下一代电信网中的业务网

蒋林涛

　　摘要　下一代电信网中的业务网是一个十分重要的研究方向，当然不同的核心技术其业务网的设计与考虑是不同的。本文首先讨论下一代电信网的核心技术，认为在传输资源不再稀缺的情况下，由于复杂性、没有现实业务等原因，ATM技术不能成为下一代电信网的核心技术；由于采用不面向连接的工作方式、简化了信令、克服了节点设备复杂化、与传送网技术的发展相匹配等因素，IP技术将是下一代电信网的核心技术。其后研究了下一代电信网中的业务网中的若干问题。由于下一代电信网是一个以商业运营为其主要目的的网络，它将完全不同于没有明确商业目标的Internet，在下一代电信业务网的设计中，商业模型必须放在很高的位置上加以考虑，因此有必要对业务网与承载网相分离的说法进行重新审视，讨论了电路交换网与分组交换网网络特性的差别和各自业务网的设计特点，指出下一代网的业务网设计将会极大地有别于电路交换网的业务网设计。目前简单地将业务搬移，将电路交换网的业务简单地映射到IP网来，这种做法有必要进行深刻的反思。

　　关键词　下一代网　电信网　IP技术　ATM技术　业务网

1　下一代电信网的核心技术——IP技术

　　随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们已经不满足于单一的话音通信业务，要求信息业与通信业能提供更多种类的业务来满足社会信息化和日常生活等各个层面的需要。目前已经可见的业务有：数据业务、图像业务和语音业务，还有信息检索业务，电子信箱业务，远程遥控、遥测业务，会议业务和信息点播业务等。进一步的要求是信息业与通信业能提供高度综合性的业务——多媒体(音频、视频、图像、动画、数据)业务来满足社会发展的需求。对于后者，目前电信网的支持度是很差的。有了对业务的需求，自然就有对新型网络的需求，希望能有新的网络来支持业务发展。这项工作实际上是上世纪80年代就提出来了，当时，通信界先是致力于发展ISDN技术，而基于电路交换的ISDN技术实际上是没有能力满足这种业务发展需求的；随后提出的ATM技术，期望基于分组交换技术的ATM来实现业务的综合。这样做的目的都是要将多种业务综合到一个通信网上，希望在同一个网上综合各种应用特别是提供多媒体应用。直到90年代中期，ISDN和ATM这两种网络均没有大规模地应用，当然这里既有技术的原因，也有商业运作的原因和环境条件变化的原因。尽管如此，对这些新业务的需求依然存在。近十几年来，运营商尝试使用各种业已存在的通信网络和Internet来向用户提供多业务和综合性(多媒体业务)业务。但因受网络带宽、网络性能和价格等方面因素的影响均没有获得成功。

　　从理论上讲，分组交换技术能够综合实时业务与非实时业务、宽带与窄带业务，是实现电信业务综合的最佳技术。上世纪80年代至90年代中期，ATM曾经有过辉煌的历史，绝大部分电信专家认为ATM可以一统天下。事实上，在技术层面ATM也的确做到了实时业务和非实时业务、宽带业务和窄带业务的完全综合(至少在实验网的范畴内)。应该说ATM技术是成功的，如果继续沿着这条路走下去，而外界不产生一些突发因素的话，ATM原本是有可能成功的，当然ATM核心网的设计可能要作较大的变化。但是电信历史的发展并不以人们的意志为转移，ATM在其发展过程中，外部环境发生了突变，使得它赖以发展的条件(ATM发展的必要条件是：传输资源紧缺，传输资源价格昂贵，用提高节点设备ATM交换机的复杂度来克服传输带宽不足的问题)已不复存在。光纤通信技术的发展特别是密集波分复用技术(DWDM)的出现，传输资源已不再稀缺，也不再昂贵，因而为了节省这些传输资源而使ATM交换机极大地复杂化，显然是得不偿失的，这是ATM从全盛走向衰亡的一个十分重要的原因，也是导致ATM不能成为下一代电信网核心技术的主要原因之一。当然ATM商业运作的失败，业务起点选择过高，ATM业务无法快速推广，以多媒体业务作为其核心业务(killer Application)不符合电信的商业模式，也是ATM从全盛走向衰亡的原因。IP技术采用不面向连接的工作方式，简化了信令，克服了节点设备复杂化问题，光纤通信技术的发展，DWDM的大量商用，使得传输资源不再紧缺和不再昂贵，IP技术与传送网技术的发展是匹配的。从目前的现实情况看，企业网中(无论大型企业网或中小型企业网)的业务几乎100%是IP业务；电信网上的业务也有快速IP化的趋势。目前电信业务主要有三类：一类是电话业务，迄今为止TDM电话仍占着统治地位，特别是在本地网上，但IP电话在中国的成功，从理论上和实践上都已证实IP电话可供商用，在技术上并不存在不可逾越的困难，IP电话有迅速扩展使用的趋势。第二类是数据承载网业务，电信网目前能提供的数据承载网业务有两个，一个是X.25业务，这是真正可以实现端到端寻址的数据业务，由于技术已落后，业务量也已很少，已不列入发展之列；另一个是IP业务，在电信数据业务中，IP业务已占95%以上，可以说数据承载网业务已基本IP化。第三类是专线业务，无论是DDN业务，还是F.R业务和ATM业务，这些专线都是租给企业用户的，而企业用户中的业务几乎100%都是IP业务，间接地算，专线网上主要也是IP业务。近来视讯业务有很大的发展，其绝大部分也是IP业务。可以看出，目前电信网中的业务除了电话业务外都是IP业务，在可预见的未来，IP电话将逐步取代传统电话，最终电话业务将完全IP化。网络技术的发展和业务技术的发展都确定IP技术是下一代电信网的核心技术。

