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趙慧玲：國際NGN標準框架基本形成

趙慧玲 2004/03/24

　　摘要：本文在明確NGN的研究方向和重點研究內(nèi)容的基礎上，從NGN的框架結(jié)構、業(yè)務要求、功能要求、移動性管理、服務質(zhì)量和研究重點等方面對NGN的最新進展情況進行了概括的介紹，并對可管理的IP網(wǎng)絡架構進行了描述。

　　關鍵詞：NGN、QoS、網(wǎng)絡架構

　　1.引言

　　下一代網(wǎng)絡能夠提供可靠的服務質(zhì)量保證，支持語音、視頻和數(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展關注的焦點。盡管對于下一代網(wǎng)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。

　　本文將NGN的最新研究進展和今后NGN研究重點作一概況介紹。

　　2.NGN的定義

　　2004年02ITU-T SG13會議經(jīng)過激烈的辯論，給出了NGN的定義：

　　NGN是一個分組網(wǎng)絡，它提供包括電信業(yè)務在內(nèi)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(xiàn)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(wǎng)絡的自由地接入，并支持通用移動性，實現(xiàn)用戶對業(yè)務使用的一致性和統(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)網(wǎng)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(wǎng)絡路由；

　　·同一業(yè)務具有統(tǒng)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(wǎng)絡的分離，使得網(wǎng)絡和業(yè)務可以獨立發(fā)展演進；

　　·各功能實體分布在現(xiàn)有或新網(wǎng)絡之中，具有與現(xiàn)有網(wǎng)絡互通的能力；

　　·支持現(xiàn)有的和NGN新增的多種終端；

　　·提供對現(xiàn)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(jié)構以及提供開放的網(wǎng)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(jié)構模型；

　　·端到端業(yè)務質(zhì)量(QoS)；

　　·業(yè)務平臺(APIs)；

　　·網(wǎng)絡管理；

　　·安全；

　　·通用移動性；

　　·網(wǎng)絡控制體系及協(xié)議；

　　·業(yè)務能力和業(yè)務體系結(jié)構；

　　·NGN中業(yè)務和網(wǎng)間的互操作性

　　·編號、命名和編址；

　　3.NGN業(yè)務要求

　　NGN要求支持實時業(yè)務和非實時業(yè)務;支持對等型通信和客戶-服務器型通信，;支持固定用戶和移動用戶的接入，所以NGN至少具備以下業(yè)務能力：授權、認證、離線或在線計費、定位、策略控制、會話處理、載體提供、信息交換等。此外，NGN應具有IP多媒體應用的協(xié)商能力以定義和選擇IP多媒體會話的可用媒體部件和資源、QoS等；應具有快速的業(yè)務生成和配置能力使得某些應用及其相關技術不必等到標準化就可以在網(wǎng)絡中有效配置。

　　4.NGN的網(wǎng)絡要求

　　NGN功能的增強及業(yè)務要求的提高需要相應的網(wǎng)絡條件來支撐，因此，對網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡技術和控制管理等方面都提出了新的要求。NGN架構應該獨立于特定應用并且在功能上分離，目前比較一致的劃分是分為傳送平面、會話和呼叫控制平面、應用平面和管理平面。NGN還應該提供多種接入類型，如XDSL、Cable、以太網(wǎng)、WLAN、蜂窩無線接入等。

　　在互操作方面，NGN應該支持與現(xiàn)存的固定/移動話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的互操作，包括PSTN、ISDN、2G和3G移動網(wǎng)絡、Internet。在移動性方面，NGN要支持用戶和終端的漫游和游牧性，提供用戶和終端的注冊功能和移動性管理功能，識別用戶輪廓和建立用戶數(shù)據(jù)庫，為漫游用戶提供不同網(wǎng)絡和接入技術下的無縫移交機制。在安全性方面，NGN要與其它網(wǎng)絡和用戶之間建立一種信任關系，具有對它們的識別和鑒權能力，能夠在任何時間核實用戶身份，檢查用戶是否具備使用資源和接入業(yè)務的權利；而從用戶的角度，用戶也應該能夠?qū)W(wǎng)絡進行識別。在QoS方面，NGN應該提供域內(nèi)和跨域的端到端QoS；QoS體系要支持多管理域且獨立于各種接入技術；支持基于測量的準入控制和擁塞控制；支持基于使用的記賬和計費。在用戶網(wǎng)絡方面，NGN的用戶網(wǎng)絡應該能夠為一個IP多媒體會話或單個媒體流確定一個可選的目的地，并有權發(fā)起向其它目的地的轉(zhuǎn)向；用戶可以平行地運行多個多媒體會話并在任何時刻暫停、繼續(xù)和終止會話。在OAM方面，NGN要提供多種技術和業(yè)務下的管理功能，既要支持分段的OAM又要支持端到端的OAM；支持層間OAM的互操作；此外，對保護倒換和重路由能力也提出了新的要求。

