下一代网络技术分析与发展展望

陈燕芳

[摘要]NGN新一代网络是以软交换为核心，采用开放、标准化体系结构提供话音、视频、数据等多种媒体业务服务的。NGN是目前电信、互联网运营商和设备厂商都在讨论的热点技术，也是国外许多标准化组织和论坛的研究工作重点。介绍NGN的由来、定义、主要特点、体系结构、协议、核心技术、进展情况、应用前景等。

[关键词]融合 软交换 IPv6

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310108－02

一、NGN的发展背景

自1876年贝尔发明电话以来，通信的发展经历了若干阶段，随着Internet的兴起和随之而来的数据网络的迅速发展，现有通信网络逐渐暴露出其固有的局限性，急需加以变革和发展。就现阶段而言，最现实、最直接的压力就是如何开放网络，并解决多个网络之间实现互通及业务融合的问题。为解决上述问题，基于软交换技术的NGN（next generation network下一代网络）应运而生。

二、NGN的定义

下一代网络（NGN），下一代Internet（NGI）在九十年代逐渐被人们提出来。很久以来关于NGN和NGI的详细内容具体没有一个特别详细的模型，是人们对未来网络的一种设想。NGN和NGI都是下一代网络的含义，技术上也有很多相同涵盖的内容，但是，两者的出发点是不一样的。NGI的概念是建立在现在Internet网的基础上，主要研究下一代Internet的发展，而NGN的概念要更加广泛一些，涵盖但是不局限于Internet。2004年2月，ITU-T SG13国际电信联盟会议经过激烈的辩论，给出了NGN的定义：NGN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；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，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。由此可见NGN涉及的内容十分广泛从网络角度看，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层面；就业务网层面而言，则NGN指下一代业务网；如果涉及接入网层面，则NGN指各种宽带接入网；涉及传送网层面，则NGN往往指下一代智能光传送网。因而，NGN具有实践和探索性。

三、NGN的主要特点

NGN的主要特点如下：支持业务的多样化，包括话音、数据和多媒体业务；支持实时/非实时的业务，同时应支持业务的个性化、业务的移动性；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。

四、NGN的体系结构及协议

（一）NGN的基本体系结构

分组化的、开放的、分层的网络架构体系是下一代网络的显著特征。业界基本上按业务层、控制层、传送层（媒体层）、接入层四层划分，各层之间通过标准的开放接口互连。这一模型经过几年的论证现已广为接受。

1．业务层：主要利用各种设备为整个体系提供业务上的支持。包括：SCP（包括传统智能网和新的IP网上的SCP，主要实现软交换与智能网业务的融合）；数据库（用于存储网络配置和用户数据）；AAA服务器（用于用户认证、管理、授权）；应用服务器（提供开放的应用程序开发接口API，方便业务的开发和提供）。

2．控制层：控制层主要完成接入控制、资源管理等功能，其核心是现在通称的软交换（softswith）。softswith是NGN的核心控制构件，体现了NGN的网络融合思想。

3．传送层：用于承载媒体流的高带宽的分组网络，要求有一定的QoS保证。目前主要是指IP和ATM两种网络。

4．接入层：提供各种宽窄带、移动或固定用户接入。

（二）NGN协议

国际软交换协会ISC（International Softswitch Consortium）已制定了一些相关的软交换标准草案，并颁布了一些标准，目前ISC、ITU-T、IETF等国际组织正在制定并完善相关的协议和标准。按照功能特点分，NGN协议可以分为呼叫控制协议、传输控制协议、媒体控制协议、业务应用协议、维护管理协议等，目前所涉及的具体协议如下：

1．呼叫控制协议：包括承载无关呼叫控制（BICC）；SIP-T；H.323；ISUP、TUP；Q.931、QSIG。

2．传输控制协议：包括SIGTRAN；流控制传输协议（SCTP）；TCAP、SCCP；IUA、M3UA；MTP3：RTP、RTCP；TCP、UDP；IP；ATM。

