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下一代電信網中的業(yè)務網

蔣林濤 2004/08/17

　　摘要　下一代電信網中的業(yè)務網是一個十分重要的研究方向，當然不同的核心技術其業(yè)務網的設計與考慮是不同的。本文首先討論下一代電信網的核心技術，認為在傳輸資源不再稀缺的情況下，由于復雜性、沒有現(xiàn)實業(yè)務等原因，ATM技術不能成為下一代電信網的核心技術；由于采用不面向連接的工作方式、簡化了信令、克服了節(jié)點設備復雜化、與傳送網技術的發(fā)展相匹配等因素，IP技術將是下一代電信網的核心技術。其后研究了下一代電信網中的業(yè)務網中的若干問題。由于下一代電信網是一個以商業(yè)運營為其主要目的的網絡，它將完全不同于沒有明確商業(yè)目標的Internet，在下一代電信業(yè)務網的設計中，商業(yè)模型必須放在很高的位置上加以考慮，因此有必要對業(yè)務網與承載網相分離的說法進行重新審視，討論了電路交換網與分組交換網網絡特性的差別和各自業(yè)務網的設計特點，指出下一代網的業(yè)務網設計將會極大地有別于電路交換網的業(yè)務網設計。目前簡單地將業(yè)務搬移，將電路交換網的業(yè)務簡單地映射到IP網來，這種做法有必要進行深刻的反思。

　　關鍵詞　下一代網　電信網　IP技術　ATM技術　業(yè)務網

1　下一代電信網的核心技術——IP技術

　　隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們已經不滿足于單一的話音通信業(yè)務，要求信息業(yè)與通信業(yè)能提供更多種類的業(yè)務來滿足社會信息化和日常生活等各個層面的需要。目前已經可見的業(yè)務有：數(shù)據(jù)業(yè)務、圖像業(yè)務和語音業(yè)務，還有信息檢索業(yè)務，電子信箱業(yè)務，遠程遙控、遙測業(yè)務，會議業(yè)務和信息點播業(yè)務等。進一步的要求是信息業(yè)與通信業(yè)能提供高度綜合性的業(yè)務——多媒體(音頻、視頻、圖像、動畫、數(shù)據(jù))業(yè)務來滿足社會發(fā)展的需求。對于后者，目前電信網的支持度是很差的。有了對業(yè)務的需求，自然就有對新型網絡的需求，希望能有新的網絡來支持業(yè)務發(fā)展。這項工作實際上是上世紀80年代就提出來了，當時，通信界先是致力于發(fā)展ISDN技術，而基于電路交換的ISDN技術實際上是沒有能力滿足這種業(yè)務發(fā)展需求的；隨后提出的ATM技術，期望基于分組交換技術的ATM來實現(xiàn)業(yè)務的綜合。這樣做的目的都是要將多種業(yè)務綜合到一個通信網上，希望在同一個網上綜合各種應用特別是提供多媒體應用。直到90年代中期，ISDN和ATM這兩種網絡均沒有大規(guī)模地應用，當然這里既有技術的原因，也有商業(yè)運作的原因和環(huán)境條件變化的原因。盡管如此，對這些新業(yè)務的需求依然存在。近十幾年來，運營商嘗試使用各種業(yè)已存在的通信網絡和Internet來向用戶提供多業(yè)務和綜合性(多媒體業(yè)務)業(yè)務。但因受網絡帶寬、網絡性能和價格等方面因素的影響均沒有獲得成功。

