關于發(fā)展NGN的思考

hc360慧聰網通信行業(yè)頻道 2004/06/22

　　下一代網絡能夠提供可靠的服務質量保證，支持語音、視頻和數據多媒體業(yè)務承載能力，具有支持快速靈活的新業(yè)務生成能力無疑是電信產業(yè)發(fā)展關注的焦點。盡管對于下一代網絡仍然爭議頗多，但NGN的研究步伐一直沒有停滯，變革是一定的，但是如何演進和實施仍需深入研究和探討。NGN的內涵比較寬泛，本文將從IP網絡的技術和基于軟交換技術兩個方面進行探討。

　　IP網絡將作為下一代網絡研究的重點內容之一。基于IP網的新業(yè)務層出不窮，具有很強的市場潛力。IP網正在從當初單純傳送數據向可傳送數據、語音、活動／靜止圖像的多媒體網絡轉變，因此在IP網上實現類似語音、傳真、會議等實時多媒體應用問題的焦點便集中在了如何傳輸這些時延敏感的業(yè)務上。IP網上實現QoS的機制已成為目前國際上的研究熱點；IPV6的研究從運營商的角度則集中在過渡策略、業(yè)務應用、移動數據和接入領域；IP網絡安全性和可管理性也是目前研究的重點。

　　基于軟交換的技術在網絡的業(yè)務層面通過技術和業(yè)務試驗已經趨于成熟,引入軟交換技術組建的網絡在技術上具有一定的先進性，從國外運營商的經驗看，可以降低運維成本，提供更豐富、靈活、個性化的業(yè)務；基于軟交換網絡實現的廣域Centrex具有和傳統Centrex一樣的業(yè)務性能，包括呼叫前轉、呼叫代答、小號撥叫和三方通話等，與普通PSTNCentrex組網相比，在跨越不同地域靈活組網方面具有明顯的優(yōu)勢，比較適合新興運營商的業(yè)務開展。

　　作為一種新型的網絡層協議，IPv6將成為下一代互聯網（NGI）中的重要協議。經過多年的發(fā)展，IPv6基本標準日益成熟，各種不同類型的支持IPv6的設備相繼問世，并逐漸進入商業(yè)應用。部分國外電信運營商已經建立IPv6網絡，并開始提供接入服務。和其他技術及業(yè)務相同，電信運營商將在整個IPv6產業(yè)鏈中起主導作用。運營商建立一個可管理、可運營、可盈利的電信級IPv6網絡，并向用戶提供多樣化的服務，是發(fā)展以IPv6為核心的NGI的主要工作。在過去的幾年里，國內外的許多組織建立了NGI試驗網絡，由于各種因素的制約，這些網絡在結構、容量、管理、可靠性和業(yè)務能力等方面和電信級NGI網絡有很大的差距。對運營商而言，NGI網絡是要直接面對市場的，并要開發(fā)和提供新型的業(yè)務，才能帶動整個IPv6產業(yè)的發(fā)展。考慮到不同運營商在網絡規(guī)模和覆蓋面、經營理念、業(yè)務類別、用戶群等方面存在較大的差別，因此在建立NGI網絡時，需要根據自己的具體情況來采用不同的IPv6部署策略和方案。總體來說，電信運營商應該早跟蹤IPv6技術進展、國際動態(tài)，積極開發(fā)新的業(yè)務模式，將對日后繼續(xù)保持行業(yè)內領先地位奠定堅實基礎。本文從IPv6網絡的部署、網絡管理和業(yè)務等角度來探討發(fā)展IPv6技術的策略和措施。

NGN標準的制定

　　為了加快NGN的研究和標準化進程，于2004年1月和2月又召開了NGN課題報告人聯合會議和研究組全會，推出了12個NGN標準草案，意在對NGN的研究方向、框架體系、業(yè)務需求、網絡功能、互通、服務質量、移動性管理、可管理的IP網絡和NGN演進方式等各個方面提出總體要求，為世界各國的通信運營商和設備制造商提供網絡發(fā)展和產品研發(fā)的思路和依據.

