解析下一代网络NGN_电信_NGN及软交换

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解析下一代网络NGN

2009/01/16

　　NGN(下一代网络)是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务。　

一、概述

　　NGN(下一代网络)是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它提供用户对不同业务提供商网络的自由地接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。

　　国际电联(ITU)2004年2月推出了12个NGN标准草案，对NGN的研究方向、框架体系、业务需求、网络功能、互通、服务质量、移动性管理、可管理的IP网络和NGN演进方式等方面提出总体要求。

　　NGN的基本特征如下：分组传送；控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离；业务提供与网络分离，提供开放接口；利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用(包括实时、流、非实时和多媒体业务)；具有端到端QoS和透明的传输能力；通过开放接口与传统网络互通；具有通用移动性；允许用户自由地接入不同业务提供商；支持多样标志体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；同一业务具有统一的业务特性；融合固定与移动业务；业务功能独立于底层传送技术；适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。

二、NGN的网络与业务要求

　　NGN功能的增强及业务要求的提高需要相应的网络条件来支撑，因此，对网络架构、网络技术和控制管理等方面都提出了新的要求。NGN架构应该独立于特定应用并且在功能上分离，目前比较一致的划分是分为传送平面、会话和呼叫控制平面、应用平面和管理平面。NGN还应该提供多种接入类型，如XDSL、Cable、以太网、WLAN、蜂窝无线接入等。

　　在互操作方面，NGN应该支持与现存的固定/移动话音和数据网络的互操作，包括PSTN、ISDN、2G和3G移动网络、Internet。在移动性方面，NGN要支持用户和终端的漫游和游牧性，提供用户和终端的注册功能和移动性管理功能，识别用户轮廓和建立用户数据库，为漫游用户提供不同网络和接入技术下的无缝移交机制。在安全性方面，NGN要与其它网络和用户之间建立一种信任关系，具有对它们的识别和鉴权能力，能够在任何时间核实用户身份，检查用户是否具备使用资源和接入业务的权利；而从用户的角度，用户也应该能够对网络进行识别。

　　在QoS方面，NGN应该提供域内和跨域的端到端QoS；QoS体系要支持多管理域且独立于各种接入技术；支持基于测量的准入控制和拥塞控制；支持基于使用的记账和计费。在用户网络方面，NGN的用户网络应该能够为一个IP多媒体会话或单个媒体流确定一个可选的目的地，并有权发起向其它目的地的转向；用户可以平行地运行多个多媒体会话并在任何时刻暂停、继续和终止会话。在OAM方面，NGN要提供多种技术和业务下的管理功能，既要支持分段的OAM又要支持端到端的OAM；支持层间OAM的互操作；此外，对保护倒换和重路由能力也提出了新的要求。

　　NGN要求支持实时业务和非实时业务，支持对等型通信和客户-服务器型通信，支持固定用户和移动用户的接入，所以NGN至少具备以下业务能力：授权、认证、离线或在线计费、定位、策略控制、会话处理、载体提供、信息交换等。此外，NGN应具有IP多媒体应用的协商能力以定义和选择IP多媒体会话的可用媒体部件和资源、QoS等；应具有快速的业务生成和配置能力使得某些应用及其相关技术不必等到标准化就可以在网络中有效配置。

三、支撑NGN的主要技术

1、NGN 与NGI(IPv6)的关系

　　NGN和下一代互联网(NGI)是有区别的，NGN涉及的内容十分广泛，不同专业和背景的人都在应用，绝不仅限于NGI。从网络角度看，下一代网络实际涉及了从干线网、城域网、接入网、用户驻地网到各种业务网的所有网络层面。如果涉及业务网层面，则下一代网是指下一代业务网，例如对于交换网，则下一代网指软交换系统(Soft switch)；对于数据网，则下一代网指下一代互联网(NGI)；而对于移动网，则下一代网指第三代移动通信(3G网)；如果涉及接入网层面，则下一代网指各种宽带接入网，如果涉及传送网层面，则下一代网往往指下一代智能光传送网。因此可以说NGI是NGN的一个子集。

