韦乐平
摘要：首先探讨了下一代网络的基本概念和特点，接下来分别探讨了向以软交换为核心的下一代交换网的演进，向以3G为代表的下一代移动通信网的演进，向以IPv6为基础的下一代互联网的演进，向多元化的宽带接入网的演进以及向以光联网为基础的下一代传送网的演进和演进策略。
关键词：下一代网络，交换网，移动通信网，互联网，宽带接入网，传送网
一、下一代网络的概念和特征
所谓下一代网络（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与软交换划等号，但实际上NGN具有更加广泛的内涵。事实上，NGN泛指一个以IP为中心 可以同时支持话音、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 也不是单项的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，即在继承现有网络和业务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能力等。
由此可见，下一代网络涉及的内容十分广泛，不同专业和背景的人都在应用，绝不仅限于软交换系统。从网络角度看，下一代网络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，则下一代网指软交换系统；对于数据网，则下一代网指下一代互联网（NGI）；而对于移动网，则下一代网指第三代（简称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，而下述五大战略方向又是开发下一代网络的关键。
二、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内，是一种垂直集成的、封闭和单厂家专用的系统结构，新业务的开发也是以专用设备和专用软件为载体，导致开发成本高、时间长、无法适应当前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，将上述三大功能间的接口打开，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，硬件分散，业务控制和业务逻辑则相对集中。这样可以使业务提供者灵活选择最佳和最经济的设备组合来构建网络，不仅建网成本低，网络易升级，而且便于加快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、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和运维配置升级的复杂性。还有，采用分组交换技术后，提高了网络资源利用率，减少了交换机间大量网状互联中继带来的复杂性和业务网的承载成本。再有，由于软交换的价格可以遵循软件许可证方式，投资额随用户数增加而增长，有利于新的电信运营商或传统运营商开发新市场。软交换的引入也使运营商可以利用其他运营商的IP网络，迅速进入对方运营区开展业务而避免结算费用的限制。最后，软交换设备占地很小，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，特别是在多厂家互操作、实时业务的QoS保障、网络的统一有效管理以及业务生成和业务应用收入能力等方面。
三、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，全球蜂窝移动用户的总数将在2003年下半年超过固定用户。由此可见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，中国也正在发生同样的事情。
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3G的发展是必然的趋势。然而，由于全球经济低迷、股市不振、3G牌照拍卖导致的巨额债务以及2G技术的不断改进，致使3G的商用进程一再推迟。
进入2003年以来，作为3G两种FDD制式的WCDMA和CDMA2000都呈现出良好的发展势头。目前，全球CDMA2000用户已超过5500万。同时，在几个月内WCDMA用户已经超过160万，大有急起直追之势，全球已有12个WCDMA网络正式投入运营，其中有的核心网已经开始实施具有软交换结构概念的R4版本。可以肯定，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等方面不同外，其他技术参数和性能均比较接近，在话音容量、数据容量和覆盖方面基本相当，经济性能也相差不大。近期CDMA2000在市场上领先；远期WCDMA具有更广泛的设备厂家、芯片开发商和业务应用开发商支持，并具有全球漫游能力等优势，有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。这一状况有其历史原因，但根本原因是该标准没有得到全球的广泛支持，导致在资金投入和研发人力投入上处于绝对劣势。此外，TDD制式独立组建大网的成本较高、干扰大、国际漫游受限，也是运营商十分关注的问题。然而，TD－SCDMA是由中国提出并拥有物理层的主要专利的技术，这种制式综合应用了时分、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，无线网络部分的高层协议也相同，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，捆绑应用方式也将使其漫游能力大大加强。