　　從理論上講，分組交換技術能夠綜合實時業(yè)務與非實時業(yè)務、寬帶與窄帶業(yè)務，是實現(xiàn)電信業(yè)務綜合的最佳技術。上世紀80年代至90年代中期，ATM曾經有過輝煌的歷史，絕大部分電信專家認為ATM可以一統(tǒng)天下。事實上，在技術層面ATM也的確做到了實時業(yè)務和非實時業(yè)務、寬帶業(yè)務和窄帶業(yè)務的完全綜合(至少在實驗網的范疇內)。應該說ATM技術是成功的，如果繼續(xù)沿著這條路走下去，而外界不產生一些突發(fā)因素的話，ATM原本是有可能成功的，當然ATM核心網的設計可能要作較大的變化。但是電信歷史的發(fā)展并不以人們的意志為轉移，ATM在其發(fā)展過程中，外部環(huán)境發(fā)生了突變，使得它賴以發(fā)展的條件(ATM發(fā)展的必要條件是：傳輸資源緊缺，傳輸資源價格昂貴，用提高節(jié)點設備ATM交換機的復雜度來克服傳輸帶寬不足的問題)已不復存在。光纖通信技術的發(fā)展特別是密集波分復用技術(DWDM)的出現(xiàn)，傳輸資源已不再稀缺，也不再昂貴，因而為了節(jié)省這些傳輸資源而使ATM交換機極大地復雜化，顯然是得不償失的，這是ATM從全盛走向衰亡的一個十分重要的原因，也是導致ATM不能成為下一代電信網核心技術的主要原因之一。當然ATM商業(yè)運作的失敗，業(yè)務起點選擇過高，ATM業(yè)務無法快速推廣，以多媒體業(yè)務作為其核心業(yè)務(killer Application)不符合電信的商業(yè)模式，也是ATM從全盛走向衰亡的原因。IP技術采用不面向連接的工作方式，簡化了信令，克服了節(jié)點設備復雜化問題，光纖通信技術的發(fā)展，DWDM的大量商用，使得傳輸資源不再緊缺和不再昂貴，IP技術與傳送網技術的發(fā)展是匹配的。從目前的現(xiàn)實情況看，企業(yè)網中(無論大型企業(yè)網或中小型企業(yè)網)的業(yè)務幾乎100%是IP業(yè)務；電信網上的業(yè)務也有快速IP化的趨勢。目前電信業(yè)務主要有三類：一類是電話業(yè)務，迄今為止TDM電話仍占著統(tǒng)治地位，特別是在本地網上，但IP電話在中國的成功，從理論上和實踐上都已證實IP電話可供商用，在技術上并不存在不可逾越的困難，IP電話有迅速擴展使用的趨勢。第二類是數(shù)據(jù)承載網業(yè)務，電信網目前能提供的數(shù)據(jù)承載網業(yè)務有兩個，一個是X.25業(yè)務，這是真正可以實現(xiàn)端到端尋址的數(shù)據(jù)業(yè)務，由于技術已落后，業(yè)務量也已很少，已不列入發(fā)展之列；另一個是IP業(yè)務，在電信數(shù)據(jù)業(yè)務中，IP業(yè)務已占95%以上，可以說數(shù)據(jù)承載網業(yè)務已基本IP化。第三類是專線業(yè)務，無論是DDN業(yè)務，還是F.R業(yè)務和ATM業(yè)務，這些專線都是租給企業(yè)用戶的，而企業(yè)用戶中的業(yè)務幾乎100%都是IP業(yè)務，間接地算，專線網上主要也是IP業(yè)務。近來視訊業(yè)務有很大的發(fā)展，其絕大部分也是IP業(yè)務�？梢钥闯�，目前電信網中的業(yè)務除了電話業(yè)務外都是IP業(yè)務，在可預見的未來，IP電話將逐步取代傳統(tǒng)電話，最終電話業(yè)務將完全IP化。網絡技術的發(fā)展和業(yè)務技術的發(fā)展都確定IP技術是下一代電信網的核心技術。

2　下一代電信業(yè)務網的設計絕不能走老套路

　　下一代電信網是一個以商業(yè)運營為其主要目的的網絡，它將完全不同于沒有明確商業(yè)目標的Internet。在下一代電信業(yè)務網的設計中，商業(yè)模型必須放在很高的位置上加以考慮。下一代電信網是以IP技術為其核心技術的電信網。IP技術是分組交換技術中的一種，它的特點是采用不面向連接的工作方式。由于分組交換技術與電路交換技術有很大的差異，因而在業(yè)務網的設計方面也將會有很大的差異。正因為有上述兩個特點，下一代電信業(yè)務網的設計將有多個問題要加以討論。

　　2.1　業(yè)務網與承載網相分離問題

　　在對下一代網的研究中，幾乎所有的文獻都會提到：下一代網的特點之一是業(yè)務網與承載網相分離，下一代網將會是單一業(yè)務承載網、多業(yè)務網的體系結構。從宏觀上講，這種說法是對的。在下一代網中，業(yè)務網和業(yè)務承載網是分別設計的，業(yè)務網節(jié)點設備與業(yè)務承載網設備不僅在邏輯上是分離的而且在物理上也是相互獨立的。在下一代網中，業(yè)務承載網只有一種，那就是IP網；業(yè)務網則有多個，每一種業(yè)務將有一套獨立的業(yè)務網來支持，不同業(yè)務網的體系結構是不同的，當然與承載網更不會相同。這一點與基于電路交換技術的電話網是截然不同的，電話網是業(yè)務網與業(yè)務承載網不分離的，在電話網中業(yè)務網節(jié)點設備也就是業(yè)務承載網節(jié)點設備。

