未来接入网的结构与演进

美国ＵＴＳｔａｒｃｏｍ公司　杨景
　　由于电子技术，计算机技术和网络技术的飞速发展，市场对宽带多媒体智能通信和个人移动通信出现不断增长的需求，电信网络正在经历着有史以来最大的变革。传统的电信网络结构对所提供的电信业务有强烈的依赖性，而未来的开放电信网络的网络结构、业务结构和应用结构都是与网络节点和网络拓扑无关的。这样它不仅能够提供传统的电信业务，还 能够动态地、灵活地提供多种多样的智能的宽带的电信业务和应用业务。由于网络的体系结构发生了根本的变化，电信业务将通过服务器和网络边缘的接入系统提供。这意味着接入网络将是未来网络中功能最复杂的系统。如何平滑地从当前网络演进到未来的通信网络，满足用户不断增长的需求，使电信部门过去的投资得到保护，已经成为一个十分重要的课题。

　　当前，支持未来网络体系结构的传输技术、包交换技术、网络技术、电信业务提供技术、传统电信业务仿真技术都得到了广泛的研究并取得了重大的进展。实现开放网络的网络层功能由ＩＰ协议体系支持。在传输交换层中提供高速、大容量、有质量保证的传输与包交换技术已取得了重要的突破。可以采用波分复用技术和ＳＤＨ技术实现传输层功能，用千兆比特以上的线速度分类业务路由器实现核心网的有质量保证的包交换，用ＡＴＭ技术提供接入网络的交换。提供电信业务的服务器系统和作为电信业务接口的网关（如ＩＰ电话网关）也有很大的发展。在国际上，多业务交换论坛（ＭＳＦ）在传输交换层的体系结构上进行深入的研究和建立标准。国际软交换组织（ＩＳＣ）则致力于电信业务网关和业务服务器的体系结构及协议的标准化工作。这些工作都是和ＩＴＵ和ＩＥＴＦ合作进行的。ＵＴＳｔａｒｃｏｍ是ＩＳＣ的发起成员之一，并对电信网络的演进作了深入的研究，提出了接入网演进和发展的预见。

　　一、接入网的未来结构

　　由于未来的核心网络是高速宽带多业务的，电信接入网络的内部也应支持宽带多业务功能。但是，由于已经存在大量的面向业务的电信接入系统，特别是无线接入系统，接入网络的末端接入功能应该多样化。

　　一般地说，接入网络是指从核心网络的边缘到网络终端设备之间的网络。传统的接入网络的范围是从业务核心网到终端设备，因此，传统接入网络与电信业务是相关的。而未来的接入网是宽带、多媒体和多业务的，是核心网功能的延伸。因此，接入网络与核心网具有相同的功能层次结构，与承载的电信业务无关。

　　与核心网不同的是，宽带接入网对终端的边缘即末端接入系统应是多态的，即多种多样的接入手段并存。原因是大量传统的与业务相关的接入方式和接入技术依然存在，如ＰＯＴＳ固定终端、无线接入终端、模拟和ＧＳＭ移动终端，以及窄带ＣＤＭＡ移动终端。将来还会不断有新的接入技术出现，如３Ｇ宽带ＣＤＭＡ移动终端。需要注意的是，即使３Ｇ接入得到普及，从保护投资和适应不同层次的市场需求的角度考虑，传统的终端将仍然可以使用。无论是哪种接入方式，末端接入系统与网络终端需要在物理层和数据链路层上匹配。

　　宽带的接入网与传统的接入网将并存。这就是说，传统的网络末端接入可以通过未来的接入网进入核心网，也可以通过传统的接入网进入核心网。

　　宽带接入网与核心网络的接口接入汇接路由器，多个接入网络在这里进入核心网。由于汇接路由器通常安装在电信局，各种传统电信网络的网关往往与汇接路由器组成一体。

　　宽带接入网与末端接入系统的接口是按照不同的末端接入标准设计的，为的是在匹配网络和终端的物理层和数据链路层功能的同时，提供共享介质的资源控制和访问控制。例如无线接入的覆盖控制、频率控制、信道控制和功率控制。对于传统的电信业务末端接入系统而言，接入网络端相当于原来的业务交换机。

　　与核心网络相比，接入网络由于接入的流量较小出现流量的统计不平稳性。因此，信道及其带宽的动态分配和通信质量的保证需要由特殊的技术来保证。宽带接入网的网络部分的交换层和网络层当前可以采用ＡＴＭ技术，或ＩＰ ｏｖｅｒ ＡＴＭ技术来实现。物理层和传输层可以直接由光纤传输或经由ＳＤＨ环路。

　　宽带接入网络的网络层协议应该由ＩＰ类支持。从信息传输的角度来说，接入网与核心网之间是透明的。如果采用智能的终端，终端之间都是透明的，无论中间经过多少不同的接入网和核心网。

　　宽带的接入网除了支持传统的有线接入和无线接入的末端系统，如铜线、Ｖ５、ＧＳＭ、窄带ＣＤＭＡ等话音系统和数据系统之外，具有宽带的、开放的３Ｇ无线接口的末端系统也是未来接入网络的重要部分，如支持ＵＭＴＮ体系结构的宽带ＣＤＭＡ系统。

