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韦乐平:对下一代网的战略性思考(上篇)

http://www.sina.com.cn 2003年08月14日 13:45 中国信息产业网-人民邮电报

  中国电信集团公司总工程师 韦乐平

  发展下一代网的驱动力量

  首先是革命性的技术。从基础技术层面看,微电子技术将继续按摩尔定律发展,还可以持续10至15年;光传输容量的增长速度已经从前几年的9个月翻一番减缓到14个月翻一番,
但仍在以超摩尔定律的速度发展,估计至少还可持续5至10年;移 动通信技术和业务的巨大成功正在改变世界电信的基本格局,全球移 动用户数即将超过有线用户数;IP的迅速扩张和IPv6技术的基本成熟正将IP带进一个新的时代。简言之,革命性技术的突破已经为下一代网的诞生奠定了坚实的基础。

  其次是业务量组成的根本性变化。一百多年来,电信网的业务量一直是以电话业务量为主的,因而以电路交换网为中心的传统网络在支撑这种业务时是基本胜任的。然而,近几年来,以IP为主的数据业务的发展已经打破了这种传统格局,IP已经或即将成为电信网的主导业务。为了有效支撑这种突发型的数据业务,需要新的下一代网络。

  再者是网络融合的趋势。随着技术条件的成熟,网络的融合,特别是网络边缘部分的融合正成为电信发展的大趋势。从话音和数据的融合(包括承载的融合到边缘设备的融合)到有线和无线的融合(包括核心网和边缘的融合、管理计费认证的融合乃至不同无线制式技术和标准的融合)、从传送网和各种业务网的融合(包括控制融合和设备融合)到最终实现三网的融合将成为下一代网络发展的必然趋势。

  此外是市场开放和市场竞争。市场需求、市场竞争和管制政策的变化正在使信息业进入全面竞争时代。为了降低成本、拓展业务、方便用户,多个独立业务网的融合和部分融合已难以避免,业务、终端乃至公司组织结构上的最终融合也同样不可避免。显然,以融合的下一代网为基本取向的发展趋势成为必然的选择。

  2000年以来,由于网络泡沫的破裂、政府监管的缺位导致的过度竞争以及资本市场强加在电信行业身上的“高速发展规律”使世界电信业陷入了空前的困境,电路过剩,股价暴跌,大批电信公司倒闭,仅北美的2000家电信公司中就有1900家倒闭。电信公司不得不大幅度削减网络基础设施建设投资。然而,值得欣慰的是电信的内在需求没有根本改变,人们没有少打电话,也没有少上网,移 动短信业务如火如荼,对新业务新应用的需求依然存在,电信业务市场继续成长,世界网络带宽需求的年增长率依然高达50%至100%,而我国在过去几年里的干线业务量和带宽需求的年增长率高达三位数。显然,当前的困境只是放慢了发展的速度,绝不会也不可能停止电信技术和业务的发展趋势。

  下一代网络的概念和特征

  所谓下一代网(NGN)是在网络业务量和电信外部环境几乎同时发生巨大变化的前提下,电信业试图利用最新技术发展成果适应发展、变革和竞争需要而提出的下一步网络发展的总体设想和思路,迄今并没有什么严格的定义。尽管业内不少人往往将NGN与软交换画等号,但实际上NGN具有更加广泛的内涵。我认为,NGN泛指一个以IP为中心,可以支持语音、数据和多媒体业务的融合或部分融合的全业务网络。一方面,NGN不是现有电信网和IP网的简单延伸和叠加,也不是单项节点技术和网络技术,而是整个网络框架的变革,是一种整体解决方案。另一方面,NGN的出现与发展不是革命,而是演进,即在继承现有网络优势的基础上实现的平滑过渡。

  ITU-T将NGN的主要特征归纳为:基于分组传送;控制功能与承载能力、呼叫/会晤、应用/服务分离;业务提供与网络分离,并提供开放接口;支持广泛的业务,包括实时/流/非实时和多媒体业务;具有端到端透明传递的宽带能力;与现有传统网络互通;具有通用移 动性,即允许用户作为单个人始终如一地使用和管理其业务而不管采用什么接入技术;提供用户自由选择业务提供商的功能等。

  可见下一代网涉及的内容十分广泛,不同专业和背景的人都在应用,绝不限于软交换系统。从网络角度,实际涉及了从干线网、城域网、接入网、用户驻地网到各种业务网的所有网络层面。如果涉及业务网层面,则下一代网指下一代业务网(例如对于交换网,下一代网指软交换系统;对于数据网,下一代网指下一代互联网NGI;而对于移 动网,下一代网指3G网)。如果涉及接入网层面,则下一代网指各种宽带接入网。如果涉及传送网层面,则下一代网往往指下一代智能光传送网。一句话,泛指的下一代网实际包容了几乎所有的新一代网络技术。

