下一代网络技术

专 下一代网络技术 下一代网浅探 朱 水 忠 西 安 武 警 工 程 学 院 【摘 央 】 本文 介 绍 了下一 代 网 (N G N)的特 点 与结 构 ，用 述 了支 择 NGN 的关健 枝术 和 基 本要 求 、最后 预测 了 NGN 的发展趁 势。 ，训之B 工 概述 NGN (Next Generation Network)是大量采 用创 新技 术 ，以 IP为 中心 同 时可 以支持语 音，数 据 和多 媒体 业务 的 融 合网络 。从业 务 上看 ，应 支 持 话 音、视频 和 多媒体 业 务 ;从 网络 卜看 ，垂 直 方 向应 包括 服 务层 和传 送层 ，水平 方 向应 覆盖 核 心 网和 攘 人网 ， 从技 术特征 看 ，应 具 有传统 电话 网 的普 遍性 和 可靠 性 ， 囚特 网的 灵活性 ，以 太网 的运 作 简单性 ，ATM 的低 时 延 ，光 网络 的带 宽 蜂 窝 网的 移动 性 ，有 线 电视 网的 丰富 内容 等。 从 计算机 网络看 来 ，这 代网络 是以 IPv4为 基 础的 互联 网 ， 卜一 代网络 是 以高带 宽 以及 工Pv6 为基 础的 NGI(下一 代互联 网)。从 传输网络看 来， 这 代网络是 以 TDM 为基础 、以 SDIT及 WDM 为 代表的 传输 网络 ， 卜 代 网络是 ASON (自动 交 换 光网络 )及 GFP (通 用 帧 Vil议 )为基础 的传 输 网络 。 在 移 动 通 信 网络 看 来 ，这 一代 网络 是 以 GSM 为 代表的 网络 ，下一 代网络是 3G (第二 代移 动通 信)，以 W GDMA 以及 cdma2000为代表。在 电话 网看 来 ，这 一 代 网络 是 以 TDM 时隙 交换 为 基 础 的 程 控 交 换 机 组 成 的 电 话 网 络 。 下 一 代 网 络 z 网络特点 下 一 代 网 络 应 具 有 以 下 几 个 特 点 : (1)下 一代 网络 体 系采用 开放 的 网络 构架体 系 ，将 传 统交 换机 的功 能模 块 分 离成 为独 立的 网 络 部 件 ， 各 个部 件 可 以按 相 应的 功 能划 分 ，各 自 独 立 发 展 。 部 件 间 的 rir议 接 曰 基 于 相 应 的 标 准 。 这 样 运 营 商 可 以 根 据 }IV.务 的 需 要 自 由 组 合 各 部 分的 功能 产 品来组 建 网络 。 部件 间 Pr议接 曰的 标 准 化 可 以 实 现 各 种 异 构 网 的 互 通 。 (2) 卜 代网络 是 业务 驱动 的网 络。 业 务 与 n于叫 控 制分 离 ，呼叫 与 承载分 离 。分 离的 目标 是 使业 务真正 独立 丁网 络 ， 灵活有 效的 实现 业务 的 提 供 。 伦务供 应商 和 用 户可 以配 置和 定义 相应 的 业务 特征 ，使得 业务 和应 用 的提 供有 较大 的灵 活 性 。 (3)下一 代网络 的网 络层使 用统一 的 11〕实现 业 务融合 ，亿送层 从 点 到点 趋 向光联 网 ，可提 供 巨人 ir;廉 价 的 网络 带 宽 和网络 成 本 、可 持续 发展 的 网络结 构 ，可 透 明支 持任 何业 务和 信号 ，接 人 层 采 用 多 元 化 的 宽 带 无 缝 接 人 技 术 。 ? ? 是 指 以 分 组 交 换 和 软 交 换 为 基 础 的 电 话 网 络 。 电信 网络 层 以 卜所 采 用的 核心 技 术来 看 ， 网络 是 以 "1' D M 电路 交换 为基 础的 网 络 ，下 一 代 网 络 在 网 络 层 以 下 将 以 分 组 交 换 为 基 础 构 建 。 由于 NGN 是一 个很松 散的概 念 ，不 同的领域 对下 一代 网 络有不 同 的 看法 ，所 以 尚没有 公 认 的 明确 的定 义。 本文所谈 的 NGN是指 基于软 交换技 术 、 实 现 端 到 端 业 务 的 下 一 代 网 络 3 网络结构 网络 结 构按 设 备功 能 可 以分 为 以下 四层 : 今 接 人 层 : 将 用 户 连 接 至 网 络 ， 集 中 用 户 业 务将 它 们传 递 至 目的地 ，包括 各 种接 人 手段 。 