下一代网络(NGN)基本技术与发展

深圳电信局 谢绿禹

　　摘要: 随着数据多媒体业务的蓬勃发展，基于电路交换的传统语音网正面临严峻挑战。在此背景下，网络的可持续发展性成为业界关注的焦点，下一代网络（NGN）由此应运而生。本文旨在对NGN的基本技术及演进发展作点探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。对于一种新观念与技术的认识，一段时间过后总能发现之前的弊病，无须回避。

　　关键词: NGN 基本技术 演进策略 发展展望

　　市场与技术的发展变化正使电信运营商陷入两难的困境。一方面,数据业务流量正逐步超越语音并将成为未来网络的主导业务；另一方面,目前超过80%的业务收入仍来自语音业务。如何建设一个可持续发展的网络,以保证运营商在攫取眼前的语音收益的同时,又能在未来的数据多媒体业务中分得应有的市场份额,是提出NGN以重构网络的根本出发点。

一、NGN的基本结构

　　分组化的、开放的、分层的网络架构体系是下一代网络的显著特征。业界基本上按业务层、控制层、传送层（媒体层）、接入层四层划分,各层之间通过标准的开放接口互连。这一模型经过几年的论证现已广为接受。

1、业务层

　　在NGN中,业务层由一系列的业务应用服务器组成,提供各种各样的业务控制逻辑,完成增值业务处理。同时提供开放的第三方接口,易于引入新型业务。

2、控制层

　　控制层主要完成接续控制、资源管理等功能,其核心是现在通称的软交换（Softswitch）,之前也有称MGC（媒体网关控制器）的。Softswitch 是NGN的核心控制构件,体现了NGN的网络融合思想。

3、传送层

　　独立于业务控制的、提供QoS保证的分组化大容量骨干传送平台。

4、接入层

　　提供各种宽窄带、移动或固定用户接入。

二、NGN的核心--软交换

　　软交换定位于NGN的控制层,演化自部分厂商原来提出的呼叫服务器（CallServer）或媒体网关控制器（MGC）。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。

1、几个重要协议

　　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,正是通过支持H.248/MEGACO、SIP、SIGTRAN、BICC、H.323等多种协议实现的。

　　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,支持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。

　　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持,成为下一代网络关键的媒体网关控制协议。

　　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。

三、NGN的演进路向

　　在基于分组化的NGN中,电路交换网的危机是显而易见的。对各大运营商来讲,对NGN的期望并非推倒现有网络去新建一个理想的NGN模型,而是如何由现有网络演进到NGN,力争在日益激烈的业务市场中继续保持主导地位。

（一）混合网演进策略

　　混合网方案也称综合节点方案,该方案的核心交换机主要采用ATM技术,但同时具有宽窄带的接入能力,以及TDM中继、ATM中继和IP网关的功能。这种方案的特点是提供语音数据的综合平台和综合接入,由于网络升级难度大,费用高,这一策略并没得到广泛的认同,建议作为一种过渡策略来考虑。

（二）重叠网演进策略

　　重叠网方案是在PSTN与ATM或IP网间设置网关来实现的。网关主要完成PSTN与ATM 或IP的互通功能,建立PSTN与ATM或IP的呼叫关系。网关的引入允许现有的电话网以满足语音市场需求的出发点继续建设,网络的融合着重于业务层的融合,可作为话音网演进的长远解决方案。

　　大体上,作者认同重叠网演进策略。对于已存在的电路交换网,可基本维持现状,仅作适当的优化,并在将来以网关方式融合到NGN中。但一刀切地下一个简单的决断有失偏颇。从中国的具体情况来看,近几年内继续新建电路交换机以满足电话需求,提高电话普及率是现实的要求。在不引起成本大量增加的情况下,新建交换机应可采用综合交换机。对于必须退网改造的长途局、汇接局,也应可考虑采用综合交换机进行替换。比起传统电路交换机,综合交换机更有利于业务的融合,接口上更易于与传送层对接,也更易于融入到将来的NGN中。

　　在演进次序上,可从长途层、汇接层到端局层,从支持多媒体等新型业务到支持移动语音、高速移动数据,分步推进。

　　需要补充的是,未来网络的分组化并不意味现有电路交换网的快速消亡,对于追求利润的每一分资本,仍占收入80%以上的语音业务是电路交换网长期存在最大的理由。在下一代网络中,现有电话网仍将以子网的形式在相当长的时期内继续提供业务,在数据业务成为主要业务后逐步淡出。

四、NGN的发展展望

　　自1997年以来,为应对来势汹汹的计算机厂商,国外各大通信厂家陆续推出NGN解决方案,如爱立信的ENGINE、西门子的SURPASS、郎讯的7R/E、北电的Susccession等,国内的厂家如华为、中兴也提出各自的解决方案。如果之前我们还认为NGN停留在炒作阶段的话,现阶段,国内外的NGN试验已纷然而至,NGN的发展已有勃然之势。
1、国外NGN试验状况

　　目前,包括美国的Bell Atlantic、Level3、ICG,英国电信BT、英国大东Cable& Wireless、巴西的Telefonica等在内的各大国外运营商已分别展开了NGN试验,并不同程度地取得阶段性的成果。从我们近期与巴西Telefonica公司的交流情况来看,NGN在支持长途层、汇接层、端局层的分组语音等方面已有满意的解决方案,目前该公司正进一步作多媒体业务及移动业务的试验。从试验时间表及范围上,巴西Telefonica公司从1999年开始,至今已测试了11家厂商的部分产品,包括SIMENSE、NORTEL、LUCENT、3COM等。

2、中国电信NGN试验工程

　　为在下一代网络技术、业务、运营上预早作好储备,中国电信由集团公司统一组织NGN试验。试验工程在北京、上海、广州、深圳四城市进行部署,分别安装软交换、多媒体应用服务器、媒体网关、综合接入等设备,计划提供分组语音中继、窄带与宽带分组语音接入以及多媒体业务。目前,试验的准备工作正紧锣密鼓地进行,计划在明年初进入关键的测试阶段。中国电信关于NGN的大规模试验意味着NGN将成为未来中国电信业务市场竞争的重要武器。

3、有待解决的NGN技术发展问题

　　协议标准的兼容性与不成熟

　　没有令人满意的QOS解决方案

　　网络安全

　　多媒体业务种类贫乏

　　第三方提供业务的模式

　　API接口技术等等

　　总体来说,NGN目前还处于试验阶段,但由于各层技术的迅猛发展,NGN的建设在未来的2-3年内将启动并逐步商用,而从现有网络到NGN的演进将是一个长期的过程。从中国情况来看,这个过程估计要10年左右的时间。当然,在技术与业务市场发展迅猛的今天,这种估计往往是不大可靠的。

摘自《网络通信世界》