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影響NGN業(yè)務(wù)開展的主要因素分析

2008/08/21

1．前言

　　不同國家、標準化組織、電信運營商、制造商和服務(wù)提供商在NGN領(lǐng)域的側(cè)重點各有千秋，然而他們的目標都是一致的，即研究和部署面向下一代的技術(shù)與業(yè)務(wù)。概括來說，NGN網(wǎng)絡(luò)是一個可以提供固定/移動話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)的分組網(wǎng)絡(luò)。因此，基于多種業(yè)務(wù)提供的軟交換技術(shù)是NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)，也一直是NGN領(lǐng)域研究的熱點和焦點。自1997年貝爾實驗室提出軟交換概念以來，經(jīng)過軟交換論壇、ITU-T和IETF等標準化組織的努力，在短短幾年時間內(nèi)其技術(shù)和應(yīng)用日趨完善。經(jīng)過前期的技術(shù)貯備，基于軟交換技術(shù)構(gòu)造的NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：實驗室階段、試驗網(wǎng)階段和規(guī)模商用階段。目前，國內(nèi)各大運營商都相繼開展軟交換實驗網(wǎng)的建設(shè)，少數(shù)地區(qū)已部分開展商用，然而隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，軟交換試驗網(wǎng)面臨著地址匱乏、用戶不受控、用戶接入安全隱患等諸多問題。因此，本文將在簡要介紹下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，從技術(shù)和商用模式兩個方面對當前NGN網(wǎng)絡(luò)開展業(yè)務(wù)所面臨的主要問題和策略作進一步分析和闡述。
　　
2．NGN網(wǎng)絡(luò)分層模型

　　軟交換技術(shù)的核心是控制、承載和業(yè)務(wù)三者分離的開放性網(wǎng)絡(luò)。因此，基于軟交換技術(shù)構(gòu)造的NGN網(wǎng)絡(luò)從功能上可以分為4個層面：接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層。

　　接入層包括各種接入網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)、無線接入網(wǎng)關(guān)、智能終端以及與處理媒體有關(guān)的媒體服務(wù)器和多點處理器(mp)。各類網(wǎng)關(guān)和智能終端主要實現(xiàn)媒體流格式的轉(zhuǎn)換和傳送，實現(xiàn)語音分組在分組網(wǎng)的承載和傳輸。媒體資源服務(wù)器用于向用戶提供豐富的信號音資源以及多方會話功能。mp是基于h.323的視頻會議系統(tǒng)中實現(xiàn)混音和視頻混合等多媒體會議媒體處理功能的設(shè)備，該設(shè)備用于向ngn網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的h.323視頻終端提供視頻會議業(yè)務(wù)。
　　
　　傳送層即包括提供ip包轉(zhuǎn)發(fā)的各種承載網(wǎng)功能實體。目前，ngn網(wǎng)絡(luò)傳送層技術(shù)發(fā)展包含兩個層面：即以mpls、ipv6為重點的下一代ip網(wǎng)和自動交換光傳送網(wǎng)(astn/ason)。在ipv6網(wǎng)絡(luò)暫時無法部署的前提下，基于私網(wǎng)地址的nat/fw穿越是在ngn網(wǎng)絡(luò)有效開展語音和視頻業(yè)務(wù)的主要技術(shù)。
　　
　　控制層是ngn網(wǎng)絡(luò)的核心，主要包括軟交換設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)和多點處理器。軟交換設(shè)備是呼叫控制的核心，主要完成呼叫連接的建立和釋放，以及媒體網(wǎng)關(guān)接入功能、媒體網(wǎng)關(guān)資源管理、帶寬管理、選路、信令互通和安全管理等功能。信令網(wǎng)關(guān)則實現(xiàn)將傳統(tǒng)no.7信令網(wǎng)信令適配成ip網(wǎng)傳送的sigtran信令的功能。mc是基于h.323的視頻會議系統(tǒng)中實現(xiàn)會議控制和管理功能的實體。
　　
　　業(yè)務(wù)層主要包括應(yīng)用服務(wù)器、第三方應(yīng)用接口和傳統(tǒng)智能網(wǎng)功能。該業(yè)務(wù)層通過開放的業(yè)務(wù)層接口向用戶提供傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、多樣化的第三方業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)。
　　
　　采用控制、承載和業(yè)務(wù)分離構(gòu)造的ngn網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)勢是網(wǎng)絡(luò)的開放性，這種開放性主要體現(xiàn)在3個方面：1)各個功能實體之間采用標準的接口協(xié)議進行通信；2)承載網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)革新發(fā)展不會影響到業(yè)務(wù)的提供；3)引入應(yīng)用服務(wù)器和第三方應(yīng)用接口可以快速部署比增值業(yè)務(wù)。