2　下一代电信业务网的设计绝不能走老套路

　　下一代电信网是一个以商业运营为其主要目的的网络，它将完全不同于没有明确商业目标的Internet。在下一代电信业务网的设计中，商业模型必须放在很高的位置上加以考虑。下一代电信网是以IP技术为其核心技术的电信网。IP技术是分组交换技术中的一种，它的特点是采用不面向连接的工作方式。由于分组交换技术与电路交换技术有很大的差异，因而在业务网的设计方面也将会有很大的差异。正因为有上述两个特点，下一代电信业务网的设计将有多个问题要加以讨论。

　　2.1　业务网与承载网相分离问题

　　在对下一代网的研究中，几乎所有的文献都会提到：下一代网的特点之一是业务网与承载网相分离，下一代网将会是单一业务承载网、多业务网的体系结构。从宏观上讲，这种说法是对的。在下一代网中，业务网和业务承载网是分别设计的，业务网节点设备与业务承载网设备不仅在逻辑上是分离的而且在物理上也是相互独立的。在下一代网中，业务承载网只有一种，那就是IP网；业务网则有多个，每一种业务将有一套独立的业务网来支持，不同业务网的体系结构是不同的，当然与承载网更不会相同。这一点与基于电路交换技术的电话网是截然不同的，电话网是业务网与业务承载网不分离的，在电话网中业务网节点设备也就是业务承载网节点设备。

　　但是，对电信网来说，业务网和业务承载网完全分离则是不行的，其原因是电信网的商业特征所决定的，建立在业务网与业务承载网完全分离的模型的业务网，很难搞出可赢利的商业模型。Internet是业务网与业务承载网完全分离的典型，业务承载网(IP网)的运营者(ISP)和业务网的运营者(ICP)是彻底独立的，相互之间没有联系。在这种体系架构下，很难搞出可赢利的商业模型，Internet的商业模型是失败的商业模型，这个观点已为业内人士广泛接受，并已列入Internet最大的问题之一。很显然，在下一代电信网的设计中，应避免重复这类问题。目前已经很清楚了，业务网和业务承载网完全分离将不是下一代电信网的模型，在下一代电信网中，业务网和业务承载网既相互独立又相互联系。业务网要了解业务承载网的资源分配和使用情况，业务承载网要能感知业务网的资源需求，这个要求将导致下一代电信网整个体系结构的变化。

　　2.2　电路交换网与分组交换网的差异

　　电路交换网与分组交换网是有很大差别的，电路交换网中是一条物理链路对应一条连接，而分组交换网中是一条物理链路对应多条连接(虚连接)，这是一个巨大的区别，特别反映在终端处。在电路交换网的环境下，一个终端与电路交换网只能有一条连接，因而在同一时刻(同一次呼叫中)终端只能做一件事，如果在同一次呼叫中终端要做多件事，它就必须借助于业务网中其它设备(AP——接入点设备)；在电路交换网中，业务网和业务承载网是不分离的，网络的体系结构必然是层次结构，媒体流与信令流逐层汇聚。这两点是基于电路交换网的业务网的设计特点。

　　在分组交换网的环境下，一个终端与分组交换网可有多条连接，因而在同一时刻终端可以做多件事，而无须借助于业务网中其它设备(如：AP——接入点设备等)；在分组交换网中，从宏观上来说，业务网和业务承载网是分离的，业务网中的媒体流与信令流无须逐层汇聚，是一种平面结构，但是业务网设备间的信任关系和地址解析等则要求是层次结构。这些是基于分组交换网的业务网的设计特点。

