[原创]下一代网络技术浅析及其发展 [复制链接]

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一级军士长

发表于 2003-12-3 16:28:00 |显示全部楼层

摘要：本文先容了NGN的功能模型结构，阐述了支撑NGN的主要技术和基本要求，先容了下一代网（NGN）的国际发展动向及发展现状，并预测了NGN的发展趋势。

　　关键字：NGN 接入网城域网 ASON IPV6
　　
　　一、引言

　　“下一代”网的提法最早是由美国克林顿政府于1997年10月10日提出的（下一代互联网行动计划NGI）。其目的是研究下一代先进的组网技术，建立试验床，开发革命性应用。

　　然而，到了90年代末，电信市场在世界范围内开放竞争，互联网的广泛应用使数据业务急剧增长，用户对多媒体业务产生了强烈需求，对移动性的需求也与日俱增。电信业面临着强烈的市场冲击与技术冲击。在这种形势下，出现了下一代网（NGN）的提法，并成为大家探讨最多的一个话题。

　　到了2002年，世界范围内发生了两个变化。一是全球移动用户数超过固定用户数（见图2），二是全世界网上传送的数据业务量超过话音业务量（见图2）。实际上，这两个“超过”反映了随着时代与技术的进步，人类对移动性和信息需求急剧上升的趋势，隐含着大量更高价值的下一代服务与应用。当前的网络，不管是电话网，还是互联网或移动网，均不能适应这个发展趋势，必须向下一代发展。因此，NGN成为网络界描述未未电信网共同使用的一个新概念。实际上，它好像一把大伞，涵盖了固定网、互联网、移动网、核心网、城域网、接入网、用户驻地网等许多内容。

　　对于NGN，只有欧洲ETSI曾将其作为定义和部署网络的一个概念。由于它们形式上分为不同的层和面，并使用开放的接口，所以NGN给服务提供商与运营商提供了一个能逐步演进的平台，在此平台上可不断创造，开放和管理新的服务。从这一定义可以看出，NGN最后的落脚点是服务，是可以不断创造、开放和管理的新的服务

　　二、NGN功能模型结构

　　1、NGN功能结构模型的考虑

　　目前，业界基本上按功能划分模式从垂直方向将NGN的体系结构划分为接入和传输层、媒体层、控制层、业务/应用层四个层次，各层之间通过标准的开放接口互连，并通过标准的接口和开放的协议实现与现有通信网络的互连与互通。见图1。

　　该模型主要考虑以软交换技术为核心的下一代网络的体系结构，主要表现为控制层是采用软交换或媒体网关控制器等来实现的，再通过各种媒体网关来实现与现有的各种有线或无线网络（如PSTN、ISDN、PLMN等）的互连与互通。从技术的角度来看，如果说该模型充分地体现了通信网络交换技术演进的话，那么，对于传输技术向智能化方向演进则不能很好地说明。由于交换与传输是通信网络不可分割的两个方面，因此，在NGN的体系结构当中应当充分地体现这两个方面的情况。目前，传输网络正朝着智能光网络——自动交换传送网/自动交换光网络（ASTN/ASON）的方向发展，在ITU-T G.807建议中，就ASTN的要求作了具体的说明，并在ITU-T G.8080建议中就ASON的体系结构作了详细的描述。如图2所示。

　　图2：ASTN/ASON体系结构

　　由图可知，ASON/ASTN的体系结构按逻辑功能可分为传送平面、控制平面和管理平面三个平面。综合考虑NGN的分层模型和ASTN/ASON的体系结构及它们各自的功能特征，包括软交换和ASTN/ASON技术在内NGN的功能结构模型如图3所示。

图3：NGN功能模型

　　在这里，大家认为NGN的功能结构模型是一个三维立体模型。其功能结构的划分方法是先进行层的划分，然后再对每一层进行平面的划分。首先，在垂直方向上，将网络分为接入层、传送层、控制层和应用层四层结构，每层又可以包含相应的子层或其他部分；然后，对于传送层和应用层再从水平方向上分别划分为用户平面、控制平面和管理平面三个平面，分别传送用户信息、控制信息和管理信息；而控制层则划分为媒体网关控制面和ASTN/ASON控制面以及管理面，而作为接入层的电路交换网或其他传统网络保持其原有的网络结构不变，在此不作考虑。不同的层之间通过标准接口和开放协议进行交互通信，不同平面之间不直接进行交互通信，而是通过相应层之间的交互来实现间接的通信。不同层面的具体功能描述如下。

　　1）、接入层

　　该层的主要功能是将各种电路交换网（如PSTN、ISDN、智能网（IN）、No.7信令网及PLMN等）、其他传统网络（如H.323 IP电话网、Internet、用户驻地网（CPE）及各种专网等）和各种用户终端接入到核心分组传送网，对用户业务进行集中、汇聚和传送，同时通过各种媒体网关实现NGN与现有电路交换网之间的互连与互通。该层包括交换和路由技术、有线和无线等各种接入手段，采用ATM、IP等多种接入协议，提供各种宽窄带、移动或固定用户接入，完成对POTS用户、ISDN用户、V.5.2用户、VoDSL用户、IP终端、IP PBX和移动用户等多种用户的接入和管理，并为各种用户提供现有交换网所能提供的各种电信级补充业务，实现真正的多业务接入。该层在水平方向上可以分为该层的主要网络部件为中继网关（TG）、信令网关（SG）、接入网关（AG）、多媒体网关（MG）和无线接入网关（WAG）等各种媒体网关和综合接入设备（IAD）等。

