NGN典型架构及主要支撑技术

1 NGN的定义及研究进展

       如《NGN的产生》一文所述，NGN是一个宽泛的不断发展的概念，有自己的内在发展动力和发展方向，但没有清晰的边界。所谓的定义，是各研究机构基于当前的阶段性研究成果和认识，试图在这个研究领域和方向上划定一个适当的研究边界，以指导今后相当长一段时期的研究工作。

       国际上研究NGN的主要的四个标准化组织是：国际电信联盟（ITU）、欧洲电信标准化组织（ETSI）、3GPP和因特网工程任务组(IETF)。3GPP研究推出了IP多媒体子系统（IMS）体系架构，在IMS方面起主导作用；ETSI在IMS的基础上考虑了相关固定网的情况，在IMS-Based方面起着主导作用；IETF主要专注于NGN的协议研究，在SIP协议和IPv6方面起着主导作用。

       ITU-T作为电信业全球性的标准化组织，起着最重要的作用，研究的领域也比较全面。ITU-T中下设了5个研究组（SG13，SG11，SG15，SG16，SG19）每三年为一个研究期从事NGN领域的研究。研究的内容包括NGN业务需求、框架、演进、QoS（SG13），信令和信令控制架构（SG11），接入和传输（多媒体业务），固网和移动网的融合（SG19），其中SG19现已并入SG13研究组。为了协调各技术研究组的工作，强化ITU-T在NGN标准化方面的领导作用，ITU-T又成立了NGN-Global Standards Initiative(NGN-GSI)来进行NGN领域相关的全球标准化工作。

        2003年ITU-T开始了NGN 2004 Project的研究，2004年12月的ITU-T SG13会议通过了Y.NGN-Overview草案，草案主要对NGN的形态和特征进行了描述，其中提出了ITU关于NGN的定义：

A Next Generation Networks (NGN) is a packet-based network able to provide Telecommunication Services to users and able to make use of multiple broadband, QoS-enabled transport technologies and in which service-related functions are independent of the underlying transport-related technologies. It enables unfettered access for users to networks and to competing service providers and services of their choice. It supports generalised mobility which will allow consistent and ubiquitous provision of services to users. [ITU-T Recommendation Y.2001 (12/2004) - General overview of NGN]

        在2003年ITU-T的NGN workshop会议上，对NGN涉及的分组化传送和全业务网络理解为：分组化具体体现为IP、MPLS、ATM和Ethernet，全业务网络包括电话、Internet接入业务、数据业务、视频流媒体业务、数字广播电视业务和移动业务。

        事实上，各厂商在研究实现NGN的相关产品时，基于NGN的实现原理会提出自己的定义，目的是指导自己的研发工作，而实际上对其他研究者来说也具有借鉴意义。例如华为这样定义："NGN是一种业务驱动型网络，它采用综合、开放、融合的网络架构，通过业务和呼叫控制完全分离，呼叫控制和承载完全分离，从而实现相对独立的业务体系，使业务独立于网络。"（引自华为U-SYS Softx3000 软交换系统 技术手册 产品概述分册 V3.33）

       尽管不同的标准化组织和研究机构以及厂商对NGN的定义不完全相同，但经过多年的研究与发展，人们对NGN至少存在着这样一些共识：

1. NGN应基于分组交换，且大多数人认为应当基于IP技术；
2. 网络结构分层，各层之间有开放的标准接口；
3. 承载与控制分离，控制与业务分离；
4. 传送网应该是高带宽的光传输网；
5. 网络应该具有较高的服务质量保证和安全保证；
6. 网络应是多业务网，并且可维护、可运行、可赢利；
7. 网络应该支持广泛的移动性，至少包括终端移动性和用户移动性。

2 NGN的基本特征和典型架构

       如《NGN的产生》一文第2节所述，NGN现阶段要解决的主要问题是异构网络的融合和新业务的快速生成的问题，而其基本应对策略是采用开放的分层的体系架构，并在此基础上考虑安全性、可管理性和QoS等问题。人们一般认为NGN应该具有以下一些基本特征：

