新世代網路的建置與運用已成為近來電信與通訊事業熱門的話題，一則為了因應不斷成長的頻寬與彈性業務需求，另一則是以提供更好的服務品質(Quality of Service, QoS)以及降低營運成本為主要目的...
新世代網路的建置與運用已成為近來電信與通訊事業熱門的話題，一則為了因應不斷成長的頻寬與彈性業務需求，另一則是以提供更好的服務品質(Quality of Service, QoS)以及降低營運成本為主要目的。在許多新世代網路(Next Generation Network, NGN)的技術與系統當中，如SoftSwitch、GMPLS(Generalized Multi-protocol Label Switching)與NG SONET/SDH(Next Generation Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy)等皆具備著整合與擴充既有網路設備的能力，以及提升網路管理與多元化服務等功能。本文中將以NG-SONET/SDH網路作說明，並分別對於相關應用趨勢、關鍵技術與整合規劃考量等議題作為初步探討與研究的內容。
傳統的SONET/SDH不論在介面規格與網路管理上皆是相當成熟與穩定的傳輸技術，以臺灣的固接網路業者為例，大量的ADM(Add Drop Multiplexer)是構成各家業者在骨幹、都會與接取以及專線網路上的重要設備，例如中華電信與臺灣固網使用的Lucent ADM1/16、東森寬頻與速博使用的Alcatel 1660SM等設備即是。其優點是可靠度高(依不同客戶電路服務品質設定threshold)、具自我恢復能力(50ms的環路自動保護切換功能)，以及完整網管技術(具備電路品質管理、警告管理、障礙管理及電路調度與優化能力)。
然而，隨著多媒體、無線行動與寬頻網路需求的快速提升，使得採用分時多工技術(Time Domain Multiplexing, TDM)為主來傳送語音信號的傳統SONET/SDH網路無法滿足現今多樣化的服務需求。因此，具備語音與資料資料整合(含Packet與Circuit 的整合)、提供多元介面服務如PDH(Plesiochronous Digital Hirachary)、SDH與數據Gigabit Ethernet介面等以及彈性電路調度與動態頻寬配置的新世代網路NG SONET/SDH即孕育而生。根據Cahners In-stat/MDR的預測，在2006年NG SONET/SDH設備的採購金額將會有接近7 Billion美金的營收，因此，NG SONET/SDH的網路技術將是未來數年內關鍵的明星技術，圖1則說明NG SONET/SDH在功能整合演進的過程概述。臺灣NGN大規模起動與服務是以中華電信於今年二月起投資20億元於北、中、南三區，採購NG SONE /SDH系統設備最具吸引力，這同時顯示出市場服務需求、新技術提升與整體網路在配合業務、規劃及成本營收等趨勢下網路服務業者必須投入的關鍵技術。
新技術的衍生多為改良或新創先前技術或功能的不足，在探討關鍵技術前先讓我們來回顧一下傳統SONET/SDH在現今市場服務與網路利用性上不足的情形。
透過SONET/SDH技術的ADM僅能提供階層網路(如骨幹、都會與接取網路)、專線Leased Line網路(如E1、T3、STM-1、STM-4電路)、語音傳輸網路以及DCN(Data Communication Network)網管網路等。雖然以上的網路與電路皆具備雙路由環路保護功能，但對於今日資料服務高速的成長，如IP VPN(Internet Protocol Virtual Private Network)、ELL(Ethernet Leased Line)與SAN(Storage Access Network)等等，仍必須運用ATM、HDLC-Based與IEEE 802.x等技術以及相關Ethernet與Storage介面作為直接與客戶CPE( Customer Premise Equipment)互連的設備，然而，其中複雜的網路協定以及頻寬使用的不足所造成的浪費更形成網路使用的不便性。
