如何看待下一代接入網(wǎng)(NGAN)

程強(qiáng)　敖立



一、引言



　　隨著電信技術(shù)的飛速發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在幾十年中不斷地更新?lián)Q代，成長為關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施。時至今日，在經(jīng)歷了B-ISDN的慘痛失敗和Internet經(jīng)濟(jì)泡沫破裂的教訓(xùn)后，大多數(shù)人們已學(xué)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(jī)遇和挑戰(zhàn)。接入網(wǎng)作為公共電信網(wǎng)的邊緣和末梢，一樣在感受NGN的到來。



二、接入網(wǎng)的發(fā)展歷程



　　接入網(wǎng)的發(fā)展是與整個電信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展緊密相關(guān)的，同時也是近幾十年電信網(wǎng)絡(luò)高速成長的重要參與者。接入網(wǎng)作為電信核心網(wǎng)絡(luò)與用戶駐地網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的邊界網(wǎng)絡(luò)的概念，生于整個電信網(wǎng)從模擬到數(shù)字的重大轉(zhuǎn)型時期，成長壯大在電信網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展時期。當(dāng)數(shù)字交換機(jī)如雨后春筍般迅速在全國各地扎根時，是窄帶接入網(wǎng)幫助電話迅速走進(jìn)了干家萬戶。當(dāng)Internet成為眾多網(wǎng)民的寵兒時，是形形色色的寬帶接入技術(shù)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(wǎng)的進(jìn)一步的發(fā)展拓寬了新的思路�，F(xiàn)有的接入網(wǎng)的概念是由ITU-T G.902建議的規(guī)定的，即接入網(wǎng)是業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口(SNI)和用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間提供傳送承載能力的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和設(shè)施，其可通過Q3接口進(jìn)行配置和管理。這里所指的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)提供呼叫/連接控制的PSTN/ISDN端局交換機(jī)、ATM邊緣交換機(jī)或提供交叉連接功能的DDN節(jié)點(diǎn)機(jī)等。



　　傳統(tǒng)的窄帶接入網(wǎng)以提供話音業(yè)務(wù)和數(shù)字租用線業(yè)務(wù)為主，采用的主要接入技術(shù)是綜合數(shù)字環(huán)路載波(IDLC)。一般可在用戶側(cè)提供Z接口、U接口或V.35接口等，在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)側(cè)使用2048kbit等G.703規(guī)定的數(shù)字接口，窄帶接入網(wǎng)一般在SNI支持V5協(xié)議來承載PSTN交換機(jī)的用戶信令完成電話業(yè)務(wù)的呼叫。窄帶接入網(wǎng)的核心傳送技術(shù)是基于電路模式的TDM技術(shù)，因此可以提供高的質(zhì)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(shù)發(fā)展的主要動力。在用戶到網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)問短短的幾公里成為了各種技術(shù)爭相輝映的大舞臺。依托于復(fù)雜的數(shù)字信號處理技術(shù)，xDSL可以在原有的市話接入銅纜上提供數(shù)兆比特的速率。而借助在桌面市場的廣泛基礎(chǔ)，以太網(wǎng)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(shè)備以提供IP數(shù)據(jù)承載能力為目標(biāo)，以“盡力而為”作為主要的工作模式。寬帶接入網(wǎng)既然提供了承載IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力，憑借IP強(qiáng)大的適配能力(Everything over IP)，VoIP提供的話音業(yè)務(wù)的開展也是順其自然的。寬帶接入網(wǎng)通過H.248/MGCP等協(xié)議承載話音業(yè)務(wù)的用戶信令到接入網(wǎng)關(guān)(AG)完成VoIP的呼叫過程，但由于IP技術(shù)天然的缺少Q(mào)oS的能力，VoIP的業(yè)務(wù)控制與接入網(wǎng)提供的承載能力之間缺少必要的聯(lián)系.如此接入網(wǎng)難以高質(zhì)量的保證話音業(yè)務(wù)的實(shí)施。



