可望而未及的綜合網

在新的一年來臨之際，我們榮幸地邀請到中國電信技術界著名專家，現任中國工程院副院長——鄔賀銓先生為我刊撰寫了卷首特稿。作者站在一個新的高度，對業界關心的焦點之一——綜合網問題作出了全面的分析。文章回顧了從電話網的產生到ISDN、B-ISDN的發展歷程，針對在綜合網之夢一次又一次落空之后，NGN能否實現對所有業務的綜合問題，從現有技術開發、應用的角度進行了探討，最后指出：多種技術的融合可能比單一網絡的綜合更為現實。對于業界所追求的終極目標能否實現，作者的觀點將給我們很大啟迪！

1 電話網——最早的綜合網

電信的發展是先有電報后有電話，電報網基于數字技術而電話網是從模擬起步的，那個時候可能也想過在電報網基礎上進行擴展來承載電話，但最終還是建設了一個與電報網完全不同的網絡來支持電話業務。利用載波電報的方法在話路內可同時傳送24路電報，獨立的公用電報網就失去了存在的必要性，這可以說是后者綜合了前者業務從而取代了前者。類似地，數據信號可通過modem以話帶信號形式在模擬電路上傳送，傳輸數據的能力從9.6 kbit/s發展到56 kbit/s，電話網實現了對數據業務的綜合，傳真作為一種數據業務在電話網中得到很好的應用。就20世紀70年代可利用的業務而言，電話網稱得上是多業務的綜合網。

2 ISDN和B-ISDN

——壯志未酬的數字化綜合網

隨著數據業務的發展超過了話帶可能支持的能力，專用數據網應運而生，但人們仍然希望在電話網的基礎上進行擴展，繼續支持數據業務。考慮到80年代初，干線數字化和市話中繼數字化技術已相當成熟，只要解決接入數字化，就可把數字化的工作在終端內完成，從而省去了交換機入口的模數轉換，更重要的是接入能力不再受限于模擬話路300～3 400 Hz帶寬，打開了接入“瓶頸”，這是綜合業務數字網(ISDN)提出的動機。

80年代初，國際電信聯盟(ITU)以此為目標著手ISDN的研究，標準化的前提是在已有金屬用戶線上尋求雙向數字化可能達到的最高傳輸速率，需考慮的金屬用戶線的約束條件是0.4 mm線徑、4 km長度的單對線，當時的技術可以做到接近200 kbit/s，因此ISDN的基本接入速率就定位在2B+D。應該說，端到端數字化的方向無疑是正確的，但可惜當時未預見到光纖將會很快用到接入網，而且對金屬用戶線能力的理解拘泥于4 km長度下求最優的問題(事實上，金屬用戶線的傳輸能力是與長度成反比的)，ISDN 2B+D的能力雖然較模擬話路有改進，但并沒有數量級的提高，支持業務的能力未見顯著改善。另外，由于對2B+D的線路碼未達成統一標準，ASIC開發商跟進時十分謹慎，在較長時間內專用芯片未形成規模，造成終端的成本缺乏競爭力。因此ISDN既未達到綜合所有業務的目的，也未動搖傳統電話網的地位，其進程發展緩慢，為Internet(因特網)的發展留下了充足的時間。反過來，Internet的發展為ISDN在撥號接入應用方面提供了一些機會。但好景不長，畢竟此時其他接入技術，如ADSL(不對稱數字用戶線)、以太網等發展很快，ISDN還未來得及輝煌，就讓出了歷史舞臺。

