下一代網絡技術分析與發展展望

陳燕芳

[摘要]NGN新一代網絡是以軟交換為核心，采用開放、標準化體系結構提供話音、視頻、數據等多種媒體業務服務的。NGN是目前電信、互聯網運營商和設備廠商都在討論的熱點技術，也是國外許多標準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、體系結構、協議、核心技術、進展情況、應用前景等。

[關鍵詞]融合 軟交換 IPv6

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

一、NGN的發展背景

自1876年貝爾發明電話以來，通信的發展經歷了若干階段，隨著Internet的興起和隨之而來的數據網絡的迅速發展，現有通信網絡逐漸暴露出其固有的局限性，急需加以變革和發展。就現階段而言，最現實、最直接的壓力就是如何開放網絡，并解決多個網絡之間實現互通及業務融合的問題。為解決上述問題，基于軟交換技術的NGN（next generation network下一代網絡）應運而生。

二、NGN的定義

下一代網絡（NGN），下一代Internet（NGI）在九十年代逐漸被人們提出來。很久以來關于NGN和NGI的詳細內容具體沒有一個特別詳細的模型，是人們對未來網絡的一種設想。NGN和NGI都是下一代網絡的含義，技術上也有很多相同涵蓋的內容，但是，兩者的出發點是不一樣的。NGI的概念是建立在現在Internet網的基礎上，主要研究下一代Internet的發展，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國際電信聯盟會議經過激烈的辯論，給出了NGN的定義：NGN是一個分組網絡，它提供包括電信業務在內的多種業務，能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術，實現業務功能與底層傳送技術的分離；它允許用戶對不同業務提供商網絡的自由接入，并支持通用移動性，實現用戶對業務使用的一致性和統一性。由此可見NGN涉及的內容十分廣泛從網絡角度看，涉及了從干線網、城域網、接入網、用戶駐地網到各種業務網的所有層面；就業務網層面而言，則NGN指下一代業務網；如果涉及接入網層面，則NGN指各種寬帶接入網；涉及傳送網層面，則NGN往往指下一代智能光傳送網。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：支持業務的多樣化，包括話音、數據和多媒體業務；支持實時/非實時的業務，同時應支持業務的個性化、業務的移動性；分組傳送；控制功能從承載、呼叫/會話、應用/業務中分離；業務提供與網絡分離，提供開放接口；利用各基本的業務組成模塊，提供廣泛的業務和應用（包括實時、流、非實時和多媒體業務）；具有端到端QoS和透明的傳輸能力；通過開放接口與傳統網絡互通；具有通用移動性；允許用戶自由地接入不同業務提供商；支持多樣標志體系，并能將其解析為IP地址以用于IP網絡路由；同一業務具有統一的業務特性；融合固定與移動業務；業務功能獨立于底層傳送技術；適應所有管理要求，如應急通信、安全性和私密性等要求。

四、NGN的體系結構及協議

（一）NGN的基本體系結構

分組化的、開放的、分層的網絡架構體系是下一代網絡的顯著特征。業界基本上按業務層、控制層、傳送層（媒體層）、接入層四層劃分，各層之間通過標準的開放接口互連。這一模型經過幾年的論證現已廣為接受。

1．業務層：主要利用各種設備為整個體系提供業務上的支持。包括：SCP（包括傳統智能網和新的IP網上的SCP，主要實現軟交換與智能網業務的融合）；數據庫（用于存儲網絡配置和用戶數據）；AAA服務器（用于用戶認證、管理、授權）；應用服務器（提供開放的應用程序開發接口API，方便業務的開發和提供）。

2．控制層：控制層主要完成接入控制、資源管理等功能，其核心是現在通稱的軟交換（softswith）。softswith是NGN的核心控制構件，體現了NGN的網絡融合思想。

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

4．接入層：提供各種寬窄帶、移動或固定用戶接入。

（二）NGN協議

國際軟交換協會ISC（International Softswitch Consortium）已制定了一些相關的軟交換標準草案，并頒布了一些標準，目前ISC、ITU-T、IETF等國際組織正在制定并完善相關的協議和標準。按照功能特點分，NGN協議可以分為呼叫控制協議、傳輸控制協議、媒體控制協議、業務應用協議、維護管理協議等，目前所涉及的具體協議如下：

