如何看待下一代接入網(NGAN)

程強　敖立



一、引言



　　隨著電信技術的飛速發(fā)展，電信網絡架構也在幾十年中不斷地更新?lián)Q代，成長為關系國計民生的重要基礎設施。時至今日，在經歷了B-ISDN的慘痛失敗和Internet經濟泡沫破裂的教訓后，大多數人們已學會用更加審慎的態(tài)度來迎接NGN給整個電信行業(yè)帶來的機遇和挑戰(zhàn)。接入網作為公共電信網的邊緣和末梢，一樣在感受NGN的到來。



二、接入網的發(fā)展歷程



　　接入網的發(fā)展是與整個電信網絡和業(yè)務的發(fā)展緊密相關的，同時也是近幾十年電信網絡高速成長的重要參與者。接入網作為電信核心網絡與用戶駐地網絡設施的邊界網絡的概念，生于整個電信網從模擬到數字的重大轉型時期，成長壯大在電信網絡的蓬勃發(fā)展時期。當數字交換機如雨后春筍般迅速在全國各地扎根時，是窄帶接入網幫助電話迅速走進了干家萬戶。當Internet成為眾多網民的寵兒時，是形形色色的寬帶接入技術幫助大家圓了不再漫長等待的夢。



　　如今，NGN概念的提出為接入網的進一步的發(fā)展拓寬了新的思路�，F(xiàn)有的接入網的概念是由ITU-T G.902建議的規(guī)定的，即接入網是業(yè)務節(jié)點接口(SNI)和用戶網絡接口(UNI)之間提供傳送承載能力的網絡設備和設施，其可通過Q3接口進行配置和管理。這里所指的業(yè)務節(jié)點對應于當前網絡提供呼叫/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(jié)點機等。



　　傳統(tǒng)的窄帶接入網以提供話音業(yè)務和數字租用線業(yè)務為主，采用的主要接入技術是綜合數字環(huán)路載波(IDLC)。一般可在用戶側提供Z接口、U接口或V.35接口等，在業(yè)務節(jié)點側使用2048kbit等G.703規(guī)定的數字接口，窄帶接入網一般在SNI支持V5協(xié)議來承載PSTN交換機的用戶信令完成電話業(yè)務的呼叫。窄帶接入網的核心傳送技術是基于電路模式的TDM技術，因此可以提供高的質量保證，但最多只能為非租用線用戶提供2B+D的帶寬。



　　隨著Internet的興起，提供高速的Internet接入能力成為推動寬帶接入技術發(fā)展的主要動力。在用戶到網絡業(yè)務節(jié)點問短短的幾公里成為了各種技術爭相輝映的大舞臺。依托于復雜的數字信號處理技術，xDSL可以在原有的市話接入銅纜上提供數兆比特的速率。而借助在桌面市場的廣泛基礎，以太網接入也占有一席之地。雖然，目前用戶并不多，但FTTH憑借天生的超高速率和穩(wěn)定性也直對寬帶接入市場虎視眈眈。由于寬帶接入的推動力主要來自Internet訪問的需求，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。寬帶接入網既然提供了承載IP數據業(yè)務的能力，憑借IP強大的適配能力(Everything over IP)，VoIP提供的話音業(yè)務的開展也是順其自然的。寬帶接入網通過H.248/MGCP等協(xié)議承載話音業(yè)務的用戶信令到接入網關(AG)完成VoIP的呼叫過程，但由于IP技術天然的缺少QoS的能力，VoIP的業(yè)務控制與接入網提供的承載能力之間缺少必要的聯(lián)系.如此接入網難以高質量的保證話音業(yè)務的實施。



三、NGN對接入網提出的挑戰(zhàn)



　　在2004年ITU新提出的對NGN概念的定義中，既明確了NGN是基于分組技術的網絡，同時也提出了有質量保證的端到端的透明傳送的能力，并強調一個從承載能力、呼叫會話和應用服務中獨立出來的控制功能的概念，以達到業(yè)務與承載分離的目標和用戶可以不受限制的接入不同的業(yè)務提供者。NGN的思想為接入網的設計和實施也提出了重大的挑戰(zhàn)。



　　(1)如何在分組傳送模式下保證接入網提供的QoS。由于接入網一般需要承擔網絡提供者能提供的所有業(yè)務的傳送，并且由于采用的傳送技術受媒質設施等影響具有天然的多樣性，因此各種QoS保證的技術在接入網的應用有待研究。



　　(2)如何將NGN的獨立控制層面與接入網的傳送承載能力相關聯(lián)。NGN提供的靈活快速的業(yè)務能力是與一個能高效運轉的控制層以及穩(wěn)定可靠的傳送層分不開的。接入網作為傳送承載功能的執(zhí)行者，對于業(yè)務層來說應是可控的。



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



　　(4)NGN的實施要求對每個用戶提供更高的接入寬帶和更多的接口類型，接入技術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密切相關。為了滿足綜合業(yè)務接入的需求，是在現(xiàn)有的網絡媒質設施上繼續(xù)挖潛并組合使用，還是發(fā)展和建設新的全能的FTTH技術還沒有一個明確的方向。



　　由于NGN的想法是一個新的對網絡具有革命性的思想，而對接入網來說由于點多面廣的特點，對技術的實施同本具有高度的敏感性。因此，迎接NGN挑戰(zhàn)的難度也許大一些，所需要的時間也許更長一些。但是，只要有市場和技術兩方面的推動力，盡快實現(xiàn)這些目標是有可能的。