　　2）、传输层

　　该层是能够提供QoS保证的分组化大容量骨干传送平台，其主要功能是完成来自上层的业务信息的高速交换和传送。该层在垂直方向上分为三个子层，包含网络的下三层功能，即第一层的交换和传输，第二层的转接和交换以及第三层的交换和/或路由功能（可选）；该层在水平方向上分为用户平面、控制平面和管理平面三个平面，分别承载用户信息、控制信息和管理信息，实现信息的交换、传输与管理。在这里管理平面负责交换与传输的本地管理功能，包括配置管理、性能管理、故障管理及安全管理等。该层的主要网络部件为宽带ATM交换机、IP/MPLS高速路由器、高速光传送网和ASTN/ASON设备等骨干交换与传输设备。

　　3）、控制层

　　该层是整个网络的核心，是一个集中的智能平台。将基于软交换的NGN的控制平面和ASTN/ASON的控制平面结合在一起，该层可分为媒体网关控制面和ASTN/ASON控制面以及管理面三个平面。其主要功能是通过媒体网关控制面提供终端用户业务端到端的呼叫/会话控制、接入协议适配、互连互通和资源管理等功能；通过ASTN/ASON控制面提供对传输层ASTN/ASON的控制以及信令处理功能等；通过管理面与媒体网关控制面和ASTN/ASON控制面的交互实现对接入层资源的远程管理、传送网资源的远程管理以及应用层的业务与服务的远程管理，同时还对控制层的资源进行管理，从而实现网络业务的控制与融合，并且对网络资源进行有效控制，提高网络资源的利用率及网络运行的有效性。该层的主要网络部件为软交换（Softswitch）或者媒体网关控制器（MGC）、呼叫代理（Call Proxy）、呼叫控制器（Call Controller）、呼叫服务器（Call Server）以及ASTN/ASON的光连接控制器（OCC）等。

　　4）、应用层

　　该层是下一代网络的业务与服务支撑环境，其主要功能是既向大众用户提供服务，同时还向运营支撑系统和业务提供者提供服务支撑。该层利用底层的各种网络资源为用户提供丰富多彩的网络业务和资源管理，提供面向客户的综合智能业务，实现业务的客户化，既可提供PSTN/ISDN所提供的业务，包括话音业务和多媒体业务等基本业务和补充业务；又可与现有的智能网配合提供现有智能网所提供的业务；还可通过提供开放的、功能强大的应用编程接口（API），供第三方业务开发者调用，以便迅速开发出新的业务。该层在垂直方向上由应用和中间件两部分组成。其中应用部分的主要网络部件为各种应用服务器（AS）、AAA（认证、鉴权、计费）服务器、策略服务器（PS）和运营支撑系统（OSS）等，提供各种各样的业务控制逻辑，完成增值业务和相应的服务处理。中间件是GII定义的一些通用App。典型的中间件组件如鉴权、计费、目录、安全、浏览、查找、导航、格式转换等；该层在水平方向上分为用户平面、控制平面和管理平面三个平面，其中用户平面对应各种业务及应用，控制平面对应相应业务及应用的控制信息，如认证、鉴权、计费等，管理平面对应与网络服务有关的运营支撑系统等。

　　由此可见，这种功能结构模型既体现了NGN的功能结构特征，又体现了NGN所采用的关键网络技术，同时还能满足网络技术未来发展的需要。首先，对于控制层而言，目前，媒体网关控制面和ASTN/ASON控制面是两个独立的控制层面，各自独立发展，它们分别对应于基于软交换的NGN的控制层和ASTN/ASON的控制平面，分别对网络业务端到端的呼叫/会话和网络传输的连接进行控制，将来，这两个独立的控制层面可以发展成为一个共同的控制层面，对全网实施统一的控制管理，这将会促进交换、路由与传输技术走向融合，形成一体化的技术解决方案。其次，就管理面而言，它负责对全网进行统一的网络管理，这不仅符合网络技术发展的需要，而且也符合网络运营商的需要；另外，管理面不仅负责传统的传送网络资源的管理，而且还负责控制层资源的管理。最后，需要说明的是管理面并没有以单独一层的形式出现，主要考虑到在网络中引入控制层之后，削弱了传统网络管理的功能，传统网络管理的许多功能将移植到控制层中，例如，在基于软交换的NGN中，就没有考虑管理层，而是由控制层来负责网络的控制与管理；从传送网发展的角度来看，传统的传送网中的连接管理、路由与网络恢复等由网络管理平面完成的功能在ASTN/ASON中将由控制平面来完成。随着网络控制技术的进一步发展，将来网络的控制与管理功能将统一由控制层来完成。

　　2、NGN功能结构模型的基本特点

　　通过以上分析，大家可以将NGN功能结构模型的基本特点归纳如下：

　　1).基于分组的传送平台；

　　2).呼叫/会话控制与承载的分离、业务/应用与呼叫/会话、承载的分离；

　　3).业务与网络的分离及开放接口的规定；

　　4).支撑各种业务（包括实时与非实时业务、单一业务与多媒体业务）；

　　5).包括接入网在内的端到端透明传输的宽带能力；

　　6).可与现有网络互通；

　　7).支撑广泛的移动性。

　　8).用户能够自由地接入不同的业务提供商，并自由地选择他们所需要的业务。

　　3、NGN功能结构模型的实现

　　根据以上对NGN功能结构模型的考虑，大家可以用如图4所示的方案来说明NGN功能结构模型的具体实现。

　　该实现方案与NGN功能结构模型是一致的，包括接入层、传输层、控制层和应用层四层。

　　接入层支撑有线接入和无线接入两种接入方式，分别通过接入网关（AG）/住宅网关（RG）和无线接入网关（WAG）接入传输层的边缘接入路由器，由此接入核心IP光传送网；电路交换网（PSTN/ISDN/IN、No.7信令网及PLMN等）或其他传统网络通过中继网关（TG）/多媒体网关（MG）、信令网关接入传输层的边缘接入路由器，由此接入核心IP光传送网。另外，TG、MG、AG、RG、WAG和SG等还要通过标准接口连接到控制层的软交换，并通过相应的开放协议实现交互通信。

