宽窄带综合接入技术的发展与应用

  综合接入是指通过统一的平台向用户提供话音、数据、视频、专线等多种宽窄带业务。随着电信市场竞争的加剧,综合接入正逐渐成为接入网发展的一种重要形式,一方面满足了大客户的宽窄带业务综合接入、统一维护管理等“一站式”业务需求,快速抢占这些高附加值的大客户;另一方面对于宽窄带业务需求不是十分明确的新建节点,需要运营商建立能同时提供宽窄带业务的综合接入网络。NGN技术的发展也要求接入网的建设能维持网络的可持续发展,朝着综合化的方向发展。
  
  综合接入技术
  宽窄带综合接入能够实现宽窄带业务的统一管理、降低接入网运维成本,能通过统一接入平台提供多种业务的综合接入、满足不同用户的业务需求,用户侧接口主要包括POTS,ISDN,V.35,ADSL,VDSL及SHDSL等,网络侧可通过V5.2,DDN E1,ATM 155/622M及FE/GE接口分别与PSTN,DDN,ATM及IP网络实现互联,对业务进行分离。
  
  最先出现的宽窄带综合接入是通过对窄带接入设备升级的方法来实现的。这种方案的好处是可以保护已有的投资,但该方案也存在不足,主要体现在带宽有限、QoS难以保证等,只适用于那些已有窄带接入网资源,同时又有少量宽带业务需求的偏远地区。
  
  综合接入经过几年的发展已从最初的叠加方式发展成宽窄带一体化的综合接入解决方案。该方案基于宽窄带一体化技术架构,支持宽窄带业务板的任意混插,运营商可以按照实际的业务需求,对局端和用户端的业务板进行灵活配置。
  
  综合接入设备组网方式
  目前主流接入设备商基本上都能提供宽窄带一体化的综合接入解决方案。国外设备商一般是通过一个接入设备实现多业务的综合接入,国内设备商延续了窄带接入网的思想,仍推出了局端和用户端两类设备,用户端设备称为光网络单元(ONU),局端设备称为光线路终端(OLT),相应支持两种组网方式:ONU单独组网和ONU+OLT结合组网。
  
  1. ONU单独组网
  
  ONU单独组网实际上就是通过一个综合接入设备实现宽窄带业务的综合接入。图1为ONU单独组网提供综合接入的示意图,ONU在用户端能提供ADSL,VDSL,SHDSL,N×64 kbit/s DDN及PSTN等接口,并能支持这些业务板的任意混插;在局端能提供V5.2,ATM/IP,DDN E1及H.248/MGCP等接口,在上行方向对各业务进行分离。ONU单独组网适合接入业务量较少的业务节点,以减少投资成本。
  
  2 .ONU+OLT组网
  

 

  
 

  图2为ONU+OLT结合组网提供综合接入的示意图,ONU作为用户端接入设备要求能提供ADSL,VDSL,SHDSL、PSTN及N×64 kbit/s DDN等用户接口,且能支持这些业务板的任意混插,在网络侧只需向上提供用于传输的接口,如FE,ATM和E1等。OLT作为网络侧设备要求向上能提供V5.2,ATM/IP, DDN E1及H.248/MGCP等接口,实现对不同业务的分离。
  
  ONU+OLT组网与ONU单独组网的主要区别是:OLT主要是起汇聚作用和满足组网需要,一个OLT可以汇聚来自多个ONU的业务;ONU+OLT结合组网可以利用已有的传输平台,如SDH或MSTP,为了适应组网需要、减少接入网投资,一些设备商也在ONU和OLT设备内内置了传输平台,如MSTP和VP Ring等,在不需要传输资源的情况下实现环网保护。ONU+OLT结合组网的另一个好处是OLT设备可以内置BAS功能,对多个ONU设备下的用户进行接入认证。
  
  综合接入设备业务支持能力
  目前关于宽窄带综合接入没有统一的标准,各厂家相关解决方案和设备功能不同,综合接入设备的业务支持能力也不尽相同,近期我们开展了相关试验。
  
  1.窄带话音业务
  
 

  图3为综合接入设备窄带话音业务支撑能力验证框图,不同厂家综合接入设备通过PSTN业务板实现对话音业务的接入,在局端通过V5.2接口接入PTSN交换机,完成对话音业务的交换。从业务演示结果来看,不同厂家综合接入设备下的普通话机相互间可以正常通话,综合接入设备对窄带话音业务的支持能力已十分成熟。
  
  2.分组话音业务
  
 

  如图4所示,综合接入设备对分组话音业务的支持主要有两种解决方案。一是ONU作为接入网关(AG)直接提供分组话音,将来自普通话机的TDM语音业务分组化后由IP网传输。方案二是由综合接入设备(IAD)终端提供分组话音处理功能,将TDM话音业务分组化后接入ONU的ADSL接口,然后经IP网传输,此时ADSL业务板仅为分组话音业务提供传输通道。其中IAD设备又分为两类,一是基于数字用户线(DSL)的IAD设备,此时IAD设备既具有提供分组话音业务的功能,又具有ADSL Modem的功能,向上通过双绞线直接接入ONU上的ADSL业务板;另一类是基于IP的IAD设备,提供的是IP上联口。
  