以專線電路為例，若原始申請一條E1(2.048 Mbps)電路，則電路服務業者將會依G.703標準以及客戶的要求提供E1雙絞線、RJ-45或DB9的實體線路。若使用需求爆增超過E1電路時，則無法在既有的電路上立即增加頻寬，而必須再新增一條E1電路或改由一條T3(44.736Mbps)以因應頻寬之不足，除了無法快速反應客戶的需求外，亦造成網路規劃、網管維運與額外固定成本的困擾。此外，針對近來需求不斷提升的Gigabit Ethernet資料訊務而言，運用傳統SONET/ SDH網路之2.5Gbps頻寬來傳送時卻只能達到42%的使用效率如圖2所示，嚴重造成網路頻寬資源的浪費，徒增網路管理與維運的困擾，同時亦無法真實反應營運成本的效益。
因此，NG SONET/SDH的關鍵技術便是以解決上述問題作為發展新技術及標準的方向。如何整合與提供包含IP、Ethernet、SAN與既有ADM介面之服務以及信號映對(Mapping)之技術為同時，提升網路頻寬使用的效率，以及彈性的電路與頻寬調度即是以下技術欲說明的重點。
我們以為圖3例，介於Customer Edge與Oper- ation Core之間的Adaptation範圍中的各類區塊則是本篇討論的重點專案，包括GFP(Generic Frame Procedure)、LAPS(Link Access Procedure over SDH)、VC(Virtual Concate-nation)與LCAS(Link Capacity Adjustment)等，同時也是扮演NG SONET/SDH的主要關鍵技術。其中我們依技術的功能區分為2項，一是有關映對的技術(Mapping Technology)，另一個則以動態頻寬配置為主的技術。
在映對技術中主要以ITU-T建議書G.7041定義的GFP以及ITU-T建議書X.85(for IP)/ 86(for Ethernet)定義的LAPS為主，其它亦有RFC1841定義的LEX(PPP Network Control Protocol for LAN EXten- sion)技術等，相關的應用協定如圖4所示。
當Customer Edge在送入不同或可變長度且具傳輸延遲的訊框資料如Ethernet、IP等後，再將其映對到GFP訊框的動作稱為訊框映對(Frame Mapped)。而用於即時的控制與方塊編碼(Control, Block Coded)之訊務透通轉換如Fiber Channel、FICON與SAN等應用功能即為透通映對(Transparent Mapped)。表1為GFP-Frame mapped與GFP-Trans- parent mapped的比較表，分別比較其優缺點、訊框長度，映對比例與適用之應用服務。
LAPS協定是由中國大陸武漢郵電所提出，其訊框結構類似HDLC，用來承載Ethernet或IP的訊務。其發展是為了改善傳統Packet Over SONET /SDH(POS)的映對缺點，如對於HDLC訊框映對的用戶協定資料即有限、PPP協定在映對時所使用的運算資源浪費等。
在彈性的動態頻寬配置中以ITU-T建議書G.707定義的VC，以及ITU-T建議書G.7042定義的LCAS為主要新技術。
克服傳統的訊務無法有效率地填充入SONET/ SDH虛擬容器(Virtual container-n, VC-n)所造成的頻寬浪費，因此串聯多個VC-n以形成VC(又稱VC-n-xv)來提供適宜的傳輸容量及頻寬，使整體傳輸使用率提高。如表2則可明顯地比較出在使用VC技術後不同用戶訊務量對網路頻寬的使用效率。以Gigabit Ethernet為例，在使用傳統SO-NET/SDH網路時需使用VC-4-16c，即一條2.5Gpbs的電路來傳輸，頻寬使用效率僅有42%；但在 NG SONET/SDH網路中，其1Gbps的Ethernet訊務先映對至GFP/LAPS訊框，然後再經VC技術填充入VC-4-7v(約占 1050Mbps)中，使用的頻寬可高達95%。