除了技术因素外，3G的发展还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，以及提高新业务的生成速度，开发一个开放的横向结构的综合业务平台是拓展3G业务的关键，而其中最为关键的则是实施统一配置、统一计费和统一安全管理。需要注意的是，在业务开发方面有一个重要的、不可忽略的基本点：在相当长的时间内，以话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而已。
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后3G或４G技术也开始进入预研阶段，并计划在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成倍降低，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。
四、向以IPv6为基础的下一代互联网演进
目前在全球广泛应用的互联网是以IPv4协议为基础的，这种协议理论上有40亿个地址，实际上考虑各种因素后只有一半地址可用，如果考虑未来几年由于3G终端、IP电话、家庭网络等的发展所产生的对地址的加速消耗，则全球互联网公用地址有可能在2008年左右就全部耗尽。此外，IPv4在应用限制、服务质量、管理灵活性、安全性方面的内在缺陷也越来越不能满足未来发展的需要，互联网逐渐转向以IPv6为基础的下一代互联网几乎是不可避免的大趋势。
采用IPv6最基本的原因是其从根本上解决了IPv4存在的地址限制和庞大路由表的问题以及对移动IP更加有效的支持。IPv6使地址空间从IPv4的32bit扩展到128bit，提供了几乎无限制的公用地址，完全消除了互联网发展的地址壁垒；其次，IPv6协议已经内置移动IPv6协议，可以使移动终端在不改变自身IP地址的前提下实现在不同接入媒质之间的自由移动，还可以在全球任意两个终端（包括固定和移动）之间实施路由优化；第三，IPv6通过实现一系列的自动发现和自动配置功能，简化了网络节点的管理和维护，可以实现即插即用，有利于支持移动节点以及大量小型家电和通信设备的应用；第四，采用IPv6后可以开发很多新应用，诸如P2P业务（在线游戏）、3G和家庭网络等；第五，IPv6采用流类别和流标记实现优先级，可实现非默认的服务质量或实时的服务等特殊处理；第六，IPv6内置IPSec，可以提供IP层的安全性；第七，IPv6协议内置组播功能，简化了流媒体业务的提供。简言之，IPv6将成为向NGN演进的业务层融合协议。
有关IPv6的技术标准已经基本成型，但实际网络推进速度很慢。主要原因是IPv4通过采用网络地址转换（NAT）等措施尚能应付5年内的地址需求。另一方面，IP地址方式与上层协议和网络的运作方式关系紧密，实施IPv6不仅需要升级网络层协议，还需要升级应用软件或更换用户的通信程序，改变路由器的包转发模块，几乎涉及网上所有设备，不仅耗时费力，而且目前IPv6应用工具和应用软件很少，用户缺乏应用IPv6的原动力。
总的来看，向以IPv6为基础的下一代互联网的演进已经开始，但大量的网络和终端方面的工作需要跟上，特别是如何实施这一重大转型的平滑过渡策略还需要仔细研究解决，而且目前还没有公认的周全的解决方案。中国电信已经开展了一些前期研究和试验工作，不久即将开展现场试验，在实际网络条件下摸索和积累经验，探索过渡策略。
五、向多元化的宽带接入网演进
面对核心网和用户侧带宽的快速增长，中间的接入网却仍停留在窄带和模拟的水平，而且仍以支持电路交换为基本特征，这与核心网侧和用户侧的发展趋势很不协调。显然，接入网已经成为全网宽带化的最后瓶颈，接入网的宽带化将成为接入网发展的主要趋势，也将成为固网的最终出路，因此近年来国内外宽带接入网的建设和发展速度都很快。
然而，接入网对成本、法规、业务、技术均很敏感，迄今并没有一项公认的绝对主导的宽带接入技术。从世界范围看，近期内ADSL、HFC和以太网将形成三足鼎立之势而且本身仍在不断改进之中。然而各种新技术仍然不断涌现，在相当长的时间内接入网领域都将呈现多种技术共存互补、竞争发展的基本态势。下面介绍几种比较有发展前途的新的宽带接入技术。
EoVDSL是一种基于以太网技术的VDSL，结合了二层以太网和VDSL物理层的特点，性价比较高，下行速率可达100Mbit/s以上，对称传输速率可达26Mbit/s；其次，EoVDSL可以在现有双绞线上实现远距离传输，无需新敷设5类线；再有，EoVDSL的传输距离较以太网长，有利于提高以太网的用户实装率，而且接入设备可以集中设置，降低了维护成本；最后，由于EoVDSL功率密度较低以及频谱安排方面的缘故，线间串扰小，出线率较高，适合密集用户应用。EoVDSL的主要缺点是由于其二层采用以太网协议，因此以太网存在的基本问题，诸如可管理性、安全性、QoS等都需要妥善处理。此外，两种线路码DMT和QAM长期的标准之争也影响了EoVDSL的发展。预计一旦全球标准确定，EoVDSL技术将作为ADSL的补充得到广泛的应用。