三、NGN對接入網(wǎng)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(shù)的網(wǎng)絡(luò)，同時也提出了有質(zhì)量保證的端到端的透明傳送的能力，并強(qiáng)調(diào)一個從承載能力、呼叫會話和應(yīng)用服務(wù)中獨(dú)立出來的控制功能的概念，以達(dá)到業(yè)務(wù)與承載分離的目標(biāo)和用戶可以不受限制的接入不同的業(yè)務(wù)提供者。NGN的思想為接入網(wǎng)的設(shè)計和實(shí)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(wǎng)提供的QoS。由于接入網(wǎng)一般需要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)提供者能提供的所有業(yè)務(wù)的傳送，并且由于采用的傳送技術(shù)受媒質(zhì)設(shè)施等影響具有天然的多樣性，因此各種QoS保證的技術(shù)在接入網(wǎng)的應(yīng)用有待研究。



　　(2)如何將NGN的獨(dú)立控制層面與接入網(wǎng)的傳送承載能力相關(guān)聯(lián)。NGN提供的靈活快速的業(yè)務(wù)能力是與一個能高效運(yùn)轉(zhuǎn)的控制層以及穩(wěn)定可靠的傳送層分不開的。接入網(wǎng)作為傳送承載功能的執(zhí)行者，對于業(yè)務(wù)層來說應(yīng)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(guān)聯(lián)。NGN提出的目標(biāo)中包含一致的用戶感受和固定，移動業(yè)務(wù)的融合，對應(yīng)到接入網(wǎng)中可以抽象為如何托XNI關(guān)聯(lián)到不同的SNI的多歸屬(Multi-homing)問題。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)的UNI和SNI的歸屬關(guān)系一般都是配置為固定對應(yīng)的，在下一代接入網(wǎng)中這種關(guān)系應(yīng)是隨業(yè)務(wù)要求和配置要求靈活可變的。



　　(4)NGN的實(shí)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(shù)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(zhì)密切相關(guān)。為了滿足綜合業(yè)務(wù)接入的需求，是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)媒質(zhì)設(shè)施上繼續(xù)挖潛并組合使用，還是發(fā)展和建設(shè)新的全能的FTTH技術(shù)還沒有一個明確的方向。



　　由于NGN的想法是一個新的對網(wǎng)絡(luò)具有革命性的思想，而對接入網(wǎng)來說由于點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，對技術(shù)的實(shí)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(shù)兩方面的推動力，盡快實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)是有可能的。



四、下一代接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)



　　NGN的思想強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的綜合利用和網(wǎng)絡(luò)的可開放性，以達(dá)到業(yè)務(wù)能力最大化的目的。與傳統(tǒng)的G.902中定義的接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比，新一代的接入網(wǎng)應(yīng)具備更多的開放性的接口和更靈活的組網(wǎng)能力。為達(dá)到NGN的目標(biāo)，下一代接入網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中的參考結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖1所示。








　　在圖中，XNI為接入網(wǎng)與用戶駐地網(wǎng)的接口，SNI為接入網(wǎng)到核心網(wǎng)之間的接口，L參考點(diǎn)為不同接入網(wǎng)之間的接口參考點(diǎn)。下一代的接入網(wǎng)應(yīng)綜合利用多種手段在XNI和SNI之間提供有質(zhì)量保證的基于分組的寬帶的傳送承載能力。下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：



　　(1)下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)具有寬帶化和傳輸手段多樣化的鮮明特點(diǎn)。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(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)FTTC，F(xiàn)TTB，從而使光纖盡量靠近用戶甚至實(shí)現(xiàn)FTTH。



　　(2)對于下一代網(wǎng)絡(luò)的光接入網(wǎng)，將采用SDH(MSTP)/PON傳輸和組網(wǎng)方式，低成本地實(shí)現(xiàn)吉比特容量，并引入低成本的密集波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)更大容量的傳輸。



　　(3)下一帶網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)將采用與核心網(wǎng)保持一致的分組承載方式來實(shí)現(xiàn)所有的業(yè)務(wù)(話音、數(shù)據(jù)和視頻)的綜合傳送。



　　(4)下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)是一個通過低成本實(shí)現(xiàn)QoS保證的網(wǎng)絡(luò)，并基于SLA向用戶提供不同的業(yè)務(wù)和服務(wù)。



　　(5)下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制層將通過綜合接入控制功能實(shí)體與核心控制設(shè)備交互來提供基于呼叫的業(yè)務(wù)。



