栅格通信网络传送技术研究
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1 引言
栅格通信网络是未来各类信息系统的基础，受通信网络技术的影响和推动明显，一般来说具有即插即用、随遇接入、按需服务、融合互通等特征。作为完成栅格化网络业务信息有序传输与承载的网络传送层技术，直接决定栅格通信网络的功能和性能。未来各类信息系统的通信网络应该采用的传送层承载技术，成为了在构建未来的综合信息系统时需要考虑的核心问题之一。
2 当前通信网络传送技术的主要问题
当前典型的通信网络传送技术体制有3类，即电路交换STM技术、信元交换ATM技术、无连接分组IP技术。
（1）STM技术的问题
以话音等窄带业务为主的应用仍占据着显著地位，未来各类信息系统仍然离不开话音业务。STM网络传送技术主要存在的问题有：网络自成体系种类单一，多业务支持困难；STM网络技术早已不再发展。
（2）ATM技术的问题
ATM技术试图从根本上解决电路交换技术存在的业务单一、“三网合一”等当时网络存在的关键性问题。从理论上来说，ATM能够解决综合业务支持、服务质量保证、安全保证等很多问题。但是由于ATM的协议复杂、设备价格昂贵、速率与效率均不高、无针对性应用等缺陷，使ATM应用十分有限，只能以PVC的方式作IP网络的链路传送被应用于网络的核心层。ATM传送技术主要问题有：虽然有较好的QoS保证机制，但是由于仅作透明的链路传输作用，效果大打折扣；当前基于ATM的网络系统，由于与IP之间其实是一种两层网络，需要分别对ATM和IP网络进行维护，导致维护复杂、效率低下。
（3）IP技术的主要问题
目前，不仅是基于纯数据应用的网络在采用IP技术，各种面向实时应用的网络也在向全面采用IP技术发展，即整个通信业界均希望采用IP技术一统未来的所有网络。而IP技术的设计初衷是仅针对非实时数据应用，假设用户均是可信任的。因此，各种不同特性的实时业务、高可靠性业务均在IP上承载后，就显露出了IP技术诸多问题，例如：IP网络基于无连接本质，其无法保证实时业务、特殊应用业务等的QoS；IP网络的安全性问题是除Qos保证问题外的另一个重大问题，只能是“补丁式”的部分解决；IP网络本身强调自组织、少管理，导致了整个网络基本处于不可控制、无法管理的情况：IP网络的业务应用与网络传输与承载是完全分离的，无法相互感知，导致应用与网络脱节，网络无法为应用提供传送保证等。
3 未来栅格通信网络传送层技术特征
以NGN技术为代表的下一代通信网络技术的发展，明确提出了基于分组技术的网络承载层技术是未来网络传送技术的最基本特征。但是在应该采用面向连接的分组交换，还是应该采用无连接的分组交换等方面，还未有统一的共识，仍然在不断的发展研究之中。
结合未来栅格化信息系统的应用情况、通信技术的发展趋势等，我们认为未来栅格通信网络传送层技术应该具有以下主要特征：
（1）支持面向无连接的和有连接的多种客户业务类型；
（2）至少在有连接模式下需要支持绝对的QoS保证；
（3）与现有的无连接和有连接网络能够互通与共存；
（4）支持任意的网络拓扑，并能够实现带宽、拓扑、用户数、业务数的任意扩展；
（5）保证内部的控制与管理平面完全免受外来的攻击，并保证在极端压力网络也是安全和稳定的；
（6）提供管理层面安全，以防止非法用户接入到控制与管理层面；
（7）提供区分紧急（时延小）或重要（生存性强）业务的能力；
（8）支持不依赖于控制与管理功能的用户面的故障检测与处理（OAM）；
（9）支持通道协调或连接的建立与拆除机制，不论OAM是否激活；
（10）保证在故障恢复期间的最大流量持续能力。
4 未来栅格通信网络传送层技术的具体设想
（1）网络传送方式的应用设想
现有各种网络从传送体制上来讲，可分为两大类，一是面向连接的网络体制，另一类是面向无连接的网络体制。比如PSTN网络、ATM网络，以及更早的帧中继网络就是典型面向连接的网络，而面向无连接的网络也就是目前占据网络统治地位的IP网络。