一般與VC搭配使用以提供彈性與動態的頻寬配置，例如，在一個2.5G的電路中提供10Mbps的Ethernet訊務(此時使用VC-12-5v的頻寬)，當用戶使用需求提升為100Mbps時，在原有的電路則會動態地調整頻寬至VC12-46v以符合網路使用的需求。此外，透過傳輸路徑分散的功能，亦能保護訊務的傳輸品質及提高傳輸的可靠度，當遇到任何障礙時將自動調節各路徑的頻寬容量，並待障礙修復後再自動回復到原始路由及頻寬。
綜合上述，透過新規範的映對與動態頻寬頻配置技術不但使得網路服務與頻寬頻使用上較為彈性，更優於目前傳輸網路的QoS，對於客戶的保障更加提升，同時也使得電信服務業者工程單位之網路管理及維運單位提供了較具優勢的網路傳輸效率與電路品質，以及降低障礙查修的困擾。
新技術與設備投入的重要考量除了市場業務需求之外，是否能與既有網路作整合亦是一大重點。由於傳統SONET/SDH已是臺灣各家固網業者作為傳輸網路的大量主要設備，故要如何在有效成本投入下創造新興業務(如數據與儲存業務)的發展，並同時支援行動無線與多媒體趨勢等網路需求，是使用NG SONET/SDH設備與規劃的重要考量。以下列出在發展、規劃與建置此網路設備時需審慎思考的幾個問題。
主要考量因素包含業務服務多元性的需求(如LL、ELL、行動無線與多媒體等)、網路或電路服務提供之時程KPI(Key Process Information)、QoS、SLA(Service Level Agree- ment)與相關投入之成本與營收Cost Model計算等。
新系統對既有網路與服務的整合性具備多少加分效果，實在因各業者網路的複雜與使用系統的不同而難以論定。面對新技術與服務趨勢所至，所必須投入的成本擬以階段性、區域性的網路規劃與整合為宜。因各新系統在未進入商業化運轉前仍有改版的空間，此外，針對多元化電路業務需求較大的區域提供彈性網路服務則較易創造成功獲利模式，進而有效控管營運成本。
發展數據與儲存業務是以數據設備為主(具備完整Layer 3 IP Routing功能，但在Layer 1, 2信號偵測與查修，以及Layer 4傳輸路由保護功能不足)，傳輸(Trunk介面)為輔來提供；或以傳輸為主，配合數據與儲存介面為輔的設備(功能與前述相反，數據訊務為透通 Transparent傳輸)，另外，不同協定服務介面在不同Layer層與嚴謹品質RFC2544之測試、網路網管電路與頻寬使用驗証，以及原有各傳統 SONET/SDH系統是否需作軟體版本昇級等問題亦是需再確認的項目。
傳統上各設備及系統皆由EMS(Element Management System)控管設備與介面狀態，由NMS(Network Management System)控管電路品質及新增與移除電路工程。同時透過3rd Party的Inventory系統作為不同網路設備與電路間閞放式的電子化控管平台，除了提供工程人員作最新實際網路的修正與電路End to End各相關元件的確認外，更是業務需求進單與障礙TT(Trouble Ticket)單重要的參考資料。在Inventory系統無法與傳統各設備網路作即時資料聯繫與訊務同步的時候，對於具備自動彈性調度與調整寬頻大小及分散路由功能的NG SONET/SDH而言，將對原始系統造成一大挑戰。
新技術與網路正不斷地應因服務需求而被廣泛地推出，同時，許多新世代網路及設備在ISO(International Organization for Standardization)地OSI(Open System Interconnection)7層功能中也逐漸的整合起來，並跨越了多層的功能服務。臺灣在各固接網路業者相繼投入此一新興設備之際，其它新興技術與網路如交換(SoftSwitch)、無線(IEEE 802.16、802.20)等也在熱烈地規劃與執行起來。我們除了應正視投入時之技術應用與網路規劃的策略之外，對於整體產業應如何介入並主導與發展新技術，並進而研發及製造出相關商業化的系統與設備等更是我們關心臺灣在此新技術提升與能耐的重要議題，期許在本文的引導之下能使更多通訊專業人士共同為臺灣的新世代網路打拼。