宽带综合接入系统的技术问题

１ 概述

    目前，电信网的演进以及ＩＰ网、接入网的发展策略极为引人注目，在国际上有关接入网等的标准化研究工作逐渐走向成熟，所以开始研究有关宽带综合接入系统所需解决的一些技术问题和开发应用宽带综合接入系统是非常有意义的。

宽带综合接入系统的定界见图１所示。

    宽带综合接入系统是与业务无关的基础网络设施，其功能是实现接入信息的复用与传输。宽带综合接入系统既支持宽带业务接入又支持窄带业务接入；既支持面向连接的业务又支持面向无连接的业务。在宽带综合接入系统中，用户设备通过用户网络接口（ＵＮＩ）连接到接入网，具体接入业务采用相应的Ｕ-ＮＩ。而用户网络接口到业务节点的关联是静态的，通过协调指配与相关的业务节点建立起这种关联。电信管理网（ＴＭＮ）可实现接入网的标准化管理并提供大量的管理功能，既降低了网络操作、维护和管理的成本，又促进了网络和业务的发展和演变。

    目前，虽然由于ＩＰ技术的发展对异步转移模式（ＡＴＭ）的技术形成了冲击，导致了骨干网络技术（网络演变）的未确定性。但ＡＴＭ技术在实现业务综合方面仍具有优势，ＩＰ数据包的传送也是ＡＴＭ目前和将来的重要业务。事实上，目前ＡＴＭ在骨干网边缘的应用得到快速发展的重要原因正是ＩＰ数据发展的需要。即使在目前尚存争论的情况下，一方面ＩＰ与ＡＴＭ在各自擅长的领域迅速发展，而ＡＴＭ发挥了在骨干网边缘的优势；另一方面，ＩＰ技术与ＡＴＭ技术的融合也已形成气候，先后出现了ＬＡＮＥ、ＩＰＯＡ、ＭＰＯＡ和ＭＰＬＳ等技术，也为ＡＴＭ网络在新形势下继续发展提供了条件。很多运营商在期待ＭＰＬＳ技术的成熟，以便更好地利用这二者各自的优良特性。

    在宽带综合接入系统中，采用ＡＴＭ作为传送平台，它兼具电路传送和分组传送的基本特点和优点，具有适配各种业务的能力和比较完整的流量控制和流量管理机制，能够满足不同业务在比特率、时延及服务质量（ＱｏＳ）方面的不同要求，实现业务的综合接入，用户可最大限度地利用网络资源，又可以避免网络发生拥塞。 目前还没有一项技术能够像ＡＴＭ这样汇集多种业务。ＡＴＭ的这些比较成熟的技术特点决定了它是解决目前宽带综合接入系统的首选技术。下面将着重介绍基于ＡＴＭ传送平台的宽带综合接入系统的技术问题。

２ 业务和功能要求

    接入网的宽带综合化，可为用户提供更为丰富的接入业务类型。

    宽带综合接入系统可以支持以下业务类型：

   （１） ＰＳＴＮ业务： 支持单个用户和用户交换机的接入， 用户线信令可以是双音多频（ＤＴＭＦ）或是线路状态信令，并且对用户的附加业务没有任何影响。ＰＳＴＮ业务在宽带综合接入系统内通过ＡＴＭ电路仿真方式（ＡＡＬ１）来传输。

    （２）ＩＳＤＮ： 支持２Ｂ＋Ｄ基本速率和３０Ｂ＋Ｄ一次群速率的接入，对Ｂ通路的承载业务和补充业务、Ｄ通路的分组业务、补充业务均没有限制。ＩＳＤＮ业务在宽带综合接入系统内是通过ＡＴＭ电路仿真方式来传输。

