赵慧玲：国际NGN标准框架基本形成_电信_NGN及软交换

赵慧玲：国际NGN标准框架基本形成

赵慧玲 2004/03/24

　　摘要：本文在明确NGN的研究方向和重点研究内容的基础上，从NGN的框架结构、业务要求、功能要求、移动性管理、服务质量和研究重点等方面对NGN的最新进展情况进行了概括的介绍，并对可管理的IP网络架构进行了描述。

　　关键词：NGN、QoS、网络架构

　　1.引言

　　下一代网络能够提供可靠的服务质量保证，支持语音、视频和数据多媒体业务承载能力，具有支持快速灵活的新业务生成能力无疑是电信产业发展关注的焦点。尽管对于下一代网络仍然争议颇多，但NGN的研究步伐一直没有停滞，变革是一定的，但是如何演进和实施仍需深入研究和探讨。

　　本文将NGN的最新研究进展和今后NGN研究重点作一概况介绍。

　　2.NGN的定义

　　2004年02ITU-T SG13会议经过激烈的辩论，给出了NGN的定义：

　　NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它提供用户对不同业务提供商网络的自由地接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。

　　NGN的基本特征如下：

　　·分组传送；

　　·控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离；

　　·业务提供与网络分离，提供开放接口；

　　·利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用(包括实时、流、非实时和多媒体业务)；

　　·具有端到端QoS和透明的传输能力；

　　·通过开放接口与传统网络互通；

　　·具有通用移动性；

　　·允许用户自由地接入不同业务提供商；

　　·支持多样标识体系，并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由；

　　·同一业务具有统一的业务特性；

　　·融合固定与移动业务；

　　·业务功能独立于底层传送技术；

　　·适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。

　　NGN的能力

　　·具有业务开发、布署和管理各种业务的能力；

　　·业务和网络的分离，使得网络和业务可以独立发展演进；

　　·各功能实体分布在现有或新网络之中，具有与现有网络互通的能力；

　　·支持现有的和NGN新增的多种终端；

　　·提供对现有语音业务向NGN的过渡中关键技术的支持；

　　·支持通用移动性，具有用户接入的无关性和业务使用的一致性特点；

　　NGN的目标

　　NGN的目标是满足新的通信需求，以促进公平竞争、鼓励个人投资、定义满足各种管理要求的通信体系结构以及提供开放的网络接入方式。

　　NGN的研究领域

　　·NGN的通用框架模型；

　　·NGN的功能体系结构模型；

　　·端到端业务质量(QoS)；

　　·业务平台(APIs)；

　　·网络管理；

　　·安全；

　　·通用移动性；

　　·网络控制体系及协议；

　　·业务能力和业务体系结构；

　　·NGN中业务和网间的互操作性

　　·编号、命名和编址；

　　3.NGN业务要求

　　NGN要求支持实时业务和非实时业务;支持对等型通信和客户-服务器型通信，;支持固定用户和移动用户的接入，所以NGN至少具备以下业务能力：授权、认证、离线或在线计费、定位、策略控制、会话处理、载体提供、信息交换等。此外，NGN应具有IP多媒体应用的协商能力以定义和选择IP多媒体会话的可用媒体部件和资源、QoS等；应具有快速的业务生成和配置能力使得某些应用及其相关技术不必等到标准化就可以在网络中有效配置。

　　4.NGN的网络要求

　　NGN功能的增强及业务要求的提高需要相应的网络条件来支撑，因此，对网络架构、网络技术和控制管理等方面都提出了新的要求。NGN架构应该独立于特定应用并且在功能上分离，目前比较一致的划分是分为传送平面、会话和呼叫控制平面、应用平面和管理平面。NGN还应该提供多种接入类型，如XDSL、Cable、以太网、WLAN、蜂窝无线接入等。