　　高速局域网的接入方式也是未来宽带接入的末端系统之一。智能终端和局域网通过智能终端网关直接连接，传统业务终端网关接通传统的电信业务终端和局域网络。智能终端网关的作用是信号变换和鉴证、授权和记帐（ＡＡＡ）；传统业务终端网关的作用是提供传统的ＰＯＴＳ业务。

　　另一种接入方式是通过电视电缆的末端接入系统。电信网络上的数字化语音和数据可以与模拟的、数字的电视信号并存。其上的传统电视设备可以继续使用传统的电视业务。其上的传统业务终端网关可以通过电视电缆提供传统电信业务。其上的智能终端网关则支持信号变换和ＡＡＡ功能。智能终端网关可以同时提供传统电视网和未来的宽带网上的多媒体业务。

　　宽带接入网的管理是分级的：对传统电信业务网络（如ＰＳＴＮ、ＤＤＮ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和寻呼系统）的接入网关按照相应的业务分类管理；接入网络的传输和交换设备的管理属于传输交换层管理；传统业务网关和传统网关业务由传统电信业务服务器管理；末端接入系统由相应接入方式的管理系统管理。所有的管理系统是建立在操作支持系统ＯＳＳ之上。

　　二、接入网的演进策略

　　由于未来网络的核心网是多业务的宽带网络，电信业务都是由网络的服务器和边缘的网关提供的。事实上，现在的核心传输网络已经宽带化、数字化并和承载业务分离。它的演进主要是进一步扩充容量，增加宽带、多业务、有质量保证的包交换路由器。因此，电信业务向未来网络的演进主要是接入网的演进。

　　电信网演进的目标是逐步将传统的电信业务迁移到未来的宽带网络上，利用未来网络的平台扩充传统的电信业务，同时开发由未来网络支持的新的电信业务，以满足未来通信的新需求。演进的过程应该是平滑的，对过去的电信业务兼容，同时对新的电信业务开放。因此，必须有合理的演进策略以实现这个演进的目标。这个策略应在满足演进目标前提下具有最低成本。

　　ＵＴＳｔａｒｃｏｍ提出的接入网演进策略是：先将未来网络的业务体系结构引入现有的电信网络，然后依据业务扩充的需求逐步地扩充和改造现有接入网络，使之符合未来的网络体系结构，同时开发新业务平台上的新的电信业务。

　　演进中的关键技术是：传统业务网关和电信业务服务平台，传统电话网网关，信令网网关和数据网网关，宽带空中接口，新业务接入网关，开放的智能移动终端和宽带接入传输交换网络。

　　网关是演进的关键角色。传统业务网关演进方法是：在传统网络中引入下一代网络业务体系结构的技术，在未来网络中提供传统电信业务的接口。它是传统网络与未来网络的一个交点，是向下一代网络平滑过渡的起点。传统业务网关将具有ＩＰ多业务宽带核心网传输接口，通过Ｅ１的ＰＳＴＮ业务接口、ＳＳ７业务接口及数据网接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的业务接口。在接入侧，它具有通过Ｖ５对ＰＯＴＳ的接口，通过ＵＮＩ对ＩＳＤＮ接入网络的接口，通过基站控制器对ＰＡＳ系统的接口、对ＧＳＭ基站和基站控制器的接口、对寻呼基站接口以及窄带ＣＤＭＡ基站控制器和基站的接口。这些接口之间是通过ＩＰ软交换互联的。它们既可以安装在同一个机架上通过高速局域网互联，也可以将不同的接口分散在宽带接入网络的边缘上。每个接口是一个网关，网关可以依据需要配置。所有的接口网关完成传输信号、控制信号的转换。电信业务由业务平台上的业务服务器提供，业务服务器负责认证、接入控制、呼叫处理、漫游管理、用户管理、网络管理、业务管理和计费等功能。

　　当传统业务网关配置ＰＳＴＮ中继接口、ＳＳ７信令接口、Ｖ５接口和ＰＡＳ接口时，它就是一个具有未来网络业务体系结构、有软交换功能、可替代现有固定电话电路交换设备的系统。这个系统仍然依靠传统的中继网络和接入网络，提供交换、有线接入和无线接入的功能。由于它具有客户机服务器体系结构，许多传统业务网难以支持的智能业务可以很容易的实现。

　　当传统业务网关配置ＰＳＴＮ中继接口、ＧＳＭ的ＭＳＣ互联接口、ＳＳ７信令接口、ＧＳＭ基站和基站控制器接口时，它就是一个具有未来网络业务体系结构、有软交换功能、可以替代现有移动电话交换设备的系统。这个系统仍然依靠传统的移动网络接入空中接口，提供交换和移动接入的功能。网络的移动业务服务器除了提供认证、呼叫处理、ＶＬＲ和ＨＬＲ的功能外，还可以提供多种新的智能业务。