　　NGN功能特性的建議草案（NGN－Overview），對NGN的基本特征、能力、目標和功能進行了描述。會議延續(xù)了NGN網絡通用的原則、需求和框架體系，對NGN的基本模型做了進一步的詳細劃分，將用戶平面、控制平面和管理平面分別置于業(yè)務層和傳送層上，使得水平垂直關系一目了然；在NGN業(yè)務方面，進一步明確了NGN的業(yè)務范疇，并定義了業(yè)務要求和網絡要求，體現了業(yè)務與網絡相分離的NGN基本原則；本次會議細化了NGN移動性管理的總體要求和體系架構（MOB），還提出了基于SLA可管理的IP網絡的概念（MAN-NGN），并詳細定義了其業(yè)務和框架。在QoS方面，形成了關于QOS體系架構、端到端QoS要求、和接入網QoS的三個標準草案。在網絡演進方面，啟動了NGN演進方式標準草案的研究。

　　標準草案名稱：

　　Y．NGN－OverviewNGN功能特性概述

　　Y．NGN－SRQ NGN業(yè)務要求

　　Y．NGN－GRM NGN參考模型

　　Y．NGN－FRA NGN功能要求和體系架構

　　Y．NGN－MOB NGN移動性管理和體系架構

　　Y．NGN－MAN 可管理的IP網絡架構

　　Y．NGN－MIG NGN演進

　　Y．NGN－POL NGN管制

　　NGN的定義

　　2004年02ITU-TSG13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(yè)務在內的多種業(yè)務，能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術，實現業(yè)務功能與底層傳送技術的分離；它提供用戶對不同業(yè)務提供商網絡的自由地接入，并支持通用移動性，實現用戶對業(yè)務使用的一致性和統一性。

　　NGN的基本特征如下：

　　分組傳送；

　　控制功能從承載、呼叫/會話、應用/業(yè)務中分離；

　　業(yè)務提供與網絡分離，提供開放接口；

　　利用各基本的業(yè)務組成模塊，提供廣泛的業(yè)務和應用（包括實時、流、非實時和多媒體業(yè)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(yè)務提供商；