3．影響ngn業(yè)務(wù)開展的技術(shù)問題

　　ngn網(wǎng)絡(luò)的目標是構(gòu)造具有一定服務(wù)質(zhì)量、可運營和可管理的電信級網(wǎng)絡(luò)來提供語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)。然而，要實現(xiàn)這一目標，ngn網(wǎng)絡(luò)面臨著承載網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量問題、控制和承載分離所帶來用戶不受控、終端接入安全隱患、終端網(wǎng)絡(luò)管理、用戶側(cè)ip地址匱乏、控制層組網(wǎng)模式不確定等諸多問題。

3.1 承載網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量問題
　　
　　業(yè)務(wù)層端到端服務(wù)質(zhì)量的提供離不開承載網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的保障。NGN網(wǎng)絡(luò)的承載網(wǎng)是基于分組網(wǎng)絡(luò)(主要是IP網(wǎng))，其特征是按照盡力而為策略提供業(yè)務(wù)的無連接網(wǎng)絡(luò)。盡管IETF和ITU-T等標準化組織已經(jīng)投入了巨大的精力致力于承載網(wǎng)QoS方面研究，然而并沒有獲得一個公認標準。當前，基于MPLS的流量工程技術(shù)和基于MPLS的VPN技術(shù)被認為是解決IP承載網(wǎng)QoS問題主流技術(shù)，這些技術(shù)已在部分企業(yè)網(wǎng)或運營商網(wǎng)中使用，然而，基于MPLS的VPN組網(wǎng)是否會給不同運營商網(wǎng)絡(luò)互通帶來新的問題還有待進一步研究。除此之外，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備的資源進行集中控制也是解決承載網(wǎng)QoS的一個思路，如公共開放策略服務(wù)(COPS)。然而，這些策略是否適用于商用網(wǎng)絡(luò)還有待進一步驗證。
　　
　　3.2 用戶不受控
　　
　　控制和承載分離所帶來的一個突出問題是用戶不受控，造成該問題的一個主要因素是軟交換設(shè)備僅完成呼叫控制功能，用戶之間的媒體流交互在媒體網(wǎng)關(guān)之間直通。盡管H.248或MGCP等網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議可以上報媒體資源使用狀況，然而卻無法滿足對用戶的實時監(jiān)控功能。最為突出的是軟交換設(shè)備被動獲知用戶通話開始和結(jié)束時刻，該信息需由網(wǎng)關(guān)上報。當軟交換與網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)異常中斷時，軟交換將難以獲知網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)，即軟交換與網(wǎng)關(guān)通信狀態(tài)不同步。目前，軟交換設(shè)備向網(wǎng)關(guān)發(fā)送AuditValue或AuditCapablities消息作為心跳消息來檢測網(wǎng)關(guān)或用戶存活狀態(tài)可以有效解決以上問題。然而，如果部分非法終端生成一個通話中止的虛假消息來觸發(fā)軟交換提前中止呼叫計費，將給運營商造成不可預(yù)見的經(jīng)濟損失。除此之外，H.323和SIP等智能終端用戶之間的呼叫建立甚至可以旁路軟交換設(shè)備。因此，如何避免非法用戶的通信資源盜用和避免用戶旁路軟交換設(shè)備是NGN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)開展所面臨的一個難題。當前，在承載接入層面增加接入控制設(shè)備實現(xiàn)對終端用戶媒體連接的實時監(jiān)控，可以降低以上問題所帶來的運營風險問題。
　　
　　3.3 終端接入安全風險
　　
　　控制和承載分離所帶來的另一個問題是終端接入安全風險。在NGN網(wǎng)絡(luò)中，終端用戶可通過窄帶Modem接入、ADSL、以太網(wǎng)接入和CABLE等多種接入方式接入到城域網(wǎng)。通常，軟交換設(shè)備采用IP地址和端點標識等參數(shù)來對終端接入進行認證，因此，如何防止端點偽裝和IP地址盜用等非法行為也是運營NGN網(wǎng)絡(luò)所面臨的一個難題。目前，H.323、SIP、H.248和MGCP協(xié)議都增加了安全認證機制，采用MD5等算法對關(guān)鍵參數(shù)進行加密傳送，軟交換設(shè)備通過關(guān)鍵參數(shù)對終端接入進行鑒權(quán)，從而降低終端接入安全風險。除此之外，H.248和MGCP還定義了采用IPSec協(xié)議進行傳送的機制，不僅保證終端接入的安全，還可以保證信令傳送的安全。