　　在互操作方面，NGN应该支持与现存的固定/移动话音和数据网络的互操作，包括PSTN、ISDN、2G和3G移动网络、Internet。在移动性方面，NGN要支持用户和终端的漫游和游牧性，提供用户和终端的注册功能和移动性管理功能，识别用户轮廓和建立用户数据库，为漫游用户提供不同网络和接入技术下的无缝移交机制。在安全性方面，NGN要与其它网络和用户之间建立一种信任关系，具有对它们的识别和鉴权能力，能够在任何时间核实用户身份，检查用户是否具备使用资源和接入业务的权利；而从用户的角度，用户也应该能够对网络进行识别。在QoS方面，NGN应该提供域内和跨域的端到端QoS；QoS体系要支持多管理域且独立于各种接入技术；支持基于测量的准入控制和拥塞控制；支持基于使用的记账和计费。在用户网络方面，NGN的用户网络应该能够为一个IP多媒体会话或单个媒体流确定一个可选的目的地，并有权发起向其它目的地的转向；用户可以平行地运行多个多媒体会话并在任何时刻暂停、继续和终止会话。在OAM方面，NGN要提供多种技术和业务下的管理功能，既要支持分段的OAM又要支持端到端的OAM；支持层间OAM的互操作；此外，对保护倒换和重路由能力也提出了新的要求。

　　5.NGN的移动性管理

　　移动性是指对于用户和终端位置的改变而持续接入服务、继续通信的能力。移动性可划分为两个级别，一是称为“游牧的”移动性，指用户在移动时能改变其网络接入点，但正在进行的服务会话会完全停止，需要重新启动；另外一个称为无缝移动，指当用户或终端移动时，能随时改变其网络接入点而不中断正在进行的服务会话。这些都需要求在核心网提供相应的功能来支持移动性，这些功能应该包括用户鉴别、授权，位置更新、用户信息的下载等，我们称之为移动性管理。为用户和终端提供移动性管理以保证不同网络间的漫游和服务的无缝移动性是NGN最紧迫的需求之一。从用户的观点来看，用户应该可以被标识为移动用户或固定用户；应该能从任何网络接入点接入网络，包括使用任何接入技术进行用户的网间漫游；并且用户的有效性和可靠性应该为网络功能所知。

　　依据NGN网络拓扑，NGN中的移动性管理可分类为网间移动性管理，它主要是解决不同NGN间NNI移动性管理问题；网内移动性管理，它主要是解决NGN内的NNI移动性管理问题；接入网的移动性管理，它主要是解决接入网内的移动性问题。由于解决问题的着重点不同，这三类对移动性管理的要求也不同。接入网内移动性管理由于其相同的接入技术和同一的运营者而相对简单，对网内移动性管理也同样如此。而网间移动性管理由于涉及到不同的接入技术和不同的运营者而相对复杂。总的来说，对移动性管理的要求有以下几点：

　　·独立于接入网技术：NGN将由基于IP技术的核心网和使用不同接入技术的接入网络构成，所以要求移动性管理与接入技术无关；

　　·基于IP技术：NGN将以IP为基础，移动性管理也应该和IP技术衔接良好，包括Ipv4和Ipv6；

　　·持网络间的漫游而不依赖接入类型和网络管理归属；

　　·支持终端、个人和服务的移动性。

　　此外，为了支持用户的移动性要求，在控制层需要实现一些特定的功能，如识别和鉴定机制、接入控制和授权功能、位置管理(包括网络位置和地理位置管理)、寻呼能力、IP地址分配和管理(包括固定的和动态的IP地址)、用户环境、用户轮廓及用户数据权限管理、支持不同类别的移动性管理的功能交互。

　　6.可管理的IP网络框架

　　随着IP网络技术的发展，IP网络在网络资源的复用能力，组网的灵活性和扩展性等方面具有巨大优势。同时，随着基于IP网络技术的Internet的普及，使得在IP网络上承载多业务，包括电信业务成为明确的发展趋势。这里电信业务主要指话音和视频业务。它包含三个特征：第一个特征是这些业务的流量主要是连续媒体流，而且通常具有交互性；第二个特征是这些业务需要满足电信级的性能和可靠性要求；第三个特征是这些业务是可运营、可管理的。电信运营商作为业务提供商能够为业务提供而收费、同时为服务性能提供承诺。