　　支持多樣標識體系，并能將其解析為IP地址以用于IP網絡路由；

　　同一業(yè)務具有統一的業(yè)務特性；

　　融合固定與移動業(yè)務；

　　業(yè)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。

　　NGN的能力

　　具有業(yè)務開發(fā)、布署和管理各種業(yè)務的能力；

　　業(yè)務和網絡的分離，使得網絡和業(yè)務可以獨立發(fā)展演進；

　　各功能實體分布在現有或新網絡之中，具有與現有網絡互通的能力；

　　支持現有的和NGN新增的多種終端；

　　提供對現有語音業(yè)務向NGN的過渡中關鍵技術的支持；

　　支持通用移動性，具有用戶接入的無關性和業(yè)務使用的一致性特點；

　　NGN的目標

　　NGN的目標是滿足新的通信需求，以促進公平競爭、鼓勵個人投資、定義滿足各種管理要求的通信體系結構以及提供開放的網絡接入方式。

　　NGN的研究領域

　　NGN的通用框架模型；

　　NGN的功能體系結構模型；

　　端到端業(yè)務質量(QoS)；

　　業(yè)務平臺 (APIs)；

　　網絡管理；

　　安全；

　　通用移動性；

　　網絡控制體系及協議；

　　業(yè)務能力和業(yè)務體系結構；

　　NGN中業(yè)務和網間的互操作性

　　編號、命名和編址；

構建IPv6網絡

　　運營商建立NGI網絡包括兩方面的內容：在網絡的核心層部署IPv6，即建立IPv6核心網；在網絡的邊緣的接入網部分部署IPv6。首先討論前者，由于IPv6協議在原理上和IPv4基本相同，都是基于目的IP地址進行數據包轉發(fā)，因此在網絡結構和層次上與IPv4網絡上無本質區(qū)別，可以借鑒原IPv4網絡的許多設計理念和方法來設計NGI網絡。運營商一般已有IPv4網絡，如果打算基于現有的IPv4網絡來構建NGI網絡，實現從IPv4網絡向IPv6網絡的演進和過渡，就需要考慮各種因素。目前IPv6業(yè)界期望一種“平滑”的演進機制，但研究和實踐表明，從現有IPv4網絡向NGI網絡演進不可能是絕對的“平滑”，而將是一個長期的、復雜的過程。在實施演進與過渡時必須遵循相應的原則，如業(yè)務驅動，新業(yè)務的開展必須能為運營商帶來實際利潤；不能對原有的IPv4網絡結構、性能和運行產生較大的影響和沖擊，方案必須是易于理解和實現的、易于管理，不能太復雜等等。

　　當前運營商網絡發(fā)展的趨勢之一，就是要在統一的網絡平臺上提供多種業(yè)務。現在多數的運營商均建設有MPLS網絡，但在MPLS網絡上實際提供的業(yè)務種類還不夠豐富。利用MPLS技術來部署IPv6是很有現實意義的，可通過L2/L3MPLSVPN的方式來將IPv6引入到IPv4的網絡世界中來。在初期階段，當IPv6的節(jié)點較少時，運營商可以利用MPLS的二層VPN方案，首先在CE端路由器上啟動雙棧協議，然后利用MPLS的二層VPN功能承載IPv6網絡，此時只要求PE路由器支持MPLS 2層VPN功能，而不要求PE支持IPv6功能，可以較容易地在現有的IPv4 MPLS網絡上透明地承載IPv6數據，組建IPv6網絡，同時不影響現有MPLS網絡上IPv4業(yè)務的開展。以后隨著IPv6的需求量增大，運營商可以部署6PE方案，使PE路由器支持IPv6協議，6PE路由器間使用MP-iBGP來交換可達性信息，并與域內其它P和PE路由器使用相同的IPv4路由協議。這種方法對PE設備提出了一定的要求，但對于P路由器無特殊要求。以上兩種基于MPLS的過渡機制都比較成熟，運營商可以根據實際情況采用。

　　在接入網上部署IPv6協議的前提是不能增加用戶的成本，并且使用不同的協議對用戶是透明的。由于IPv6協議與底層傳送方式獨立，因此目前的ADSL、LAN和WLAN等各種方式均支持IPv6數據包的傳送，但要求城域網接入層的三層設備，如BRAS設備和邊緣路由器，必須支持IPv6。目前部分BRAS設備開始支持IPv4/IPv6雙協議棧，且現網上的部分設備也可通過升級支持IPv6協議。對于企業(yè)網絡，要求其出口的CPE路由器必須支持IPv6協議。對于個人用戶，有兩種接入方式，一是CPE設備為三層路由器的路由方式，另外一種是CPE設備為二層設備的橋接方式。在為用戶提供IPv6接入服務時，可以先在部分地區(qū)試點，等時機成熟后，再大范圍提供服務。除為用戶提供IPv6接入服務外，還需為用戶繼續(xù)提供IPv4服務，保持對傳統數據業(yè)務的繼承。在認證方式上，對于撥號用戶采用PPPoE+Radius認證，在我國以給用戶分配/64大小的IPv6前綴地址為宜，家庭網絡內部的終端可以通過鄰居發(fā)現協議實現單機地址的無狀態(tài)自動配置。

　　在接入網部署IPv6的上述方式要求用戶側CPE設備和BRAS（或邊緣路由器）同時支持雙協議棧，本質上是接入網上的雙棧方案。在某些情況下，由于運營商的IPv6網絡規(guī)模較小，還不能覆蓋到網絡的邊緣，邊緣的BRAS和路由器設備只支持IPv4協議，此時就不能直接采用雙棧方案。在這種情況下，為了將用戶接入到IPv6網絡中來，也可使用隧道方式，即在運營商的IPv6POP點和用戶網絡之間建立一條承載在IPv4網絡上的隧道。隧道可以是手工配置的，也可以是自動生成的。自動隧道方式不需要在隧道兩端的設備中手工配置生成隧道的命令，比較方便。

