NGN技術(shù)和標準體制最新進(jìn)展
——下一代網(wǎng)絡(luò )當前須分析和解決的問(wèn)題

趙慧玲 2003/05/06

　　NGN并不是一個(gè)新的專(zhuān)用詞匯，一般泛指采用了比目前的網(wǎng)絡(luò )更為先進(jìn)技術(shù)或能夠提供更先進(jìn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )。NGN包含的內容非常廣泛，并且隨著(zhù)技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展，內涵不斷擴大與改變。NGN更像一把大傘，從目前的情況來(lái)看，在傳輸基礎設施方面，指全光智能網(wǎng)（ASON）；在IP網(wǎng)絡(luò )方面指IPv6；在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )方面指超3G；在業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )方面指軟交換等。

　　下一代網(wǎng)絡(luò )將具有更廣闊的業(yè)務(wù)范圍。其主要目標是：支持話(huà)音、實(shí)時(shí)的多媒體業(yè)務(wù)，縮減服務(wù)投向市場(chǎng)的時(shí)間，支持多種接入方式和多種接入終端，支持移動(dòng)性，確保現有網(wǎng)絡(luò )的平滑演進(jìn)以及具有經(jīng)濟、開(kāi)放和可擴展的網(wǎng)絡(luò )結構。

　　目前，許多國際標準化組織均積極參與研究下一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，特別是ITU－TSG13研究組，牽頭立項NGN2004Project來(lái)研究NGN相關(guān)技術(shù)，提出了NGN的功能模型，分析了NGN對移動(dòng)性的要求以及NGN需要研究和解決的問(wèn)題。總體來(lái)說(shuō)，NGN是一個(gè)長(cháng)遠的目標，在此過(guò)程中有許多尚待解決的技術(shù)和標準體制方面的問(wèn)題。隨著(zhù)信息技術(shù)及設備的不斷改進(jìn)，用戶(hù)必將在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )中得到更廣泛、更高質(zhì)量的服務(wù)。

　　NGN網(wǎng)絡(luò )需要分析和解決的問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面。

———NGN通用框架模型。研究NGN通用體系原則，以體現NGN中控制功能與資源、業(yè)務(wù)和傳送等分離的特性。研究NGN網(wǎng)絡(luò )功能體系模型，該模型將提供如何應用功能性方法定義NGN功能體系的準則。

———NGN網(wǎng)絡(luò )功能體系和協(xié)議。重點(diǎn)考慮使用通用的參考模型來(lái)標識運營(yíng)商內或運營(yíng)商間支持NGN所需要的通信流程；定義與傳統終端所需要的互通功能；定義BICC協(xié)議用于中繼層面；確定跨越異構網(wǎng)絡(luò )如何支持端到端業(yè)務(wù)、呼叫控制和用戶(hù)移動(dòng)性；規定NGN終端中有關(guān)軟件升級機制、冗余和版本協(xié)商及管理的功能要求等。

———服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題。服務(wù)質(zhì)量（QoS）是在分組交換網(wǎng)絡(luò )上支持實(shí)時(shí)應用所需考慮的最重要因素。由于分組交換網(wǎng)絡(luò )固有的無(wú)連接的特征，使得端對端的QoS保證并非輕而易舉，因此，QoS已成為當今網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研究、標準化工作的一個(gè)極為活躍的課題。人們試圖通過(guò)提供多種可選的服務(wù)來(lái)改進(jìn)或增強IP網(wǎng)絡(luò )原有的“盡力服務(wù)”能力，然而實(shí)現途徑卻五花八門(mén)。如IntServ基于數據流、DiffServ基于包處理，而MPLS卻基于虛擬電路來(lái)保證某種程度的QoS。這些方法均有各自的特點(diǎn)和缺陷，有的還只適合某個(gè)特定網(wǎng)絡(luò )環(huán)境或部分網(wǎng)絡(luò )。也曾經(jīng)有過(guò)一些開(kāi)拓性的研究（例如，IETFRFC2998），試圖通過(guò)綜合采用多種方法途徑彌補單一手段的不足。但目前各設備制造商實(shí)現QoS的方式不盡相同，對QoS的理解也很不一致，成為端到端QoS未能得到有效保證的主要障礙。