　　作为我国下一代互联网示范工程的核心网，第二代中国教育和科研计算机网(CERNET2)以2.5千兆/秒-10千兆/秒的速率连接分布在全国20个主要城市的核心节点，为全国高校和科研单位提供1千兆/秒-10千兆/秒的高速IPv6接入服务，并通过中国下一代互联网交换中心，高速连接全球的下一代互联网。它大量采用具有我国自主知识产权的核心网络技术及产品，成为我国研究下一代互联网技术、开发基于下一代互联网的重大应用、推动下一代互联网产业发展的关键性基础设施。

　　目前国家发改委正式就2005年下一代互联网(IPv6)的发展做出规划，设备和软件开发、关键技术研究、业务与应用试验及谋求建立国际标准成为此次规划的四大重点。至此，我国发展下一代互联网发展的宏观产业政策已十分清晰。国家发改委要求下一代互联网产品研发要以产业化为目标或具有产业前景，并在中国下一代互联网示范网络上进行试验；而关键技术的研究试验要具有前瞻性和战略性；在应用方面，规划则侧重在有着较大市场前景的业务和应用上；规划还明确指出，要求业界分别为研发和试验、应用分项制定规范，推动形成国家、行业标准，乃至国际标准。目前，在这一领域，华为、中兴通讯、大唐电信和港湾网络已经拥有自己的NGN解决方案。

　　IPv6作为网络协议，NGN将基于IPv6。IPv6相对于IPv4的主要优势是：扩大了地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。IPv6并非尽善尽美、一劳永逸，不可能解决所有问题，何况今后还会遇到现在预计不到的问题。但不管怎样，IPv6带来的好处将使网络上到一个新台阶，并将在发展中不断完善。IPv6不仅仅是扩充了IP地址，它还引入了许多新的特性，这其中包括服务质量、传送速度、安全性、移动和多播等，它解决了IPv4中解决不好的很多问题。

2、NGN与宽带接入、光纤高速传输技术的关系

　　NGN必须要有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开，各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术五花八门，在此有四个技术要提一下。第一是甚高速数字用户线(VDSL)；第二是基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH)；第三是自由空间光系统(FSO)；第四是无线局域网(WLAN)。与ADSL相比，VDSL既可工作于不对称方式，也可工作于对称方式，速度要快得多，能支持ADSL不能支持的业务。再加上VDSL不基于ATM技术、设备简单、建设快，故总体造价比ADSL便宜。由于具有上述优势，VDSL在2001年开始升温。特别是利用FTTC或FTTB配合VDSL可以成为一种很好的宽带接入方案，既能满足目前需要，也能适应将来更新的技术。

　　所谓EPON就是把全部数据装在以太网幀内来传送的一种PON。考虑到现在95%的LAN都使用以太网，把以太网技术用于对IP数据最优的接入网是十分合乎逻辑的。由EPON支持的FTTH现正在悄然兴起，它能支持Gb/s的速率，而且成本不久可降到与DSL和HFC网相当。自由空间光系统(FSO)是光纤通信与无线通信的结合，它通过大气而不是光纤传送光信号。

　　FSO技术既能提供类似光纤的速率，在无线接入带宽上有了明显突破，又不需在频谱这样的稀有资源方面有很大的初始投资(因为无需许可证)。与光纤线路相比，FSO系统不仅安装时间少得多，成本也低得多，FSO已经在企业和多住户单元(MDU)市场得到使用。WLAN具有一定移动性、灵活性高、建网迅速、管理方便、网络造价低、扩展能力强以及不需许可证等优点。随着其自身技术的提高，现被重新定位为一种高速无线接入技术，在一定范围内满足接入互联网和移动办公的需求，形成了它自己的市场空间，与移动通信、固定无线接入、无线个人域网等其它无线技术互为补充。

　　NGN需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能实现的最理想的传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。

3、NGN与城域网、3G和后3G移动通信系统的关系

　　城域网也是NGN中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃，有基于SONET/SDH/SDH的、基于ATM的、也有基于以太网或WDM的，以及MPLS和RPR(弹性分组环技术)等。这里需要一提的是弹性分组环(RPR)和城域光网(MON)。弹性分组环是面向数据(特别是以太网)的一种光环新技术，它利用了大部分数据业务的实时性不如话音那样强的事实，使用双环工作的方式。RPR与媒体无关，可扩展，采用分布式的管理、拥塞控制与保护机制，具备分服务等级的能力。能比SONET/SDH更有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商及其企业客户的成本。使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。城域光网是代表发展方向的城域网技术，其目的是把光网在成本与网络效率方面的好处带给最终用户。城域光网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台，能提供动态的、基于标准的多协议支持，同时具备高效配置、生存能力和综合网络管理的能力。

