下一代通信技术在专网通信中的应用

李玮

摘要：伴随国民经济与现代科技水平的发展，通信技术的发展日新月异，从过去单一方式的语音通信手段，逐步演变为语音、数据、多媒体等多种媒体方式相融合的能够满足多种通信需求、具有多种功能的综合性通信网络。在铁路、电力、石油等专用通信网络中，现代通信新技术的应用随处可见，也为众多专用通信网提供更多方式、更加多样的专用通信服务。随着下一代通信技术的不断发展和应用，基于IP的通信技术体制在专网通信中的应用也越来越为广泛。

关键词：下一代网络；通信技术；专网通信

一、前言

随着我国国民经济和现代科技水平的不断发展，因科技发展而带来的通信技术的不断发展不仅影响着人们的日常生活，也在影响着通信技术在企业生产等不同方面的应用。现代通信技术经历数十年的发展至今，已不仅仅停留在话音通信和数据传输等方面的要求；而是要满足用户多方面，多层面的需求。通信技术一直朝着多元化的方向演进，随着科技水平和技术创新的不断加速，通信技术越来越向着宽带化、智能化、个性化的方向演进，在满足人们日常生活对通信服务越来越高的水平需求之外，在企业生产、协调指挥的专用通信需求方面也提供了更多层面的应用[1]。

二、下一代网络的架构与特点

下一代网络采用开放的网络构架体系，根据所处网络不同，所提供的功能也不同。下一代网络在功能上可分为四个平面：接入平面，传送平面，控制平面和业务/应用平面（如图1）。其中，以软交换作为下一代网络的核心技术在控制平面。

与传统通信网络架构相比，下一代网络采用全新的体系模型，使得网络控制和承载分离、业务和控制分离、业务和接人分离、用户数据的集中统一管理等多种新型技术，使得网络具有明显的成本、业务和维护上的优势等。

从发展趋势上看，下一代网络的核心层功能结构将趋向扁平化的结构，即业务层面上采用统一的IP通信协议，传送层面上具有更大的传输容量。核心网的发展将更加倾向于传送层和业务层而独立发展，并进行优化；网络边缘则更倾向于多业务、多体系的融合，允许多协议业务接入，能以最经济的成本和灵活、可靠且持续支持一切已有的和将有的业务和信号。

三、下一代网络的主要功能和关键技术

下一代网络的主要功能是以电路实时交换为主的PSTN语音网络和基于IP的分组交换网络融合产生的，可以提供语音、数据、多媒体等业务服务的综合性网络；同时，也是融合网络的重要标志[2-3]。下一代网络以IP分组交换为主，采用分层结构，这样的网络体系结构的好处是：

1.将复杂的网络分解成相互独立的层面，从而优化了网络的结构。

2.各独立层面分别引入支撑技术，与网络规范和具体实施方案无关，各层面保持相对稳定，既可以采用统一的操作维护系统，也可以分别进行维护。

下一代网络中的关键技术包括接入层、核心控制层、业务层等三个大的层面。接入层由接入和传送两个层面组成。接入层以采用多种接入方式向用户提供窄带、宽带、光纤、宽带无线接入等多种接入方式，支持语音、数据、多媒体业务流的接入处理，并实现业务的连接管理、设备访问控制、权限认证、承载层网络安全等功能。核心控制层主要以软交换技术为核心层技术，包括地址与路由技术、组网、网络安全和管理、QoS保障等。业务层具有统一的业务开放平台，能够承载多种业务媒体流，包括基本电信业务和智能网业务等。

四、下一代网络中所采用的交换技术演进

交换技术发展是通信网络发展的重要部分，通信网络的发展，大多是伴随交换技术的发展而不断演进。早期的通信网络，采用的是以电路实时交换为要的交换方式，进行语音、窄带数据的传输。随着IP技术的发展，以IP分组为单位的分组交换网络不断发展，数据通信网络由原有的只传送数据业务，逐步向其他业务覆盖，产生了基于IP的语音、图像等多媒体等业务的综合业务体制，实现多种业务的IP化承载。

下一代网络是以软交换为核心的控制功能实体，为网络提供具有实时性要求业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，同时可以向用户提供现有电路交换所能提供的所有业务，并向第三方提供可拓展能力，是电路交换网与IP网的协调中心，通过各种媒体网关的控制实现不同网络之间的业务层融洽。