　　ITU－TSG13制訂了建議草案Y.qosar“分組網(wǎng)絡(luò )QoS參考體系結構”。該建議草案在對電路交換和分組交換網(wǎng)絡(luò )實(shí)現QoS方式的特征和異同分析的基礎上，從應用和網(wǎng)絡(luò )角度，概括分析了不同應用對QoS有不同要求和網(wǎng)絡(luò )對不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)提供相應的響應的方式，提出了達到綜合效果使用該業(yè)務(wù)的用戶(hù)感到滿(mǎn)意的QoS參考體系結構的目標要求，即實(shí)現IETFRFC2990中定義的以保證QoS實(shí)現并有效使用網(wǎng)絡(luò )整體資源的6種可能服務(wù)響應控制方式：控制網(wǎng)絡(luò )服務(wù)響應以保證每個(gè)服務(wù)元素響應的穩定性和可預測性；控制網(wǎng)絡(luò )的響應保證每個(gè)服務(wù)元素的響應等級不低于要求的保證門(mén)限；允許預先建立所需的網(wǎng)絡(luò )響應；控制資源的競爭，保證服務(wù)元素對網(wǎng)絡(luò )資源的優(yōu)先權；控制資源的競爭，約束服務(wù)元素對網(wǎng)絡(luò )資源的非公平占用；使網(wǎng)絡(luò )利用更高效。

　　建議草案Y.qosar明確定義了與網(wǎng)絡(luò )能力、DiffServ、MPLS、IntServ等實(shí)現QoS的具體方式無(wú)關(guān)的基本QoS構建模塊，通過(guò)不同的方式把這些塊組織起來(lái)，就可以控制網(wǎng)絡(luò )提供業(yè)務(wù)所要求的響應。同時(shí)也考慮了實(shí)現QoS對安全的影響及相應機制。

　　QoS是一個(gè)端到端的問(wèn)題，主要研究不同端系統如何實(shí)現端到端QoS的協(xié)商，定義上層協(xié)議控制低層的QoS參數以及傳送平面和接入平面的QoS保證措施。目前討論比較多的是承載層面如何保證服務(wù)質(zhì)量，而在業(yè)務(wù)層面如何控制承載層面來(lái)保證網(wǎng)絡(luò )資源，達到服務(wù)質(zhì)量保證的目的是非常重要的。但目前還沒(méi)有令人滿(mǎn)意的解決方案。其中控制層面對低層的QoS控制可以從兩個(gè)層面來(lái)實(shí)現：一是通過(guò)上下平面之間的“垂直”協(xié)議將上下層之間的QoS機制聯(lián)系起來(lái)，另外就是在“水平”層面實(shí)現不同域或網(wǎng)絡(luò )之間的QoS控制和協(xié)商。

　　總體來(lái)說(shuō)，研究的內容主要包括：端到端電話(huà)業(yè)務(wù)的QoS等級；端到端多媒體業(yè)務(wù)的QoS等級，定義其框架，研究QoS注冊方法；如何使用網(wǎng)絡(luò )低層的QoS機制獲得高層QoS對低層QoS機制的研究；研究運營(yíng)商間網(wǎng)絡(luò )低層QoS控制機制；研究QoS的端用戶(hù)規則。

———業(yè)務(wù)平面。NGN很重要的一個(gè)方面就是將業(yè)務(wù)控制和底層網(wǎng)絡(luò )分離，要實(shí)現此目標，需要業(yè)務(wù)平面向三方業(yè)務(wù)提供商提供開(kāi)放的接口，如Par�瞝ayAPI和/或代理服務(wù)器，此外，業(yè)務(wù)必須能夠支持位置移動(dòng)性，即當用戶(hù)漫游到其它網(wǎng)絡(luò )時(shí)仍然可以享受服務(wù)。具體研究?jì)热莅�括：定義業(yè)務(wù)控制體系結構；研究如何實(shí)現漫游時(shí)的業(yè)務(wù)使用以及不同網(wǎng)絡(luò )之間的業(yè)務(wù)互聯(lián)；研究如何實(shí)現用戶(hù)對業(yè)務(wù)的定制和管理；用戶(hù)移動(dòng)性對業(yè)務(wù)平面的影響。