　　5.NGN的移動性管理

　　移動性是指對于用戶和終端位置的改變而持續(xù)接入服務、繼續(xù)通信的能力。移動性可劃分為兩個級別，一是稱為“游牧的”移動性，指用戶在移動時能改變其網(wǎng)絡接入點，但正在進行的服務會話會完全停止，需要重新啟動；另外一個稱為無縫移動，指當用戶或終端移動時，能隨時改變其網(wǎng)絡接入點而不中斷正在進行的服務會話。這些都需要求在核心網(wǎng)提供相應的功能來支持移動性，這些功能應該包括用戶鑒別、授權，位置更新、用戶信息的下載等，我們稱之為移動性管理。為用戶和終端提供移動性管理以保證不同網(wǎng)絡間的漫游和服務的無縫移動性是NGN最緊迫的需求之一。從用戶的觀點來看，用戶應該可以被標識為移動用戶或固定用戶；應該能從任何網(wǎng)絡接入點接入網(wǎng)絡，包括使用任何接入技術進行用戶的網(wǎng)間漫游；并且用戶的有效性和可靠性應該為網(wǎng)絡功能所知。

　　依據(jù)NGN網(wǎng)絡拓撲，NGN中的移動性管理可分類為網(wǎng)間移動性管理，它主要是解決不同NGN間NNI移動性管理問題；網(wǎng)內(nèi)移動性管理，它主要是解決NGN內(nèi)的NNI移動性管理問題；接入網(wǎng)的移動性管理，它主要是解決接入網(wǎng)內(nèi)的移動性問題。由于解決問題的著重點不同，這三類對移動性管理的要求也不同。接入網(wǎng)內(nèi)移動性管理由于其相同的接入技術和同一的運營者而相對簡單，對網(wǎng)內(nèi)移動性管理也同樣如此。而網(wǎng)間移動性管理由于涉及到不同的接入技術和不同的運營者而相對復雜�？偟膩碚f，對移動性管理的要求有以下幾點：

　　·獨立于接入網(wǎng)技術：NGN將由基于IP技術的核心網(wǎng)和使用不同接入技術的接入網(wǎng)絡構成，所以要求移動性管理與接入技術無關；

　　·基于IP技術：NGN將以IP為基礎，移動性管理也應該和IP技術銜接良好，包括Ipv4和Ipv6；

　　·持網(wǎng)絡間的漫游而不依賴接入類型和網(wǎng)絡管理歸屬；

　　·支持終端、個人和服務的移動性。

　　此外，為了支持用戶的移動性要求，在控制層需要實現(xiàn)一些特定的功能，如識別和鑒定機制、接入控制和授權功能、位置管理(包括網(wǎng)絡位置和地理位置管理)、尋呼能力、IP地址分配和管理(包括固定的和動態(tài)的IP地址)、用戶環(huán)境、用戶輪廓及用戶數(shù)據(jù)權限管理、支持不同類別的移動性管理的功能交互。

　　6.可管理的IP網(wǎng)絡框架

　　隨著IP網(wǎng)絡技術的發(fā)展，IP網(wǎng)絡在網(wǎng)絡資源的復用能力，組網(wǎng)的靈活性和擴展性等方面具有巨大優(yōu)勢。同時，隨著基于IP網(wǎng)絡技術的Internet的普及，使得在IP網(wǎng)絡上承載多業(yè)務，包括電信業(yè)務成為明確的發(fā)展趨勢。這里電信業(yè)務主要指話音和視頻業(yè)務。它包含三個特征：第一個特征是這些業(yè)務的流量主要是連續(xù)媒體流，而且通常具有交互性；第二個特征是這些業(yè)務需要滿足電信級的性能和可靠性要求；第三個特征是這些業(yè)務是可運營、可管理的。電信運營商作為業(yè)務提供商能夠為業(yè)務提供而收費、同時為服務性能提供承諾。

　　MAN-NGN的概念是基于SLA的可管理的IP網(wǎng)絡，SLA是業(yè)務提供者與用戶之間的業(yè)務協(xié)定，SLA明確了用戶的要求和業(yè)務提供者的承諾，規(guī)定了提供的服務質(zhì)量標準，設定了業(yè)務提供者必須完成的性能指標。