　　传输层由L2交换机、L3交换机、ATM交换机（ATM SW）、IP/MPLS高速路由器、光交叉连接设备（OXC）等交换与传输设备组成，通过OXC之间互连以及交换机、路由器与OXC之间的连接构成核心层IP光传送网及边缘层IP网络，实现具有QoS保证的用户信息的高速交换与传输，同时还要实现信令与管理信息的交换与传输。OXC之间的连接构成ASTN/ASON的传输平面，并与控制层的ASTN/ASON控制面一起构成ASTN/ASON，为交换机、路由器间的互连互通提供高速传输通道，并为软交换和各种媒体网关之间的互连互通提供传输通道。

　　控制层主要由软交换和ASTN/ASON控制面的光连接控制器（OCC）组成。软交换通过对各种媒体网关的控制来实现端到端的呼叫/会话控制，并通过开放的应用编程接口（API）与应用层中的应用服务器（AS）等交互通信，为用户提供各种业务与应用。这种呼叫/会话的请求是由用户端发起的，而呼叫/会话控制的过程也就是软交换通过相应的标准接口协议与各种媒体网关交互通信的过程。ASTN/ASON控制面中的OCC通过用户—网络接口（UNI）与ATM SW、路由器等连接；OCC之间根据管理域的不同划分，可在域内采用域内网络—网络接口（I-NNI）连接，域间采用域间网络—网络接口（E-NNI）连接；OCC通过连接控制接口（CCI）与OXC连接，并通过CCI控制OXC实现传输电路的交换连接。该连接建立的请求是由ATM SW、路由器等发起的。

　　应用层主要由应用服务器（AS）、AAA服务器、策略服务器（PS）、数据库（DB）、运营支撑系统（OSS）和第三方开发平台等组成。它们通过API与软交换连接，通过相应的标准接口协议与软交换之间进行交互通信。通过应用层可以向用户提供各种业务与应用，并支撑广泛的移动性。

　　根据此方案可以实现电路交换网和其他传统网络向NGN的平滑演进，也可以实现传统的传送网向ASTN/ASON的平滑演进。

　　4、通信流程描述

　　下面结合图4以NGN中跨越异构网络的两个PSTN用户A和B之间的通信过程为例，说明使用图3所示的通用参考模型来标识运营商域内或运营商域间支撑NGN所需要的通信流程。

　　当A用户发起呼叫时，该呼叫信号或信令经信令链路传送到No.7信令网的信令转接点（STP），STP将该信令传送到SG，并经SG转换为基于SIGTRAN的IP信令协议后传送到软交换，软交换实行信令功能，一方面响应A用户的呼叫，利用MGCP/H.248协议与SG进行交互，同时启动A用户端相应的TG；另一方面，A端软交换利用SIP或SIP-T协议与B端用户所属的软交换进行交互通信，B端软交换向B用户端相应的SG发出呼叫，利用MGCP/H.248协议与该SG进行交互，该SG将基于SIGTRAN的IP信令协议转换为No.7信令，经信令链路向B用户发起呼叫，同时启动B端用户所属的TG。A端TG启动后，同时启动与其直接相连的路由器。该路由器通过UNI向ASTN/ASON控制平面的OCC发起呼叫，OCC之间通过ASTN/ASON信令（如基于通用多协议标签交换（GMPLS）体系的RSVP-TE、CR-LDP等）进行交互，并通过CCI对ASTN/ASON传送平面的OXC进行控制。与此同时，在ASTN/ASON路由协议（如基于GMPLS体系的OSPF-TE、IS-IS-TE等）的控制下，在A、B端的两个路由器之间建立一条端到端的传输电路，因此，通过软交换提供的端到端的呼叫控制以及ASTN/ASON控制面的呼叫控制，最后，在A、B端的两个TG之间建立一条直通连接的传输电路。紧接着在A、B两个用户之间进行媒体信息的处理、交换与传输，由TG/MG将来自PSTN的TDM话音信号转换为RTP分组格式，经A、B端的两个TG之间已建立的传输电路传输到B端，在B端则完成相反的过程。

　　综上所述，NGN采用分层的网络体系结构，采用标准的接口协议使其具有完全的开放性。分层的网络建设预示着网络发展趋势从各种单一的网络向一体化的、可持续发展的、新的公用通信网转移。可以说，这种完全分层的全开放的体系结构汲取了B-ISDN、ATM、IP、IN和PSTN等技术的精髓，将成为通信网络与技术发展的崭新目标，代表着21世纪新一代通信网络的发展方向