以802.11８系列协议为基础的无线局域网（WLAN）实际是一种无线以太网，能支持较高速率（2～11Mbit/s乃至54Mbit/s），组网简单，受到商务用户的青睐。为了将这种技术应用于接入网领域，必须妥善解决认证计费和用户管理、用户漫游、用户和网络安全、用户切换、设备和网络管理、用户接入控制等多方面的问题。WLAN应用的核心是商务模式，即究竟是将其作为一种有线接入的捆绑增值业务来提供套餐业务，还是将其作为独立新业务来产生现金流，目前对此还没有答案，笔者认为前者可能更加现实一些。
从长远的观点看，光纤接入网，特别是无源光网络可能是一种比较理想的解决方案。近来，ITU通过的新一代的无源体系结构——GPON标准将上下行速率提高到2.5Gbit/s，并采用了通用组帧程序（GFP）来更有效地支持各种数据业务，使无源光网路技术更具吸引力。从网络实施的步骤来看，首先是光纤到办公室（FTTO）然后扩展到光纤到路边（FTTC）和光纤到楼（FTTB），最后实现光纤到家（FTTH）。光纤接入网技术的最大问题是综合成本太高，而市场对传输速率的需求还没有那么高，因此发展较慢。近来，由于技术的进步，特别是低成本垂直腔面发射激光器（VCSEL）的出现和发展，为光纤接入网技术的发展提供了新的驱动力。但作为主流接入技术，光纤接入网还需要解决除了设备成本以外的一系列问题，包括组网技术、接续技术、测试技术、敷设安装技术，等等。
从网络运营的角度看，长期支撑和维持不同类型的设备在同一个网络中运行是十分复杂和昂贵的。因而，面对多元化的接入技术，建立一个模块化结构的公共接入平台应该是发展趋势，可以简化网络结构、网管和指配，减少重复的元部件，降低接入网成本，保护投资，加快业务提供时间，节约网络长期演进和技术更迭的成本。具体实施时可以采用公共的用户线路卡、公共的开放网络接口和网管接口以及其他一些公共子系统，综合各种宽窄带接入技术、提供各种宽窄带业务。
中国电信将宽带接入作为战略发展重点，并于2001年确定了近期以ADSL为主，以太网为辅的发展策略，而且近两年发展速度很快，到2003年3季度，宽带接入用户数已超过６00万，其中ADSL占70％以上，ARPU值是话音业务的2～3倍，宽带接入正在成为中国电信新的业务增长点。
六、向以光联网为基础的下一代传送网演进
由于技术上的重大突破和市场的驱动，近几年WDM系统的发展十分迅猛。目前1.6Tbit/s WDM系统已经大量商用。日本NEC和法国阿尔卡特公司分别在100km距离上实现了总容量分别为10.9Tbit/s和10.2Tbit/s的传输容量世界记录。尽管依靠WDM技术已基本实现了传输链路容量的突破，但是普通点到点WDM系统只提供了原始的传输带宽，需要有灵活的节点才能实现高效灵活的组网能力。现有的电DXC系统十分复杂，其节点容量大约为每2～3年翻一番，无法适应网络传输链路容量的增长速度。因此进一步扩容的希望转向光节点，即光分插复用器（OADM）和光交叉连接器（OXC）。
随着网络业务量继续向动态的IP业务量汇聚，一个灵活动态的光网络基础设施是不可或缺的。其最新发展趋势是引入自动波长配置功能，即自动交换光网络（ASON），使光联网从静态光联网走向自动交换光网络。ASON带来的主要好处有：允许将网络资源动态地分配给路由，缩短了业务层升级扩容的时间；快速的业务提供和拓展；降低维护管理运营费用；光层的快速业务恢复能力；减少了用于新技术配置管理的运行支持系统软件的需要，减少了人工出错机会；可以引入新的波长业务，诸如按需带宽业务、波长出租、分级的带宽业务、动态波长分配租用业务、光层虚拟专用网（OVPN）等。
当然，实现光联网还需要解决一系列硬件和软件以及标准化问题，但其发展前景是光明的智能光网络将成为未来几年光通信发展的重要方向和市场机遇。
向自动交换光网络目标的过渡主要有两种基本演进结构，即重叠模型和对等模型。重叠模型又称客户－服务者模型，是ITU、光互联论坛和IETF等国际标准组织和准标准组织所支持的网络演进结构，也是多数传统运营商偏好的模型。这种模型的基本思路是将光传送层特定的控制智能完全放在光传送层独立实施，无须客户层干预。其最大好处是可以实现统一透明的光传送层平台，支持多客户层信号，且不限定于IP路由器。其次，让客户层特定要求通过接口传送给光服务层、由光网络层来完成客户的连接要求，可以屏蔽光传送层的网络拓扑细节。第三，这种模型允许光传送层和客户层独立演进。第四，采用子网分割后，运营者既可以充分利用原有基础设施，又可以在网络其他部分引入新技术，不为原有基础设施所累。最后，这种模型可以利用成熟的标准化的UNI和NNI，比较容易在近期实现光网络的互操作性，迅速实施网络商用化敷设。
中国电信作为传统的电信运营商，其主营的固话业务正遭受移动和IP业务的巨大分流。在这样的形势下，中国电信急需寻找降低网络成本、增加业务收入、开发新业务的战略性新途径，下一代网络的出现和发展恰好提供了一个重要机遇。为了及时把握这一重要趋势，中国电信2002年在四个城市启动实施了采用软交换系统的下一代交换网实验工程，目前已完成技术试验，正进入业务试验阶段。
中国电信对下一代网络的理解绝不限于简单的用软交换系统使交换网更新升级，而是有更为长远的战略性认识。下一代网络将是端到端的、演进的、融合的整体解决方案，而不是局部的技术改进更新，这将是我们未来10～15年内主要的战略转型任务，目前的工作只是序曲而已。
摘自 现代电信科技
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