　3.4 地址匱乏問題
　　
　　NGN網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用將極大地增加對IP地址的需求。當前，解決IP地址匱乏的方案有兩種，一是統(tǒng)一部署IPv6地址，二是采用NAT(Network Address Translator)穿越技術(shù)。由于IPv6方案的實施對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)會帶來革命性的變化，因此部署IPv6地址應(yīng)是下一階段重點考慮的問題，當前應(yīng)重點考慮NAT穿越技術(shù)來解決地址匱乏的問題。NAT穿越技術(shù)是指企業(yè)網(wǎng)用戶和用戶駐地網(wǎng)內(nèi)的終端用戶采用私有IP地址通過出口的NAT/FW(防火墻)接入公網(wǎng)。與支持HTTP等數(shù)據(jù)穿越的傳統(tǒng)NAT/FW不同，基于H323、SIP、MGCP和H248等協(xié)議的語音和視頻應(yīng)用需通過信令消息中的IP地址和端口參數(shù)來實現(xiàn)目的地尋址，因此NAT穿越時不僅需要對TCP/UCP層的端口信息以及IP層的源地址和目的地址進行變換，還需對IP包載荷中的相關(guān)地址信息進行變換。NAT穿越技術(shù)主要有應(yīng)用級網(wǎng)關(guān)(ALG)、代理方式(Proxy)、MIDCOM協(xié)議、隧道機制和協(xié)議擴展等。因此，當NGN網(wǎng)絡(luò)采用多種NAT穿越機制開展語音和視頻業(yè)務(wù)時，不僅要保證多種NAT/FW穿越機制的兼容，而且在引入NAT/FW穿越機制后還應(yīng)保證業(yè)務(wù)的可繼承性和可擴展性,以及不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的安全性、原有的業(yè)務(wù)安全性和服務(wù)質(zhì)量要求。