　　二、NGN技术先容

　　NGN技术包括了电信网络各个层面的新技术，这里就仅就下一代网络涉及的IPv6、光纤高速传输技术、软交换、MPLS、ENUM等技术的特点作一描述。

　　1、 IPv6

　　作为网络协议，NGN将基于IPv6。IPv6相对于IPv4的主要优势是，扩大了地址空间，提高了网络的整体吞吐量，服务质量得到很大改善，安全性有了更好的保证，支撑即插即用和移动性，更好地实现了多播功能。IPv6并非尽善尽美，一劳永逸，不可能解决所有问题，何况今后还会遇到现在预计不到的问题。但不管怎样，IPv6带来的好处将使网络上到一个新台阶，并将在发展中不断完善。

　　2．光纤高速传输技术

　　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。因为只有利用光谱才能带来充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、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1980～2000年这20年里增加了大约1万倍。目前已达到40Gbit/s，预计几年后将再增加16倍，达到6.4Tbit/s。超长距离实现了1.28Tbit/s（128×10Gbit/s）无再生传送8000km，波分复用实验室最高水平已达到273个波长，每波长40Gbit/s的10.9Tbit/s系统（日本NEC）。

　　3．光交换与智能光网

　　光有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，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、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面，比点到点传输系统和光联网具有更多的优越性。

　　4．宽带接入

　　NGN必须有宽带接入技术的支撑，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开，各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术五花八门，其中主要技术有高速数字用户线（VDSL），基于以太网无源光网（EPON）的光纤到家（FTTH），自由空间光系统（FSO）、无线局域网（WLAN）。与ADSL相比，VDSL既可工作于不对称方式，也可工作于对称方式，速度要快得多，能支撑ADSL不能支撑的业务。再加上VDSL不基于ATM技术，设备简单，建设快，故总体造价比ADSL便宜。由于具有上述优势，VDSL在2001年开始升温。特别是利用FTTC或FTTB配合VDSL可以成为一种很好的宽带接入方案，既能满足目前需要，也能适应将来更新的技术。所谓EPON，就是把全部数据装在以太网帧内来传送的一种PON。考虑到现在95％的LAN都使用以太网，把以太网技术用于对IP数据最优的接入网是十分合乎逻辑的。由EPON支撑的FTTH现正在悄然兴起，它能支撑Gbit/s的速率，而且成本不久可降到与DSL和HFC网相当的水平。美国在FTTH安装方面在过去12个月中增加了200％多。自由空间光系统（FSO）是光纤通信与无线通信的结合。它通过大气而不是光纤传送光信号。FSO技术既能提供类似光纤的速率，在无线接入带宽上有了明显突破，又不需在频谱这样的稀有资源方面有很大的初始投资（因为无需许可证）。与光纤线路相比，FSO系统不仅安装时间少得多，成本也低得多，FSO已经在企业和多住户单元（MDU）市场得到使用。WLAN具有一定的移动性，灵活性高，建网迅速，管理方便，网络造价低，扩展能力强以及不需许可证等优点。随着其自身技术的提高，现被重新定位为一种高速无线接入技术，在一定范围可满足接入互联网和移动办公的需求，形成了自己的市场空间，与移动通信、固定无线接入、无线个人域网等其它无线技术互为补充。

　　5．城域网

　　城域网也是NGN中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃，有基于SONET/SDH/SDH和ATM的，也有基于以太网或WDM以及MPLS和RPR（弹性分组环技术）等。这里需要一提的是弹性分组环（RPR）和城域光网（MON）。弹性分组环是面向数据（特别是以太网）的一种光环新技术，它利用了大部分数据业务的实时性不如话音那样强的事实，使用双环工作方式。RPR与媒体无关，可扩展，采用分布式管理、拥塞控制与保护机制，具备分服务等级的能力，它比SONET/SDH能更有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商及其企业客户的成本，使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。城域光网是代表发展方向的城域网技术，其目的是把光网在成本与网络效率方面的好处带给最终用户。城域光网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台，能提供动态的、基于标准的多协议支撑，同时具备高效配置、生存能力和综合网络管理的能力。

　　6．软交换

　　软交换是NGN的核心，定位于NGN的控制层，其主要设计思想是业务/控制与传送／接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活的提供业务。更具体的讲，软交换是一个基于App的分布式交换／控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放业务、控制、接入、和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可以方便的在网上引入多种业务。软交换应用于四个方面：虚拟中继、多业务应用、电信级拨号接入、下一代本地交换系统。目前固定网上软交换一般可以提供三类业务，第一类也因为是传统话音业务，是指PSTN相关的业务、ISDN业务和智能网业务；第二类是话音与互联网相结合的业务，如点击拨号和Internet Call Waiting；第三类是多媒体业务，分为点对点多媒体通信和桌面共享（允许用户建立多方的会话）。

　　我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是：“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一,它独立于传送网络,主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能,同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务,并向第三方提供可编程能力。”可以说,软交换是NGN的司令部,是电路交换网与IP网的协调中心,通过对各种媒体网关的控制实现不同网络之间的业务层融合。

　　在通信系统中,控制是通过协商解决的,相应的就须有协议。在NGN体系结构中,软交换作为控制中心,正是通过支撑H.248/MEGACO、SIP、SIGTRAN、BICC、H.323等多种协议实现的。

　　1）、SIP 协议-Session Initiation Protocol. 按照IETF RFC2543定义,SIP协议是一种应用层控制协议,用于创建、修改和终结多媒体会话或呼叫。这些多媒体会话包括Internet多媒体会议、远程教育、Internet电话等诸如此类的应用。SIP协议可于TCP或UDP之上传送,由于SIP本身具有握手机制,可首选UDP。据调查,在各厂商的开发计划中,支撑SIP协议的厂商正大幅度增加。SIP协议已被广泛接受为包括3G移动多媒体在内的多媒体业务与应用的核心协议。