ISDN既未達到綜合所有業務的目的，也未動搖傳統電話網的地位，其進程發展緩慢

90年代初，ITU著手制訂寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)的標準，雖然仍然追求用一個網來綜合所有業務的理想，但鑒于ISDN的教訓，不再堅持在現有電話網上擴展，并且將傳送模式轉到分組通信，這是一大進步。ITU希望新設計的B-ISDN能夠兼蓄電路交換與分組交換之所長，成為未來的目標網，它將電路交換方式的面向連接的信令與分組交換方式對包的存儲轉發技術相結合。與一般的分組交換方式不同的是，它采用定長的分組——ATM(異步轉移模式)信元，定位于同時支持電話、數據、視像和多媒體業務。這種兼顧實時和非實時業務的方式使得它雖能同時支持電話與數據，但對二者又都不是最佳的。相對于電話業務而言，53個字節的信元仍嫌較長(時延達6 ms)，如采用AAL2協議運載話音信號可減少時延，但又增加了復雜性；對數據業務而言則效率偏低，特別是當它用于承載IP包時(如采用IPoA/MPoA)，AAL(ATM適配層)和ATM層的一些功能顯得冗余，復雜的流控管理和信令協議使得ATM交換機在得到好的性能的同時付出成本的代價，尤其是ATM終端成本居高不下，IP(因特網協議)的成功使B-ISDN信元到桌面的初衷落空。當然，ATM的多業務平臺的特點在邊緣網上優勢還在。此外ATM交換機也在向IP學習，簡化資源管理，使用PVC取代SVC以簡化信令，使用CORBA(公共對象請求代理結構)取代Q3以簡化網管，甚至采用MPLS(多協議標簽交換)取代ATM信元交換等，這對降低ATM交換機的成本和提高其對路由器的競爭力是有效的。但總的來說，B-ISDN就其目標而言已經失敗，不是說它不能支持綜合業務，而是說對各單一業務而言，B-ISDN未顯出有勝于已有的單一業務網的優勢，其QoS長項也因其成本而打折。

3 Internet——走在向綜合網發展的不歸路

ISDN和B-ISDN的提出不能說沒有考慮市場需求，但包打天下的理想主義色彩太濃。相比之下，Internet的成功看似無心插柳，但其支持非實時數據業務的定位使其選擇了相適應的技術---TCP/IP。就現在來看，IP并非理想的技術，但它無處不在已既成事實。這使IP不僅穩坐支持數據業務的首選協議之位，而且VoIP的實踐加快了IP向其他業務擴展的步伐。

如果說Internet誕生之初并無作為綜合業務網之意，事到如今，從事Internet技術和產品開發的組織和廠商將Internet推向全業務網的愿望則越來越強烈。不過當Internet轉到以承載包括話音和視頻等實時流媒體業務為主的情況下，Internet的QoS問題、安全性問題、可管理性問題就越來越令人難以容忍。事實上僅從支持數據業務而言，Internet也遇到了在開發Internet之初始料不及的問題：路由表的爆炸性增長對其可擴展性提出了挑戰；現在上網的終端已經不限于PC，低內存小屏幕的無線終端逐漸成為最主要的上網工具，聯網的家電產品將永遠在線，移動上網已成為時尚，但目前還未找出如何在一個缺乏信譽的環境中保證通信信用的好辦法。

4 NGN——綜合網之夢

進入21世紀之初，即又是一個10年之后，歷史似曾相識，ITU和ETSI(歐洲電信標準協會)等又開始致力于構造將電話網和Internet兩者的優點結合的下一代網(NGN)。ETSI對NGN給出如下定義：“NGN是一種規范和部署網絡的概念，通過使用分層、分面和開放接口的方式，給業務提供者和運營者提供一個平臺，借助這一平臺逐步演進以生成、部署和管理新的業務”。上述籠統提法并沒有像ISDN的2B+D和B-ISDN的ATM那樣賦予NGN以明顯的特征，與其說是定義，不如說再次反映了人們追求綜合網的愿望。那么，什么是NGN的特征呢？目前比較多的觀點認為，IP加QoS是NGN能力的標志。它代表了Internet與電信網技術的結合，希望它能夠具有如Internet那樣對數據業務的高效率和電話網那樣對實時業務的QoS保證，當然還希望它能夠對視頻流媒體業務也得心應手。

到現在為止，實現NGN的技術除了以IP作為統一協議之外，其他并不明朗。選擇IP協議并非認為其足夠理想，而是因為它已無處不在。不過也有人認為，若用QoS來改造IP，則可能又回到類似ATM的老路，因此NGN的QoS要求及其在IP基礎上的實現方式是當前研究的熱點，但目前除了IntServ(綜合服務)、DiffServ(區別服務)和MPLS外，還沒有更有效的方法。此外提的較多的是軟交換體系、自動交換光網絡(ASON)、第3代移動通信(3G)和IPv6等技術，這些技術有很多優點，但也有很多問題。