　　当电信网络上具有多个传统业务网关时，电信业务服务平台是共享的。当多个传统业务网关通过高速核心网连接时，它们在逻辑上相当于一个软交换网络上的具有多业务接口的系统。电信业务平台上具有业务创建功能，依靠服务器和网关之间的基于ＸＭＬ的开放网关控制协议如ＭＥＧＡＣＯ，新的业务可以不断增加。例如对宽带ＣＤＭＡ通用移动通信末端接入系统、电视电缆接入系统等提供业务。

　　ＵＴＳｔａｒｃｏｍ已经发布了第一代网关和服务器产品ＷＡＣＯＳ。它在一侧支持对ＰＳＴＮ、ＳＳ７、ＩＰ核心网、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入，在另一侧支持通过Ｖ５的固定电话接入和ＰＨＳ接入，支持通过ＬＡＮ的ＰＯＴＳ接入和ＰＣ电话的接入。服务器提供电话业务的呼叫处理，支持电话新业务和智能业务，支持网络管理、在线计费、用户管理和用户通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的业务处理等ＯＳＳ功能。ＰＨＳ的空中接口提供ＩＳＤＮ的接入功能，可以同时提供无线的话音服务和中速率（３２Ｋ到３８４Ｋ）的数据服务，可以方便地扩展为ＩＰ－ＰＨＳ即ＰＨＳ－ＧＰＲＳ，而性能将高于ＧＳＭ的ＧＰＲＳ。如果说ＧＰＲＳ提供了在ＧＳＭ话音网上支持数据接入的一种过渡手段，ＩＰ－ＰＨＳ则被看成是在宽带ＣＤＭＡ标准化实用化以前满足无线数据业务需求的手段，同时看成是在宽带ＣＤＭＡ出现以后提供低成本综合业务接入的方案。关于ＧＳＭ的末端接入、ＣＤＭＡ的末端接入和电缆电视的末端接入功能，ＵＴＳｔａｒｃｏｍ将在最近提供。

　　在接入网的宽带化方面，ＵＴＳｔａｒｃｏｍ认为ＩＰ ｏｖｅｒ ＡＴＭ支持传统电信业务的同时，提供对未来网络业务控制体系结构的支持，是实现未来全ＩＰ业务的宽带接入网络的重要接入网传输技术。原因是：接入网络的末端是多态的，其流量的统计特性不平稳，分配给接入网络的传输指标很严格。有线末端接入系统将支持ＬＡＮ接入和电视电缆的接入，ＷＡＣＯＳ网关将提供网络侧的相应接口。在ＬＡＮ和电视电缆上的网关设备将是未来有线家庭入网的主要手段。许多新的业务网关和应用业务可以建立起来，如家用电器的网关。

　　未来接入网络是连接各个核心网关、媒体网关和服务器的手段，可同时提供基于连接的业务和非连接的ＩＰ业务。ＵＴＳｔａｒｃｏｍ的接入网络产品线一直是是以ＩＳＤＮ为基本体系结构，具有以ＩＰ为基础的信令和接入网络交换控制功能。不久，ＴＤＭ交换的接入网络设备将推出，具有ＡＴＭ交换功能的接入网络设备也在开发之中，以满足网络演进的需求。按照网络演进的计划，支持固定和ＰＡＳ无线接入的ＷＡＣＯＳ系统将首先作为传统电话交换网上的固定和移动交换机使用。接着，支持无线ＩＳＤＮ接入的多业务ＰＡＳ终端可以同时提供语音和高速无线Ｗｅｂ业务。ＡＮ系列的ＩＳＤＮ接入网产品将向宽带ＡＴＭ交换发展，同时将已经运行的支持不同电信业务的ＷＡＣＯＳ系统通过宽带传输网点对点连接。电信业务服务器平台提供传统业务、新业务和对用户、业务及网络进行管理。一旦新的末端接入技术如宽带ＣＤＭＡ成熟，只要配套的接入网关提供接入服务，电信业务平台具有对应的业务服务，新的电信业务就可以推出。今后，新的末端接入业务只需要扩充网关，新的电信业务只需要扩充电信业务服务平台上的软件，所有传统业务、传统接入网络和传统末端接入系统依然可以得到支持。这样，所有的网络和业务系统都将成为开放的系统。

　　三、小结

　　电信网络未来的体系结构将向开放的网络结构、功能结构、控制结构和管理结构发展。

　　从传输的角度看，未来网络的基本设备是用于接入和包交换的高速路由器和包交换服务器。高速路由器是交换服务器的应用端。所有的分类交换过程是通过服务器控制和管理的。

　　从提供电信业务的角度，未来的电信网络的基本设备是业务接入网关和电信业务服务器。所有的信息交换实际上是在接入网关之间进行的。所有的业务都是由业务服务器提供的。电信业务网关与服务器之间，电信业务与服务器之间，网络路由器和交换控制器之间需要采用专门的信令协议。这些信令既用于业务和交换的控制，也用于设备、网络和业务的管理。信令网关同时提供了未来电信网络信令与７号信令的接口。

　　为了满足多层次的接入需求以及保护电信网络和用户的投资，接入网络的过渡是向未来网络发展的关键所在。

----《通信世界》