　　SLA中定義的網(wǎng)絡能力都可以向用戶提供，SLA以基于請求或定購的方式實現(xiàn)，用戶也可以為每種應用指定具體的性能要求，如帶寬、傳遞時延、丟失率等，當然，也可以不要SLA，即享受沒有服務質(zhì)量保證的盡力而為服務。IP網(wǎng)絡中應用SLA可以確保提供給用戶的網(wǎng)絡性能和可用性。迄今為止，網(wǎng)絡運營商只能控制包括可靠性和可用性在內(nèi)的網(wǎng)絡性能。通過與用戶的協(xié)商，運營商應該能夠控制和管理IP網(wǎng)絡的資源，以根據(jù)不同的應用類型和設備類型提供與所協(xié)商的SLA相一致的端到端連接性能。

　　MAN-NGN業(yè)務是從用戶的角度來定義的，這與現(xiàn)存網(wǎng)絡的業(yè)務概念有很大不同。網(wǎng)絡與業(yè)務提供的功能相分離，網(wǎng)絡提供者負責網(wǎng)絡資源的調(diào)度和網(wǎng)絡控制并提供給用戶一定的網(wǎng)絡能力，用戶可以在網(wǎng)絡提供者的幫助下開發(fā)自己的業(yè)務。MAN-NGN業(yè)務可以定義為：(1)允許用戶選擇端用戶(包括人、終端設備、應用);(2)允許用戶利用網(wǎng)絡提供者提供的相關網(wǎng)絡資源配置自己的網(wǎng)絡業(yè)務和網(wǎng)絡結(jié)構;(3)允許用戶通過與網(wǎng)絡提供者協(xié)商關于QoS和包括安全能力在內(nèi)的網(wǎng)絡性能的SLA來為自己的網(wǎng)絡選擇一些控制和管理功能。

　　MAN-NGN業(yè)務要求網(wǎng)絡提供者向用戶提供一定的網(wǎng)絡能力，這些網(wǎng)絡能力可以經(jīng)雙方協(xié)商，劃分成不同的管理等級.

　　MAN-NGN的業(yè)務要求可以分為應用級性能和網(wǎng)絡級性能要求。

　　(1)端用戶業(yè)務要求，即應用級性能要求包括：可用性(如99.999%)、響應時間(如下載1M文件的時間小于5ms)、業(yè)務阻塞概率、業(yè)務優(yōu)先級和QoS/CoS。

　　(2)網(wǎng)絡提供者業(yè)務要求，即網(wǎng)絡級性能要求包括：包差錯率和包丟失率、雙向時延/單徑時延和時延抖動、可用性(系統(tǒng)正常運行時間、平均故障時間、平均修復時間)、峰值帶寬、有效帶寬和最低帶寬、移動接入時本地認證的雙向時延、接入阻塞概率和業(yè)務完成概率、流量監(jiān)測和統(tǒng)計。

　　(3)VPN業(yè)務要求與網(wǎng)絡提供者業(yè)務要求基本相同，但考慮到如果網(wǎng)絡提供者能夠在不同的VPN之間共享物理基礎設施，而不是象現(xiàn)在這樣對不同的VPN采用物理上獨立的鏈路和路由器分別操作，那么將大大節(jié)省成本。因此VPN的業(yè)務要求還包括VPN的配置和操作、VPN認證和鑒權在內(nèi)的安全性保證。

　　(4)應用提供者業(yè)務要求依賴于特定的應用，其業(yè)務要求與應用客戶數(shù)量、應用服務器能力、連接客戶和應用提供者的網(wǎng)絡的能力密切相關。性能要求包括：傳送優(yōu)先級和QoS/CoS、包括準入控制和認證在內(nèi)的安全性保證、性能監(jiān)測、對用戶、業(yè)務及終端類型的識別、服務器冗余性和服務器聚類、命名和認證的雙向時延。

　　7.基于IP網(wǎng)絡QOS要求

　　對電信營運商而言，現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是如何以一種非常有效而現(xiàn)實的方式來為不同的業(yè)務提供滿意的端到端QoS保證，同時還要充分考慮到全網(wǎng)的性能。實現(xiàn)統(tǒng)一的支持QoS能力的IP網(wǎng)絡是發(fā)展的趨勢。現(xiàn)存的解決方案包括RSVP, IntServ, DiffServ, MPLS, TE,策略管理, QoS信令等，但這些方法并不未能根本解決QoS的問題。而且，由于目前各設備制造商實現(xiàn)QoS的方式不同，沒有完成相關標準化的工作，成為端到端QoS不能解決的主要原因。在IP網(wǎng)絡中支持端到端QoS能力的標準化方面，IETF和ITU-T發(fā)揮了各自的作用，IETF致力于各種具體實施協(xié)議的制定，而ITU-T則更側(cè)重于整體框架的制定和IP性能指標體系的構建。此外，MSF(城域網(wǎng)交換論壇)、Internet II和IPCablecom也提供了多種的多種端到端IP QoS解決方案。

　　目前ITU-TSG13在IPQOS方面圍繞的三個草案建議開展工作

　　(1)Draft Recommendation Y.qosar:

　　(2)Draft Recommendation Y.123.qos: A QoS architecture for Ethernet-based IP access network

　　(3)Draft Recommendation Y.e2eqos: End-to-end QoS architecture for IP/MPLS networks.

