下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其發(fā)展
摘要：下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的開放業(yè)務(wù)平臺及其體系結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了其開放性、可擴展性、靈活性等特點，滿足了電信級運營所必需的分層分級控制的要求，為運營商方便、快捷地生成多樣的新業(yè)務(wù)以滿足客戶需求制造了一個良好的基礎(chǔ)環(huán)境。介紹了NGN建設(shè)中存在的問題及發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：通信網(wǎng)，下一代網(wǎng)絡(luò)，軟交換，三網(wǎng)融合
IP網(wǎng)已被普遍用來承載電話、數(shù)據(jù)和電視會議等各種業(yè)務(wù)并將作為第三代通信系統(tǒng)的核心平臺。如何在IP平臺上以更合理、可靠、有效的手段和更好的性能價格比提供通信業(yè)務(wù)，是運營商考慮采用下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的一個重要原因。
一、NGN的網(wǎng)絡(luò)特點
目前，對NGN的研究已成為熱點，主要的研究內(nèi)容有：新業(yè)務(wù)及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)傳送的基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)，互通和互操作，新型的控制、管理和運維機制，各種網(wǎng)絡(luò)單元，新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)安全體系和技術(shù)，測試技術(shù)，等等。
一般認為，NGN在功能上可劃分為4個開放的網(wǎng)絡(luò)層次：接入和傳輸層、媒體傳送層、控制層、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層。對各層的功能及構(gòu)成可簡述如下：
1.接入和傳輸層：接入和傳輸層的功能是將各類用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，然后將用戶業(yè)務(wù)集中傳遞至目的地，其中包括各種接入手段，如寬／窄帶接入，移動或固定用戶接入等。接入和傳輸層由各種媒體網(wǎng)關(guān)或智能接入終端設(shè)備組成，主要設(shè)備有：信令網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、綜合接入設(shè)備、無線接入網(wǎng)關(guān)、媒體資源服務(wù)器、H.323網(wǎng)關(guān)等。
2.媒體傳送層：媒體傳送層將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式，例如將話音信號分割成ATM信元或IP包。此外，媒體層可以為信息媒體流選路并將其傳至目的地。
3.控制層：控制層的功能是與軟交換有關(guān)的功能，它完成業(yè)務(wù)邏輯的具體執(zhí)行，其中包含呼叫控制、資源管理、接續(xù)控制和路由等操作，實現(xiàn)各種信令協(xié)議的互通和轉(zhuǎn)換。次層是NGN的核心，它可以決定用戶接受的業(yè)務(wù)，并能控制低層網(wǎng)絡(luò)元素對業(yè)務(wù)流的處理。
4.網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層：網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層主要負責與各種增值業(yè)務(wù)控制邏輯相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理及服務(wù)，完成增值業(yè)務(wù)處理，如業(yè)務(wù)生成、業(yè)務(wù)邏輯定義和業(yè)務(wù)編程接口等。此外，業(yè)務(wù)層還具有與業(yè)務(wù)相關(guān)的管理功能，如業(yè)務(wù)認證和業(yè)務(wù)計費等，同時提供開放的第三方可編程接口，以易于引入新型業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)層由一系列的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器組成?！ GN是一個廣義的概念，它包含了正在發(fā)生的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式的多種變革。一般來說，NGN是可以包括話音、數(shù)據(jù)和多媒體等綜合業(yè)務(wù)的開放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。NGN具有下列三大特點。
1.開放分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
因特網(wǎng)之所以能取得巨大的成功，主要原因是它廣泛采用了開放式接口。NGN采用軟交換技術(shù)，將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離為獨立的網(wǎng)絡(luò)部件，部件間的協(xié)議接口基于相應(yīng)的標準。網(wǎng)絡(luò)功能部件化使得原有的電信網(wǎng)絡(luò)逐步走向開放，運營商可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要自由組合各部分的功能產(chǎn)品來組建網(wǎng)絡(luò)。部件間協(xié)議接口的標準化可以實現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)的互通，部件化的結(jié)構(gòu)更具彈性，便于各個部件獨立發(fā)展、擴容和升級。采用業(yè)務(wù)與呼叫控制分離、呼叫控制與承載分離技術(shù)，實現(xiàn)開放分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò)。因此，通過新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)引入更強的開放性，電信業(yè)也完全有可能取得同樣的高速發(fā)展。開放意味著包括電信業(yè)在內(nèi)的整個IT界人士可以更多地參與，提出更有創(chuàng)新的建議，這樣必能加速電信網(wǎng)的發(fā)展和新業(yè)務(wù)的提供。