　　3G定位于多媒体IP业务，传输容量更大，灵活性更高，形成了家族式的世界单一标准，并将引入新的商业模式，目前正处在走向大规模商用的关键时刻。特别要一提的是，3G将与IPv6相结合。欧盟认为，IPv6是发展3G的必要工具，如果你想大规模发展3G，你就不得不升级到IPv6。制定3G标准的3GPP组织于2000年5月已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。包括4G在内的后3G系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，使传输容量再上一个台阶。在不同网络间可无缝提供服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统，与其它技术共享一个IP核心网。它们都是支持NGN的基础设施。

4、NGN与光交换与智能光网、软交换的关系

　　光有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，从环形网向网状网发展，从光-电-光交换向全光交换发展。智能光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。

　　为了把控制功能(包括服务控制功能和网络资源控制功能)与传送功能完全分开，NGN需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络功能模型分层(分为接入与传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层)概念，从而对各种功能作不同程度的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以非常灵活地将业务传送和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不同网络并存互通的需要，也适用于从话音网向多业务多媒体网的演进。

5、NGN与IP终端、网络安全技术的关系

　　随着政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等等的普及，必须要开发相应的IP终端来与之适配。许多公司现正在从固定电话机开始开发基于IP的用户设备，包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统以及家用电器，从音响设备和电冰箱到调光开关和电咖啡壶。所有这些设备都将挂在网上，可以通过家庭LAN或个人域网(PAN)接入或从远端PC机接入。

　　网络安全与信息安全是休戚相关的，网络不安全，就谈不上信息安全。现在，除了常用的防火墙、代理服务器、安全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技术外，今后还要采取更多的措施来加强网络的安全，例如，针对现有路由器、交换机、边界网关协议(BGP)、域名系统(DNS)所存在的安全弱点提出解决办法；迅速采用增强安全性的网络协议(特别是IPv6)；对关键的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护；实时全面观察了解整个网络的情况，对传送的信息内容负有责任，不盲目传递病毒或攻击；严格控制新技术和新系统，在找到和克服安全弱点之前或者另加安全性之前不允许把它们匆忙推向市场。

四、NGN的发展阶段

　　NGN的发展可分成四个阶段，第一个阶段是常识阶段，1996年到1998年。首先是国际电联提出的H.323协议，其本身并不是为电信级运营而设计的，但这一时期的一个机遇是全球的电信管制放开，部分CLEC抓住分组长途这一市场，应用H.323体系构建分组长途电话网络，获得了可观的收益，为今后NGN相关协议和应用的发展打下了一定的技术基础，从另一个侧面也说明了语音的IP化承载是必然的。

　　第二阶段是软交换实验阶段，从1999年到2003年。自从提出软交换概念以来，其产品逐步成熟，功能日益丰富，软交换技术开始走向市场。在这期间，国内外软交换的实验不断进行，但是由于软交换本身的不成熟性，实验内容绝大部分限于软交换的汇接功能、简单的多媒体业务，而且主要是小的实验。

　　第三是规模部署阶段，2004年到2009年，在这几年发展过程当中随着软交换体系的完善以及相关企业的成熟和商品的商用化，越来越多的运营商为了应对外界和自身的挑战，开始大规模地部署NGN的商用网络，主要是集中于NGN基础结构的建设和现有PSTN网络怎么向NGN过渡，以及采用NGN技术进行交换机的网改和替换的工作。在这个过程中能够带来利润的仍然是语音业务，同时在多媒体方面也可以提供一些服务。

　　第四个阶段是2010年以后的稳定期。因为NGN过了六年以后可能又发生别的变化，出现新的技术可能会替代它。到了这个时期以后NGN将进入平台期，可以为运营商带来稳定的收益回报。这一发展过程中，NGN的重点转移到开发更先进的业务，运营商可以寻找更多的业务收入增长点进行业务开发，在这个过程中也可以逐步实现固网和移动网融合的问题。在2010年以后随着网络自身业务的完善，包括承载网QoS的完善，网络业务逐步转向以提供多媒体业务为特征的业务。在电子商务的发展过程中，NGN网络可以为电子商务提供更多的保障，给运营商带来更多的利润。

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