适合采用FTTB＋VDSL2方式；在城市新建区域，主要适合采用FTTB＋LAN/VDSL2方式；在商务区和高档住宅区积极采用FTTO/FTTH；在农村新建区,继续采用FTTN+ADSL2+方式。
　　在具体的技术选择上，EPON已经成熟，价格开始明显下降，已经具备规模商用的条件。中国电信率先在国际上实现了EPON设备的芯片级和系统级互通，推动了其成熟。然而，GPON具有更好的质量、管理和多业务能力，速率高、性能好，具备多业务能力（特别是支持TDM和SAN的能力）和电信级管理能力。但是，目前GPON尚不够成熟，缺少芯片，成本还偏高，多厂家设备的互操作性还不行，还需要在实际应用中逐步解决。总体来看，两者都有其生存和发展的理由，都能基本支持现有大多数业务。但从世界市场的角度看，潜在的规模经济和范围经济使未来可能更有利于GPON的发展。显然，在当前EPON已经进入大规模发展的形势下做这种判断是有很大风险的。一种规避风险的可能对策就是开发和应用可以兼容两者的统一平台，让市场作出自己的选择，决定何时采用何种接口板。
　　WDM-PON技术是下一代PON技术，具有一系列优势，研究工作十分活跃。但是,在关键光器件没有本质性突破前，还只能处于研究开发阶段，而其潜在的优势已经吸引了业界的注意力和兴趣。
　　除了有线接入技术外，宽带无线接入技术发展很快，最瞩目的就是基于802.16e的WiMAX技术。移动WiMAX系统在2007年取得了显著进展，其优势和进展主要体现在：OFDMA、MIMO等关键技术确实已经实现产品化；网络架构实现了扁平化和全IP化；系统的移动性管理功能明显改善，个别厂商已实现时延在50ms内的无损切换；系统已具备业务提供的QoS功能。然而，目前WiMAX还存在以下主要问题：漫游和系统互操作问题尚未解决，不具备大规模组网能力；目前仅支持异频组网；终端芯片进展缓慢，系统兼容性差；OFDMA带来的高功耗问题尚未有效解决，导致手持终端待机时间短；目前尚未采用IP头压缩技术，因此开销大，VoIP容量小，比3G网少50％；WiMAX的链路预算由于TDD方式、无软切换和灵敏度差导致比3G至少少6dB，因此上行覆盖小，所需基站数多出好几倍，导致组网成本高，不适合广域连续覆盖。上述问题有些将在802.16m版本中才能解决,目前移动WiMAX技术仍然应该主要定位于移动宽带应用，而不是广域移动通信技术，这才是WiMAX与3G相得益彰的最佳定位。
下一代互联网 构建差异化的良性运营模式
　　面对宽带业务流量爆炸式增长，韦乐平表示，由于在网络体系、QoS保证、扩展性限制、可靠性可用性、安全性、地址空间限制以及可管理可控制等方面的不足，IP承载网已经成为发展新业务新应用的不可逾越的最大障碍，迫切需要基于技术的创新而实现良性运营。
　　为了解决IP承载网存在的诸多问题，中国电信启动了CN2工程。对于原先普通的互联网而言，要想提供差异化的业务是力不从心的。其一，差异化业务需要提供客户群区分、网络质量区分、应用区分以及服务区分，原有承载网根本无法满足这些需求；其二，3G、软交换、IMS、大客户等业务需要高质量的承载网络。为此，中国电信提出了“普通互联网＋优质互联网”的“双网差异化运行”理念，CN2由此诞生。CN2是中国电信从简单管道型业务向高价值互联网业务转型的探索实践，提出了六项关键技术要求：轻载，放松QoS要求；核心层采用MPLSFRR，使业务恢复时间控制在50ms以内；全网采用快速路由收敛，使收敛时间小于1秒；支持基于6PE的IPv6；具备差分服务、全网组播、BFD功能等；简化的业务策略，主要提供4类业务，即大客户接入、3G中继、软交换中继以及重要的互联星空业务。CN2是一个基于IP/MPLS混合技术的网络，利用IP技术实现了应用层业务与网络层的分离，而利用MPLS技术实现了网络层链接业务与网络层的分离，从而实现了业务和网络的双重分离，成为一个可扩展、高可用、具备一定QoS和安全性的融合的业务承载平台。
　　简言之，CN2不仅成为探索技术创新和业务创新的案例，也成为规避“网络中立”监管风险的唯一现实出路。
　　从NGN的目标来看，IPv6是下一代互联网的基础。采用IPv6最基本的原因是它从根本上解决了IPv4存在的地址限制问题。尽管IPv4采用网络地址翻译(NAT)也能够暂时缓解地址短缺问题，但是NAT破坏了网络端到端的透明性，限制了端到端的通信。另外，为了支持各种应用层协议的NAT穿越需要开发和部署大量设备，增加了网络的复杂性。采用IPv6后，首先彻底消除了互联网发展的地址壁垒及其相应问题，解决了网络层端到端的寻址和呼叫，有利于运营商网络向企业网络和家庭网络的延伸；其次，IPv6协议已经内置移动IPv6协议，可以使移动终端在不改变自身IP地址的前提下实现在不同接入媒质之间的自由移动，为3G、WLAN、WiMAX等的无缝使用创造了条件；第三，IPv6内置IPSec并结合发送设备的永久性IP地址，不仅可以实现端到端的加密，而且解决了网络层溯源问题；最后，采用IPv6后可以开发很多新的热点应用，特别是P2P业务，应用创新将更富有活力。
　　然而，目前IPv6的发展速度相对比较缓慢。这主要是因为实施IPv6几乎涉及网络上的所有设备，耗时费力，必然要经历一个漫长的过程；此外，IPv6应用工具和应用软件还很少，用户缺乏应用IPv6的原动力。但是，当前全球还剩下大概6亿多个IPv4地址，按照目前每年消耗2亿个的使用速度计算，经过3年左右的时间，全球互联网公用地址将全部耗尽。考虑中国的特殊发展阶段和十分有限的可用地址，则地址缺口更大，将可能提前出现麻烦。因此，我国IPv6的部署已经不是遥远的未来，而是需要立即策划考虑、积极引入的事情了。
　　建立新的QoS架构，也是下一代互联网需要重点考虑的问题。近来，随着IPTV、家庭网络、VoIP等高质量业务的规模化开展，单靠网络轻载或相对QoS保证已不能满足要求，网络需要建立新的QoS架构，ITU提出的资源和准入控制系统（RACS）应运而生。RACS为我们提供了一种能有效控制网络资源，使网络资源的分配与业务层的QoS要求相适应的手段。RACS在NGN架构中充当业务层和传送层之间的资源仲裁，使传送网不再只是透明管道，而是能够支持基于资源使用和服务质量的商业模式。而且，RACS定义的功能框架与部署位置和具体传送技术无关，使RACS的实施具有很大的灵活性。简言之，RACS的实施有可能使互联网最终摆脱无序、无质量保证和免费的状态，进入可运营、可控制和可管理的良性运营模式，是下一代互联网发展的重要方向。