    （３）ＦＲ传送业务：支持ＰＶＣ方式的ＦＲ业务， 在宽带综合接入系统内实现ＦＲ／ＡＴＭ ＡＬＬ５的封装／去封装。

    （４）ＡＴＭ传送业务：支持信元到桌面的应用， 例如基于ＡＴＭ／ＩＰ的视频终端。宽带综合接入系统承担复用和传输功能，对用户的信令、用户信息实现透明传输。

    （５）ＤＤＮ传送业务：通过永久或半永久连接将用户接入ＤＤＮ， 可以增加ＤＤＮ节点机的服务半径。ＤＤＮ业务在宽带综合接入系统内通过ＡＴＭ电路仿真方式来传输。

    （６） 租用线业务： 支持２Ｍｂｉｔ／ｓ传输租用线，支持ｎ×６４ｋｂｉｔ／ｓ及子速率的数据传输租用线。租用线业务在宽带综合接入系统内通过ＡＴＭ电路仿真方式来传输。

    （７）ＬＡＮ接入（１０Ｂａｓｅ－Ｔ／１００Ｂａｓｅ－Ｔ）：通过以太网接口实现ＩＰ接入，ＩＰ业务在宽带综合接入系统的用户端口部分再通过ＡＡＬ５适配转化为ＡＴＭ信元，在用户端口部分还应实现ＩＰ过滤功能。在宽带综合接入系统业务端口，作为一种经济的ＩＰ接入方案，可以采用基于早期包丢弃（ＥＰＤ）的复用， 当属于一个ＩＰ包的一个ＡＴＭ信元丢失后，属于此ＩＰ包的所有ＡＴＭ信元均丢弃， 这样可以减轻ＳＮ侧的负担。

    （８）ＩＰ电话：提供电话到电话、ＰＣ（Ｈ．３２３终端）到电话、电话到ＰＣ（Ｈ．３２３终端）等３种基本业务。

    （９）ＩＰ传真：提供实时传真和存储转发传真。

    （１０） ＣＡＴＶ业务：  提供内置式光发射机，通过同缆异纤或数据单纤传输技术， 保证向ＣＡＴＶ提供一根单独光纤传输，以确保ＣＡＴＶ高质量、远距离地传输。

    （１１）ＩＰ ＶＰＤＮ 业务：宽带综合接入系统中可以内置实现接入服务器功能， 支持由拨号用户通过特定用户名或特定号码发起的建立虚拟专网的ＶＰＤＮ业务。ＶＰＤＮ功能包含两个方面的内容：一是对请求建立虚拟数据专网的拨号用户进行用户资格认证；二是为通过资格认证的用户建立虚拟数据专网的隧道、数据包传送和拆除隧道等。 该业务采用的通信协议应支持Ｌ２ＴＰ。

    宽带综合接入系统应支持以下功能：

    （１） 各种用户接入功能： 可提供普通电话业务、ＩＳＤＮ业务、ＤＤＮ业务、半永久或永久数据租用线业务、ＡＴＭ业务、 ＩＰ接入业务等功能。  

    （２） 支持Ｖ５．２接口与窄带ＬＥ的互连。

    （３）支持至各类数据网的业务分流功能。对于非ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ用户的ＩＰ业务将通过各自的业务节点接口（ＳＮＩ）进入到各种业务网，而将ＩＰ业务直接旁路到ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网。对于ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网用户ＩＰ业务分流采用Ｖ５ 承载通路连接（ＢＣＣ）扩展协议，利用宽带综合接入系统的内部连接功能，在ＬＥ控制下，直接从宽带综合接入系统处选路至网络接入服务器（ＮＡＳ）（当ＮＡＳ外置时）。

    （４）支持与ＦＲ网的互联。

    （５）支持与ＡＴＭ网的互联， 采用如ＩＴＵ－Ｔ或ＡＴＭ论坛定义的Ｕ-ＮＩ。条件成熟时， 应采用开放的宽带业务接口。

     （６）支持与ＩＰ网的互联互通。

     （７）支持ＩＰ ＶＰＤＮ功能，应支持用户通过特定用户名或特定号码接入ＶＰＤＮ。

     （８）支持基于Ｈ．３２３的 ＩＰ 电话／传真功能。

     （９）支持ＮＡＳ功能，提供接入认证与授权功能，向不同权限的用户提供不同层次的ＩＰ包过滤功能，提供中继合群功能和来电指示功能， 提供计费原始数据。

     （１０）支持馈线段与分配段间传输资源的全带宽动态分配，解决当大量ＩＰ数据通过宽带综合接入系统时由于ＩＰ业务的面向无连接、业务突发性强以及持续时间长等特性造成的对系统内部的拥塞和过负荷问题，可以采用类似ＶＢ５．２接口的Ｂ－ＢＣＣ协议功能来实现全带宽动态分配。

