业务网络和承载网络的发展

    作者：赵慧玲

    语音业务一直是传统电信运营商的主要收入来源，但近几年来，语音业务低值化趋势越来越明显，运营商开始全面进行电话网的技术转型，在加快引入软交换步伐的同时，也加大了网络智能化的改造力度。

    然而，随着多媒体业务需求和多网融合技术的不断发展，IMS技术受到业界的普遍关注；同时，提供各种业务的ip承载网络的不断完善和演进也正受到同样的关注。本文概要介绍了在交换领域业务网络的技术进展和IP承载网络的发展。

    1、网络智能化

    固网智能化是固网运营商从现实和长远的角度出发，为解决业务快速开放、拓展业务种类、延长设备技术和服务寿命、实施网络演进提出的整体提升固定电话网智能化水平的系统解决方案，即将分散在交换机中的用户数据脱离出来，统一集中到按区域划分的用户数据中心，使之成为整个电话网的核心网元，从而优化网络结构，提高运营效率，带动网络的平滑演进。固网智能化能够有效地解决增值业务的甄别与触发，实现用户数据集中治理、用户号码可携带，提供基于用户属性触发业务的能力，提高运维治理效率，从而屏蔽交换机功能的差异性，增强业务提供能力，加快业务开放步伐，进一步提升市场竞争力，充分发挥现有固定网络的潜能与优势，最大限度地提高固定网络的经济效益。

    固网智能化的核心技术是在现有固定电话网中引入SHLR（智能用户数据库）新网元存储用户信息，包括号码信息、业务信息、网络标识等，并且具备数据扩充能力和提供号码可携带的能力。SHLR保存用户的业务号码和物理号码，其中业务号码是用户对外公布的号码，用于主叫号码显示和计费；物理号码是反映用户实际位置的路由号码，用于呼叫的路由接续。SHLR存储这两种号码及其对应关系，交换机通过查询获取相应的号码信息。交换机或软交换设备通过扩展ISUP、MAP等协议与SHLR进行信息交互，实现用户数据查询和属性触发。SHLR中存储用户的签约业务属性，交换机或软交换设备通过查询获取属性对应的接入码，然后触发相应的增值业务。引入SHLR可以解决目前交换网中存在的数据分散维护困难、用户号码与物理位置不可分离、仅支持接入码触发业务等几大技术问题。通过SHLR能够做到用户数据的集中治理，非凡是实现PSTN和PHS用户数据共享，将PHS系统中的HLR分离出来，由SHLR完成PHS的HLR功能，即建立统一集中的用户数据库SHLR。SHLR中存储包括PSTN、PHS网络所有用户的业务签约信息和号码信息，完成PHS移动性治理和鉴权等功能，还可以实现用户号码的可携带、彩铃和一号通等多种业务。

    实现固网智能化有多种方案，对于采用新建“汇接局方案”实施网络智能化的地区，应优先采用“软交换汇接局完全访问SHLR”方式；对于端局主流机型具备改造能力的地区，应采用“端局方案”；对于已经/可以对汇接局进行升级改造的本地网可根据自身实际情况采用电路交换方式的“汇接局方案”。

    固网智能化是电话网演进迈出的第一步，在实施过程中规模引入软交换，以此带动网络的平滑演进。将来通过对用户数据集中治理模式的不断完善，可以建立包括软交换、多媒体在内的统一用户治理层面，促进PSTN、软交换、PHS等多种业务的融合，确保网络的可持续发展。

    2、软交换

    软交换技术是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术。它以软交换设备为呼叫控制的核心，具有分层的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点。在这种体系架构中，业务与控制、接入与承载彼此分离；各个网元设备之间采用标准的协议进行通信；支持标准的业务开发接口实现独立于网络的业务开发模式；能为用户提供语音、数据和多媒体等各种业务。实践证实，软交换体系在技术上已经成熟，经济分析可行。软交换技术正在逐步取代电路交换技术。

    软交换系统由多种设备组成，主要包括软交换设备、中继网关、信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网络侧设备以及IAD、SIP终端等终端侧设备。主要应用集中在利用软交换提供长途汇接和本地用户接入业务，以及为企业用户提供综合通信解决方案。软交换技术已经成为运营商实现综合业务经营、向不同业务领域渗透的重要技术手段。目前软交换已经开始在电话网的长途和汇接层面引入。

    根据目前ITU-TFGNGN研究的NGN体系架构，已经明确PSTN/ISDN仿真作为4个业务子系统之一。目前实现PSTN/ISDN仿真有两种方式：一种是用IMS实现PSTN/ISDN仿真，另一种是用软交换实现PSTN/ISDN仿真。但是由于IMS实现PSTN，ISDN仿真的演进方式还不成熟，而软交换已经比较成熟，目前运营商面临的网络演进问题可通过软交换的方式来解决。

    软交换业务提供方式有三种：由软交换设备提供PSTN基本业务及补充业务；采用SIP应用服务器或Parlay应用服务器来提供运营商自营的新型业务；利用Parlay应用服务器通过第三方提供业务，此种方式仍处于探索阶段。