  图4中,ONU1下的IAD设备将用户TDM语音业务分组化后,经过ONU1和IP网传输,在没有软交换设备、只有窄带PSTN交换机的地方,则需要通过中继网关(TG)实现与PSTN交换机的对接,TG的主要作用是实现语音业务流媒体格式从分组到TDM间的相互转换,实现MGCP/H.248与V5.2间的转换。
  
  ONU2和OLT2部分描述的是在OLT2设备上实现与软交换的对接,ONU2将用户TDM话音业务分组化后,经IP网汇聚到OLT2,OLT2通过H.248/MGCP实现与软交换设备的互通。ONU3则是直接支持向NGN的演进,将TDM话音业务分组化,并支持H.248/MGCP实现与软交换设备间的对接。
  
  从图4还可以看出,软交换设备控制下的话机(如ONU2和ONU3下带的话机)要与窄带PSTN交换机下的话机(如ONU1下带的话机)实现通话,则在软交换设备和PSTN交换机间还需要一个中继媒体网关(TMG)设备,TMG的主要作用是实现分组话音和TDM话音间的相互转化,以及信令从分组到七号信令间的转换。图4中,TG和TMG的主要区别是,TG属于接入网的范畴,通过出V5.2接口与PSTN交换机对接,TMG属于交换机的范畴,通过出七号信令与PSTN互通。
  
  3.宽带业务
  
  综合接入设备能较好地支持视频会议、组播和可视电话等宽带业务。图5为综合接入设备支持的宽带业务演示框图,其中,上半部分为ONU+OLT结合组网提供宽带接入,下半部分为ONU单独组网提供宽带接入。
  

  图5中,可视电话相当于软交换设备的一个IAD或AG设备,ONU1和ONU2下的两个H.323可视电话终端通过ADSL方式接入综合接入设备,经IP网传输后接入软交换设备,在软交换的控制下实现可视通信,并可以通过图4中的TMG设备实现与窄带PSTN的互通。视频会议和组播终端分别通过VDSL,ADSL方式接入综合接入设备,经IP网传输后接入GK,MCU和组播服务器,实现多点视频会议和组播服务。
  
  4.专线业务
  
  综合接入设备对专线业务的支持主要是通过SHDSL技术来实现的,目前主流厂家综合接入设备都能提供ATM和TDM两种方式的SHDSL技术。对于TDM方式的SHDSL技术,在局端通过E1接入DDN节点机,在用户端由TDM方式的SHDSL Modem提供V.35接口,实现N×64kbit/s专线接入,可以通过支持V.35接口的路由设备实现专线互联。不过,基于TDM方式时,要求连接两个分支机构的综合接入设备必须在时钟上保持同步。ATM方式的SHDSL技术与ATM方式的ADSL技术实质是一样的,只不过ATM方式的SHDSL技术支持的是双向对称业务。
  
  5.向NGN演进的能力
  
  随着NGN技术的不断发展和国内各运营商NGN实验网的建立,要求接入网在向综合化方向发展的同时,也必须具有向NGN演进的能力,即要求综合接入设备支持现有的宽窄带业务的同时,在NGN发展成熟后,能实现对NGN的平滑支持,保护运营商的投资。对应前面介绍的组网方式,综合接入设备将支持两种向NGN演进的方式。一种是在ONU设备上实现演进,ONU设备直接演进为AG设备。另一种是在OLT设备上演进,OLT设备演进为AG设备,如果要演进成软交换的AG设备,则需要在ONU或OLT设备上增加语音处理模块,完成TDM和IP语音的编解码以及增加网关控制协议软件模块,支持H.248/MGCP协议。OLT演进的好处是ONU和OLT间的所有设备,包括传输资源,都不需要做任何改动。目前的综合接入设备在支持向软交换AG演进的能力方面还不十分成熟,同一厂家的综合接入设备和软交换设备间的对接基本上没什么问题,对于综合接入设备和软交换设备属于不同厂家的情况,两者之间的对接还会碰到一些需要认真解决的问题,如软交换设备和接入设备在鉴权方面的机制不一致导致接入设备的鉴权难以通过,媒体网关注册不上;软交换设备与接入设备对电话号码的编码规则不一致导致软交换设备对呼叫号码的不认识。这些问题也是软交换技术发展过程中普通存在的问题,主要是因为目前H.248/MGCP标准对这些方面没有进行严格的界定,导致不同厂家的实现方式差异较大。
  
  小 结
  目前宽窄带综合接入技术正逐步发展成熟,已从传统的通过在窄带设备上叠加宽带业务板的方式向支持宽窄带一体化、宽窄带业务板任意混插以及具有向NGN演进能力的方向发展,为宽窄带业务的发展和网络的平滑演进奠定了良好基础。
  
  目前,宽窄带综合接入应用主要还是集中在有多业务需求的大客户和新型运营商的竞争方面,新型运营商由于缺乏PSTN交换机和窄带接入网资源,在新建节点时对宽窄带综合接入有较强的需求。而由于传统运营商的窄带接入网已基本建成,因此窄带和宽带建设与运维体制已基本分开。随着业务发展的多样化和NGN技术的发展,人们对于综合接入设备技术的要求会越来越明确,综合接入设备在网络中的应用也会越来越多。