令 传送 层 :将 信 O,格式 转换 成 为能够 在网 络 卜传 递 的 信 息格 式 。 例 如 :将 活 音信 号 分割 成 ATM 信元 或 IP包 。此 外 ，它 可以将 信息 选路 至 目 的 地 。 . 左少‘ 』‘馆2003.10万方数据 专题 下一代网络技术 令控 制 层 :包 含n乎叫 智能 。此层 以软件 的 形 式控 制接 人 设 备完 成呼 叫接 续 ，提供 多种 业务 的 连接 控 制 、路 由 、网络 资源 管理 、训一费 . 认LIE等 功 能 。 今 网络 服 务Y :利 用 各种设 备 为整 个体 系提 供 各 种 丰 富 的 增 值 业 务 、 相 应 的 网 络 管 理 及 服 务。包括 SCP, AA八服 务器 、应用服 务器 、策 略 月民务 器 4 关键技术 4.1软交换技术 为 r把 控 制 层 (包 括 服 务J空 制 和 网 络 资 源 J空 制 ) 与传送 层完 全分开 ，NGN需 要使用软 交换 技 术 。软 交换 设 备与 中继媒 体 网 关、SIP (Session Initiation Protocol)终端 、信令网 关 、其他软 交 换 设 备问 采用标 准 协 议相互 通 信 。通过 各 种接 门 Pty仪 ，使业 务提 供者 可 以 非常 灵活地 将 业 务传送 和 控 制 协 议 结 合 起 来 ， 实 现 业 务 融 合 和 业 务转 移 ，非 常适 用 于 不同 网络 并存 互通 的需 要 ，也 适 用 于 从话音 网 向多 业 务 /多媒 体 网的演 进 。 口前 由 于 各厂家 采 用的 不 同 ，对 同 协议 细节 的 理解 不同 ， 协议本 身 也需 耍根据 业 务需 求 小断探 讨 与 完 善 。 尤 其 是 对 大 型 软 交 换 网 的 解 决 方 案 ， 有 的 公 司采用 “重定 向服 务器 ”方 式 ，引 人路 山 数 据 分 层 概 念 。 句 一 软 交 换 只 r角牟一 定 区 域 的 路 由数据 ，对 于其 他 区城 的 被叫 用户 寻址 ，需要 查 询 网络 中增加的 “重定向 服务器 ”。有的 公司采 用 “代 理 服 务 器 ” 方 式 ， 在 软 交 换 之 士 增 加 一 层 代 理 服 务器 或软 交 换 ，每一 软 交换 只 了解 定 区域 的 路 由数 据 ，对 于 其他 区域 的被 叫 用户 寻址 ，需 要 经 过 卜一 级 的 代 理 服 务器 或 软 交 换 进 行 信 令 的 接 续和 寻址 。 这此 力案 是 否可 行 ，还 有待 进一 步 的 实 践 。 4.2工P网络技术 IPv4是 目前运 行的 因特 网的编 址体 制 ，它 是 固 定 长度 32位 二进 制编 址。丁Pv4地址 的 分配是一 种 民 间 组 织 行 为 ， 采 用 现 巾请 现 申批 的 办 法 。 由 F.因特 网 在 各 国各 地 区 发展 时 间 和规 模 上 有 差 斤，造成 现在 IP地 址 资源的分 配严 重 不平衡 ，而 几 I尸地 址 资源 根 木 无法 满足 需 求 。远 远 小能 满 尸 末 夹 网 络 发 w 的 需 曹 ， 所 以 IETF 开 展 厂IPv6 编 址体 制的研究 。 IPv6是 固定 长度 128位 一进 制 编 址体 制 ，除 f地址 容量 巨大 以外 ，还 充分考 虑 到 了各 种业 务的 需求 ，组 网 的要 求 。它 的最 主要 的功 能和特点 有 :4级分级 结构化地 址结构 。TLA (顶级 聚合) 分配给骨干 网提 供商 ，NLA 〔次级聚 合 )分 配 给下一 级 网络提 供 商 (例 如城域 网 、 卜 级 Is工」)，SLA (节点案 合 )分配给 下一级 网络 内 的 节 点 (例 如 接 人 网 )， 最 后 是 端 用 户 地 址 ;可 保证 QoS的流标签 。在地I止，}‘就具有 Qos的标志 ， 内 置 安 仑功 能 : 支 持 多 点 im信和 广 播 通 信 。 