    （１１）支持统一的网络管理， 支持ＴＭＮ定义的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理功能， 实现对设备和网络的管理，以及对各种业务接口的管理。采用集中的维护管理方式，管理接入设备、传输设备、用户线、环境、电源等， 能够将系统纳入到整个接入网的统一网管中。

    （１２）支持灵活的组网方式，可实现点对点、星形、链形、环形、混合型等各种拓扑结构的网络。在采用环形结构时， 应考虑实现 ＡＴＭ自愈环技术，对物理层的故障进行恢复。

３ 接口类型

３．１用户网络接口

   宽带综合接入系统可以支持以下各种用户网络接口类型：

   （１）模拟Ｚ接口：支持ＰＳＴＮ业务接入。

   （２）ＩＳＤＮ ＢＲＡ接口：支持ＩＳＤＮ 业务接入，其线路传输系统应符合ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９６０建议（采用２Ｂ１Ｑ编码）。

    （３）ＩＳＤＮ ＰＲＡ接口： 支持ＩＳＤＮ 业务接入和ＩＰ业务分流，其线路传输系统应符合ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９６２建议。

    （４）ＦＲ接口：支持接入ＦＲ终端。ＦＲ接口速率为Ｎ×６４ｋｂｉｔ／ｓ，支持ＰＶＣ方式，根据需要，可以支持ＳＶＣ方式。

    （５）ＡＴＭ接口： 通过ＡＴＭ ２Ｍｂｉｔ／ｓ、２５Ｍｂｉｔ／ｓ等接口直接接入各种宽带业务。ＡＴＭ接口的物理层电气特性应符合ＩＴＵ－Ｔ Ｉ．４３２的要求。

    （６）电路型Ｇ．７０３接口，支持２Ｍｂｉｔ／ｓ传输租用线业务。

    （７） ＡＤＳＬ接口：可以提供ＡＤ-ＳＬ（Ｇ．Ｌｉｔｅ）接口，以接入相对分散的宽带用户。 ＡＤＳＬ（Ｇ．Ｌｉｔｅ）接口应符合ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．９２２．２的要求。

     （８）１０／１００Ｂａｓｅ－Ｔ以太网接口： 支持基于ＬＡＮ的ＩＰ业务接入， 对于１０Ｂａｓｅ－Ｔ以太网接口，应符合标准ＩＥＥＥ８０２．３；对于１００Ｂａｓｅ－Ｔ 以太网接口?熏应符合 ＩＥＥＥ８０２．３ｕ。

     （９）ＤＤＮ接口：支持ＤＤＮ业务接入。

３．２ 业务节点接口

     宽带综合接入系统可以支持以下各种业务节点接口， 以支持与业务节点的互连：

    （１）ＩＰ网接口：可以考虑采用千兆比以太网接口，接口应符合标准ＩＥＥＥ８０２．３ｚ，接口类型可以为１０００ＢａｓｅＬＸ，１０００ＢａｓｅＳＸ。

    （２）ＡＴＭ网接口：采用如ＩＴＵ－Ｔ或ＡＴＭ论坛定义的ＵＮＩ。条件成熟时， 还应该采用开放的宽带业务接口。

    （３）ＦＲ网接口：接口的速率为２Ｍｂｉｔ／ｓ，支持ＰＶＣ方式，根据需要，可以支持ＳＶＣ方式。

    （４）Ｖ５．２接口：基于 Ｇ．７０３接口， 采用Ｖ５．２协议。

     （５）ＤＤＮ接口： 基于 Ｇ．７０３接口。

４ ＩＰ业务分流种类

４．１非ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网用户ＩＰ业务直接分流

    对于宽带综合接入系统，其非ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ用户（指通过非Ｚ接口和ＩＳＤＮ ＢＲＡ、ＰＲＡ ＵＮＩ接入到宽带综合接入系统的用户）的ＩＰ业务将通过各自的业务节点接口（ＳＮＩ）进入到各种业务网（ＡＴＭ核心网、ＩＰ核心网、ＤＤＮ核心网、ＦＲ核心网），而将ＩＰ业务直接旁路到ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网。