    电话网是中国电信的最大网络之一，而网络演进是一个长期过程。因此，在电路交换向NGN演进的过程中，应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营治理的稳妥性。实践证实，软交换已经具备替代电路交换设备的能力，灵活提供业务的能力也已经得到验证，而且软交换符合电路交换向分组交换转型的总体发展趋势。在电话网向下一代网络演进的过程中，软交换是一个不可逾越的阶段。在语音网络引入软交换技术，承载网络的服务质量、不同厂商业务平台的互通和业务应用薄弱是要害因素。在实施中，这三大技术问题已经在实践中逐步得到解决。

    采用软交换技术实现电话网的演进，将提升电话网的业务能力，降低成本，符合网络的未来发展趋势。软交换的引入使基于电路交换的网络转型为基于分组的网络，要害点在于其业务的提供是有序的，是可控制和可治理的，不同于一般的基于IP的业务；而且在其业务的种类上增加了基于IP的增值业务，使传统语音业务又有了新生。

    近期软交换网络将主要解决现有电路交换网的整体转型问题，并服务好大客户。软交换系统应具有支持宽带用户未来向IMS迁移的能力。

    3、IMS

    基于IP的网络和业务技术给传统电信运营商带来了挑战，目前电信运营商正在积极寻求能够驾驭IP网络的解决方案。NGN的体系架构，使运营商能够控制和治理基于IP的网络并具有业务治理的能力，让网络体系具备融合的能力，在业务层面具有灵活扩展和组合的能力，在用户接入层面能够进行接入控制、标识和治理。这样一种体系架构是NGN的内涵所在。人们开始寄希望于IMS能够给予这个承诺，并大胆开始了这种尝试。IMS使移动和固定的融合成为可能，使基于IP的业务控制和治理成为可能；NASS和RACE使接入治理和控制成为可能。

    3GPP定义了R5、R6、R7等阶段性的IMS标准：R5阶段主要定义了IMS的基本框架及3G接入能力；R6具体定义了接口和功能，并且定义了WLAN接入能力，已于2004年12月份冻结；R7对移动部分做了进一步优化，并引用TISPANR1标准支持xDSL接入，定义了接入方式无关的策略控制和计费架构，考虑了VCC能力等，目前该版本尚未完成。

    TISPAN定义了R1、R2、R3等阶段性的IMS标准：R1引用了3GPPIMSR5标准，并扩展支持xDSL等固定接入方式，重点研究NGN架构下的IMS、PSTN仿真子系统（PSTNEmulation system）、PSTN模拟子系统（PSTNSimulationSystem）、NASS／RACS接入子系统等，目前该版本已经完成；R2将新增FTTP接入、WiMAx接入、FMC等其他业务需求研究，目前尚在进行中；R3将新增移动性治理能力，尚未开展具体研究。

    从设备开发来看，国内外主流厂商都在进行IMS产品的开发，也提出了明确的产品计划。这些目标能否按计划实施，很大程度上受到标准进程和市场需求的制约。2006年应用于移动的IMS设备可以投入商用，应用于固网的IMS设备则会更晚些。

    IMS在业务能力上能够提供基于会话的多媒体会议、一号通、号码携带、Centrex、一键通（PoC）、呈现（PResence）、组治理（GroupManagement）、即时消息等业务。在融合和组合的业务中，IMS可以提供CSI（移动电路域与IMS域协作业务），如VideoSharing（视频共享）、VCC（VoiceCall Continuity固网移动语音无缝切换）、混合Centrex、游戏、Web搜索与点击拨号相结合、语音IPTV相结合等。

    移动运营商主要关注的是IMS在移动网络的基础上提供PoC、视频共享等多媒体增值业务。固网运营商重点关注的是IMS向企业客户提供IPCentrex和公众客户的VoIP第二线业务。而固网移动综合运营商则更加关注通过统一的IMS核心网接入固定和移动用户。根据2006年2月Lightreading公司对全球60个网络运营商实施IMS计划情况进行的调查：已有8%运营商在部署IMS超过60%运营商将在2007年底前开始部署IMS，19%的运营商在2007年之后部署IMS。事实上，全球大部分商用的IMS网络都处于初级阶段。

    软交换技术的主要优势是可以提供成熟的语音业务。软交换技术已经具备了替代电路交换机的能力，并具备了一定的宽带多媒体业务能力。IMS技术的主要优势是其体系架构可以支持移动性治理，基于SIP，具有业务应用的灵活性并具有一定的QoS保障机制。因此，IMS在宽带用户的漫游治理和业务能力方面更具有优势。此外，IMS在提供会话型多媒体业务方面的能力和标准化方面明显优于软交换。

    IMS体系架构增强了对基于IP流的可控和可治理性，代表了网络的发展趋势，但目前IMS正处于技术发展的初级阶段，尚未规模商用。预计固网运营商将从2007～2008年引入IMS。IMS的引入与接入、承载、控制、业务、支撑等网络的各层面相关，同时也对终端改造、宽带的发展策略、运营模式带来挑战，因此各运营商需要因地制宜地根据需求加以选择。