支 待 移 动性 ;支持对 信 L，家 电 的即插 即 用 ， 白f妾把信 息、家 电 的 M AC 地 址 放 到 端 用 户 地 址 部 分 。 因此 ， IPv6最 有 可 能 成 为 NGN 的 编 I止体 制 ， 但 工Pv6必 须解 决 包容 1Pv4和 0.164编州泊勺问题 ，这 既是 技 术问题 ，更是f}济 问题 ，关系到 IPv6能 否被 Of场 接 受。 当前研究 lPv6的组织 和企 业注意 到了包容 IPv4的 问题 ，但 对包容 E.164的 问题没 有引起 重 视 。 在 lpv6网 络 中 要 注 息 解 决 工Pv4冈 络 山 于 聚 合 性 差 ，使 得 BGP路 由信息 高 达 十几万 条的 弊端 IPv6网 络 男 特 另]l市 视 解 决 Qos, #$动 性 、 安 全 性 4.3光传输技术 NGN需 要更高 的速率 ，更 大的容量 。但到 目 前为 止 ，能够 看 到的 ，并 能 实现 的最理 想 的传 送 媒 介 仍 然 是 光 。 它 不 仅 解 决 了传 输 带 宽 问 题 。 还 带 来 了 路 山 交 换 层 的 巨 人变 化 ， 为 业 务 层 开 创 了 个 崭 新 的 平 台 ， 人们 可 以 在 这 个 平 台 上 实 现 各 种新 的业 务。 当前 ，光纤 高速 传输 技 术现 正沿 着 扩 大 单 -- 波 长 传 输 容 量 、 超 长距 离 传 输 和 密 集 波 分复用 (DWDM)系统 3个方向在发展。单 一光纤 的传输容量 自 1980一2000年这 20年 W.增 加了大约 1万倍 。目前 已达到 40Gbit/s,顶计儿年 后将 再增 加 16了高，达到6.4'1'bit/so超 氏距离实现 了1.28Tbit/ s (128 x l OGbi t/s) 无 PT 生 传 送 8000k-} 密 集 波 分复用 (DwoM)在一对光 纤上 已经 商用的传输 、 容 量 己达 1.6"1'b/s (160 x IOGb/s)，实 验 室 开 发 的 DW DM 传输 容 星 达到 7.04Tb/s (176 x 40(-;b / s)。长途干 线光缆芯数 达到 288芯 /缆 ，」妾入网光 缆芯 数达 到 864芯 /缆 。 而光 网络 又使 光传输 资 源从 人 工配置 走 向 自动 、智 能 。即从 环形 网向 网 状 网发 展 。从 光 电 光交换 向全光 交换 发展 . 智 能 光 网 能 在 容 量 灵 活 性 、 成 本 有 效 It . 网 络 可 尹 ‘ 止L信 2003.10 .万方数据 专题 下 一代网络技术 扩 展 性 、 业 务 提 供 灵 活 性 、 用 户 自助 ft , 覆 益 性 和 可靠 比等 方面 ，比点 到点 传输 系统 和 光联 网具 有更 多 的优 越性 。 因此 .光 传输 技 术是 NGN 的 必 然 选 择 。 4.4网络安全技术 在 NGN 网络 中 ，网络 安全 关系到 网络 体系 ， Qo5，网络 管理 、移动性 、 计费系统 和帐 务系统 ， 因 此 网 络 安 全 将 直 接 影 响 到 下 一 代 网 络 、{L务 的 真 正 实 施 。 目 前 业 界 还 没 有 一 个 非 常 完 善 的 方 法 来 解 决 网 络 安 全 险 的 问 题 ， 只 能 通 过 要 求 TG , So(LSWitch等 网络 设 备应具备 一定 的 反人浸 能力 以增 强 系统 的安 全性 。用 户 帐号 、密码 等用 户数 据 的 安 全则 只能 采用 加密 的方 式 解 决。 因此 有必 要开发 NGN 的安全性 体 系和 安全 险导则 ，以 及开 发 NGN所需 的安全性协 议和 APT接 口。采取 更多 的措 施 来加 强 网络 的 安全 。 例如 针 对现 有 路 III 器 、 交换 机 、边 界网 关协 议 (日G工))、城 名 系统 (DNS)所 存在 的安全弱 点提 出解决 办法 ，迅1土采 用增强 安全性的 网络协 议 (特 别是 1Pv6):对 关键 的网 儿 、网站 、数据 ，}，心 设 置真 11-.