2. 業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)
通過業(yè)務(wù)與呼叫控制的分離以及呼叫控制與承載分離實現(xiàn)相對獨立的業(yè)務(wù)體系，允許業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)分別獨立發(fā)展，提供靈活有效的業(yè)務(wù)創(chuàng)建、業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)管理功能，支持不同帶寬、實時或非實時的各種媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用，使業(yè)務(wù)真正獨立于網(wǎng)絡(luò)，可靈活有效地實現(xiàn)業(yè)務(wù)的提供。用戶可以自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，使業(yè)務(wù)和應(yīng)用的提供有較大的靈活性，從而滿足用戶不斷發(fā)展、更新業(yè)務(wù)的需求，也使得網(wǎng)絡(luò)具有可持續(xù)發(fā)展的能力和競爭力。
3.基于統(tǒng)一協(xié)議的分組式網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)有的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有限電視網(wǎng)，是三個有著不同特征的網(wǎng)絡(luò)，近幾年IP的發(fā)展使人們開始認識到各種網(wǎng)絡(luò)最終將融合成統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)，即實現(xiàn)三網(wǎng)融合。三網(wǎng)融合將產(chǎn)生一系列新的業(yè)務(wù)，但對網(wǎng)絡(luò)平臺有新的要求。在完全融合的網(wǎng)絡(luò)中，采用各種業(yè)務(wù)通用的傳送平臺是降低設(shè)備費用的一個非?？扇〉霓k法。各種以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)能在不同的網(wǎng)上實現(xiàn)互通，IP協(xié)議成為各個通信網(wǎng)都能夠接受的通信協(xié)議，從技術(shù)上為NGN奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此，NGN的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)如何設(shè)定是我們要關(guān)注的重點。
二、NGN的核心技術(shù)——軟交換
從狹義上講，軟交換是指軟交換機，也稱為呼叫代理、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制器。軟交換是NGN的控制功能實現(xiàn)，它為NGN提供實時性業(yè)務(wù)的呼叫控制和連接控制功能，是NGN呼叫與控制的核心。軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)／控制與傳送／接入分離思想的體現(xiàn)，是NGN體系結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)，其核心思想是硬件軟件化，通過軟件方式實現(xiàn)原來交換機的控制、接續(xù)和業(yè)務(wù)處理等功能，各實體之間通過標準的協(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)議及更方便地提供業(yè)務(wù)。
軟交換結(jié)構(gòu)中引入了一個新的組件——應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器負責各種增值業(yè)務(wù)的邏輯產(chǎn)生和管理，而且還提供各種開放式應(yīng)用編程接口(API),為第三方業(yè)務(wù)的開發(fā)提供了平臺。
軟交換主要有以下功能：
1.媒體網(wǎng)關(guān)接入功能：提供各種媒體網(wǎng)關(guān)(如PSTN/ISDN IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM媒體網(wǎng)關(guān)、無線媒體網(wǎng)關(guān)等)的接入功能，完成H.248協(xié)議功能，IP終端，如SIP終端、H.323終端可直接接入。
2.信令網(wǎng)關(guān)功能：通過信令網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)與七號信令網(wǎng)的互通，把TMD 64kbit/s 或2Mbit/s通道上傳送的七號信令轉(zhuǎn)換為在IP網(wǎng)上用SIGTRAN協(xié)議族傳送七號信令的高層信息。
3.呼叫控制功能：為基本呼叫的建立、維持和釋放提供控制功能，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。