    4、IP承载网络

    基于IP/MPLS技术建设多业务融合的承载网络已为通信界所认同，通过建设一个相对独立于已存互联网的精品网络，为商业客户和企业客户提供有质量保证的业务也已成为大家的共识。国外的主流运营商也采用了同样的双网运营的技术路线。英国电信BT、美国AT&T、韩国电信等世界一流跨国运营商都先后提出了基于IP/MPLS技术的多业务融合承载网络的建设规划。基于IP/MPLS技术的大容量、多业务融合承载网采用了优化的拓扑结构和路由组织、快速路由收敛、快速重路由、MPLS二层和三层VPN、QoS（服务质量）、组播、NTP（网络时间协议）、网络治理和安全等先进设计理念和技术，成功实现了电信级IP网络的可扩展性、可用性、融合业务承载能力以及可治理性和安全性，可同时承载大客户互联网业务、二层（包括虚拟专线和虚拟局域网VPLS）及三层VPN业务、QoS业务、组播业务（如IPTV）等高附加值业务。

    目前在城域网层面主要提供宽带拨号接入业务、Internet专线接入业务和VPN业务。由于现网主要由二、三层交换机组成，网络结构不清楚（二、三层混用）。此外，由于网络范围覆盖广，致使设备的级联数偏多，直接影响业务的性能。现网设备对MPLS、组播、QoS等支持能力都较差，甚至不支持，所以网络对新业务的支撑能力不足。

    在城域网层面，运营商积极进行城域网的优化和改造，IP城域网优化改造以业务为导向，充分满足语音、视频、数据业务的发展需要，使网络具有VPN等多种业务能力，而且使网络层次更加清楚化，通过二、三层网络分离，构建层次清楚的三层路由网络（城域骨干网）和二层接入网络（宽带接入网）。采取城域骨干网的大容量、少节点和宽带接入网的广覆盖的原则，减少IP城域网的物理和逻辑级联级数，进行网络质量差异化能力的部署，通过在IP城域网部署区分服务机制，为不同用户和不同业务提供不同QoS等级的差异化服务；在控制治理方面进行治理控制集中化，用宽带接入服务器（BRAS）和业务路由器（SR）构建清楚的业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制。

    IP城域网优化改造主要完成以下工作：

    （1）网络层次清楚化。通过二、三层网络分离，构建物理和逻辑层次清楚的三层路由网络（城域骨干网）和二层接入网络（宽带接入网）。

    （2）网络结构扁平化。城域骨干网的大容量、少节点以及宽带接入网的广覆盖，减少了IP城域网的物理和逻辑级联级数。

    （3）网络质量差异化。通过在IP城域网部署区分服务机制，为不同用户和不同业务提供不同QoS等级的差异化服务。

    （4）治理控制集中化。用宽带接入服务器（BRAS）和业务路由器（SR）构建清楚的业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制；同时加强全省集中的认证计费和网络治理系统建设，提高网络的可治理性，实现电信级业务的支撑和网络治理。

    （5）设备要求规范化。制定并完善设备规范，明确新增网络设备支持IP城域网业务开展所需的功能、性能、治理和互通性等要求，确保未来网络对业务的支撑。

    城域网优化后应具备宽带接入网、二层接入用户隔离以及用户标识惟一性的能力，确保用户的可溯源性；IP城域网具备差异化服务能力，能够提供不同的服务等级；IP城域网具备商用规模的组播能力，支持开展组播类IPTV业务；IP城域网具备多种接入方式的二、三层VPN业务能力，能够实现物理或逻辑上的企业互连；IP城域网具备网络层防攻击能力，实现网络的安全防护。

    未来IP承载网络的发展趋势主要体现在以下几个方面：

    （1）网络架构向融合多业务承载的方向发展，运营商优化改造其互联网，以便承载多重播放业务。高等级客户的需求演变为高带宽，网络能力将向高可靠性、高扩展性、高QoS、低延时和线速转发方向提升。

    （2）网络对用户和业务要求具有用户惟一性识别和业务感知能力。

    （3）网络支持大规模商业组播能力。在超级核心节点开始逐步引入路由器矩阵技术，以降低整体网络架构的复杂度；在核心路由器设备上，40Gbit/sPOS接口开始进入试商用阶段；城域网中10Gbit/s以太网端口将会取代10 Gbit/s POS接口而成为主流接口形态；SR向综合性、大容量和高性能方向发展，未来将支持高性能的深度包检测能力。

    （4）电信营运商开始积极面对P2P流量对带宽的占用，对互联网中的流量进行引导，并积极探索电信级的IP承载网架构，逐步引入全网端到端资源治理和控制平台。

    （5）电信级以太网新技术获得了很大发展，拓展了运营商针对商业客户的业务范畴。

    5、结语

    互联网技术的发展和应用给传统电信带来了挑战和机遇，电信网络技术的发展和演进为运营商的转型在技术方面提供了保证，网络能力的不断提升和演进将为业务的发展和市场的需求提供基础。运营商也从追求规模扩张转变为注重投资质量，从追求高新技术转变为注重性价比高的成熟适用技术。