———網(wǎng)絡(luò )管理。由于NGN網(wǎng)絡(luò )由固定網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、IP網(wǎng)和接入網(wǎng)等組成，這導致了對這樣網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)管的復雜性和挑戰性，因此應研究完善和增強核心網(wǎng)絡(luò )管理的體系；定義適用于NGN要求（故障管理、性能管理、客戶(hù)管理、計費/賬務(wù)管理、業(yè)務(wù)量和路由管理等）的基本網(wǎng)絡(luò )管理業(yè)務(wù)和接口；應用新的網(wǎng)絡(luò )管理體系概念和新的網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)，例如TML等。

———安全。在NGN網(wǎng)絡(luò )中，網(wǎng)絡(luò )安全關(guān)系到網(wǎng)絡(luò )體系、QoS、網(wǎng)絡(luò )管理、移動(dòng)性、計費系統和賬務(wù)系統，因此有必要開(kāi)發(fā)NGN的安全性體系和安全性準則以及開(kāi)發(fā)NGN所需的安全性協(xié)議和API接口。

———廣泛移動(dòng)性。廣泛移動(dòng)性是指當用戶(hù)采用不同的接入技術(shù)時(shí)將作為一單個(gè)客戶(hù)來(lái)處理，允許用戶(hù)跨越現有網(wǎng)絡(luò )邊界使用和管理他們的業(yè)務(wù)。對用戶(hù)的移動(dòng)性要求包括：用戶(hù)有能力改變接入點(diǎn)或終端，并作為mobile/nomadic用戶(hù)；用戶(hù)可以應用各種接入技術(shù)從任何網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)接入到網(wǎng)絡(luò )；用戶(hù)可以得到連續性的服務(wù)和網(wǎng)絡(luò )應用，這些業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò )應用可以由網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商、業(yè)務(wù)提供商或第三方提供。對于移動(dòng)性應考慮網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)能力以支持個(gè)人的移動(dòng)性、終端的移動(dòng)性以及他們的組合。為了支持上述要求，ITU在NGN的研究中，應充分考慮業(yè)務(wù)的需求，要求網(wǎng)絡(luò )具有識別（Identification）和認證（authentication）機制、接入控制和授權（Authorization）功能、位置（Location）管理、支持終端或會(huì )晤（session）的IP地址分配和管理功能、支持用戶(hù)VHE管理功能、支持用戶(hù)管理功能等。

注：作者趙慧玲為中國電信集團北京研究院副院長(cháng)，國家網(wǎng)絡(luò )與交換標準研究組主席，國家IP與多媒體標準研究組副主席，國家863通信主題專(zhuān)家組成員。

背景資料

下一代網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)

下一代網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)很廣義的范疇，旨在改革現有電信網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)的基礎設施，以支持更廣泛的業(yè)務(wù)，其特點(diǎn)是：基于分組傳輸、呼叫控制與承載相分離、支持各種業(yè)務(wù)、可與現有網(wǎng)絡(luò )互通、支持移動(dòng)性。

下一代網(wǎng)絡(luò )功能模型包含四個(gè)層面，每個(gè)層面又可包含子層或其它部分。不同平面之間可以互相通信，具體如下。

——應用平面：由應用和中間件兩部分組成。其中中間件是GII定義的一些通用軟件。典型的中間件組件如鑒權、計費、目錄、安全、瀏覽、查找、導航、格式轉換等。應用平面不僅向大眾用戶(hù)提供服務(wù)，還向運營(yíng)支撐系統和業(yè)務(wù)提供者提供服務(wù)支撐。

——網(wǎng)絡(luò )控制平面：提供端到端的呼叫/會(huì )話(huà)控制，對底層自動(dòng)交換傳送網(wǎng)絡(luò )（ASTN）的控制以及信令處理功能。

