下一代网络技术及其发展

张萍萍　　王巧巧
　　摘要：下一代网络(NGN)的开放业务平台及其体系结构充分体现了其开放性、可扩展性、灵活性等特点，满足了电信级运营所必需的分层分级控制的要求，为运营商方便、快捷地生成多样的新业务以满足客户需求制造了一个良好的基础环境。介绍了NGN建设中存在的问题及发展前景。

　　关键词：通信网，下一代网络，软交换，三网融合

　　IP网已被普遍用来承载电话、数据和电视会议等各种业务并将作为第三代通信系统的核心平台。如何在IP平台上以更合理、可靠、有效的手段和更好的性能价格比提供通信业务，是运营商考虑采用下一代网络(NGN)的一个重要原因。

一、NGN的网络特点

　　目前，对NGN的研究已成为热点，主要的研究内容有：新业务及应用，网络传送的基础设施，网络体系架构，IP网络技术，网络融合技术，互通和互操作，新型的控制、管理和运维机制，各种网络单元，新的网络协议，网络安全体系和技术，测试技术，等等。

　　一般认为，NGN在功能上可划分为4个开放的网络层次：接入和传输层、媒体传送层、控制层、网络业务层。对各层的功能及构成可简述如下：

1.接入和传输层：接入和传输层的功能是将各类用户连接至网络，然后将用户业务集中传递至目的地，其中包括各种接入手段，如宽／窄带接入，移动或固定用户接入等。接入和传输层由各种媒体网关或智能接入终端设备组成，主要设备有：信令网关、中继网关、接入网关、综合接入设备、无线接入网关、媒体资源服务器、H.323网关等。

2.媒体传送层：媒体传送层将信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格式，例如将话音信号分割成ATM信元或IP包。此外，媒体层可以为信息媒体流选路并将其传至目的地。

3.控制层：控制层的功能是与软交换有关的功能，它完成业务逻辑的具体执行，其中包含呼叫控制、资源管理、接续控制和路由等操作，实现各种信令协议的互通和转换。次层是NGN的核心，它可以决定用户接受的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。

4.网络业务层：网络业务层主要负责与各种增值业务控制逻辑相应的网络管理及服务，完成增值业务处理，如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接口等。此外，业务层还具有与业务相关的管理功能，如业务认证和业务计费等，同时提供开放的第三方可编程接口，以易于引入新型业务。业务层由一系列的业务应用服务器组成。
　　NGN是一个广义的概念，它包含了正在发生的网络构建方式的多种变革。一般来说，NGN是可以包括话音、数据和多媒体等综合业务的开放式网络架构。NGN具有下列三大特点。

1.开放分布式的网络结构

　　因特网之所以能取得巨大的成功，主要原因是它广泛采用了开放式接口。NGN采用软交换技术，将传统交换机的功能模块分离为独立的网络部件，部件间的协议接口基于相应的标准。网络功能部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务需要自由组合各部分的功能产品来组建网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互通，部件化的结构更具弹性，便于各个部件独立发展、扩容和升级。采用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离技术，实现开放分布式的网络结构，使业务独立于网络。因此，通过新的网络结构体系结构引入更强的开放性，电信业也完全有可能取得同样的高速发展。开放意味着包括电信业在内的整个IT界人士可以更多地参与，提出更有创新的建议，这样必能加速电信网的发展和新业务的提供。

2. 业务驱动的网络

　　通过业务与呼叫控制的分离以及呼叫控制与承载分离实现相对独立的业务体系，允许业务和网络分别独立发展，提供灵活有效的业务创建、业务应用和业务管理功能，支持不同带宽、实时或非实时的各种媒体业务应用，使业务真正独立于网络，可灵活有效地实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己的业务特征，使业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展、更新业务的需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。

3.基于统一协议的分组式网络

　　现有的电信网、计算机网和有限电视网，是三个有着不同特征的网络，近几年IP的发展使人们开始认识到各种网络最终将融合成统一的IP网络，即实现三网融合。三网融合将产生一系列新的业务，但对网络平台有新的要求。在完全融合的网络中，采用各种业务通用的传送平台是降低设备费用的一个非常可取的办法。各种以IP为基础的业务能在不同的网上实现互通，IP协议成为各个通信网都能够接受的通信协议，从技术上为NGN奠定了坚实的基础。因此，NGN的网络功能结构如何设定是我们要关注的重点。

二、NGN的核心技术——软交换

　　从狭义上讲，软交换是指软交换机，也称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制器。软交换是NGN的控制功能实现，它为NGN提供实时性业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。软交换技术作为业务／控制与传送／接入分离思想的体现，是NGN体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件方式实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。

