下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析與發(fā)展展望

陳燕芳

[摘要]NGN新一代網(wǎng)絡(luò)是以軟交換為核心，采用開放、標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)提供話音、視頻、數(shù)據(jù)等多種媒體業(yè)務(wù)服務(wù)的。NGN是目前電信、互聯(lián)網(wǎng)運營商和設(shè)備廠商都在討論的熱點技術(shù)，也是國外許多標(biāo)準(zhǔn)化組織和論壇的研究工作重點。介紹NGN的由來、定義、主要特點、體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議、核心技術(shù)、進展情況、應(yīng)用前景等。

[關(guān)鍵詞]融合 軟交換 IPv6

中圖分類號：TP3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310108－02

一、NGN的發(fā)展背景

自1876年貝爾發(fā)明電話以來，通信的發(fā)展經(jīng)歷了若干階段，隨著Internet的興起和隨之而來的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)逐漸暴露出其固有的局限性，急需加以變革和發(fā)展。就現(xiàn)階段而言，最現(xiàn)實、最直接的壓力就是如何開放網(wǎng)絡(luò)，并解決多個網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)互通及業(yè)務(wù)融合的問題。為解決上述問題，基于軟交換技術(shù)的NGN（next generation network下一代網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)運而生。

二、NGN的定義

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN），下一代Internet（NGI）在九十年代逐漸被人們提出來。很久以來關(guān)于NGN和NGI的詳細(xì)內(nèi)容具體沒有一個特別詳細(xì)的模型，是人們對未來網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)想。NGN和NGI都是下一代網(wǎng)絡(luò)的含義，技術(shù)上也有很多相同涵蓋的內(nèi)容，但是，兩者的出發(fā)點是不一樣的。NGI的概念是建立在現(xiàn)在Internet網(wǎng)的基礎(chǔ)上，主要研究下一代Internet的發(fā)展，而NGN的概念要更加廣泛一些，涵蓋但是不局限于Internet。2004年2月，ITU-T SG13國際電信聯(lián)盟會議經(jīng)過激烈的辯論，給出了NGN的定義：NGN是一個分組網(wǎng)絡(luò)，它提供包括電信業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與底層傳送技術(shù)的分離；它允許用戶對不同業(yè)務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的自由接入，并支持通用移動性，實現(xiàn)用戶對業(yè)務(wù)使用的一致性和統(tǒng)一性。由此可見NGN涉及的內(nèi)容十分廣泛從網(wǎng)絡(luò)角度看，涉及了從干線網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)到各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的所有層面；就業(yè)務(wù)網(wǎng)層面而言，則NGN指下一代業(yè)務(wù)網(wǎng)；如果涉及接入網(wǎng)層面，則NGN指各種寬帶接入網(wǎng)；涉及傳送網(wǎng)層面，則NGN往往指下一代智能光傳送網(wǎng)。因而，NGN具有實踐和探索性。

三、NGN的主要特點

NGN的主要特點如下：支持業(yè)務(wù)的多樣化，包括話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)；支持實時/非實時的業(yè)務(wù)，同時應(yīng)支持業(yè)務(wù)的個性化、業(yè)務(wù)的移動性；分組傳送；控制功能從承載、呼叫/會話、應(yīng)用/業(yè)務(wù)中分離；業(yè)務(wù)提供與網(wǎng)絡(luò)分離，提供開放接口；利用各基本的業(yè)務(wù)組成模塊，提供廣泛的業(yè)務(wù)和應(yīng)用（包括實時、流、非實時和多媒體業(yè)務(wù)）；具有端到端QoS和透明的傳輸能力；通過開放接口與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通；具有通用移動性；允許用戶自由地接入不同業(yè)務(wù)提供商；支持多樣標(biāo)志體系，并能將其解析為IP地址以用于IP網(wǎng)絡(luò)路由；同一業(yè)務(wù)具有統(tǒng)一的業(yè)務(wù)特性；融合固定與移動業(yè)務(wù)；業(yè)務(wù)功能獨立于底層傳送技術(shù)；適應(yīng)所有管理要求，如應(yīng)急通信、安全性和私密性等要求。

四、NGN的體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議

（一）NGN的基本體系結(jié)構(gòu)