　　上述两个业务网的区别和差异，导致电路交换网和分组交换网中业务网设计的差别。

　　电路交换网的设计有相当长的时间了，特别是基于电路交换技术的电话网设计更有近百年的历史。相比之下，分组交换网的历史就短得多，基于分组交换技术的业务网的设计历史就更短，尽管说曾经有过基于分组交换技术(X.25，ATM)的业务网，但这些业务网没有成规模，真正可以称得上基于分组交换技术的业务网只有建立在IP网上的业务网，其中Web是设计最为成功的业务网。Web业务网的设计是非常有创意的，采用超级链(hyper-link)技术，将IP网的分组交换及不面向连接的工作方式的特点发挥得淋漓尽致。业务网的设计与IP网的特征非常匹配，导致Internet爆炸性发展。在IP网中设计的其它业务网就没有那么杰出了，其它业务网的设计至今没有能跳出电路交换网的业务网的设计思路和设计方法。它们只是电路交换网中业务网在分组环境中的一个简单的翻版，由于设计思想上没有突破，技术上也难以有突破。在IP网中设计业务网，有很多问题是值得思考和研究的。

　　2.3　下一代电信业务网的体系结构

　　下一代电信网的业务种类繁多、层出不穷，每一种业务有每一种业务的特征，要将为数众多、性能各异的业务网归类为统一的业务模型，并搞出一种核心设备是极为困难的，甚至是根本不可能的。举个例子来说，会话业务与会议业务是比较接近的两类业务。会话业务是两点之间的点对点的一种业务，电话业务是会话业务中的一种特例，即它在通信中只有一种媒体——语音媒体的通信业务，今后的会话业务其工作媒体显然不会只是一种，一定是语音、图像和文字多种媒体共存的通信业务，即一定是多媒体会话业务。而会议业务则是多点之间的业务，会话业务可以看作是它的特例(即两点之间的业务)。与会话业务相比，会议业务要复杂得多，因为它要保证多点之间的通信和多点通信过程中的控制。从理论上讲，会议业务可以涵盖会话业务，但实际上没有哪个运营商是这样干的，其原因是，会话业务是目前使用最为广泛的一种业务，不仅现在是、将来也是。既然会话业务是今后使用最为广泛的业务，那么，业务网的设计就应该尽量简单有效，会议系统固然可以用来开会话业务，但将会造成系统设备的浪费，因此这两个网的设计将一定是分别进行的，体系结构和核心设备将都会是不同的。国际电联(ITU-T)将会话业务与会议业务分为两类业务是有其深层次的道理的。两类性质相近的业务尚且要用不同的业务网，更何况差别很大的业务。下一代业务网不可能统一为一个业务网，不可能有什么所谓的核心设备。

　　下一代电信网的业务网设计必须要充分考虑到IP网的两个特点。这两个特点是：一条物理连接可以同时拥有多个虚连接，对于终端来说，当一个终端接入分组交换网时，由于多个虚连接的存在，在同一个时刻可以进行多项工作；另一个特点是业务端节点之间的通信，在业务网层面是平面结构，无论是业务的信令流或业务的媒体流都是平面结构，这一点与电路交换网的业务网设计是有很大差异的。这两个特点将导致下一代网的业务网设计将会极大地有别于电路交换网的业务网设计。目前简单地将业务搬移，将电路交换网的业务简单地映射到IP网来，这种做法有必要进行深刻的反思。

3　“软交换”的困惑

　　“软交换”没有明确的定义，目前到处都在说“软交换”，其实很多人说的并不是一个东西。从其起源来说，“软交换”来自两方面，一方面来自传统电话交换机向分组话音设备演进中的中间产物，即“呼叫服务器”；另一方面来自VoIP的媒体网关控制器(MGC)。目前，一般说“软交换”机是指：媒体网关控制器(MGC)、驻地网守(GK)或SIP PROXY，即指分组话音系统中的呼叫控制与处理设备。在分组话音系统中或面向连接的点对点实时会话通信业务中(如：多媒体电话等)，呼叫控制功能与媒体处理功能在逻辑上是无关联的，在物理上分离是合理的，在技术上可以实现。这两个功能对于传统电路交换话音系统来说，逻辑上也是不相关的，但一条物理连接只能是一条电路，由于必须要用一条连接来完成呼叫控制与媒体处理，因而这两个功能实体只能放在一起。客观地说，呼叫控制与媒体处理完全是两件事，两个没有关联的逻辑功能实体，在物理上分开是合理的。从技术实现来说，媒体处理器由硬件来做，一个用户话路要一套硬件与之对应，一般做不大，而呼叫控制器通常用软件来实现，它可以做得很大，从纯实现技术出发，两者分离也是合理的。因而，对于面向连接的点对点实时通信业务(如：电话业务网)，呼叫控制与媒体处理相分离，这种思维是正确的，也是符合分组交换网的特点的。