　　2）、H.248/MEGACO协议-媒体网关控制协议。H.248/MEGACO协议是ITU和IETF取得共识,共同推进的一种网关控制协议。在解决了H.323的复杂、伸缩性差等缺点之后,H.248/MEGACO得到了广泛的厂商支撑,成为下一代网络关键的媒体网关控制协议。

　　3）、SIGTRAN协议-信令传送协议。SIGTRAN是在IP网络中传递电路交换网中信令协议（主要是NO.7信令）的堆栈,通过信令网关SG实现。在我国规范中,信令网关SG用于NO.7网与IP网的互通边缘,对信令信息进行中继、翻译或终结处理。下面给出SIGTRAN的协议栈模型。作为下一代网络控制核心的Soft switch,结合了传统电话网络可靠性和IP技术灵活性与有效性的优点,是传统的电路交换网向分组化网络过渡的重要网络概念。需要特别说明的是,NGN的发展不仅在于软交换,更在于各层的全面技术进步。如传送层上发展迅速的DWDM、光网络技术,业务层上API接口技术,接入层上包括无线在内的各种宽窄带接入技术如LMDS、xDSL等等。

　　3.2 软交换产品发展现状

　　软交换技术最初由计算机网络设备商提出，主要用于解决企业用户的VoIP接入问题。随着业界对软交换的逐步肯定，传统交换设备制造商纷纷加入到软交换的研制队伍中，并陆续推出针对运营商级的解决方案，使得软交换设备规模从企业级应用迈向了运营级应用。目前各厂家使用内部协议或业界标准协议，对基本语音业务及补充业务都能予以支撑，多媒体业务大多处于研发之中，在今后的一段时间内将会有所发展和完善。

　　各厂商基本上都能提供支撑多种业务解决方案的产品，有些厂家基于一套软交换设备来提供各种解决方案，有的使用多套软交换产品分别实现各种解决方案。

　　在各种业务解决方案中，较为成熟的是长途中继Class4解决方案，这一方案功能较为简单且提出最早，一般不涉及用户数据的管理，可支撑300、800等简单业务。

　　对于提供端局业务的Class5解决方案各厂家也都能支撑，能够提供原PSTN交换机所能提供的基本话音及补充业务，能够提供多种用户接入手段，包括POTS、BRI、PRI、V5.2、ADSL、以太网接入等，还可对H323、H248等智能终端用户进行控制。

　　有的厂家基本已实现基于SIP协议的多媒体业务解决方案，实现多媒体业务的能力较强，并已能提供某些业务进行演示；但也有厂家目前仍只是在谈概念，其实并没有实际的业务，它的多媒体业务服务器实际上并不能称之为一个完全的SIP体系，充其量不过一个IP地址与SIP用户名的转换器。

　　对于支撑第三方业务开发平台的API接口，各厂家均提出了自己的解决方案，具体性能及可用性如何仍有待验证。

　　3.3 软交换技术应用情况

　　长途汇接（Class4）是厂商最早极力推荐给各PSTN运营商的解决方案，在世界范围内已有多家运营商进行了试验，目前已有商用实例。

　　随着厂商陆续推出运营级的本地接入（Class5）解决方案，在世界范围内也已有运营商在网上进行试验，离实际应用还有一段时间，有些问题尚待解决。

　　多业务应用方案在2001年底已有厂家提供初步方案，但此类方案目前仍处于实验室阶段，并且通过该方案提供的业务种类及可行性还有待运营商与厂商共同研究。

　　从整个业界看，目前各运营商对软交换都持较为审慎的态度在进行或计划进行试验。据有关资料显示：通过对世界上50个运营商进行问题调研，“你认为IP电话将在何时能够提供与电路交换/ATM相当的价格和性能”，结果返为“2003年4个、2004年2个、2005年13个、2006年2个、2007年20个”。由此可见，大部分运营商认为IP电话将在2005年后会比较可能提供与电路交换/ATM相当的价格和性能。

　　7、3G和后3G移动通信系统

　　3G定位于多媒体IP业务，传输容量更大，灵活性更高，形成了家族式的世界单一标准，并将引入新的商业模式，目前正处在走向大规模商用的关键时刻。值得关注的是，3G将与IPv6相结合。欧盟认为，IPv6是发展3G的必要工具，若想大规模发展3G，就不得不升级到IPv6。制定3G标准的3GPP组织于2000年5月已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。包括4G在内的后3G系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，使传输容量再上一个台阶。在不同网络问可无缝提供服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统，与其它技术共享一个IP核心网。它们均为支撑NGN的基础设施。

　　8．IP终端

　　随着政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等等的普及，必须开发相应的IP终端来与之适配。许多企业现正在从固定电话机开始开发基于IP的用户设备，其中包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统、家用电器、音响设备、电冰箱及调光开关和电咖啡壶等。所有这些设备都将挂在网上，可以通过家庭LAN或个人域网（PAN）接入或从远端PC机接入

　
　　9．网络安全技术

　　网络安全与信息安全是休戚相关的，网络不安全，就谈不上信息安全。现在，除了常用的防火墙、代理服务器、安全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技术外，还要采取更多的措施来加强网络的安全，例如针对现有路由器、交换机、边界网关协议（BGP）、域名系统（DNS）所存在的安全弱点提出解决办法；迅速采用增强安全性的网络协议（特别是IPv6）；对关键的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护；实时全面观察了解整个网络的情况，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，在找到和克服安全弱点之前或者另加安全性之前不允许把它们匆忙推向市场等。