　　软交换结构中引入了一个新的组件——应用服务器，应用服务器负责各种增值业务的逻辑产生和管理，而且还提供各种开放式应用编程接口(API),为第三方业务的开发提供了平台。

　　软交换主要有以下功能：

1.媒体网关接入功能：提供各种媒体网关(如PSTN/ISDN IP中继媒体网关、ATM媒体网关、无线媒体网关等)的接入功能，完成H.248协议功能，IP终端，如SIP终端、H.323终端可直接接入。

2.信令网关功能：通过信令网关实现与七号信令网的互通，把TMD 64kbit/s 或2Mbit/s通道上传送的七号信令转换为在IP网上用SIGTRAN协议族传送七号信令的高层信息。

3.呼叫控制功能：为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

4. 业务提供功能：从当前应用的角度来看，软交换应能提供PSTN/ISDN交换机提供的所有业务，包括语音业务、补充业务和多媒体业务；可以与现有智能网配合提供现有智能网提供的业务；可以与第三方合作，提供多种增值服务和智能业务。在电路交换网上，软交换和媒体网关以及信令网关结合，完成控制转换和媒体接入转换，可作为汇接局和长途局的接入，提供现有PSTN网中的基本业务和补充业务。在智能网上，软交换与媒体网关结合完成业务交换点功能，与智能网的业务控制点结合提供、各种智能业务。

5.互通功能：软交换支持多种协议，提供支持多种信令协议(包括H.248、H.323、SIP、SCTP、ISUP+、INAP+、RADIUS、SNMP等)的接口，实现PSTN网和IP/ATM网间的信令互通和不同网关之间的互通；可以同时支持H.323电话网和SIP网络系统；可以通过会话启动协议SIP或独立于承载的呼叫控制(BICC)协议与其它软交换设备实现互连互通；提供可编程的、逻辑化控制的、开放的API，实现与外部应用平台的互通。在电路／分组网上，软交换可与分组终端互通，实现分组网与电路交换网的互通。

6.关口功能：关口功能即接入认证与授权、地址解析和带宽管理功能。

7.运行维护功能：包括业务统计和警告等功能。

8.计费功能：包括采集详细话单及进行复式计次计费的功能。

三、NGN网络建设中存在的问题及发展前景

　　NGN是一种融合多种业务的新型目标网络，势必涉及相当多的传统技术、各种新技术和不同的协议，这为技术研究、设备生产、通信运营等各方面都带来很多协调方面的困难，因此研究和建设NGN是一个艰巨的探索过程。要建立一个较为完善的软交换商业模式，还有许多需要解决的问题，如：

1.首要的也是最主要的问题就是多协议问题，这些协议由不同的标准化组织制订，许多尚未具备兼容性，有的标准还在发展之中；

2.没有成熟的API产品；

3.网络Qos的网络安全还没有较好的解决方案；

4.软交换系统的网络管理能力有限

　　尽管许多技术和协议还需进一步完善，但NGN开放的业务平台为其自身发展提供了更广阔的空间，而这正式运营商关注的焦点。1995年5月成立的国际软交换组织(ISC)，目前有近180个成员，国际上大多数知名的电信设备制造商和一些大电信运营商均为该协会成员。软交换技术目前一般应用于VoIP，这是传统电话业务在IP网上的翻版，并没有真正体现基于IP的电话业务所应具有的能力。

PSTN网络系统是一套发展近百年的完善的、成熟的系统，系统从设计思路、实现方式、业务类型到计算模式与数据网络系统完全不相干系。与PSTN互联是VoIP运营商从开始就一直关注的问题。如何把PSTN话音业务移植到NGN上来运行，是软交换技术研究的重点。然而，随着IP电话网发展的规模越来越大和越来越复杂，成成本和效益的角度考虑，通过IP直接互连变的越来越重要。

　　任何技术的目标都是为了更好地提供更丰富的业务、吸引更多的客户、更多的创造利润。NGN是否具备长期生存的能力，将取决于它提供新业务的能力以及这些业务应能产生的可观营业收入。可以预测，NGN的运营市场空间是极为广阔的，将为IP运营商带来可观的营业收入，并且对传统电信公司相成真正有力的竞争与挑战。

四、结束语

　　NGN结合了传统电话网络可靠性的IP技术灵活性与有效性的优点，是传统的电路交换的电路交换网向分组化网络过渡的重要网络概念。它的出现使语音网络向开放的新型体系架构发展。软交换作为NGN的核心技术，是新兴运营者进入语音市场的新路径，由此产生的系列网络设备将对电信网的演进以及利用IP网络提供丰富的业务起重要作用，具有广阔的发展前景。

摘自《现代电信科学》