可望而未及的综合网

在新的一年来临之际，我们荣幸地邀请到中国电信技术界著名专家，现任中国工程院副院长--邬贺铨先生为我刊撰写了卷首特稿。作者站在一个新的高度，对业界关心的焦点之一--综合网问题作出了全面的分析。文章回顾了从电话网的产生到ISDN、B-ISDN的发展历程，针对在综合网之梦一次又一次落空之后，NGN能否实现对所有业务的综合问题，从现有技术开发、应用的角度进行了探讨，最后指出：多种技术的融合可能比单一网络的综合更为现实。对于业界所追求的终极目标能否实现，作者的观点将给我们很大启迪！

　　1 电话网--最早的综合网

　　电信的发展是先有电报后有电话，电报网基于数字技术而电话网是从模拟起步的，那个时候可能也想过在电报网基础上进行扩展来承载电话，但最终还是建设了一个与电报网完全不同的网络来支持电话业务。利用载波电报的方法在话路内可同时传送24路电报，独立的公用电报网就失去了存在的必要性，这可以说是后者综合了前者业务从而取代了前者。类似地，数据信号可通过modem以话带信号形式在模拟电路上传送，传输数据的能力从9.6 kbit/s发展到56 kbit/s，电话网实现了对数据业务的综合，传真作为一种数据业务在电话网中得到很好的应用。就20世纪70年代可利用的业务而言，电话网称得上是多业务的综合网。

　　2 ISDN和B-ISDN--壮志未酬的数字化综合网

　　随着数据业务的发展超过了话带可能支持的能力，专用数据网应运而生，但人们仍然希望在电话网的基础上进行扩展，继续支持数据业务。考虑到80年代初，干线数字化和市话中继数字化技术已相当成熟，只要解决接入数字化，就可把数字化的工作在终端内完成，从而省去了交换机入口的模数转换，更重要的是接入能力不再受限于模拟话路300～3 400 Hz带宽，打开了接入“瓶颈”，这是综合业务数字网(ISDN)提出的动机。

　　80年代初，国际电信联盟(ITU)以此为目标着手ISDN的研究，标准化的前提是在已有金属用户线上寻求双向数字化可能达到的最高传输速率，需考虑的金属用户线的约束条件是0.4 mm线径、4 km长度的单对线，当时的技术可以做到接近200 kbit/s，因此ISDN的基本接入速率就定位在2B+D。应该说，端到端数字化的方向无疑是正确的，但可惜当时未预见到光纤将会很快用到接入网，而且对金属用户线能力的理解拘泥于4 km长度下求最优的问题(事实上，金属用户线的传输能力是与长度成反比的)，ISDN 2B+D的能力虽然较模拟话路有改进，但并没有数量级的提高，支持业务的能力未见显著改善。另外，由于对2B+D的线路码未达成统一标准，ASIC开发商跟进时十分谨慎，在较长时间内专用芯片未形成规模，造成终端的成本缺乏竞争力。因此ISDN既未达到综合所有业务的目的，也未动摇传统电话网的地位，其进程发展缓慢，为Internet(因特网)的发展留下了充足的时间。反过来，Internet的发展为ISDN在拨号接入应用方面提供了一些机会。但好景不长，毕竟此时其他接入技术，如ADSL(不对称数字用户线)、以太网等发展很快，ISDN还未来得及辉煌，就让出了历史舞台。