  向以软交换为核心的下一代交换网演进

  传统电路交换机将传送交换硬件、呼叫控制和交换以及业务和应用功能结合进单个昂贵的交换机设备,是一种垂直集成的、封闭和单厂家专用的系统结构,新业务的开发也以专用设备和专用软件为载体,导致开发成本高、时间长、无法适应今天快速变化的市场环境和多样化的用户需求。而软交换打破了传统的封闭交换结构,采用完全不同的横向组合的模式,将上述三大功能间接口打开,采用开放的接口和通用的协议,构成一个开放的、分布的和多厂家应用的系统结构,可以使业务提供者灵活选择最佳和最经济的组合来构建网络,加速新业务和新应用的开发、生成和部署,快速实现低成本广域业务覆盖,推进话音和数据的融合。

  软交换的关键特点是采用开放式体系结构实现分布式通信和管理,具有良好的结构扩展性。其应用层和媒体控制层已经与媒体层硬件分离并纳入开放的标准的计算环境,允许充分利用商用的标准计算平台、操作系统和开发环境。其次,采用软交换后,实现了多个业务网的融合,简化了网络层次和结构以及跨越不同网络的业务配置,避免了建设维护多个分离业务网所带来的高成本。第三,采用分组交换技术后,提高了网络资源利用率,降低了交换机互连的复杂性和业务网的承载成本。第四,由于软交换的价格可以遵循软件许可证方式,投资大小随用户数而定,有利于新的电信运营商或传统运营商开发新市场。最后,软交换设备占地很少,不仅明显提高了机房空间利用率,而且也便于节点的灵活部署。

  采用软交换的主要缺点是技术尚不成熟,缺乏大规模现场应用的经验,特别是多厂家互操作问题、实时业务的QoS保障问题、网络的统一有效管理问题以及业务生成和业务应用收入能力等。

  向以3G为代表的下一代移 动通信网演进

  世纪之交,移 动通信替代固话业务的现象正在全球范围迅速扩展,根据预测,全球蜂窝移 动用户数将在2003年上半年超过固定用户数。全球电信业的发展重点和竞争重心已经转向了移 动通信领域。

  为了最大限度地实现全球统一频段、统一制式和无缝漫游,开拓新的频谱资源,应付中高速数据和多媒体业务的市场需求以及进一步提高频谱效率,增加容量、降低成本、移 动通信向第三代通信(简称3G)的发展似乎是必然的趋势。然而,由于全球经济的低迷、3G牌照拍卖导致的巨额债务,3G的发展一再推迟。

  今年以来,3G的两种FDD制式WCDMA和cdma2000都呈现了良好的发展势头。全球已有12个WCDMA网正式投入运营,已经有人在核心网上实施具有软交换结构的R4版本。可以认为,WCDMA和cdma2000两种制式均已基本成熟,技术和业务能力相差不大,两者除了在核心网信令、码片率、基站同步方式和导频结构上不同外,其他技术参数和性能均比较接近,在语音容量、数据容量和覆盖方面基本相当,经济性能上也相差不大。近期cdma2000在市场上领先,远期由于WCDMA有更广泛的设备厂家、芯片开发商和业务应用开发商的支持以及全球漫游能力等优势,将可能逐渐成为主导应用制式。

  另一方面,作为3G的TDD制式TD-SCDMA的开发要明显落后于WCDMA和cdma2000。除了历史原因外,其标准没有得到全球的广泛支持以至于在资金和研发人力投入上处于绝对劣势是根本原因。此外,TDD制式独立组大网成本高、干扰大、国际漫游受限,也是运营商十分关切的问题。然而,TD-SCDMA是由我国提出并拥有物理层主要专利的,这种制式结合应用了时分、码分和空分三种多址技术以及智能天线、联合检测和上行同步等一系列新技术,在频谱效率和频谱灵活性方面具有天然优势。TD-SCDMA与WCDMA制式在核心网上完全一致,在无线网部分高层协议上也一样,可以与WCDMA制式实现优势互补、混合组网,重点覆盖热点地区和支持数据业务,捆绑应用方式也使其漫游能力大大加强。

  除了技术因素外,3G的发展在很大程度上取决于业务、业务的部署以及业务的架构。为了适应数据业务的发展、新型产业链和业务模式的要求、提高新业务生成速度,开发一个开放的横向结构的综合业务平台是3G业务拓展的关键。在开发业务方面一个重要的不可忽略的基本点是在相当长时间内,以语音和窄带数据为主的连接业务仍将是移 动运营商的主要业务收入,各类内容业务只是一种不断增长的补充业务。

  随着3G的商用化,具有更高速率、更高频谱效率、更好覆盖和更强业务支撑能力的超3G或4G技术也开始进入预研阶段,计划在2015~2020年间投入应用。从发展角度看,移 动通信的性能价格比应该还有很大潜力可挖,随着话音压缩技术、信号处理技术、调制技术与智能天线技术的进一步发展,单位话音的成本将继续降低,而新的数据和多媒体业务将为我们创造一个更加灿烂的个人移 动世界。


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