的兀 余、 分集 和保护 ;实时 全 面观 察 了解 整 个网络 的J睛况 ，对 传 送的信 息 内容 负有 责任 ，不盲 目传递病 毒 或攻 击 ，严格 控 制 新技 术和 新 系统 等 4.5 QoS技术 高 险 能 的 服 务 质 量 是 卜一 代 网 络 的 必 然 追 求 ，所 以 Q.S问题也是 关键 。Q,,s是一 个端 到端 的 问题 ，主 要 研究 不 同端 系统 如 何 实 现 端 到 端 QoS的协商 ，定 义上 层协议控 制低层 的 Qos参数 ， 以及传 送 平面和接 入平 面的 Qos保 吐措 施 。 目前 主要采 用 PST N /LDN对提 供端 到端的 电话语音 业务 但它 不 能提 供 大带 宽 、 可变 带宽 的 业 务 ; 不 适 应 数 据 业 务 的 流 量 突 发 性 ， 在 通 信 过 程 中 资 源 端到 端 独 占， 龙统 计复 用功 能 ; 不能适 应 多媒 体业务 的通 信 。因此 解决 QoS问题 ，就 是 如 何在保 持 网络 固 有的 无连 接 传输 的优 势 下 ，合理 利用现 有 的有 限带 宽 ，保 证 网 内传输 的 各种 业务 的 QoS，同 时提 供较 低 的操 作和 管T.开销 ， 从 I10 保 证实 现新 业务 的 发展。 下 一代 网络 的 Q.S问题 还必 须完 成 以下 几点 :包 括 基 丁分组 话音 在 内的 电 话 系 统 的 端 到 端 的 QoS等 级 定 义 ;定 义端 到 端 的 多媒休 QoS等级 和单个 媒体 流91册 Q.S等级 的 力式 。指 明在 网内 如何 用低层 的 Q.S机 制获得 高 层 的 Qos;低 层 的 域 内 Q.S控 制 。 5 当前发展NGN的基本要求 (1)网络 的延 续性 现 有网 络 本身就 是 一 个 巨大 的资 源 ， NGN 的 发展 中应 充分 利 用现有 的 网络 资源 ，使 帷个 网 络 平 滑 升 级 和 演 进 才 是 经 济 的 、 可 行 的 。 这 些 资 源 包括 设 备资源 号码资 源、 网络资源 ，NGN 都 要 在 现有 的 基础 上 改造 或者升 级 (2) 终 端 的 移 动 性 移 动 电 话 的 大 发 展 充 分 表 明 人 类 对 移 动 性 的 Of盛需 求 。 电话 服务需 要 移动性 ，互联 网服 务 同样需 要移 动vibe所 以 NGN应能 支持普遍 的移动 It和漫游 性 ，实 现更 加透 明 的固定 一 无线宽 带通 信 以及跨 越 不同 接人 技术 的 移动性 。要做 k9这 一 点 . 就 必、须 对 当 前 的 认 证 和 鉴 权 #J L制 、接 人 控 制 和 鉴权功 能 、位置 管理 、[P地 置 分配 和管理 、用 户 环 境 管 理 、 用 户 信 息 管 理 、 接 人 用 户 数 据 等 控 制层 的 功 能进 一 步的 扩展 。 〔3)业 务的 延续性 NGN的 发展 必须保 持 现有 网 络的 主要 业务 ， 就 ，!，国 电 信 IN言 目 前 拥 有 中 国 最 A 的 固 定 电 话 网 络 和 固 定 电 话 用户 数 ， 因此 中 国 电信 在 使 用 NGN 代替 PSTN提供 话音业 务时 ，必须保持 业务 的 延续 胜 ，包括 业 务的 种类 、 质量 和资 费的 延续 性 ，小仅 要为用户提供原有 的 PSTN 补充业务，而 巨在 操 作 方 法 上 也 要 保 持 延 续 J性 6 结束语 传 统 网 络 向 NGN 演 进 是 其 发 展 的 必 然 趋 势 ， 运营 商 只有 顺应 潮流 才能 不断 发展 ，否 则将面 临 用 传统 网 络 与 其 他运 营 商 史 先进 的 网 络 进 行 全 面竞 争的被动 局面 ，因此必须 抓 紧研 究 NGN的网 络休 系问题 。而 NGN 也只有在不 断探索 、不断创 新 、不 断 演 进 的 过 程 'j,成 长 起 来 ， 它 将 在 容 星 、 质 量 、功能 和 包容 性 t.给 予足 够的保 证 .可 以创 造 更 多 更 有 价 值 的 服 务 与 应 用 ， 把 人 类 带 人 一 个 新 的 信 .息时 代 。 ★ 尹 压，习眨伶2003.10万方数据