　　但是，對電信網來說，業(yè)務網和業(yè)務承載網完全分離則是不行的，其原因是電信網的商業(yè)特征所決定的，建立在業(yè)務網與業(yè)務承載網完全分離的模型的業(yè)務網，很難搞出可贏利的商業(yè)模型。Internet是業(yè)務網與業(yè)務承載網完全分離的典型，業(yè)務承載網(IP網)的運營者(ISP)和業(yè)務網的運營者(ICP)是徹底獨立的，相互之間沒有聯(lián)系。在這種體系架構下，很難搞出可贏利的商業(yè)模型，Internet的商業(yè)模型是失敗的商業(yè)模型，這個觀點已為業(yè)內人士廣泛接受，并已列入Internet最大的問題之一。很顯然，在下一代電信網的設計中，應避免重復這類問題。目前已經很清楚了，業(yè)務網和業(yè)務承載網完全分離將不是下一代電信網的模型，在下一代電信網中，業(yè)務網和業(yè)務承載網既相互獨立又相互聯(lián)系。業(yè)務網要了解業(yè)務承載網的資源分配和使用情況，業(yè)務承載網要能感知業(yè)務網的資源需求，這個要求將導致下一代電信網整個體系結構的變化。

　　2.2　電路交換網與分組交換網的差異

　　電路交換網與分組交換網是有很大差別的，電路交換網中是一條物理鏈路對應一條連接，而分組交換網中是一條物理鏈路對應多條連接(虛連接)，這是一個巨大的區(qū)別，特別反映在終端處。在電路交換網的環(huán)境下，一個終端與電路交換網只能有一條連接，因而在同一時刻(同一次呼叫中)終端只能做一件事，如果在同一次呼叫中終端要做多件事，它就必須借助于業(yè)務網中其它設備(AP——接入點設備)；在電路交換網中，業(yè)務網和業(yè)務承載網是不分離的，網絡的體系結構必然是層次結構，媒體流與信令流逐層匯聚。這兩點是基于電路交換網的業(yè)務網的設計特點。

　　在分組交換網的環(huán)境下，一個終端與分組交換網可有多條連接，因而在同一時刻終端可以做多件事，而無須借助于業(yè)務網中其它設備(如：AP——接入點設備等)；在分組交換網中，從宏觀上來說，業(yè)務網和業(yè)務承載網是分離的，業(yè)務網中的媒體流與信令流無須逐層匯聚，是一種平面結構，但是業(yè)務網設備間的信任關系和地址解析等則要求是層次結構。這些是基于分組交換網的業(yè)務網的設計特點。

　　上述兩個業(yè)務網的區(qū)別和差異，導致電路交換網和分組交換網中業(yè)務網設計的差別。

　　電路交換網的設計有相當長的時間了，特別是基于電路交換技術的電話網設計更有近百年的歷史。相比之下，分組交換網的歷史就短得多，基于分組交換技術的業(yè)務網的設計歷史就更短，盡管說曾經有過基于分組交換技術(X.25，ATM)的業(yè)務網，但這些業(yè)務網沒有成規(guī)模，真正可以稱得上基于分組交換技術的業(yè)務網只有建立在IP網上的業(yè)務網，其中Web是設計最為成功的業(yè)務網。Web業(yè)務網的設計是非常有創(chuàng)意的，采用超級鏈(hyper-link)技術，將IP網的分組交換及不面向連接的工作方式的特點發(fā)揮得淋漓盡致。業(yè)務網的設計與IP網的特征非常匹配，導致Internet爆炸性發(fā)展。在IP網中設計的其它業(yè)務網就沒有那么杰出了，其它業(yè)務網的設計至今沒有能跳出電路交換網的業(yè)務網的設計思路和設計方法。它們只是電路交換網中業(yè)務網在分組環(huán)境中的一個簡單的翻版，由于設計思想上沒有突破，技術上也難以有突破。在IP網中設計業(yè)務網，有很多問題是值得思考和研究的。