——傳輸平面：包含網(wǎng)絡(luò )的下三層功能，第一層的交換和傳輸，第二層的轉接和交換以及第三層的交換和/或路由功能（可選）。

——管理平面：提供遠程和本地管理能力。

此外，NGN體系還需具備與現有的電路交換網(wǎng)互通的互通功能（IWF）。


NGN 的端到端服務(wù)質(zhì)量保證

　　下一代網(wǎng)絡(luò )不僅要使在一次通話(huà)中所涉及的網(wǎng)絡(luò )各元素滿(mǎn)足端到端的QoS的要求，而且要合理設置參數以使上層協(xié)議可以用來(lái)控制傳輸和接入層面的資源以保證QoS。QoS控制在電話(huà)系統和多媒體系統中是有差別的，因為后者不僅要進(jìn)行綜合處理，還要針對單個(gè)媒體流進(jìn)行處理。同樣，底層的QoS控制機制也分為兩個(gè)部分，即連接上層和下層QoS機制的垂直協(xié)議和連接不同域或網(wǎng)絡(luò )的下層QoS控制之間的水平協(xié)議。

　　下一代網(wǎng)絡(luò )在解決端到端的QoS問(wèn)題上應著(zhù)重研究以下幾點(diǎn)：完成包括基于分組話(huà)音在內的電話(huà)系統的端到端的QoS等級定義；定義端到端的多媒體QoS等級和單個(gè)媒體流注冊QoS等級的方式；指明在網(wǎng)內如何用低層的QoS機制獲得高層的QoS；低層的域內QoS控制。

　　PSTN的路由方式是基于電路的概念，即在整個(gè)通話(huà)期間建立端到端的電路連接。這樣，通話(huà)中兩個(gè)端用戶(hù)之間的任何信息總是經(jīng)過(guò)相同的物理通道傳送的。在這種路由方式下，一旦通話(huà)建立，就可以直接保證所要求的傳輸特性。這種從支持電話(huà)交換中產(chǎn)生的模式也被ITU－T用于數據通信標準的虛電路定義中。這個(gè)概念在X.25中被使用，后來(lái)又用于幀中繼和ATM網(wǎng)絡(luò )中。

　　相比之下，IP路由方式避免了為建立和維持虛電路所需要的機制。IP的QoS主要處理可分配帶寬、等待時(shí)間控制、抖動(dòng)控制和包丟失。一直以來(lái)，IP網(wǎng)絡(luò )都支持所謂的盡力而為的包傳送。這樣，不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)沒(méi)有被區別對待，并且信息包到達的次序以及是否能夠準確到達都得不到保證。不管端對端的QoS要求是什么，在網(wǎng)絡(luò )層，信息包都是逐跳傳送的（即從一個(gè)路由器傳到另一個(gè)路由器）。每個(gè)路由器把新到達的包進(jìn)行排隊，然后，根據路由表把它們轉發(fā)到與之相連的最適合的路由器或目的主機。大多數路由器采用先進(jìn)先出的排隊機制以保證對所有的包公平，也正是這個(gè)原因沒(méi)法設置優(yōu)先級。

　　QoS結構框架的關(guān)鍵是使用通用的網(wǎng)絡(luò )機制，把網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)響應轉換成可以具體到網(wǎng)絡(luò )元素的業(yè)務(wù)請求，在網(wǎng)絡(luò )元素之間發(fā)送信號以及控制和管理跨網(wǎng)業(yè)務(wù)量。QoS架構可分為三個(gè)平面。

——控制平面：由處理用戶(hù)業(yè)務(wù)流路徑的一系列機制構成。這些機制包括準入控制、QoS選路、資源預留。

——數據平面：由直接處理用戶(hù)業(yè)務(wù)的一系列機制構成。這些機制包括緩沖器管理、避免擁塞、標記分組、排隊和時(shí)序安排、業(yè)務(wù)分類(lèi)、業(yè)務(wù)管轄、業(yè)務(wù)整形。

——管理平面：由處理網(wǎng)絡(luò )的操作、運行、管理的一系列機制構成。這些機制包括服務(wù)標準協(xié)議（SLA）、業(yè)務(wù)預定、計量和記錄。

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