　　10、MPLS

　　MPLS技术的全称是多协议标签交换技术，是一种新兴的路由交换技术，是面向连接的转发技术和IP路由协议的结合，它采用了ATM中的信元交换思想和高速分组转发技术。在MPLS域中的核心LSR，利用简单的表及查询在L2层进行分组的转发，使得转发速度非常迅速。MPLS技术通过为数据流定义不同的颗粒度，借助于支撑QoS支撑；MPLS还可应用于流量工程、路径保护和VPN领域；MPLS应用于光域，产生了GMPLS等技术。MPLS对下一代IP网络的QoS以及IP分组直接在光网络承载都起着非常重要的作用。

　　3、ENUM

　　ENUM是IETF的电话号码映射工作组（Telephone Number Mapping working group,简称ENUM）定义的一个协议－RFC2916，它定义了将E.164号码转换成为域名形式放在DNS服务器的数据库中的方法，每个由E.164号码转化而成的域名可以对应一系列的统一资源标识，从而使国际统一的E.164电话号码成为可以在互联网中使用的网络地址资源。ENUM可以利用电话号码来查找注册人的电子邮件、IP电话号码、统一信息、IP传真或个人网页等多种信息。E.164号码是传统电信网络中使用的重要资源，DNS系统是互联网的重要基础，ENUM将两者结合起来，促进了传统电信网和互联网的融合。

　　三、国内外主要发展动态

　　1、国外的NGN行动计划

　　到目前为止，没有一个标准化组织或权威机构提出对NGN的严格定义。因为NGN好比一个新生儿，虽然大家知道它一定会成长起来，但大家并不清楚最终它会长成什么样，而且在它的成长过程中必然会遇到这样或那样的问题，有些意料得到，有些则不然。所以实际上无法对NGN作出严格的定义。在国外，NGN并不是一个新的专用词汇，一般泛指采用了比目前网络更为先进的技术或能够提供更先进业务的网络。1996年，美国政府与大学分别牵头提出下一代Internet行动计划（NGI）和Internet2。与此同时，国际上还有很多个政府部门、行业团体、标准化组织等机构机构和参与的NGN行动计划，如IETF的下一代IP、3GP与UMTS论坛的下一代移动通信、加拿大的CANET3、欧盟的NGN行动计划等。这些NGN计划与行动几乎与软交换没有什么关系，它们有的是专门研究本领域的网络技术发展（例如IETF的“下一代IP”研究的是如何从IPv4向IPv6过渡），有的则是包容了多种网络技术与应用的综合研究项目。从1997年起，美国每年举行两次大型NGN会议，探讨网络下一步该如何发展。

　　在众多的NGN计划中，欧盟的NGN行动计划是一个内容广泛、技术全面的大型项目。欧盟2001年1月1日启动了为期两年的NGN项目，其使命是：创建一个网络基础设施，为NGN所有要讨论的课题提供开发的研究环境，以促使分散于各相关国际标准机构、论坛和其它组织的已有成果达成一致意见，希望通过NGN行动计划推动欧洲信息技术的发展。

　　此项目欧盟组织于出资赞助，来自其成员国的数十个业务提供商、设备制造商、研究机构踊跃参与。NGN行动计划分为7个工作组，工作组1～7分别侧重以下领域的研究：网络设施，移动与无线，光网络，家庭网络，边缘设备（Edge Devices），QoS/CoS、SLA/SLS、IPv6、光网。接入网、有线与无线的融合、内容与网络的管理、业务、卫星、移动通信以及互操作性等。其中不仅包括网络技术的发展和演进，还包括业务需求与业务模型、管制政策等内容。例如QoS的研究，不仅仅是研究从网络技术上如何实现对QoS的支撑，还包括各种应用对QoS的需求，以及IPv6中的QoS等。

　　在经过了一年的研究以后，欧盟认为NGN应该是比今天更好的网络，它将是具有更高速率，支撑更多的业务，以更综合的方式支撑多种业务，支撑多种水平的QoS，运行/维护/管理更简单、经济。欧盟还对NGN的网络技术与业务达成了以下结论性意见：

　　将有多种多样的接入和核心网络服务于社会；

　　由于网络技术的多样性，互通和互操作将成为今后的主要问题；

　　NGN（IPv6，3G和WDM）将广泛用来提供宽带、高质量、安全的业务；

　　新的通信App将驱动个性化增值业务的发展；

　　标准将在NGN中起到重要的作用。

　　从上述欧盟的NGN行动计划中可以看出，NGN是一个范围很广的概念，它所讨论的内容是与未来网络相关的方方面面的事情，不止是Internet、移动、IPv6、光或业务，而是所有这些的总和。

　　国外也有一些专门生产下一代话音设备的企业提出针对话音网的下一代组网技术，例如Telcordia（原Bellcore）提出的基于软交换的NGN方案。但从媒体的报道和业界的认知程度来看，软交换并不是NGN的主流观点与技术。

　　2、中国有关NGN的研究

　　中国在20世纪90年代末就已经开始了下一代网络发展战略的研究，例如信息产业部电信研究院承担的“新时期电信网发展战略的总体思路”课题，在当时的情况下为我国电信网的发展提出了很好的建议。随着技术与业务的发展，NGN的内容也在不断地发展与完善。