　　本次會議通過(consent)了Y.qosar。

　　Y.qosar的進展

　　Y.qosqr草案建議提供了在分組網(wǎng)絡中支持QoS的框架。這一框架結(jié)構由一組QoS構建模塊組成。這些模塊跨越了三個邏輯層面，即控制平面、數(shù)據(jù)平面和管理平面。它們組合起來可以達到控制網(wǎng)絡性能的目的。最終借助這些模塊的組合應用可以幫助電信營運商提供綜合的業(yè)務性能，從而確定出針對某種業(yè)務的客戶滿意度。

　　Y.123.qos的進展

　　Y.123.qos草案建議給出了基于以太的IP接入網(wǎng)絡的QoS架構。它規(guī)定了一個分層的參考模型，并給出了協(xié)議需求及實施方法。在Y.123.qos中針對此架構所涉及的拓撲及資源狀態(tài)收集需求及信令描述也進行規(guī)定。

　　Y.e2eqos的進展

　　Y.e2e草案建議給出了從IP網(wǎng)絡演進成為NGN網(wǎng)絡的一種端到端QoS架構。尤其是在核心網(wǎng)絡中，MPLS做為一種關鍵技術而應得以支持，從而方便地提供VPN、流量工程和QoS路由。將在一下方面開展工作:

　　(1)、應進一步增強計費靈活性和商業(yè)應用模式的研究；(2)、進一步深入研究業(yè)務控制層與承載層間的接口與控制信息的交互。(3)、加強域間QoS控制的研究；(4)、進一步包含無連接業(yè)務的情況，增大協(xié)議適用范圍。(5)、增加對移動性的支持。

　　8.對NGN軟交換的看法

　　軟交換技術經(jīng)過幾年的探討和試驗已經(jīng)開始應用，在技術功能方面趨于成熟。雖然面臨商用還存在著一些問題，但如果不用，問題會永遠存在，任何新技術在開始使用時都會有不完善的地方，問題會在實踐中加以解決。中國電信的實踐已經(jīng)證明，軟交換的技術問題在使用中可以快速解決。引入軟交換技術組建的網(wǎng)絡在技術上具有一定的先進性，從國外運營商的經(jīng)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(wǎng)絡實現(xiàn)的廣域Centrex具有和傳統(tǒng)Centrex一樣的業(yè)務性能，包括呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫代答、小號撥叫和三方通話等，與普通PSTN Centrex組網(wǎng)相比，在跨越不同地域靈活組網(wǎng)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。

　　利用新技術的目的主要是提升網(wǎng)絡業(yè)務提供能力，軟交換的應用從運營商的角度出發(fā)，要重點研究軟交換網(wǎng)絡的商用模式、業(yè)務策略和組網(wǎng)架構。目前在市場策略和業(yè)務定位方面針對不同的客戶群需要認真研究，要積極利用軟交換技術向大客戶提供綜合解決方案，開展廣域Centrex，即時通信、智能選路、統(tǒng)一消息和用戶自助管理等綜合業(yè)務；應不斷完善軟交換系統(tǒng)的運維體系，包括故障處理規(guī)程和考核指標，建立、健全軟交換網(wǎng)絡維護機制，包括配置專業(yè)維護人員，建立適合軟交換網(wǎng)絡的維護流程和體系，完善運維工具；要認真研究基于軟交換的網(wǎng)絡組織和路由組織。這些問題不僅僅是技術就能解決的。

　　還應積極開展軟交換與移動融合的研究，融合分多個層面，特別是業(yè)務層面和網(wǎng)絡層面的融合更為引起關注。

　　9.NGN技術研究重點

　　·NGN應急業(yè)務的要求,指基于MPLS/GMPLS技術的IP業(yè)務要求

　　·NGN功能體系原則

　　·NGNOAM和網(wǎng)絡管理

　　·通用網(wǎng)絡術語

　　·NGN環(huán)境的網(wǎng)絡和業(yè)務互通

　　·NGNQOS要求和框架

　　·NGN移動性和固定移動的融合

　　·IPV6對NGN的影響

　　·NGN項目協(xié)調(diào)管理

　　·NGN業(yè)務流程和開發(fā)模型

　　·NGN互操作

　　·寬帶和IP資源管理

　　·基于IP的網(wǎng)絡性能

　　·傳輸誤碼和可用性性能

　　·呼叫處理性能

　　·核心網(wǎng)絡體系

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