　　成熟有特色的業(yè)務是IPv6能否成功的關鍵，也是目前IPv6網絡遇到的最大的挑戰(zhàn)。目前在這個問題上大家爭議較大，有些爭議甚至決定著IPv6能否生存，一些專家認為，IPv6能支持的業(yè)務，IPv4也可同樣支持，而目前IPv6也沒有推出什么殺手級的應用；另一方專家則認為，盡管某些應用在IPv4也能得到支持，但始終會存在穿越防火墻、穿越NAT、地址不足等問題，這些問題在現有IPv4網絡始終沒有得到解決，不如早點采用IPv6協議。現在廠商陸續(xù)開發(fā)了一些基于IPv6的多媒體產品，但基本處于試驗和演示階段，成熟的電信級IPv6業(yè)務產品比較缺乏，這為運營商提供NGI業(yè)務造成了障礙。從NGI產業(yè)鏈的角度來說，目前設備制造上已開發(fā)了IPv6網絡設備，運營商也正在建立相應的電信級NGI網絡，下一步是需要業(yè)務開發(fā)商和運營商合作及時開發(fā)出成熟的業(yè)務產品。NGI網絡的業(yè)務最終應該是具有多樣性，除最基本的接入型業(yè)務外，還包括有特色的遠程監(jiān)控、視頻通信、移動業(yè)務或定位業(yè)務。在初期，NGI網絡提供的業(yè)務的種類不必太多，可以先從最基本的視頻通信開始，為用戶提供基于IPv6協議的個人視頻通信，先利用業(yè)務吸引用戶認識NGI網絡，使用NGI網絡，保證NGI網絡為用戶創(chuàng)造實在的價值。由于IPv6定位于端到端應用，因此會產生一些新的課題，包括：業(yè)務管理、服務質量、用戶認證等問題，這些問題大多數將會和以前的IPv4業(yè)務有較大變化，目前在這些方面缺乏完整的解決方案，還需要進一步的研究和探索。

IPQOS的研究

　　為多種業(yè)務提供嚴格的QoS保證是下一代網絡的一個關鍵性要求，ITU-T的E.800對QoS的定義是決定用戶對業(yè)務滿意程度的業(yè)務性能的綜合效果。進一步說，QoS包括兩層含義：業(yè)務性能和業(yè)務差別。體現業(yè)務性能的關鍵參數有帶寬、時延、抖動和丟包率，對業(yè)務性能的保證應該是端到端的、連續(xù)的、可預測的、大于或等于預定值的。業(yè)務差別意味著為不同的業(yè)務應用提供不同的性能保證，對于一些緊急的或關鍵性業(yè)務，即使在高負載的情況下，也要保證其QoS不受影響，尤其是對于語音業(yè)務，IP網絡要能夠提供與傳統的PSTN相當的電信級QoS。具體地說，一個端到端的QoS架構應該獨立于不同的接入技術，支持多管理域，支持多種業(yè)務（如實時性多媒體業(yè)務或VPN），支持有線、無線網絡和各種有線、無線技術的融合，支持基于測量的前攝機制（如準入控制）和反應機制（如擁塞控制）。考慮到可操作性和可管理性，還要支持基于差別業(yè)務概念的增值商業(yè)模式，支持基于使用的計費和記賬，網絡要穩(wěn)定、安全，達到高的可靠性。

　　可見，在端到端的QoS框架中，核心問題就是在多接入技術和多管理域的網絡環(huán)境中如何使有限的網絡資源最優(yōu)化以支持不同業(yè)務的不同的QoS要求。因此，網絡必須在資源分配和業(yè)務傳遞上足夠靈活和職能，而不能像消極的、需要端用戶來適應的傳統的盡力而為的Internet那樣。

　　目前國際上對實現QOS的模型有多種建議,也成為業(yè)界關注的焦點,但從運營商的角度出發(fā),希望下一代網絡是能夠提供多種多媒體業(yè)務的網絡,是能夠保證服務質量的，但其網絡成本和復雜性應該是合理的,追求技術完美是不現實的。我們應積極研究并關注國際IPQOS的進展。