分組化的、開放的、分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系是下一代網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。業(yè)界基本上按業(yè)務(wù)層、控制層、傳送層（媒體層）、接入層四層劃分，各層之間通過標(biāo)準(zhǔn)的開放接口互連。這一模型經(jīng)過幾年的論證現(xiàn)已廣為接受。

1．業(yè)務(wù)層：主要利用各種設(shè)備為整個體系提供業(yè)務(wù)上的支持。包括：SCP（包括傳統(tǒng)智能網(wǎng)和新的IP網(wǎng)上的SCP，主要實現(xiàn)軟交換與智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的融合）；數(shù)據(jù)庫（用于存儲網(wǎng)絡(luò)配置和用戶數(shù)據(jù)）；AAA服務(wù)器（用于用戶認(rèn)證、管理、授權(quán)）；應(yīng)用服務(wù)器（提供開放的應(yīng)用程序開發(fā)接口API，方便業(yè)務(wù)的開發(fā)和提供）。

2．控制層：控制層主要完成接入控制、資源管理等功能，其核心是現(xiàn)在通稱的軟交換（softswith）。softswith是NGN的核心控制構(gòu)件，體現(xiàn)了NGN的網(wǎng)絡(luò)融合思想。

3．傳送層：用于承載媒體流的高帶寬的分組網(wǎng)絡(luò)，要求有一定的QoS保證。目前主要是指IP和ATM兩種網(wǎng)絡(luò)。

4．接入層：提供各種寬窄帶、移動或固定用戶接入。

（二）NGN協(xié)議

國際軟交換協(xié)會ISC（International Softswitch Consortium）已制定了一些相關(guān)的軟交換標(biāo)準(zhǔn)草案，并頒布了一些標(biāo)準(zhǔn)，目前ISC、ITU-T、IETF等國際組織正在制定并完善相關(guān)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。按照功能特點分，NGN協(xié)議可以分為呼叫控制協(xié)議、傳輸控制協(xié)議、媒體控制協(xié)議、業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議、維護管理協(xié)議等，目前所涉及的具體協(xié)議如下：

1．呼叫控制協(xié)議：包括承載無關(guān)呼叫控制（BICC）；SIP-T；H.323；ISUP、TUP；Q.931、QSIG。

2．傳輸控制協(xié)議：包括SIGTRAN；流控制傳輸協(xié)議（SCTP）；TCAP、SCCP；IUA、M3UA；MTP3：RTP、RTCP；TCP、UDP；IP；ATM。

3．媒體控制協(xié)議：包括媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）；H.248/MEGACO；會話發(fā)起協(xié)議（SIP）。

4．業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)議：包括Parlay；JAIN；INAP；MAP；LDAP；RADIUS。

5．維護管理協(xié)議：包括SNMP和公共開放策略服務(wù)協(xié)議（COPS）。

五、NGN的核心技術(shù)軟交換

NGN需要得到許多新技術(shù)的支持，但目前為大多數(shù)人所接受的NGN相關(guān)技術(shù)是：采用軟交換技術(shù)實現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的交換；采用IP技術(shù)承載各種業(yè)務(wù)，實現(xiàn)三網(wǎng)融合；采用IPv6技術(shù)解決地址問題，提高網(wǎng)絡(luò)整體吞吐量；采用MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）實現(xiàn)IP層和多種鏈路層協(xié)議（ATM/FR、PPP、以太網(wǎng)，或SDH、光波）的結(jié)合；采用OTN（光傳輸網(wǎng)）和光交換網(wǎng)絡(luò)解決傳輸和高帶寬交換問題；采用寬帶接入手段解決“最后一公里”的用戶接入問題。因此，可以預(yù)見實現(xiàn)NGN的關(guān)鍵技術(shù)是軟交換技術(shù)、高速路由/交換技術(shù)、大容量光傳送技術(shù)和寬帶接入技術(shù)。其中軟交換技術(shù)是NGN的核心技術(shù)。