未来栅格化信息系统需要具有支持实时、非实时等综台业务的能力，而未来的通信网络传送技术将要提供一种统一的通信平台，以利于对综合业务的支持。现有的网络技术体制在设计时主要是面向某一类通信业务，如基于STM的PSTN网络针对话音等实时业务，采用完全的面向连接；IP网络设计用于非实时的数据业务，完全采用了面向无连接的方式，均按照自己的需求采用了各自极端的网络传送方式：有连接或无连接。
因此，我们认为未来的栅格通信网络传送技术应该是：
①能够同时支持有连接和无连接的网络传送方式，且可以在一个层次（如新型的链路传送技术）上统一；
②有连接传送方式高质量地保证实时或重要业务的QoS服务；
③无连接传送方式高效率地提供快速服务，降低网络的复杂度；
④能够根据不同的业务或应用，可由业务或应用开发者灵活选择相应的有连接或无连接传送方式，并提供统一的接口服务等。
（2）网络安全与传送网之间的关系设想
当前，各网络的通信与安全防护机制之间以完全独立的形式发展和存在，即是一种叠加的安全保证方式。在实现两种技术体制的协调、统一工作中，需要增加更多的“补丁”数、开发量、维护量。在实现这种安全能力的过程中，又因为两种或多种体制上的独立发展，给高效、可信的安全保证带来了相当程度的抵消影响，降低了网络的安全性能。
在越来越强调安全的未来栅格通信网络中，应该重新审视网络安全与网络通信之间的关系，宜采用集成式、一体化的安全实现方式来构建未来的栅格化通信网络，使安全融入通信、通信本身就包含安全能力。
具体来说，为了获得集成式的网络安全能力，未来的通信传送网络应该支持：
①网络实体之间的安全认证流程可以与网络通信连接的维护一体化；
②网络通信安全参数的协商（如密钥）融入通信控制协议或通信流之中；
③整体安全能力的获得不仅仅在端系统上，网络本身也应该提供更多的集中式的安全处理等。
（3）应用与网络传送之间的感知能力设想
IP技术体制之所以能够迅速的广泛普及，例如国际互联网，是同其采用的业务与网络“分离”的思想密不可分的。这可以使网络应用的开发者不需要对网络的技术体制、传送方式等有深入了解，就能够开发出基本满足自己需要的应用。NGN技术体系中进一步沿用了这种业务与网络“分离”的思想，并加以细化，又提出了“业务与控制分离，控制与承载分离”的设想。但是，也正是这种分离的思想，导致了现在的网络出现各类严重问题。
因此，未来栅格网络中支持的“分离”应该是一种有某种“联系”的有限分离，这些“联系”主要应该体现在：
①应用层可以感知网络的当前使用情况，以确定该如何应用网络；
②网络能够最大限度地为多种业务种类提供适宜的差异化服务：
③业务应用层与网络之间可能采用新的中间层次或中间件――如网络与业务感知与粘合层，以保证应用与网络的协调、统一、高效等。
（4）传送与业务的“分离”关系设想
栅格化网络的应用开发与扩展需要一定的灵活性，但并不需要网络的最终使用者也具有随意的应用开发能力，同时也带来较多的安全性问题。因此，在构建未来的栅格通信网络的体系时，不应简单的应用电路交换技术或IP技术体制的业务支持方式。在未来栅格通信网中，可以采用的一种应用与网络之间的“分离”方式的设想 。
在未来栅格通信网络中应区分网络所面向的用户种类，不同用户种类有不同的接口使用权限。具体来说，有两类用户，一类是网络业务使用者，只能使用具体应用，不具有自开发能力。另一类是给网络业务使用者提供应用业务的用户，可以是网络建设与运营单位。设想要在网络体系结构中提供接口屏蔽功能层（如应用开发层），以有效区分不同用户，而应用开发层与网络传送层之间的接口仅向通过资质认证的相关研发团体公布，这将会带来明显好处：既保持了网络开放性与灵活性，又对保证网络的安全性提供支持。
5 结束语
在研究未来栅格通信网络的体系结构与技术体制时，有两种方法或途径，一种是采用沿用现有技术体系，进行改进和修补式的研究；另一种是探索完全新型的通信网络体系结构与技术机制，而这两种研究思路在网络转型发展的今天，都是应该受到重视且可行的。本文所提的几点技术设想还仅是一种概念式的研究，仍需要未来的继续深入研究，不过这些概念是完全能够应用于上述两种研究思路之中的。
参考文献
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