　　2.3　下一代電信業(yè)務網的體系結構

　　下一代電信網的業(yè)務種類繁多、層出不窮，每一種業(yè)務有每一種業(yè)務的特征，要將為數(shù)眾多、性能各異的業(yè)務網歸類為統(tǒng)一的業(yè)務模型，并搞出一種核心設備是極為困難的，甚至是根本不可能的。舉個例子來說，會話業(yè)務與會議業(yè)務是比較接近的兩類業(yè)務。會話業(yè)務是兩點之間的點對點的一種業(yè)務，電話業(yè)務是會話業(yè)務中的一種特例，即它在通信中只有一種媒體——語音媒體的通信業(yè)務，今后的會話業(yè)務其工作媒體顯然不會只是一種，一定是語音、圖像和文字多種媒體共存的通信業(yè)務，即一定是多媒體會話業(yè)務。而會議業(yè)務則是多點之間的業(yè)務，會話業(yè)務可以看作是它的特例(即兩點之間的業(yè)務)。與會話業(yè)務相比，會議業(yè)務要復雜得多，因為它要保證多點之間的通信和多點通信過程中的控制。從理論上講，會議業(yè)務可以涵蓋會話業(yè)務，但實際上沒有哪個運營商是這樣干的，其原因是，會話業(yè)務是目前使用最為廣泛的一種業(yè)務，不僅現(xiàn)在是、將來也是。既然會話業(yè)務是今后使用最為廣泛的業(yè)務，那么，業(yè)務網的設計就應該盡量簡單有效，會議系統(tǒng)固然可以用來開會話業(yè)務，但將會造成系統(tǒng)設備的浪費，因此這兩個網的設計將一定是分別進行的，體系結構和核心設備將都會是不同的。國際電聯(lián)(ITU-T)將會話業(yè)務與會議業(yè)務分為兩類業(yè)務是有其深層次的道理的。兩類性質相近的業(yè)務尚且要用不同的業(yè)務網，更何況差別很大的業(yè)務。下一代業(yè)務網不可能統(tǒng)一為一個業(yè)務網，不可能有什么所謂的核心設備。

　　下一代電信網的業(yè)務網設計必須要充分考慮到IP網的兩個特點。這兩個特點是：一條物理連接可以同時擁有多個虛連接，對于終端來說，當一個終端接入分組交換網時，由于多個虛連接的存在，在同一個時刻可以進行多項工作；另一個特點是業(yè)務端節(jié)點之間的通信，在業(yè)務網層面是平面結構，無論是業(yè)務的信令流或業(yè)務的媒體流都是平面結構，這一點與電路交換網的業(yè)務網設計是有很大差異的。這兩個特點將導致下一代網的業(yè)務網設計將會極大地有別于電路交換網的業(yè)務網設計。目前簡單地將業(yè)務搬移，將電路交換網的業(yè)務簡單地映射到IP網來，這種做法有必要進行深刻的反思。

3　“軟交換”的困惑

　　“軟交換”沒有明確的定義，目前到處都在說“軟交換”，其實很多人說的并不是一個東西。從其起源來說，“軟交換”來自兩方面，一方面來自傳統(tǒng)電話交換機向分組話音設備演進中的中間產物，即“呼叫服務器”；另一方面來自VoIP的媒體網關控制器(MGC)。目前，一般說“軟交換”機是指：媒體網關控制器(MGC)、駐地網守(GK)或SIP PROXY，即指分組話音系統(tǒng)中的呼叫控制與處理設備。在分組話音系統(tǒng)中或面向連接的點對點實時會話通信業(yè)務中(如：多媒體電話等)，呼叫控制功能與媒體處理功能在邏輯上是無關聯(lián)的，在物理上分離是合理的，在技術上可以實現(xiàn)。這兩個功能對于傳統(tǒng)電路交換話音系統(tǒng)來說，邏輯上也是不相關的，但一條物理連接只能是一條電路，由于必須要用一條連接來完成呼叫控制與媒體處理，因而這兩個功能實體只能放在一起。客觀地說，呼叫控制與媒體處理完全是兩件事，兩個沒有關聯(lián)的邏輯功能實體，在物理上分開是合理的。從技術實現(xiàn)來說，媒體處理器由硬件來做，一個用戶話路要一套硬件與之對應，一般做不大，而呼叫控制器通常用軟件來實現(xiàn)，它可以做得很大，從純實現(xiàn)技術出發(fā)，兩者分離也是合理的。因而，對于面向連接的點對點實時通信業(yè)務(如：電話業(yè)務網)，呼叫控制與媒體處理相分離，這種思維是正確的，也是符合分組交換網的特點的。

　　目前將“軟交換”這個概念過分延伸了，將眾多邏輯功能完全獨立的實體放在一個物理設備之中，并把它叫“軟交換”(軟交換機)(以下簡稱“軟交換”)，目前定義的“軟交換”設備(軟交換機)功能復雜，接口眾多，而且還有進一步增加“軟交換”功能的趨勢。從本質上講，“軟交換”的設計沒有跳出電路交換機的設計思維，簡單地將基于電路交換的電話網設計映射到分組環(huán)境中來，認為在分組業(yè)務網中也存在一個核心設備，業(yè)務網是圍繞核心設備來設計的，沒有考慮到分組交換技術帶來業(yè)務網分布結構的特點，也沒有考慮到因為IP網的分組交換特性，業(yè)務網設計無須核心設備的本質變化。