　　MAN-NGN的概念是基于SLA的可管理的IP网络，SLA是业务提供者与用户之间的业务协定，SLA明确了用户的要求和业务提供者的承诺，规定了提供的服务质量标准，设定了业务提供者必须完成的性能指标。

　　SLA中定义的网络能力都可以向用户提供，SLA以基于请求或定购的方式实现，用户也可以为每种应用指定具体的性能要求，如带宽、传递时延、丢失率等，当然，也可以不要SLA，即享受没有服务质量保证的尽力而为服务。IP网络中应用SLA可以确保提供给用户的网络性能和可用性。迄今为止，网络运营商只能控制包括可靠性和可用性在内的网络性能。通过与用户的协商，运营商应该能够控制和管理IP网络的资源，以根据不同的应用类型和设备类型提供与所协商的SLA相一致的端到端连接性能。

　　MAN-NGN业务是从用户的角度来定义的，这与现存网络的业务概念有很大不同。网络与业务提供的功能相分离，网络提供者负责网络资源的调度和网络控制并提供给用户一定的网络能力，用户可以在网络提供者的帮助下开发自己的业务。MAN-NGN业务可以定义为：(1)允许用户选择端用户(包括人、终端设备、应用);(2)允许用户利用网络提供者提供的相关网络资源配置自己的网络业务和网络结构;(3)允许用户通过与网络提供者协商关于QoS和包括安全能力在内的网络性能的SLA来为自己的网络选择一些控制和管理功能。

　　MAN-NGN业务要求网络提供者向用户提供一定的网络能力，这些网络能力可以经双方协商，划分成不同的管理等级.

　　MAN-NGN的业务要求可以分为应用级性能和网络级性能要求。

　　(1)端用户业务要求，即应用级性能要求包括：可用性(如99.999%)、响应时间(如下载1M文件的时间小于5ms)、业务阻塞概率、业务优先级和QoS/CoS。

　　(2)网络提供者业务要求，即网络级性能要求包括：包差错率和包丢失率、双向时延/单径时延和时延抖动、可用性(系统正常运行时间、平均故障时间、平均修复时间)、峰值带宽、有效带宽和最低带宽、移动接入时本地认证的双向时延、接入阻塞概率和业务完成概率、流量监测和统计。

　　(3)VPN业务要求与网络提供者业务要求基本相同，但考虑到如果网络提供者能够在不同的VPN之间共享物理基础设施，而不是象现在这样对不同的VPN采用物理上独立的链路和路由器分别操作，那么将大大节省成本。因此VPN的业务要求还包括VPN的配置和操作、VPN认证和鉴权在内的安全性保证。

　　(4)应用提供者业务要求依赖于特定的应用，其业务要求与应用客户数量、应用服务器能力、连接客户和应用提供者的网络的能力密切相关。性能要求包括：传送优先级和QoS/CoS、包括准入控制和认证在内的安全性保证、性能监测、对用户、业务及终端类型的识别、服务器冗余性和服务器聚类、命名和认证的双向时延。

　　7.基于IP网络QOS要求

　　对电信营运商而言，现在面临的挑战是如何以一种非常有效而现实的方式来为不同的业务提供满意的端到端QoS保证，同时还要充分考虑到全网的性能。实现统一的支持QoS能力的IP网络是发展的趋势。现存的解决方案包括RSVP, IntServ, DiffServ, MPLS, TE,策略管理, QoS信令等，但这些方法并不未能根本解决QoS的问题。而且，由于目前各设备制造商实现QoS的方式不同，没有完成相关标准化的工作，成为端到端QoS不能解决的主要原因。在IP网络中支持端到端QoS能力的标准化方面，IETF和ITU-T发挥了各自的作用，IETF致力于各种具体实施协议的制定，而ITU-T则更侧重于整体框架的制定和IP性能指标体系的构建。此外，MSF(城域网交换论坛)、Internet II和IPCablecom也提供了多种的多种端到端IP QoS解决方案。

　　目前ITU-TSG13在IPQOS方面围绕的三个草案建议开展工作

　　(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.