　　1999年中国国家自然科学基金委员会设立专项基金创建了国内第一个“中国高速互联研究试验网络”，连接了北京六个单位的节点并与中国教育科研网和中国科技网相连。该网络技术先进，在有关领域取得了一批重大研究成果，实现了与先进的国际下一代互联网（Internet2）的连通，开发了先进的多媒体实时交互环境系统，为中国各领域科学家参与国际研究提供了基础设施平台，为中国下一代互联网的发展提供了动力。网络中使用了中国自主研制的DWDM光传输技术，容量为200Gbit/s，传输距离为400km。由此还研制建成了中国下一代互联网交换中心。

　　2002年初，中国高技术研究发展计划（863计划）的通信技术主体组也启动了“新一代信息网络NGN发展战略研究”的课题，此课题将以NGN 为主题，在了解与掌握国内外最新研究和发展动态的基础上，结合中国国情，深入研究和发现网络技术发展过程中包括技术、业务、市场等方面的核心问题，提出切合中国实际、符合世界潮流、具有前瞻性的网络技术发展主导趋势。并将结合国家863计划的实施，凝练出新一代信息网络关键技术及在中国的总体发展战略。

　　五、框架目标展望及发展策略考虑
　
　　(1)对NGN是否应为全IP化网络之争的看法

　　根据前面对NGN背景的探讨可看出，IP网的飞速发展，巨大的市场及全球覆盖的现实，人们很容易认同在IP协议基础上进一步演进提高，以较好地融合现有网络，平滑地向希望中的NGN发展这种观点。另一方面，E-mail，WWW浏览及VoIP等业务的普及与飞速扩展，导致IP网的全球覆盖、全方位命名与服务，其开放性及可经济有效地支撑多业务运行的特点，使人们感到它与GII的构想甚为相似，认为可以采取IP协议支撑核心网平台进行未来网络的融合与演进。在此基础上，若要实现各类网络层面最经济有效的互联，网络终端、PAN，LAN，MAN及WAN当然均以IP化为好，这便导致“NGN应是全IP化网络”观点的提出。相反，TINA观点中明确指出，IP网的三大缺陷确是事实，必须改变网络层结构，以中间件层为基础才能真正向NGN演进，从而提出了“NGN不应该是全IP化网络”的观点。看来，这两种观点均有其理由及可取之处，但应避免偏激，否则难以取长补短，取得现实有效的融合与推进。一方面，想要完全抛开现存IP网而推向NGN是缺乏基础的，不现实的。另一方面，希翼用今天的IP网一统天下显然不切实际，显得过分乐观与理想化，今天的IP网协议必然与未来NGN协议有很大差异。尽管还会有不少相似之处，但研究和发展NGN必须认真分析这些差距的根源，找出有效的解决办法才行。应该承认, 对NGN而言，即使可以提出“IP为基础”或“全IP化”中“IP”的概念与含义，但它们确实不是原先意义上的IP，原先意义上的IP的一系列缺陷导致无法实施所希望的NGN的基本目标。ITU则应抓紧这一机会，博采众长，全面协调，合理保留与使用IP协议的合理成份，并重视一切有益的概念与现实途径，使NGN的新协议与现实装备的可行性均获得长足提高，从而不负众望。对NGN与GII的关系首先应作出明确合理的阐述，NGN的定义亦必须合理，并划分必要的阶段。其次，除应对网络结构进行纵向层面的优化外，对其横向层面，甚至多维层面也应协调，指出其优化结构的导向。

　　2）NGN的框架目标展望及分阶段推进策略

　　对NGN框架目标可作如下展望：
　　●采用分层的全开放式的平台体系与标准接口，具有独立的模块化的结构；
　　●基于统一协议的分组型网络构架；
　　●以市场与业务驱动为导向，将呼叫控制与网络传送层及业务层完全分离；
　　●能提供语音、数据及多媒体等综合业务，对各种业务提供有保证的端到端QoS；
　　●能向用户提供任意时间、任何地点与多样化的宽带无缝隙接入，并有足够的容量扩展潜力；
　　●有适当等级、合理及必须的安全性；
　　●有足够的网络智能功能与端到端的网管能力；
　　●具备有效的跨协议、跨标准国际漫游能力；
　　●有跨标准、跨业务运营商、跨市场的网络互联互通能力；
　　●有服务的快速布设与可移植性，可充分利用平台的开放性与标准性，积极调动运营商及第三方的天才与创造性，快速丰富业务种类与市场应用模式；
　　●网络结构前后向兼容、保护投资、允许平滑演进，促使电信网、计算机网及有线电视网的三网真正融合。

　　显然，按这样的框架目标实施的NGN决不可能轻而易举地一步到位，必然是一个分阶段、积极稳妥、科学求实地一步步向GII演进发展的漫长征途。

　　NGN概念的提出表达了希望实现三网逐步融合并迈向GII的有效途径的初衷。它不是下一代Internet网，更不是下一代PSTN电话网及有线电视网，而是以全新IP协议为基础，有机地融语音、视象、数据于一体的面貌全新的网络，它将真正使网络设施不受时间、空间和带宽的限制，充分实现网络个性化，使基于网络的虚拟世界与现实世界完美地融合起来。接近零的网络时迟与优良的端到端QoS性能，满意的网络与系统的可靠性与可用性，以及足以信赖的网络安全性，使网络接入可实现普遍灵活、多样化、个性化的5W（5A）方式的无缝隙宽带接入。一般认为，实现这一宏伟目标大致要经历以下几个阶段，而且后续阶段的相关任务在前导阶段中或许已在探索或局部实施。