五、企业通信信息需求和专网通信的发展

企业内部通信需求一般可以包括语音、数据、图像和视频以及支持分布式数据存储和处理的基础设施。

语音通信主要是指电话通信，在企业内部电话通信一直是企业内部通信的主要形式。作为企业内部通信的基本工具，今后，电话通信依然是企业通信所采用的主要通信方式。目前，随着基于IP的语音通信技术的发展，以VoIP协议为主的网络技术和语音通信技术合并产生的IP语音通信正逐步取代传统语音通信系统越来越多的被采用而成为主要通信方式。

数据通信是指除语音通信之外的任何形式的信息传递。数据通信网是为数据传输而设计的专用通信网络，是数据通信系统的扩充，数据通信采用分组交换技术，完成分组从发送站点到接收站点的传输与控制。

视频图像通信是办公环境中逐步成为重要的组成部分，文本、图形、照片等依托电话网络或者以太网、IP网络等传送到其它地方，和移动网络的相互渗透影响，使得图像通信的应用越来越广泛、快捷。

专网通信原指在一些行业、部门或单位内部为满足企业、政府、部门内部组织管理、安全生产、调度指挥、应急通信等需要所建设的专用通信网络。早期的专网通信大多以语音通信为主要业务方式；伴随着交换技术的不断发展，从建国早期的机电式交换设备到电子式交换设备再到现在以软交换为主要应用方式的下一代网络技术的应用，语音通信网无论是在业务方式，网络架构，覆盖范围上都发生了巨大的变革。对于专网用户来讲，在本行业，单位内部还建有独立的数据传输网络，随着通信技术的不断演进，通信网络正朝着多网络统一融合的方向发展，公网和专网通信并存发展也将长期存在。

六、下一代通信技术在专网通信中的应用

随着下一代网络技术的不断应用，计算机技术、网络技术、通信技术三者不断融合，推动现代通信网络技术不断发展和广泛应用。现代通信网络技术在提供传统业务的同时，也提供了更加多样、灵活、个性化的服务能力，在企业内部，除了满足企业内部对基本通信的需求外，在企业内部数据共享，现代化办公，降低企业内网络建设成本，便捷管理等方面都提供了有效地保证。

（1）语音通信业务。无论是公网还是专网，语音通信都是基本的业务需求，无论是在以电路交换为主要方式的通信网络中，还是在以软交换为主要方式的网络中，语音通信都已经是非常成熟的技术，在国内，以CCS7为主要互通方式的电路交换网络和软交换网络之间的互通也非常成熟。

目前，无论是公网还是专网在组网上基本上都是采用在核心层引入软交换设备的方式。软交换设备在用户接入侧采用以H.323，H.248，MGCP，SIP协议等方式的用户接入设备为主的用户接入模式；提供语音、窄带数据、宽带数据等业务的接入。

（2）调度指挥通信。在行业或企业内部建立专用的调度指挥通信系统，是为了提高企业的调度指挥，协同工作的效率，实现语音、数据等业务的有效整合。大多数调度指挥通信系统都是建立在基于软交换的网络技术之上，采用更加灵活的组网和接入方式，从而可以实现更多的业务功能和更加有效地通信方式。例如：在部分行业专用通信网络中，都建设有独立于语音通信网的专用调度通信系统。

（3）数据通信业务。下一代网络是基于IP承载为主要方式网络，融合语音、数据、多媒体等多种业务，采用业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离的设计思路。在下一代通信网络中，数据通信业务可以完全建立在以IP承载为主要方式的网络架构上，避免重复建设数据通信网络带来的成本。

（4）移动办公应用。下一代网络可以很好的支持无线应用，对于基于IP的无线多媒体业务传输，容量更大，灵活性更高，同时为企业内部办公提供更多个性化的移动办公需求服务。

七、基于IP的技术体制在电信网络中的应用

下一代网络的体系结构建立在IP基础上同时向全IP的方向发展，全IP的下一代网络具有分层的结构，包括控制层、核心层、接入层、叠加层四个基本层面。

基于IP的技术体制在电信网络中的应用除体现在传统电信业务中，在其他方面也有广泛的应用。在传送网技术上，以IP传送为主的传送网技术正逐步占据主导地位。

（1）IP over SDH。SDH（同步数字体系）是物理层的传输技术，用以实现高速传输和复用，采用国际电信联盟（ITU）统一标准，由一整套分等级的标准数字传送结构组成；同时SDH提供同步帧结构，并规范了复用方法和数字信号复用接口和速率标准，将PDH、ATM、IP等数字信号码流复用进SDH帧结构当中；实现了对数字信号的高速、大容量传输。IP over SDH可以在SDH网络上直接运行IP业务，具有网络体系结构简单，传输效率高，技术较为成熟的特点。