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

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

3．媒體控制協議：包括媒體網關控制協議（MGCP）；H.248/MEGACO；會話發起協議（SIP）。

4．業務應用協議：包括Parlay；JAIN；INAP；MAP；LDAP；RADIUS。

5．維護管理協議：包括SNMP和公共開放策略服務協議（COPS）。

五、NGN的核心技術軟交換

NGN需要得到許多新技術的支持，但目前為大多數人所接受的NGN相關技術是：采用軟交換技術實現端到端業務的交換；采用IP技術承載各種業務，實現三網融合；采用IPv6技術解決地址問題，提高網絡整體吞吐量；采用MPLS（多協議標簽交換）實現IP層和多種鏈路層協議（ATM/FR、PPP、以太網，或SDH、光波）的結合；采用OTN（光傳輸網）和光交換網絡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，可以預見實現NGN的關鍵技術是軟交換技術、高速路由/交換技術、大容量光傳送技術和寬帶接入技術。其中軟交換技術是NGN的核心技術。

（一）軟交換技術的基本概念

軟交換（Soft Switch）又稱為呼叫代理（Agent）、呼叫服務器或媒體網關控制。其基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網關中分離出來。其結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，使業務提供者可以自由地將傳輸業務與控制協議結合起來，實現業務轉移，使軟交換能無縫地軟統一于通信數據、傳真、視頻等多媒體業務。其中更重要的是，軟交換采用了開放式應用程序接口（API），允許在交換機制中靈活引入新業務。軟交換是下一代網絡呼叫與控制的核心，其核心思想是硬件軟件化，通過軟件來實現原來交換機的控制接續和業務處理等功能，各實體間通過標準化協議進行連接和通信，便于在NGN中更快地實現各類復雜的協議，更方便地提供業務。軟交換主要處理實時業務，首先是語音業務，也可以包括視頻業務和其他多媒體業務，軟交換通常也提供一些基本的補充業務。它是NGN中語音、數據、視頻業務呼叫、控制、業務提供的核心設備。

（二）軟交換技術的功能

軟交換作為新、舊網絡融合和關鍵設備，必須具有以下功能：

1．媒體網關接入功能。該功能可以認為是一種適配功能。它可以連接各種媒體網關，完成H.248協議功能。同時還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進行連接，提供相應業務。

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、智能呼叫觸發檢出和資源控制等。

3．業務提供功能。由于軟交換在網絡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，因此軟交換應能夠支持PSTN/ISDN交換機提供的全部業務，包括基本業務和補充業務；同時還應該可以與現有智能網配合，提供現有智能網提供的業務。

六、NGN展望

NGN的網絡體系還包括如安全、計費、現有網絡兼容和過渡等內容，這些內容都是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需要有大的突破，信號處理算法和能力也會影響NGN的網絡體系，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務：

1．以滿足用戶差異化需要為目標開展NGN業務。NGN由于采用軟交換，業務與承載分離，因此可以提供更豐富的特色服務。在NGN中，運營商可以提供網絡資源、用戶信息、業務品牌，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，有針對性地發展特色業務，以提供更高質量的服務和用戶的差異化需求。

3．NGN運營商和設備商、開發商加強協作，形成“風險分擔，利益共享”的產業鏈模式。在下一代網絡中，運營商提供接入平臺和信息通道，服務商提供有價值的信息，設備商提供更多的系統設備，各方都可以與最終用戶對話，互相協作開發業務，形成“風險分擔、利益共享”的盈利模式，而最終的結果是都會獲得利潤而發展自己。

4．NGN產業鏈各方在一個統一網絡平臺上開展業務。NGN運營商必須建立一個統一的開放的網絡平臺，使得各項業務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商與虛擬服務商，依靠由運營商提供NGN核心網絡和基礎網絡設施，為客戶提供個性化和靈活的業務。

七、結束語

NGN是電信史上的一個里程碑，它通過優化網絡結構，不但實現了網絡的融合，更重要的是實現了業務的融合，還可以在全網范圍內快速提供原有網絡難以提供的新型業務功能。它標志著新一代電信網絡時代的到來。

參考文獻：

[1]薛海麗等，下一代網絡結構和關鍵技術分析，AECC專題學術研討論文集，2007，20卷，143-147.

[2]劉韻潔、張智江，下一代網絡，人民郵電出版社（第一版），2005年：2，13，399.