　　目前将“软交换”这个概念过分延伸了，将众多逻辑功能完全独立的实体放在一个物理设备之中，并把它叫“软交换”(软交换机)(以下简称“软交换”)，目前定义的“软交换”设备(软交换机)功能复杂，接口众多，而且还有进一步增加“软交换”功能的趋势。从本质上讲，“软交换”的设计没有跳出电路交换机的设计思维，简单地将基于电路交换的电话网设计映射到分组环境中来，认为在分组业务网中也存在一个核心设备，业务网是围绕核心设备来设计的，没有考虑到分组交换技术带来业务网分布结构的特点，也没有考虑到因为IP网的分组交换特性，业务网设计无须核心设备的本质变化。

　　对于一个业务网来说，其关键在于确定其体系结构，确定构建业务网的逻辑功能实体，对逻辑功能实体给予明确的定义和描述，对逻辑功能实体之间的关系及协议有明确的描述。当然，在具体实现中，某些逻辑功能实体可以物理地放在一个设备中，但不宜将若干逻辑功能实体人为地放在一起，将它定义为一个设备，目前的软交换就是这种思路的产物，其后果是长期无法给出其业务网的体系结构。如：目前有C4局的“软交换”，也有C5局的“软交换”，两者是什么关系?有层次关系吗?如果将来用“软交换”来组建分组话音业务网，有没有C4局的“软交换”的位子?从本质上讲，目前的“软交换”是针对电路交换机替代要求提出的，C5局的“软交换”是用来替代C5局的电路交换机，而C4局的“软交换”是用来替代C4局的电路交换机，在电路交换网中C5局的电路交换机与C4局的电路交换机的业务流是汇接关系，在数据网中(IP网)业务流和信令流是平面结构无须汇接，两者之间没有可继承性。“软交换”的设计是源自电路交换机的，是仿照电路交换机的体系来设计的，造成“软交换”的设备功能的过度综合，也导致分组话音业务网体系结构长期无法明朗化。另一个问题是对API的过度期望。API的用途是为了方便第三方运营商在租用大运营商的基础电信资源后，方便地调度和使用其租用资源，并按照自己的需要和意愿灵活应用这些资源，创建出自己特有的业务。但必须注意，这种业务的创建能力是有限度的，是建立在基础网能够提供的业务能力之上的，第三方运营商决无可能仅借用API来创建出基础网不能够提供的业务，目前对API期望过高以为它无所不能，这种看法是不现实的。对于建立在分组交换技术基础上的下一代业务网，其业务的组织远比传统电路交换网要方便。因为，一条物理连接可以支持多条电路(虚电路)业务的组织，可以直接从终端发起和创建，而不必舍近就远，通过一个具有汇集功能的设备去生成业务。因而，在下一代电信网的业务网设计中，要特别注意分组网的技术特点，要特别注意不要陷入电路交换网的设计套路中去。

4　结束语

　　下一代网中提供的业务将会是种类繁多的。种类繁多的业务是否可以共用一种业务网?或者多个业务网是否能有统一的业务模型?在此基础上有统一的核心设备，即是否可能所有的业务网都建设在一个核心设备基础之上?答案显然是否定的。不同的业务网将有自己的体系结构和业务模型，有它自身系统的核心设备和其它设备：电话业务网有电话网的体系结构和业务模型，有电话网系统的核心设备和其它设备；会议电视业务网有会议电视的体系结构和业务模型，有会议电视系统的核心设备和其它设备；视讯点播业务网有视讯点播的体系结构和业务模型，有视讯点播系统的核心设备和其它设备。一般来说，这些业务网的节点设备是相互独立的，是不共享的。将众多的业务网围绕一个核心设备去设计，或将许多独立的逻辑功能人为地放在一起，产生一个功能复杂、接口繁多的设备，是一种不明智的做法，也注定难以取得成功。

　　下一代电信网的业务网的设计必须要充分考虑到分组交换网(IP网)的两个特点：一条物理连接可以同时拥有多个虚连接；业务端节点之间的通信，在业务网层面是平面结构，无论是业务的信令流或业务的媒体流都是平面结构的。这两个特点将导致下一代网的业务网设计将会极大地有别于电路交换网的业务网设计。目前简单地将业务搬移，将电路交换网的业务简单地映射到IP来，这种做法有必要进行深刻的反思。

摘自　泰尔网