（2）IP over WDM。IP over WDM是建立在宽带传输基础上的IP网络技术，主要采用DWDM（密集波分复用）以提高网络带宽。IP over WDM具有差错检测、前向纠错、故障容错、波长路由选择等功能保证网络的控制与管理以及透明传输服务性等要求。

（3）IP over ATM。IP over ATM是将IP数据包封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输；根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。从而有效地解决IP的路由瓶颈问题，并提高IP包的转发速度。IP over ATM具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高，适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力；目前，IP over ATM还不能提供完全的QoS保证，而且由于ATM本身技术较为复杂，且不能满足高带宽业务需求，技术发展缓慢，应用较少。

（4）PTN（分组传送网）。目前，传送网技术经历了由早期的PDH（准同步数字体系）到SDH（同步数字体系）再到MSTP（多业务传送平台）的发展。在提高传输容量的可靠性能的同时，基于IP的分组传送技术也在不断取代现有的传送网络技术，使得传送网络也朝着这一方向演进。

近年来，以PTN（分组传送网）为主体的新一代传送网技术体制不断应用，PTN技术主要定位于高可靠性、小颗粒业务的接入及承载，与传统传送网络相比PTN具有以下特点：

1.采用与现有本地传输网络相同的分层网络架构，接入层采用环型或链型结构组网，可承载在波分系统上，上下层相连可采用两点接入方式。

2.支持多种业务类型接入，同时充分利用现有资源，保护已有投资提供各种接入方式等。

八、基于IP的技术体制在其他领域的应用

基于IP的技术体制除在传统电信业务和电信支撑网络中逐步应用外，在其他领域也有广泛应用。

（1）IP视频业务。IP视频业务采用基于IP的视频实现技术，实现实时视频传输、视频捕捉、监控等。基于IP方式的视频可以满足直播、点播、时移、回看等要求。同时具有部署方便、建设成本低、可实现全IP网络的内容分发等，同时还可以减轻骨干网络带宽压力，降低运营商对骨干网络建设的投入成本。

（2）IP会议电视。IP会议电视是IP视频业务与传统会议电视相结合的产物，IP会议电视系统IP视频会议系统由会议终端、网关、网闸、IP网络以及多点控制器组成；IP视频会议系统具有成本低、部署快捷、用户交互使用方便等特点，可提供单向或双向实时通信。随着IP视频技术的发展，今后，这一技术在提高QoS保障，提高系统的实时稳定性能方面还需进一步完善。

九、下一代网络存在的主要问题和发展方向

下一代网络在发展历程中除了其优化、灵活、易于拓展的优点外，由于其开放性接口多，其在网络和用户数据安全方面的主要问题也逐步凸显，成为了下一代网络需要逐步解决的重要问题之一。随着下一代网络技术的发展，其国际化标准进程也逐渐显现，由于下一代网络没有国际统一标准，很多协议都是在应用中逐步补充完善，这给网络在互联互通方面造成了一定的局限。目前，在下一代网络的基础上，IMS在网络结构进一步优化，业务层面进一步整合以及标准化和开放性方面取得了很大进展，IMS进一步分离控制和业务，更加扁平的网络结构和安全的QoS保障作为下一代网络的逐步过渡演进的方向。

十、结语

现代通信网络技术以下一代网络技术的应用为主要标志，下一代网络技术是指以基于IP的交换和传输为基本方式的通信网络技术。通信网的发展趋势是宽带化、智能化、个人化、综合化。

随着基于IP的核心网技术的不断发展完善，通信网络正在向着下一代网络技术方面不断演进，网络结构也向着扁平化的网络架构演进。基于电路交换的程控交换技术是目前应用范围最广，时间最长，最为成熟的交换技术，网络的安全性，可靠性相对于其他方式而言都较高。但随着新业务拓展和应用需求的不断提高，传统通信网络已不能满足更多方面的需求。目前，以软交换为主要代表的基于IP的网络不断更新，通信网络融合化、统一化的发展趋势愈加明显，并将朝着智能化，综合化的方面继续迈进。H

参考文献

[1]毛京丽.宽带IP技术（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2]华为技术有限公司. HCNA网络技术学习指南[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[3]杨彬，张兵，潘丽，等.传输网工程维护手册[M].北京：人民邮电出版社，2016.