4. 業(yè)務(wù)提供功能：從當前應(yīng)用的角度來看，軟交換應(yīng)能提供PSTN/ISDN交換機提供的所有業(yè)務(wù)，包括語音業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)；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)；可以與第三方合作，提供多種增值服務(wù)和智能業(yè)務(wù)。在電路交換網(wǎng)上，軟交換和媒體網(wǎng)關(guān)以及信令網(wǎng)關(guān)結(jié)合，完成控制轉(zhuǎn)換和媒體接入轉(zhuǎn)換，可作為匯接局和長途局的接入，提供現(xiàn)有PSTN網(wǎng)中的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。在智能網(wǎng)上，軟交換與媒體網(wǎng)關(guān)結(jié)合完成業(yè)務(wù)交換點功能，與智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制點結(jié)合提供、各種智能業(yè)務(wù)。
5.互通功能：軟交換支持多種協(xié)議，提供支持多種信令協(xié)議(包括H.248、H.323、SIP、SCTP、ISUP+、INAP+、RADIUS、SNMP等)的接口，實現(xiàn)PSTN網(wǎng)和IP/ATM網(wǎng)間的信令互通和不同網(wǎng)關(guān)之間的互通；可以同時支持H.323電話網(wǎng)和SIP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；可以通過會話啟動協(xié)議SIP或獨立于承載的呼叫控制(BICC)協(xié)議與其它軟交換設(shè)備實現(xiàn)互連互通；提供可編程的、邏輯化控制的、開放的API，實現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺的互通。在電路／分組網(wǎng)上，軟交換可與分組終端互通，實現(xiàn)分組網(wǎng)與電路交換網(wǎng)的互通。
6.關(guān)口功能：關(guān)口功能即接入認證與授權(quán)、地址解析和帶寬管理功能。
7.運行維護功能：包括業(yè)務(wù)統(tǒng)計和警告等功能。
8.計費功能：包括采集詳細話單及進行復(fù)式計次計費的功能。
三、NGN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中存在的問題及發(fā)展前景
NGN是一種融合多種業(yè)務(wù)的新型目標網(wǎng)絡(luò)，勢必涉及相當多的傳統(tǒng)技術(shù)、各種新技術(shù)和不同的協(xié)議，這為技術(shù)研究、設(shè)備生產(chǎn)、通信運營等各方面都帶來很多協(xié)調(diào)方面的困難，因此研究和建設(shè)NGN是一個艱巨的探索過程。要建立一個較為完善的軟交換商業(yè)模式，還有許多需要解決的問題，如：
1.首要的也是最主要的問題就是多協(xié)議問題，這些協(xié)議由不同的標準化組織制訂，許多尚未具備兼容性，有的標準還在發(fā)展之中；
2.沒有成熟的API產(chǎn)品；
3.網(wǎng)絡(luò)Qos的網(wǎng)絡(luò)安全還沒有較好的解決方案；
4.軟交換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理能力有限
盡管許多技術(shù)和協(xié)議還需進一步完善，但NGN開放的業(yè)務(wù)平臺為其自身發(fā)展提供了更廣闊的空間，而這正式運營商關(guān)注的焦點。1995年5月成立的國際軟交換組織(ISC)，目前有近180個成員，國際上大多數(shù)知名的電信設(shè)備制造商和一些大電信運營商均為該協(xié)會成員。軟交換技術(shù)目前一般應(yīng)用于VoIP，這是傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)在IP網(wǎng)上的翻版，并沒有真正體現(xiàn)基于IP的電話業(yè)務(wù)所應(yīng)具有的能力。
PSTN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一套發(fā)展近百年的完善的、成熟的系統(tǒng)，系統(tǒng)從設(shè)計思路、實現(xiàn)方式、業(yè)務(wù)類型到計算模式與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完全不相干系。與PSTN互聯(lián)是VoIP運營商從開始就一直關(guān)注的問題。如何把PSTN話音業(yè)務(wù)移植到NGN上來運行，是軟交換技術(shù)研究的重點。然而，隨著IP電話網(wǎng)發(fā)展的規(guī)模越來越大和越來越復(fù)雜，成成本和效益的角度考慮，通過IP直接互連變的越來越重要。
任何技術(shù)的目標都是為了更好地提供更豐富的業(yè)務(wù)、吸引更多的客戶、更多的創(chuàng)造利潤。NGN是否具備長期生存的能力，將取決于它提供新業(yè)務(wù)的能力以及這些業(yè)務(wù)應(yīng)能產(chǎn)生的可觀營業(yè)收入。可以預(yù)測，NGN的運營市場空間是極為廣闊的，將為IP運營商帶來可觀的營業(yè)收入，并且對傳統(tǒng)電信公司相成真正有力的競爭與挑戰(zhàn)。
四、結(jié)束語
NGN結(jié)合了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)可靠性的IP技術(shù)靈活性與有效性的優(yōu)點，是傳統(tǒng)的電路交換的電路交換網(wǎng)向分組化網(wǎng)絡(luò)過渡的重要網(wǎng)絡(luò)概念。它的出現(xiàn)使語音網(wǎng)絡(luò)向開放的新型體系架構(gòu)發(fā)展。軟交換作為NGN的核心技術(shù)，是新興運營者進入語音市場的新路徑，由此產(chǎn)生的系列網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將對電信網(wǎng)的演進以及利用IP網(wǎng)絡(luò)提供豐富的業(yè)務(wù)起重要作用，具有廣闊的發(fā)展前景。(張萍萍 王巧巧 摘自《現(xiàn)代電信科學(xué)》)