（一）軟交換技術(shù)的基本概念

軟交換（Soft Switch）又稱為呼叫代理（Agent）、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制。其基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來。其結(jié)果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業(yè)務(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結(jié)合起來，實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，使軟交換能無縫地軟統(tǒng)一于通信數(shù)據(jù)、傳真、視頻等多媒體業(yè)務(wù)。其中更重要的是，軟交換采用了開放式應(yīng)用程序接口（API），允許在交換機制中靈活引入新業(yè)務(wù)。軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心，其核心思想是硬件軟件化，通過軟件來實現(xiàn)原來交換機的控制接續(xù)和業(yè)務(wù)處理等功能，各實體間通過標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議進行連接和通信，便于在NGN中更快地實現(xiàn)各類復(fù)雜的協(xié)議，更方便地提供業(yè)務(wù)。軟交換主要處理實時業(yè)務(wù)，首先是語音業(yè)務(wù)，也可以包括視頻業(yè)務(wù)和其他多媒體業(yè)務(wù)，軟交換通常也提供一些基本的補充業(yè)務(wù)。它是NGN中語音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備。

（二）軟交換技術(shù)的功能

軟交換作為新、舊網(wǎng)絡(luò)融合和關(guān)鍵設(shè)備，必須具有以下功能：

1．媒體網(wǎng)關(guān)接入功能。該功能可以認(rèn)為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，完成H.248協(xié)議功能。同時還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。

2．呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、維持和釋放，所提供的控制功能包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。

3．業(yè)務(wù)提供功能。由于軟交換在網(wǎng)絡(luò)從電路交換向分組交換演進的過程中起著十分重要的作用，因此軟交換應(yīng)能夠支持PSTN/ISDN交換機提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)；同時還應(yīng)該可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合，提供現(xiàn)有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)。

六、NGN展望

NGN的網(wǎng)絡(luò)體系還包括如安全、計費、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容和過渡等內(nèi)容，這些內(nèi)容都是NGN需要研究的課題。另外為了支持NGN，高性能低價格的集成電路技術(shù)需要有大的突破，信號處理算法和能力也會影響NGN的網(wǎng)絡(luò)體系，還需要對NGN若干重大問題進行深入的研究。展望未來，NGN將以下列形式參與合作和開展業(yè)務(wù)：

1．以滿足用戶差異化需要為目標(biāo)開展NGN業(yè)務(wù)。NGN由于采用軟交換，業(yè)務(wù)與承載分離，因此可以提供更豐富的特色服務(wù)。在NGN中，運營商可以提供網(wǎng)絡(luò)資源、用戶信息、業(yè)務(wù)品牌，分銷商和虛擬運營商能夠充分地了解每一個群體用戶的需求。

2．通過運營商加強與分銷商和虛擬運營商的合作，有針對性地發(fā)展特色業(yè)務(wù)，以提供更高質(zhì)量的服務(wù)和用戶的差異化需求。

3．NGN運營商和設(shè)備商、開發(fā)商加強協(xié)作，形成“風(fēng)險分擔(dān)，利益共享”的產(chǎn)業(yè)鏈模式。在下一代網(wǎng)絡(luò)中，運營商提供接入平臺和信息通道，服務(wù)商提供有價值的信息，設(shè)備商提供更多的系統(tǒng)設(shè)備，各方都可以與最終用戶對話，互相協(xié)作開發(fā)業(yè)務(wù)，形成“風(fēng)險分擔(dān)、利益共享”的盈利模式，而最終的結(jié)果是都會獲得利潤而發(fā)展自己。

4．NGN產(chǎn)業(yè)鏈各方在一個統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺上開展業(yè)務(wù)。NGN運營商必須建立一個統(tǒng)一的開放的網(wǎng)絡(luò)平臺，使得各項業(yè)務(wù)都可以在采用這個平臺。在這個平臺上，形形色色的增值服務(wù)商與虛擬服務(wù)商，依靠由運營商提供NGN核心網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，為客戶提供個性化和靈活的業(yè)務(wù)。

七、結(jié)束語

NGN是電信史上的一個里程碑，它通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不但實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的融合，更重要的是實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的融合，還可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)快速提供原有網(wǎng)絡(luò)難以提供的新型業(yè)務(wù)功能。它標(biāo)志著新一代電信網(wǎng)絡(luò)時代的到來。

參考文獻：

[1]薛海麗等，下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)分析，AECC專題學(xué)術(shù)研討論文集，2007，20卷，143-147.

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