　　本次会议通过(consent)了Y.qosar。

　　Y.qosar的进展

　　Y.qosqr草案建议提供了在分组网络中支持QoS的框架。这一框架结构由一组QoS构建模块组成。这些模块跨越了三个逻辑层面，即控制平面、数据平面和管理平面。它们组合起来可以达到控制网络性能的目的。最终借助这些模块的组合应用可以帮助电信营运商提供综合的业务性能，从而确定出针对某种业务的客户满意度。

　　Y.123.qos的进展

　　Y.123.qos草案建议给出了基于以太的IP接入网络的QoS架构。它规定了一个分层的参考模型，并给出了协议需求及实施方法。在Y.123.qos中针对此架构所涉及的拓扑及资源状态收集需求及信令描述也进行规定。

　　Y.e2eqos的进展

　　Y.e2e草案建议给出了从IP网络演进成为NGN网络的一种端到端QoS架构。尤其是在核心网络中，MPLS做为一种关键技术而应得以支持，从而方便地提供VPN、流量工程和QoS路由。将在一下方面开展工作:

　　(1)、应进一步增强计费灵活性和商业应用模式的研究；(2)、进一步深入研究业务控制层与承载层间的接口与控制信息的交互。(3)、加强域间QoS控制的研究；(4)、进一步包含无连接业务的情况，增大协议适用范围。(5)、增加对移动性的支持。

　　8.对NGN软交换的看法

　　软交换技术经过几年的探讨和试验已经开始应用，在技术功能方面趋于成熟。虽然面临商用还存在着一些问题，但如果不用，问题会永远存在，任何新技术在开始使用时都会有不完善的地方，问题会在实践中加以解决。中国电信的实践已经证明，软交换的技术问题在使用中可以快速解决。引入软交换技术组建的网络在技术上具有一定的先进性，从国外运营商的经验看，可以降低运维成本，提供更丰富、灵活、个性化的业务；基于软交换网络实现的广域Centrex具有和传统Centrex一样的业务性能，包括呼叫前转、呼叫代答、小号拨叫和三方通话等，与普通PSTN Centrex组网相比，在跨越不同地域灵活组网方面具有明显的优势，比较适合新兴运营商的业务开展。

　　利用新技术的目的主要是提升网络业务提供能力，软交换的应用从运营商的角度出发，要重点研究软交换网络的商用模式、业务策略和组网架构。目前在市场策略和业务定位方面针对不同的客户群需要认真研究，要积极利用软交换技术向大客户提供综合解决方案，开展广域Centrex，即时通信、智能选路、统一消息和用户自助管理等综合业务；应不断完善软交换系统的运维体系，包括故障处理规程和考核指标，建立、健全软交换网络维护机制，包括配置专业维护人员，建立适合软交换网络的维护流程和体系，完善运维工具；要认真研究基于软交换的网络组织和路由组织。这些问题不仅仅是技术就能解决的。

　　还应积极开展软交换与移动融合的研究，融合分多个层面，特别是业务层面和网络层面的融合更为引起关注。

　　9.NGN技术研究重点

　　·NGN应急业务的要求,指基于MPLS/GMPLS技术的IP业务要求

　　·NGN功能体系原则

　　·NGNOAM和网络管理

　　·通用网络术语

　　·NGN环境的网络和业务互通

　　·NGNQOS要求和框架

　　·NGN移动性和固定移动的融合

　　·IPV6对NGN的影响

　　·NGN项目协调管理

　　·NGN业务流程和开发模型

　　·NGN互操作

　　·宽带和IP资源管理

　　·基于IP的网络性能

　　·传输误码和可用性性能

　　·呼叫处理性能

　　·核心网络体系

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