　　（1）启动阶段。在此阶段应较好地解决启动问题，坚定地迈好成功的第一步。一方面要尽快完成NGN的确切定义、基本框架目标、阶段划分、实施途径等标准化工作，同时以软交换等技术为核心，试验探索及启动实施基于TDM的电路型PSTN语音网络和基于ATM／IP分组型的网络，向初级NGN网络的融合演进，降低NGN的建设成本和运营花费，使高创收机遇、有效的前后向兼容、平滑演进及紧密用户关系、发挥用户积极性和创造性等优点，能有所体现。应该说，这是检验NGN能否成功而迈出的最重要的第一步。
　　（2）解决QoS问题阶段。在此阶段中，应较好地解决SDH或WDM上以IP为基础的网络的QoS保证，甚至较好地解决全IP网络端到端的QoS保证，使以IP为基础的平台上运作的NGN网络真正能达到电信级的业务质量要求。
　　（3）解决安全性问题阶段。这是目前Internet／IP存在的要害问题，应调动一切有益的网络结构概念、网络安全技术，包括充分利用中间件结构概念与App技术，真正获得满意的网络安全解决办法，否则基于网络的电子业务及网络托管等的实施，均为一句空话。
　　（4）互操作阶段。这是在充分开放标准的基础上，真正实现有效的跨协议、跨标准国际漫游及跨标准、跨业务运营商、跨市场的网络互联互通的必须步骤。
　　（5）综合协调全网智能管理及业务运行阶段。真正摆脱目前Internet/IP网络的弱智管理状态，包括资源管理在内，充分利用一整套自学习、自适应智能管理技术，实现全网多业务、多模式运行时的高度自适应、智能化管理，确保全网运作的应变能力及满意的可靠性与可用性。

　　应该说，上述阶段不是机械的物理式划分，而是网络层次内涵上的阶段划分。而且，每一阶段的实施均应贯彻无缝隙前后向兼容演进原则，有机地保持各类业务运行的连续性，并不断创造与增加可赢利的新业务。

　　在发展我国NGN时，注意下述策略考虑是有益的：

　　（1）从网络核心至边际，甚至接入传送承载层面上充分发挥光的作用，否则所谓无限带宽、零时延及光速网络经济等无从谈起。从网络的统一平台协议及QoS保证、安全控制与智能管理角度的应用服务层面考虑，应博采众长，集各家精华，建立一个尽可能令人满意的全新的IP，以不负众望，不违反NGN推进的初衷。从全球无缝隙覆盖个人多媒体通信个性化要求及宽带接入层面考虑，应充分发挥无线，特别是移动通信的作用，否则光速经济时代的个性化业务特色与网络托管业务等均为空中楼阁，不可能实现。
　　（2）软交换、App（定义的）无线电、中间件以及系统、网络与设备的自适应智能控制等整套App工程技术将是发展NGN的精髓。如上所述，NGN概念以及将原本不灵活且结构僵化的网络结构推向NGN概念，亦是结合计算机领域PC机发展经验的结果。采用分层及全开放模式，并具独立的模块化结构，实施业务驱动，可使业务与呼叫控制及呼叫控制与承载完全分离, 从而具有最大限度的网络结构与业务应用的灵活性。而就“中间件”这一名词而言，虽不是一个新词，但不断赋予了新的含义。在不断发展的网络环境中，无论是硬件平台还是App平台，都不可能完全统一。为能更好地开发和应用在异构分布式平台上运行的应用App，迫切需要一种基于标准的、独立于计算机硬件及操作系统的开发和运行环境，于是“中间件”技术便应运而生。目前，中间件技术已与操作系统及数据库并驾齐驱，成为基础App领域的三驾马车。可以预料，对NGN及宽带无线与3G／4G等宽带移动而言，中间件技术亦将成为其解决多平台、多业务环境中安全控制及应用业务增值发展的重要手段。
　　（3）无论NGN、宽带无线还是3G，均有巨大的潜在经济价值与发明创造空间存在，且NGN与未来GII目标相沟通，更为重要。传统运营商、新兴运营商、长途通信批发企业、移动运营商、骨干ISP以及有实力的国内外制造厂商等都瞄准与寄厚望于NGN。对此，我国相关政府主管部门应密切关注此事，无论对标准化工作、相关试验探索及初期应用工作，均应象3G那样予以高度重视和积极支撑，在国际与国内均接近同样起跑线水平的有利条件下，充分利用我国诱人的市场潜力，加强政府的宏观组织协调作用，搞好我国自主常识创新及加入WTO新环境下与外国朋友的真正有效的多赢合作。
　　（4）鉴于NGN从定义、基本框架目标及结构装备等开始，都有很多不确定因素存在，因此在目前“NGN热”之际, 特别应避免不切实际的“炒作”与一烘而上。即使就软交换技术而言，也是一种发展中的新技术，其协议兼容性、标准及产品成熟性、多媒体业务的有效软交换、媒体网关与软交换的网络调配与综合管理以及软交换的现有网管能力等方面仍有不少问题存在，如何确定目前软交换的应用定位及渐进发展步骤等，均应谨慎从事。因此，发展NGN一定要坚持“积极、稳妥、科学、求实”的基本发展原则，以便将发展建设的投资风险降至最小，否则将违背NGN概念的初衷。

　　结束语: NGN好比一个新生儿，在不久的将来它一定会成长起来。但无法预测最终它会是什么样，因为在它的成长过程中必然会遇到这样和那样的问题，有些预料得到，有些预料不到。但有理由相信，NGN必将在不断探索、不断创新、不断演进的过程中成长起来，它将在容量、质量、功能和包容性上给予足够的保证，可以放开手脚创造更多更有价值的服务与应用，把人类带入一个新的信息时代。

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