基于軟交換的技術

　　基于軟交換技術的應用由于其靈活的業(yè)務能力在市場上顯示了其相應的優(yōu)勢，軟交換技術經過幾年的探討和試驗已經開始應用。雖然面臨商用還存在著一些問題，還有一些不同的認識，但在實踐中已經在不斷完善。在標準方面，中國標準協會網絡與交換技術工作委員會做了大量的工作，已經完成了數十項軟交換協議、相關網絡設備規(guī)范和測試規(guī)范；在技術試驗方面，中國電信已經做了詳盡的測試，僅軟交換設備測試項目達2600余項；在業(yè)務試驗方面中國電信已經積極開展試驗，并使用軟交換技術在北方和廣東地區(qū)積極開展了業(yè)務的探索。作為一種基于IP承載網絡的交換新技術已經在市場的應用方面開始引人注目。引入軟交換技術組建的網絡在技術上具有一定的先進性，可以提供更豐富、靈活、個性化的業(yè)務，基于軟交換網絡實現的廣域Centrex具有和傳統Centrex一樣的業(yè)務性能，包括呼叫前轉、呼叫代答、小號撥叫和三方通話等等。但基于軟交換的廣域Centrex與普通PSTNCentrex組相比，在跨越不同地域靈活組網方面具有明顯優(yōu)勢。比較適合新興運營商的業(yè)務開展。利用新技術的目的主要是提升網絡業(yè)務提供能力。

　　基于軟交換業(yè)務的典型應用有話吧業(yè)務，即IP公話終端通過IAD接入話吧內部局域網，話吧LAN與IP核心承載網之間可采用光纖/無線進行傳輸。話吧設有本地計費坐席（PC機），進行本地公話營業(yè)、計費和管理。相對于傳統PSTN公話話吧，IP公話話吧的投資較少，易于收回成本，在軟交換建設初期難以打開局面的情況下，不失為切入市場的一種有效形式。

　　IPCentrex業(yè)務也是較有優(yōu)勢的業(yè)務，其目標客戶群是企業(yè)、集團客戶，還可以用基于IPCentrex來開通內部專網、親情電話等業(yè)務。

　　軟交換網絡不但可提供程控交換網所提供的業(yè)務，而且能夠提供豐富、獨特、新穎、實用的新業(yè)務，應認真分析用戶需求，積極研究軟交換業(yè)務定位和市場策略。進一步完善軟交換網絡的支撐和管理體系。

結語

　　NGN是人們對未來網絡技術的美好憧憬，完美的理想主義距現實的距離要靠不懈的努力才能縮短，應腳踏實地地將NGN的理念加以分析，落實在具體的技術領域中，對于市場需要的技術和業(yè)務領域分步驟的進行標準化和實施，真正推進NGN的工作。

　　趙慧玲，女，現任中國電信集團北京研究院副院長，教授級高工，北京郵電大學客座教授、博士生導師，主要從事于寬帶網絡和下一代網絡的技術研究以及通信網絡發(fā)展戰(zhàn)略研究，主持了我國網絡標準的研究和制定工作；任中國通信學會信息通信網絡技術專業(yè)委員會副主任委員；中國通信學會北京通信學會常務理事；國家863計劃通信主題專家組成員；中國通信標準協會網絡與交換技術工作委員會主席；曾任信息產業(yè)部電信傳輸研究所副所長；國家IP與多媒體標準研究組副主席、863中國高速信息示范網總體技術組副組長；曾任兩屆全國青聯委員；獲國家政府津貼，被國家人事部授予中青年有突出貢獻專家稱號；發(fā)表文章近百篇，出版技術專著11部；獲國家攻關項目一等獎一項，國家科技進步二等獎一項，部級科技進步二等獎兩項，三等項六項。

　　解沖鋒，畢業(yè)于清華大學，博士，中國電信集團北京研究院技術部高級技術主管，主要從事IP網絡和IPV6技術的研究工作。

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