　　90年代初，ITU着手制订宽带综合业务数字网(B-ISDN)的标准，虽然仍然追求用一个网来综合所有业务的理想，但鉴于ISDN的教训，不再坚持在现有电话网上扩展，并且将传送模式转到分组通信，这是一大进步。ITU希望新设计的B-ISDN能够兼蓄电路交换与分组交换之所长，成为未来的目标网，它将电路交换方式的面向连接的信令与分组交换方式对包的存储转发技术相结合。与一般的分组交换方式不同的是，它采用定长的分组??ATM(异步转移模式)信元，定位于同时支持电话、数据、视像和多媒体业务。这种兼顾实时和非实时业务的方式使得它虽能同时支持电话与数据，但对二者又都不是最佳的。相对于电话业务而言，53个字节的信元仍嫌较长(时延达6 ms)，如采用AAL2协议运载话音信号可减少时延，但又增加了复杂性；对数据业务而言则效率偏低，特别是当它用于承载IP包时(如采用IPoA/MPoA)，AAL(ATM适配层)和ATM层的一些功能显得冗余，复杂的流控管理和信令协议使得ATM交换机在得到好的性能的同时付出成本的代价，尤其是ATM终端成本居高不下，IP(因特网协议)的成功使B-ISDN信元到桌面的初衷落空。当然，ATM的多业务平台的特点在边缘网上优势还在。此外ATM交换机也在向IP学习，简化资源管理，使用PVC取代SVC以简化信令，使用CORBA(公共对象请求代理结构)取代Q3以简化网管，甚至采用MPLS(多协议标签交换)取代ATM信元交换等，这对降低ATM交换机的成本和提高其对路由器的竞争力是有效的。但总的来说，B-ISDN就其目标而言已经失败，不是说它不能支持综合业务，而是说对各单一业务而言，B-ISDN未显出有胜于已有的单一业务网的优势，其QoS长项也因其成本而打折。

　　3 Internet--走在向综合网发展的不归路

　　ISDN和B-ISDN的提出不能说没有考虑市场需求，但包打天下的理想主义色彩太浓。相比之下，Internet的成功看似无心插柳，但其支持非实时数据业务的定位使其选择了相适应的技术---TCP/IP。就现在来看，IP并非理想的技术，但它无处不在已既成事实。这使IP不仅稳坐支持数据业务的首选协议之位，而且VoIP的实践加快了IP向其他业务扩展的步伐。

　　如果说Internet诞生之初并无作为综合业务网之意，事到如今，从事Internet技术和产品开发的组织和厂商将Internet推向全业务网的愿望则越来越强烈。不过当Internet转到以承载包括话音和视频等实时流媒体业务为主的情况下，Internet的QoS问题、安全性问题、可管理性问题就越来越令人难以容忍。事实上仅从支持数据业务而言，Internet也遇到了在开发Internet之初始料不及的问题：路由表的爆炸性增长对其可扩展性提出了挑战；现在上网的终端已经不限于PC，低内存小屏幕的无线终端逐渐成为最主要的上网工具，联网的家电产品将永远在线，移动上网已成为时尚，但目前还未找出如何在一个缺乏信誉的环境中保证通信信用的好办法。

　　4 NGN--综合网之梦

　　进入21世纪之初，即又是一个10年之后，历史似曾相识，ITU和ETSI(欧洲电信标准协会)等又开始致力于构造将电话网和Internet两者的优点结合的下一代网(NGN)。ETSI对NGN给出如下定义：“NGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口的方式，给业务提供者和运营者提供一个平台，借助这一平台逐步演进以生成、部署和管理新的业务”。上述笼统提法并没有像ISDN的2B+D和B-ISDN的ATM那样赋予NGN以明显的特征，与其说是定义，不如说再次反映了人们追求综合网的愿望。那么，什么是NGN的特征呢？目前比较多的观点认为，IP加QoS是NGN能力的标志。它代表了Internet与电信网技术的结合，希望它能够具有如Internet那样对数据业务的高效率和电话网那样对实时业务的QoS保证，当然还希望它能够对视频流媒体业务也得心应手。

　　到现在为止，实现NGN的技术除了以IP作为统一协议之外，其他并不明朗。选择IP协议并非认为其足够理想，而是因为它已无处不在。不过也有人认为，若用QoS来改造IP，则可能又回到类似ATM的老路，因此NGN的QoS要求及其在IP基础上的实现方式是当前研究的热点，但目前除了IntServ(综合服务)、DiffServ(区别服务)和MPLS外，还没有更有效的方法。此外提的较多的是软交换体系、自动交换光网络(ASON)、第3代移动通信(3G)和IPv6等技术，这些技术有很多优点，但也有很多问题。