　　3.5 終端網(wǎng)絡(luò)管理
　　
　　大量終端設(shè)備的引入使得公開IPv4地址匱乏的矛盾更加突出。除地址問題外，如何實現(xiàn)對大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理也是NGN網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模商用所面臨的難題。配置管理是網(wǎng)絡(luò)管理的重要組成部分。與傳統(tǒng)PSTN終端不同，NGN網(wǎng)絡(luò)中的終端都是智能終端，除需要進行IPv4地址配置外，還需要進行功能配置等配置管理操作。目前，采用DHCP方式配置終端IPv4地址和采用TFTP服務(wù)器自動下載配置文件可以緩解靜態(tài)配置所帶來的巨大工作量問題，然而，終端的多樣化給自動配置帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也給終端設(shè)備提出了更高的要求。此外，終端的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)故障告警也是網(wǎng)絡(luò)管理的重要內(nèi)容。因此，如何在一個平臺下保證終端多樣化接入，以及保證網(wǎng)絡(luò)故障定位的即時率和準確率是NGN網(wǎng)絡(luò)運營所面臨的關(guān)鍵問題。
　　
　　3.6 控制層組網(wǎng)模型
　　
　　控制層軟交換設(shè)備所采用的組網(wǎng)策略也是NGN網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模商用所面臨的關(guān)鍵問題。在軟交換實驗網(wǎng)初期，軟交換設(shè)備之間通常采用平面路由的方式完成呼叫路由功能，即軟交換設(shè)備建立點到點的網(wǎng)狀連接，因此不可避免地帶來了N2問題。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，平面路由方式已不能滿足實際運營需求，采用分層結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)模式是NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。目前，分層結(jié)構(gòu)有兩種方式，一種是軟交換設(shè)備分層組網(wǎng)，另外一種是位置服務(wù)器分層組網(wǎng)。在軟交換設(shè)備分層組網(wǎng)模型下，軟交換設(shè)備分層端局軟交換、匯接軟交換和頂級軟交換，各級軟交換分別維護不同的用戶數(shù)據(jù)和路由信息。當采用位置服務(wù)器分層組網(wǎng)時，通過增加位置服務(wù)器存貯用戶路由信息，位置服務(wù)器之間，以及位置服務(wù)器與軟交換設(shè)備之間可采用TRIP和其他協(xié)議進行互通實現(xiàn)軟交換設(shè)備之間的呼叫路由。然而，究竟采用哪一種分層組網(wǎng)模式更加有效，更加適應(yīng)于中國國情，還有待于進一步研究。

4．影響NGN業(yè)務(wù)開展的商用模式問題

　　除技術(shù)因素外，缺乏鮮明特色業(yè)務(wù)的市場驅(qū)動以及缺乏明確商業(yè)模式指導也是制約NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個因素。業(yè)務(wù)和控制的分離是軟交換網(wǎng)絡(luò)的核心，業(yè)務(wù)的分離使得NGN業(yè)務(wù)提供更加開放。目前，除傳統(tǒng)PSTN基本業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)外，基于業(yè)務(wù)分離的軟交換網(wǎng)絡(luò)還可以提供許多增值業(yè)務(wù)，如WEB800、點擊撥號、點擊傳真、IP Centrex和即時消息等。然而，這些業(yè)務(wù)的共同特征是“多而不精”，尤其是在沒有明確商業(yè)模型和資費政策的指導下，這些業(yè)務(wù)難以起到吸引更多用戶和刺激市場發(fā)展的作用。因此，開發(fā)具有鮮明特色的可盈利新業(yè)務(wù)是運營商和設(shè)備制造商下一步的重點,而制定適合NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的資費政策則是政府監(jiān)管部門應(yīng)考慮的問題。
　　
5．總結(jié)

　　技術(shù)問題制約NGN業(yè)務(wù)的開展，市場問題則制約著NGN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模商用。因此，運營商和設(shè)備制造商應(yīng)在致力于技術(shù)研究以達到提供服務(wù)質(zhì)量保證、安全保障、實現(xiàn)對網(wǎng)元的可控管理等目的同時，積極開發(fā)具有鮮明業(yè)務(wù)的可盈利增值的業(yè)務(wù)和積極探索NGN網(wǎng)絡(luò)運營商業(yè)模式。只有當技術(shù)和商業(yè)兩方面因素全面解決后，NGN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展才可步入良性循環(huán)的軌道。

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