就現在來看，IP并非理想的技術，但它無處不在已既成事實

軟交換體系以分組網(IP或ATM網)作為交換平臺，通過媒體網關連接電路交換網，通過標準化協議連接7號信令系統和計費/維護/操作系統，采用開放的接口將業務應用、業務控制與業務交換功能分離。軟交換體系適用于寬窄帶各種業務，在容量和功能等方面都具有可擴展性，實現了過去智能網不能真正做到的按需快速生成新業務的功能。但當其承載層協議是IP時，就需要解決話音信號IP化后的QoS和安全性問題，對話音信號的呼叫處理時延也比電路交換機長，開放的接口在有利于形成多廠家環境的同時也帶來了互通性問題。另外，在電信生態鏈尚未完善多贏機制前，第3方參與開發應用服務器的積極性不高，這對于軟交換體系的豐富業務潛力將大打折扣。還有如何利用軟交換機組網也是新問題，總之，軟交換技術有待成熟，經濟性也有待證明。

ASON采用Internet的OSPF、IS-IS、BGP等作為選路協議，使用RSVP-TE、CR-LDP和GMPLS(通用多協議標簽交換)作為信令協議，將管理面的人工配置功能移交給控制面，利用信令來控制網中節點的配置，構造對網絡容量調度和拓撲結構動態變化進行實時響應的NGN傳送平臺。但ASON也面臨標準的成熟性、系統的經濟性和多廠家的互連性問題，另外，ASON的引入對網絡保護恢復體系內各層的協調和大容量光纖通信系統的設計(光放大器增益均衡和色散管理)提出了新的要求。

到現在為止，實現NGN的技術除了以IP作為統一協議之外，其他并不明朗

基于CDMA技術以寬帶分組交換為標志的3G可支持話音、數據、視像等多媒體信號，目前的主要問題是缺乏非3G不可的殺手锏應用。IPv6與IPv4相比不僅是地址空間的擴大，在提供包的分類指示、路由跳數限制等方面為QoS和移動性管理的改進打下了一些基礎，例如移動IPv6在避免三角路徑方面較之移動IPv4有實質性改進，但IPv6并沒有從根本上解決QoS、選路和安全性等問題。

5 技術融合和多網組合

——構造虛擬綜合網

總之，就目前已知的上述技術和應用都還不夠成熟。如果基于這些技術來實現NGN，也很難達到用一個綜合網來支持所有業務的目的。人們一直在尋求實現一個網承載所有業務包括還未出現業務的技術，但ISDN和B-ISDN的歷史經驗值得重視，在不放棄追求最高境界的遠大目標的同時，用多個不同的業務網的組合來支持我們所需的各種業務可能是較為現實的解決方法。只要接入是綜合的，從用戶的角度來看就是綜合網，或者說是虛擬綜合網。3G采用公共的接入技術通過電路交換域、分組交換域和多媒體交換域，分別處理不同的業務類型的方式就是現實的例子。

ITU在一些文件中對NGN提出的如下解釋也可以有助于我們接受這一現實：“NGN表示了實現全球信息基礎設施(GII)的關鍵技術。NGN被看作是GII的‘網絡聯邦’(用IP能力增強的傳統電信、廣播和數據網的聯合)的一部分。這一概念使人們能夠在任何時間、任何地方和以可接受的價格與質量安全地使用一組包括所有信息模式和支持開放式多種應用的通信業務。”這里，ITU將NGN看成是“網絡聯邦”的一部分。當然，用多個業務網分別支持不同的業務并不意味著目前的網絡技術已經滿足業務要求了，電話網和Internet網分別對電話和數據業務是有優勢的，但就各自所支持的單一業務而言也仍然需要改進。上述提到的為NGN準備的一些技術對電話網或Internet也是有用的，何況不論是電話網還是Internet，對于日益興起的視頻流媒體業務的支持都不理想，也不排除出現一個專門對視頻流媒體業務進行優化的網絡。

各種網絡技術之間也需要融合，這種融合已經發生，而且今后還會更多。MPLS、GMPLS可謂IP借鑒電路交換網信令技術的成功應用，TDM over IP則是電路交換網適應IP作為承載技術的例子。追求綜合網的努力雖然并未達到預期的結果，但促進了不同網絡技術的融合，這說明這種努力還是有價值的。本文并非認為綜合網一定不能成功，技術總是要與時俱進，新的業務會對已經綜合的網絡提出挑戰，網絡才能不斷發展。古人所云“天下合久必分，分久必合”也許對我們今天認識網絡的演變會有所啟發。□

收稿日期：2002-12-09