　　软交换体系以分组网(IP或ATM网)作为交换平台，通过媒体网关连接电路交换网，通过标准化协议连接7号信令系统和计费/维护/操作系统，采用开放的接口将业务应用、业务控制与业务交换功能分离。软交换体系适用于宽窄带各种业务，在容量和功能等方面都具有可扩展性，实现了过去智能网不能真正做到的按需快速生成新业务的功能。但当其承载层协议是IP时，就需要解决话音信号IP化后的QoS和安全性问题，对话音信号的呼叫处理时延也比电路交换机长，开放的接口在有利于形成多厂家环境的同时也带来了互通性问题。另外，在电信生态链尚未完善多赢机制前，第3方参与开发应用服务器的积极性不高，这对于软交换体系的丰富业务潜力将大打折扣。还有如何利用软交换机组网也是新问题，总之，软交换技术有待成熟，经济性也有待证明。

　　ASON采用Internet的OSPF、IS-IS、BGP等作为选路协议，使用RSVP-TE、CR-LDP和GMPLS(通用多协议标签交换)作为信令协议，将管理面的人工配置功能移交给控制面，利用信令来控制网中节点的配置，构造对网络容量调度和拓扑结构动态变化进行实时响应的NGN传送平台。但ASON也面临标准的成熟性、系统的经济性和多厂家的互连性问题，另外，ASON的引入对网络保护恢复体系内各层的协调和大容量光纤通信系统的设计(光放大器增益均衡和色散管理)提出了新的要求。

　　基于CDMA技术以宽带分组交换为标志的3G可支持话音、数据、视像等多媒体信号，目前的主要问题是缺乏非3G不可的杀手锏应用。IPv6与IPv4相比不仅是地址空间的扩大，在提供包的分类指示、路由跳数限制等方面为QoS和移动性管理的改进打下了一些基础，例如移动IPv6在避免三角路径方面较之移动IPv4有实质性改进，但IPv6并没有从根本上解决QoS、选路和安全性等问题。

　　5 技术融合和多网组合--构造虚拟综合网

　　总之，就目前已知的上述技术和应用都还不够成熟。如果基于这些技术来实现NGN，也很难达到用一个综合网来支持所有业务的目的。人们一直在寻求实现一个网承载所有业务包括还未出现业务的技术，但ISDN和B-ISDN的历史经验值得重视，在不放弃追求最高境界的远大目标的同时，用多个不同的业务网的组合来支持我们所需的各种业务可能是较为现实的解决方法。只要接入是综合的，从用户的角度来看就是综合网，或者说是虚拟综合网。3G采用公共的接入技术通过电路交换域、分组交换域和多媒体交换域，分别处理不同的业务类型的方式就是现实的例子。

　　ITU在一些文件中对NGN提出的如下解释也可以有助于我们接受这一现实：“NGN表示了实现全球信息基础设施(GII)的关键技术。NGN被看作是GII的‘网络联邦’(用IP能力增强的传统电信、广播和数据网的联合)的一部分。这一概念使人们能够在任何时间、任何地方和以可接受的价格与质量安全地使用一组包括所有信息模式和支持开放式多种应用的通信业务。”这里，ITU将NGN看成是“网络联邦”的一部分。当然，用多个业务网分别支持不同的业务并不意味着目前的网络技术已经满足业务要求了，电话网和Internet网分别对电话和数据业务是有优势的，但就各自所支持的单一业务而言也仍然需要改进。上述提到的为NGN准备的一些技术对电话网或Internet也是有用的，何况不论是电话网还是Internet，对于日益兴起的视频流媒体业务的支持都不理想，也不排除出现一个专门对视频流媒体业务进行优化的网络。

　　各种网络技术之间也需要融合，这种融合已经发生，而且今后还会更多。MPLS、GMPLS可谓IP借鉴电路交换网信令技术的成功应用，TDM over IP则是电路交换网适应IP作为承载技术的例子。追求综合网的努力虽然并未达到预期的结果，但促进了不同网络技术的融合，这说明这种努力还是有价值的。本文并非认为综合网一定不能成功，技术总是要与时俱进，新的业务会对已经综合的网络提出挑战，网络才能不断发展。古人所云“天下合久必分，分久必合”也许对我们今天认识网络的演变会有所启发。