四、下一代接入網的結構和特點



　　NGN的思想強調各種技術的綜合利用和網絡的可開放性，以達到業(yè)務能力最大化的目的。與傳統(tǒng)的G.902中定義的接入網結構相比，新一代的接入網應具備更多的開放性的接口和更靈活的組網能力。為達到NGN的目標，下一代接入網在網絡中的參考結構應如圖1所示。








　　在圖中，XNI為接入網與用戶駐地網的接口，SNI為接入網到核心網之間的接口，L參考點為不同接入網之間的接口參考點。下一代的接入網應綜合利用多種手段在XNI和SNI之間提供有質量保證的基于分組的寬帶的傳送承載能力。下一代網絡的接入網應具有以下特點：



　　(1)下一代網絡的接入網具有寬帶化和傳輸手段多樣化的鮮明特點。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技術實現(xiàn)FTTC，F(xiàn)TTB，從而使光纖盡量靠近用戶甚至實現(xiàn)FTTH。



　　(2)對于下一代網絡的光接入網，將采用SDH(MSTP)/PON傳輸和組網方式，低成本地實現(xiàn)吉比特容量，并引入低成本的密集波分復用技術實現(xiàn)接入網更大容量的傳輸。



　　(3)下一帶網絡的接入網將采用與核心網保持一致的分組承載方式來實現(xiàn)所有的業(yè)務(話音、數據和視頻)的綜合傳送。



　　(4)下一代網絡的接入網是一個通過低成本實現(xiàn)QoS保證的網絡，并基于SLA向用戶提供不同的業(yè)務和服務。



　　(5)下一代網絡的接入網的業(yè)務控制層將通過綜合接入控制功能實體與核心控制設備交互來提供基于呼叫的業(yè)務。



　　(6)下一代網絡的接入網是一個通過開放性的接口實現(xiàn)集中統(tǒng)一管理、管理維護方便的網絡。由于接入網用戶端設備的分散和數量龐大，下一代網絡的接入網管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對設備的統(tǒng)一自動配置和安全認證來降低網絡的運行維護成本。



　　(7)下一代網絡的接入網將與用戶駐地/家庭網絡的有機結合向用戶提供更多的業(yè)務和服務。



五、下一代接入網的關鍵技術



　　決定網絡性能和成本的是網絡采用的關鍵技術，下一代網絡的接入網應會涉及到以下關鍵技術：



　　1.QoS技術



　　接入網的QoS問題并不是單獨存在，應納入到下一代網絡QoS的整個體系中。接入網所接入的業(yè)務是多種多樣的，接入網的業(yè)務多樣性使QoS的問題顯得很突出。接入網點到多點的傳送特點決定了MAC技術和資源調度控制是解決QoS的關鍵。接入網的QoS主要體現(xiàn)在接入網傳送通路和網絡節(jié)點兩個層面。標準的RSVP協(xié)議由于其可擴展性差難以在核心網使用，但在接入網中卻很適用。目前，業(yè)內比較一致的觀點是在整個分組網絡的網絡邊緣引入QoS信令技術，因此接入網中引入QoS信令來解決QoS是一種趨勢。



　　2.多點接入控制技術



　　接入網點對多點的特性決定了無論是基于無線傳輸的固定無線接入技術還是基于光傳輸的寬帶光接入技術，為了支持不同的業(yè)務QoS等級和提高信道帶寬的利用率，接入網必須有高效的上行接入控制協(xié)議和帶寬動態(tài)分配算法。共享傳輸介質的接入控制協(xié)議有固定接入、隨機接入和預約接入，為了滿足接入網高QoS業(yè)務和低QoS業(yè)務并存的需要，有可能采用固定接入和預約接入結合的方式來提供多點接入控制和動態(tài)帶寬分配。當然，不同的算法和實現(xiàn)手段將直接決定其效率、性能以及成本。



　　3.傳送技術



　　接入網傳送技術的熱點將主要集中在光傳輸和無線傳輸兩個領域。



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



　　·對于TDMA-PON，其關鍵技術主要包括測距技術，快速同步技術，突發(fā)發(fā)送和突發(fā)接收技術，動態(tài)帶寬分配和上行接入控制技術，加密技術等。這些關鍵技術最終表現(xiàn)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ONU分配一對波長，分別用于上行和下行傳輸，這樣就提供了OLT到各ONU固定的虛擬點對點雙向連接。另一種是根據需要為ONU動態(tài)分配波長，各ONU能夠波長共享，網絡具有可重構性。WDM-PON的關鍵技術主要包括OLT多波長光源技術波分復用和解復用技術，波長監(jiān)控技術，ONU光發(fā)送技術，上行媒體接入控制技術等。



　　(2)在無線接入領域，具有更高頻譜利用率和抗干擾能力的調制編碼技術是研究重點。正交頻分復用OFDM技術被認為是下一代移動通信RAN的首選技術，而固定無線接入由于其無線信道特性將好于移動無線接入，其率先引入OFDM的現(xiàn)實性和經濟性將更好，同時又為移動通信預熱。OFDM系統(tǒng)中有三個問題非常關鍵，即同步技術(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，降低峰均比技術。



六、結束語



　　綜上所述，下一代接入網從網絡結構上更加靈活，從技術上提供了更加高的帶寬和質量保證，從業(yè)務上更加開放和多樣。下一代接入網將與核心傳送網和業(yè)務網一起為NGN的思想在網絡中的實踐不懈努力。




摘自　泰爾網