　　對于一個業(yè)務網來說，其關鍵在于確定其體系結構，確定構建業(yè)務網的邏輯功能實體，對邏輯功能實體給予明確的定義和描述，對邏輯功能實體之間的關系及協(xié)議有明確的描述。當然，在具體實現(xiàn)中，某些邏輯功能實體可以物理地放在一個設備中，但不宜將若干邏輯功能實體人為地放在一起，將它定義為一個設備，目前的軟交換就是這種思路的產物，其后果是長期無法給出其業(yè)務網的體系結構。如：目前有C4局的“軟交換”，也有C5局的“軟交換”，兩者是什么關系?有層次關系嗎?如果將來用“軟交換”來組建分組話音業(yè)務網，有沒有C4局的“軟交換”的位子?從本質上講，目前的“軟交換”是針對電路交換機替代要求提出的，C5局的“軟交換”是用來替代C5局的電路交換機，而C4局的“軟交換”是用來替代C4局的電路交換機，在電路交換網中C5局的電路交換機與C4局的電路交換機的業(yè)務流是匯接關系，在數(shù)據(jù)網中(IP網)業(yè)務流和信令流是平面結構無須匯接，兩者之間沒有可繼承性�！败浗粨Q”的設計是源自電路交換機的，是仿照電路交換機的體系來設計的，造成“軟交換”的設備功能的過度綜合，也導致分組話音業(yè)務網體系結構長期無法明朗化。另一個問題是對API的過度期望。API的用途是為了方便第三方運營商在租用大運營商的基礎電信資源后，方便地調度和使用其租用資源，并按照自己的需要和意愿靈活應用這些資源，創(chuàng)建出自己特有的業(yè)務。但必須注意，這種業(yè)務的創(chuàng)建能力是有限度的，是建立在基礎網能夠提供的業(yè)務能力之上的，第三方運營商決無可能僅借用API來創(chuàng)建出基礎網不能夠提供的業(yè)務，目前對API期望過高以為它無所不能，這種看法是不現(xiàn)實的。對于建立在分組交換技術基礎上的下一代業(yè)務網，其業(yè)務的組織遠比傳統(tǒng)電路交換網要方便。因為，一條物理連接可以支持多條電路(虛電路)業(yè)務的組織，可以直接從終端發(fā)起和創(chuàng)建，而不必舍近就遠，通過一個具有匯集功能的設備去生成業(yè)務。因而，在下一代電信網的業(yè)務網設計中，要特別注意分組網的技術特點，要特別注意不要陷入電路交換網的設計套路中去。

4　結束語

　　下一代網中提供的業(yè)務將會是種類繁多的。種類繁多的業(yè)務是否可以共用一種業(yè)務網?或者多個業(yè)務網是否能有統(tǒng)一的業(yè)務模型?在此基礎上有統(tǒng)一的核心設備，即是否可能所有的業(yè)務網都建設在一個核心設備基礎之上?答案顯然是否定的。不同的業(yè)務網將有自己的體系結構和業(yè)務模型，有它自身系統(tǒng)的核心設備和其它設備：電話業(yè)務網有電話網的體系結構和業(yè)務模型，有電話網系統(tǒng)的核心設備和其它設備；會議電視業(yè)務網有會議電視的體系結構和業(yè)務模型，有會議電視系統(tǒng)的核心設備和其它設備；視訊點播業(yè)務網有視訊點播的體系結構和業(yè)務模型，有視訊點播系統(tǒng)的核心設備和其它設備。一般來說，這些業(yè)務網的節(jié)點設備是相互獨立的，是不共享的。將眾多的業(yè)務網圍繞一個核心設備去設計，或將許多獨立的邏輯功能人為地放在一起，產生一個功能復雜、接口繁多的設備，是一種不明智的做法，也注定難以取得成功。

　　下一代電信網的業(yè)務網的設計必須要充分考慮到分組交換網(IP網)的兩個特點：一條物理連接可以同時擁有多個虛連接；業(yè)務端節(jié)點之間的通信，在業(yè)務網層面是平面結構，無論是業(yè)務的信令流或業(yè)務的媒體流都是平面結構的。這兩個特點將導致下一代網的業(yè)務網設計將會極大地有別于電路交換網的業(yè)務網設計。目前簡單地將業(yè)務搬移，將電路交換網的業(yè)務簡單地映射到IP來，這種做法有必要進行深刻的反思。

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