４．２  ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网用户ＩＰ业务分流

    用于ＩＰ的电话呼叫非常不同于用于话音的电话呼叫， 尤其是用于ＩＰ呼叫的保持时间大大长于用于话音的电话呼叫。因此用于正常电话业务的业务量模型将不适用于ＩＰ呼叫。随着ＩＰ业务量的快速增长， 传统的、业务量模型基于语音业务设计的ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网络将缺乏必要的性能。可以通过扩展Ｖ５．２接口功能，允许ＩＰ业务量在ＬＥ控制下，直接从宽带综合接入系统处选路至ＮＡＳ（注：  ＮＡＳ既可以位于ＡＮ内，也可以单独设置），从而支持ＩＰ业务分流。

    对于一具有ＩＰ业务分流特性的ＡＮ用户，一旦用户摘机，ＬＥ将以正常方式通过Ｖ５．２接口提供拨号音。如果用户拨一签约的ＩＳＰ地址，ＬＥ将把承载通路从Ｖ５．２接口重新选路到ＮＡＳ， 并释放Ｖ５．２接口上的资源。只要呼叫在继续，用户到ＬＥ之间的信令路径将保持在激活状态。由于ＬＥ知道该重新选路呼叫的状态，ＬＥ依然可以进行呼叫记费和正常的呼叫处理（例如呼叫等待、呼叫前转等）。

    用于接入网ＩＰ业务分流的参考配置如图２所示。 在ＡＮ和ＬＥ之间采用修改的Ｖ５．２协议（ＢＣＣ协议扩展），ＩＰ分流业务由ＬＥ来控制，即ＬＥ负责呼叫建立和释放，同时也负责分析号码和计费。网络接入服务器（ＮＡＳ）是ＬＥ的ＩＳＤＮ ＰＲＡ用户，ＬＥ和ＮＡＳ之间采用ＩＳＤＮ ＤＳＳ１协议。根据业务流量，ＮＡＳ接口可以灵活配置１个或者多个ＩＳＤＮ ＰＲＡ的接口。

    Ｖ５ ＢＣＣ扩展协议利用ＡＮ侧的内部连接功能，为ＬＥ提供请求ＡＮ在ＡＮ内部的两个用户端口之间建立和释放连接的方法。实现此功能的Ｖ５扩展协议是对ＢＣＣ协议的补充和扩展，因此称为Ｖ５ ＢＣＣ扩展协议。Ｖ５ ＢＣＣ扩展协议运载在ＢＣＣ协议数据链路上，与Ｖ５标准ＢＣＣ协议一起使用，完成Ｖ５．２接口时隙的分配和释放以及内部连接的请求和释放，从而实现了ＡＮ内部用户端口之间的连接而不占用Ｖ５接口上的承载通路的目的。Ｖ５ ＢＣＣ扩展协议采用了以下６个消息： 内部连接、内部连接完成、内部连接拒绝、 解除内部连接、解除内部连接完成和解除内部连接拒绝。

    ＰＳＴＮ用户始发的ＩＰ呼叫消息处理过程仍由ＬＥ侧实现，在呼叫发起到通话前的消息流程和处理方法与普通呼叫相同。被叫应答后，ＬＥ侧判断是否可能进行ＡＮ内部旁路，如可能则通过Ｖ５ ＢＣＣ扩展协议消息请求ＡＮ进行内部连接，在收到ＡＮ内部连接完成消息后拆除主、被叫的承载通路。

５ 需要注意的问题

   在研究和应用宽带综合接入系统时， 需要特别注意以下几个方面问题：

  （１） 同步问题

    与窄带接入网一样，宽带综合接入系统也采用主从同步方式，如果宽带综合接入系统能够通过外定时源输入接口，从通信楼定时供给设备（ＢＩＴＳ）获得定时，那么宽带综合接入系统就能够很好地支持多业务传送。如果不能使用外定时方式时，则从线路信号中恢复定时?熏并用于同步的功能，这就严格要求各业务网之间是完全同步的，否则，如果业务节点之间不同步，宽带综合接入系统就无法支持多业务综合传送。因此要解决这个问题，首先应解决各业务网之间的同步，把同步网延伸到端局。