　　(6)下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)是一個通過開放性的接口實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理、管理維護(hù)方便的網(wǎng)絡(luò)。由于接入網(wǎng)用戶端設(shè)備的分散和數(shù)量龐大，下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的統(tǒng)一自動配置和安全認(rèn)證來降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)成本。



　　(7)下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)將與用戶駐地/家庭網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合向用戶提供更多的業(yè)務(wù)和服務(wù)。



五、下一代接入網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)



　　決定網(wǎng)絡(luò)性能和成本的是網(wǎng)絡(luò)采用的關(guān)鍵技術(shù)，下一代網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)應(yīng)會涉及到以下關(guān)鍵技術(shù)：



　　1.QoS技術(shù)



　　接入網(wǎng)的QoS問題并不是單獨(dú)存在，應(yīng)納入到下一代網(wǎng)絡(luò)QoS的整個體系中。接入網(wǎng)所接入的業(yè)務(wù)是多種多樣的，接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)多樣性使QoS的問題顯得很突出。接入網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)的傳送特點(diǎn)決定了MAC技術(shù)和資源調(diào)度控制是解決QoS的關(guān)鍵。接入網(wǎng)的QoS主要體現(xiàn)在接入網(wǎng)傳送通路和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兩個層面。標(biāo)準(zhǔn)的RSVP協(xié)議由于其可擴(kuò)展性差難以在核心網(wǎng)使用，但在接入網(wǎng)中卻很適用。目前，業(yè)內(nèi)比較一致的觀點(diǎn)是在整個分組網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)邊緣引入QoS信令技術(shù)，因此接入網(wǎng)中引入QoS信令來解決QoS是一種趨勢。



　　2.多點(diǎn)接入控制技術(shù)



　　接入網(wǎng)點(diǎn)對多點(diǎn)的特性決定了無論是基于無線傳輸?shù)墓潭�無線接入技術(shù)還是基于光傳輸?shù)膶拵Ч饨尤爰夹g(shù)，為了支持不同的業(yè)務(wù)QoS等級和提高信道帶寬的利用率，接入網(wǎng)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(zhì)的接入控制協(xié)議有固定接入、隨機(jī)接入和預(yù)約接入，為了滿足接入網(wǎng)高QoS業(yè)務(wù)和低QoS業(yè)務(wù)并存的需要，有可能采用固定接入和預(yù)約接入結(jié)合的方式來提供多點(diǎn)接入控制和動態(tài)帶寬分配。當(dāng)然，不同的算法和實(shí)現(xiàn)手段將直接決定其效率、性能以及成本。



　　3.傳送技術(shù)



　　接入網(wǎng)傳送技術(shù)的熱點(diǎn)將主要集中在光傳輸和無線傳輸兩個領(lǐng)域。



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



　　·對于TDMA-PON，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括測距技術(shù)，快速同步技術(shù)，突發(fā)發(fā)送和突發(fā)接收技術(shù)，動態(tài)帶寬分配和上行接入控制技術(shù)，加密技術(shù)等。這些關(guān)鍵技術(shù)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(diǎn)對點(diǎn)雙向連接。另一種是根據(jù)需要為ONU動態(tài)分配波長，各ONU能夠波長共享，網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)性。WDM-PON的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OLT多波長光源技術(shù)波分復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)，波長監(jiān)控技術(shù)，ONU光發(fā)送技術(shù)，上行媒體接入控制技術(shù)等。



　　(2)在無線接入領(lǐng)域，具有更高頻譜利用率和抗干擾能力的調(diào)制編碼技術(shù)是研究重點(diǎn)。正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)被認(rèn)為是下一代移動通信RAN的首選技術(shù)，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(shí)性和經(jīng)濟(jì)性將更好，同時又為移動通信預(yù)熱。OFDM系統(tǒng)中有三個問題非常關(guān)鍵，即同步技術(shù)(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(shù)，降低峰均比技術(shù)。



六、結(jié)束語



　　綜上所述，下一代接入網(wǎng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上更加靈活，從技術(shù)上提供了更加高的帶寬和質(zhì)量保證，從業(yè)務(wù)上更加開放和多樣。下一代接入網(wǎng)將與核心傳送網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一起為NGN的思想在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)踐不懈努力。




摘自　泰爾網(wǎng)