3．媒体控制协议：包括媒体网关控制协议（MGCP）；H.248/MEGACO；会话发起协议（SIP）。

4．业务应用协议：包括Parlay；JAIN；INAP；MAP；LDAP；RADIUS。

5．维护管理协议：包括SNMP和公共开放策略服务协议（COPS）。

五、NGN的核心技术软交换

NGN需要得到许多新技术的支持，但目前为大多数人所接受的NGN相关技术是：采用软交换技术实现端到端业务的交换；采用IP技术承载各种业务，实现三网融合；采用IPv6技术解决地址问题，提高网络整体吞吐量；采用MPLS（多协议标签交换）实现IP层和多种链路层协议（ATM/FR、PPP、以太网，或SDH、光波）的结合；采用OTN（光传输网）和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采用宽带接入手段解决“最后一公里”的用户接入问题。因此，可以预见实现NGN的关键技术是软交换技术、高速路由/交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术是NGN的核心技术。

（一）软交换技术的基本概念

软交换（Soft Switch）又称为呼叫代理（Agent）、呼叫服务器或媒体网关控制。其基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移，使软交换能无缝地软统一于通信数据、传真、视频等多媒体业务。其中更重要的是，软交换采用了开放式应用程序接口（API），允许在交换机制中灵活引入新业务。软交换是下一代网络呼叫与控制的核心，其核心思想是硬件软件化，通过软件来实现原来交换机的控制接续和业务处理等功能，各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议，更方便地提供业务。软交换主要处理实时业务，首先是语音业务，也可以包括视频业务和其他多媒体业务，软交换通常也提供一些基本的补充业务。它是NGN中语音、数据、视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。

（二）软交换技术的功能

软交换作为新、旧网络融合和关键设备，必须具有以下功能：

1．媒体网关接入功能。该功能可以认为是一种适配功能。它可以连接各种媒体网关，完成H.248协议功能。同时还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。

2．呼叫控制功能。呼叫控制功能是软交换的重要功能之一。它完成基本呼叫的建立、维持和释放，所提供的控制功能包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

3．业务提供功能。由于软交换在网络从电路交换向分组交换演进的过程中起着十分重要的作用，因此软交换应能够支持PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还应该可以与现有智能网配合，提供现有智能网提供的业务。

六、NGN展望

NGN的网络体系还包括如安全、计费、现有网络兼容和过渡等内容，这些内容都是NGN需要研究的课题。另外为了支持NGN，高性能低价格的集成电路技术需要有大的突破，信号处理算法和能力也会影响NGN的网络体系，还需要对NGN若干重大问题进行深入的研究。展望未来，NGN将以下列形式参与合作和开展业务：

1．以满足用户差异化需要为目标开展NGN业务。NGN由于采用软交换，业务与承载分离，因此可以提供更丰富的特色服务。在NGN中，运营商可以提供网络资源、用户信息、业务品牌，分销商和虚拟运营商能够充分地了解每一个群体用户的需求。

2．通过运营商加强与分销商和虚拟运营商的合作，有针对性地发展特色业务，以提供更高质量的服务和用户的差异化需求。

3．NGN运营商和设备商、开发商加强协作，形成“风险分担，利益共享”的产业链模式。在下一代网络中，运营商提供接入平台和信息通道，服务商提供有价值的信息，设备商提供更多的系统设备，各方都可以与最终用户对话，互相协作开发业务，形成“风险分担、利益共享”的盈利模式，而最终的结果是都会获得利润而发展自己。

4．NGN产业链各方在一个统一网络平台上开展业务。NGN运营商必须建立一个统一的开放的网络平台，使得各项业务都可以在采用这个平台。在这个平台上，形形色色的增值服务商与虚拟服务商，依靠由运营商提供NGN核心网络和基础网络设施，为客户提供个性化和灵活的业务。

七、结束语

NGN是电信史上的一个里程碑，它通过优化网络结构，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合，还可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务功能。它标志着新一代电信网络时代的到来。

参考文献：

[1]薛海丽等，下一代网络结构和关键技术分析，AECC专题学术研讨论文集，2007，20卷，143-147.

[2]刘韵洁、张智江，下一代网络，人民邮电出版社（第一版），2005年：2，13，399.