   （２）网管问题

    综合接入系统应支持ＴＭＮ定义的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理功能， 能够提供统一的网管和维护平台，并应具有远端维护和集中维护功能，但是综合接入系统综合了ＡＴＭ、ＩＰ、ＬＡＮ、ＡＤＳＬ等各种各样的技术， 面对的又是多厂家、多层次的设备， 而且也存在着与各业务网网管相互协调配合的问题。因此应重视接入网的网管工作，提前作好规划，尽量采用具有安全机制的， 适合未来ＩＰ发展的实用化的网管技术，以降低运营维护成本，否则又将大大阻碍或困扰接入网的建设和发展。

   （３）开放的宽带业务接口问题

    作为宽带综合接入网到业务节点间的标准接口——ＶＢ５接口，它得到了包括ＩＴＵ－Ｔ在内的众多标准组织的认可。ＶＢ５接口采用了先进且合理的技术，符合开放网络的概念，支持共享ＵＮＩ（即一个ＵＮＩ 可通过不同的ＳＮＩ连接到一定数量的不同业务节点），用户信令透明通过ＡＮ，支持所有类型的窄带业务，也支持非Ｂ－ＩＳＤＮ类型接口，如ＬＡＮ互联、广播和视频点播等，支持窄带与宽带业务的综合等。同时，ＶＢ５接口技术已非常成熟，在现有的宽带综合接入网设备和ＡＴＭ交换机上开发ＶＢ５接口并没有太多的技术难点。但是，由于近年ＩＰ技术的迅速发展，以及骨干网络技术（网络演变）的未确定性，ＶＢ５接口应用面临的问题也很多，只有在综合交换机大量用于端局以及接入网确定以ＡＴＭ为基础的前提下，ＶＢ５接口的发展才有希望。

    在目前ＶＢ５接口技术尚未得到应用的情况下，其接入网部分往往采用某些专用接口与业务节点相连。这些接口应用了如ＩＴＵ－Ｔ或ＡＴＭ论坛定义的ＵＮＩ及专用网络节点接口（ＰＮＮＩ）。

    但是，如果在接入网到业务节点间通过ＵＮＩ接口连接，则又可以分为两种情况：一是在接入网部分信令透明通过，则接入网部分的资源状况不能实时地为业务节点知道，其ＶＰＩ／ＶＣＩ的分配也完全通过指配完成，网络资源的利用效率不高；如果将在接入网与业务节点间通过信令连接，则既不符合接入网概念，也增加了接入网设备的复杂性，限制了部分接入方式。采用ＰＮＮＩ接口也存在类似问题。为此，可以通过继承了ＶＢ５接口规范中的某些有用特性的ＶＢＸ接口来实现过渡。

６ 结束语

    在多业务网络的情况下，为向用户方便地提供各种业务，就需通过综合接入才可以获得网中的各种业务。考虑到网络的发展，核心网络可以根据用户不断提供的业务需求不断升级或提供新兴的业务。而接入网同业务无关，仅提供宽带高速的传输通道。无论将来核心网络如何发展，综合业务接入系统可不作改变或很少改变，以保证网络的可持续发展。

（收稿日期：２０００－０５－１０）

[摘要] 宽带综合接入系统将为现有业务网提供一个统一的接入平台， 并提供高速的IP接入通道及统一的网管和维护。文章在总结宽带综合接入系统应提供的业务和功能的基础上，给出了该系统可支持的接口类型以及IP业务分流种类，并探讨了在研究和应用宽带综合接入系统时应该注意的几点问题。

[关键词] 宽带综合接入系统 异步转移模式 IP接入

[Abstract] The broadband integrated access system can provide with the existing service networks a unified access platform and high speed IP access path and common norms for its management and maintenance. This paper first brings forward the services that the broadband integrated access system can provide and the functions it should have, then presents the system－supported interfaces and different schemes for the allocation of IP services, discusses several attention worthy technical issues for study and application of the system.

[Keywords] Broadband integrated access system ATM IP access