1. 多业务：具有语音、数据、视频的综合处理能力，支持多种服务方式包括固定和移动，点到点和广播等等；
2. 宽带化：支持高的数据传输速率并具有端到端的透明性；
3. 分组化：核心网应采用分组交换方式；
4. 开放性：控制与承载分离，业务与传送分离，用户接入与业务提供分离；
5. 移动性：支持包括终端移动性和用户移动性在内的广泛的移动性；
6. 安全性：主要是解决网络能力和业务能力的开放性所带来的安全隐患包括用户信息的机密性、完整性，业务本身的可用性等多个方面；
7. 可管理性：包括资源可管理，维护可管理，QoS可管理等多方面内容。

  2004年2月，ITU-T在Y.100、Y.110和X.200等建议的基础上提出了NGN的基本原则和参考模型，形成了Y.NGN-GRM，Y.NGN-FRM等多份建议草案。它将NGN垂直划分为业务层和传输层：业务层包括了各种会话型和非会话型业务，如语音、数据、视频等多媒体业务；传输层用于通信实体间的信息传输，实现对NGN业务的支持。同时又将业务层面和传输层面划分为用户平面、控制平面和管理平面。

1. Y.NGN-GRM建议草案指出NGN体系结构必须具有如下特征：

2. 分布式控制：适应IP网络分布处理的结构特点，消除了依赖于传统No.7信令的结构缺陷，支持分布计算的位置透明性。
3. 开放式控制：应开放网络控制接口，支持第三方控制的业务创建、业务更新和业务逻辑。
4. 业务提供和网络运营分离：基于上述分布式控制和开放式控制机制，推出独立于网络运营商的业务提供商，促使NGN业务提供竞争格局的形成，以利于丰富多样的增值业务的快速提供。
5. 支持网络业务的融合：目前特别需要具有灵活而方便地生成话音/数据融合业务的能力，以充分体现NGN的技术潜力和市场价值。
6. 完善的安全保护：这是开放式体系的基本要求，在开放网络控制接口的同时，必须确保业务提供者的可信性，保证网络基础设施的安全运行。

   Y.NGN-GRM草案同时给出了NGN体系结构模型，如图1所示：

 

 

                                                                                                    图1. ITU-T的NGN体系结构模型

 

             草案指出，NGN的服务将包括两个方面：基于会话的服务和非基于会话的服务。前者的例子诸如IP电话、电视会议和电视聊天，后者例子包括媒体流和广播等。此外，还支持PSTN/ISDN仿真。终端用户功能由用户——网络接口（UNI）连接到NGN，而其它网络则通过网络——网络接口（NNI）互相连接。

       在此基础上，Y.NGN-FRM建议草案从逻辑功能实体的角度分析NGN模型，提出了NGN的功能框架模型，内容涉及NGN参考模型、功能实体定义和功能参考点定义等多个方面。它以Y.NGN-GRM提出的参考模型为基础，细化定义了NGN业务层和传送层的一些功能实体，并将这些功能实体与用户平面、控制平面和管理平面相对应。其功能框架模型如图2所示：

  

                                                                                                     图2. ITU-T的NGN功能框架模型

 

3 NGN的主要支撑技术

从当前实践情况来看，NGN在技术方向上主要有以下一些发展趋势：

1.下一代交换网，交换网将向以软交换为核心的下一代交换网演进。传统的电路交换机将交换硬件、呼叫控制和业务应用功能垂直集成在单个交换机。软交换则采用横向组合模式，将三大功能接口打开，采用开放接口和通用协议。硬件分散，业务控制和业务逻辑相对集中，便于选择最佳设备组合。

2.下一代传送网，将向光互联网为基础的下一代传送网演进。理论上光纤的容量可达350Tbit/s，显然，链路容量不会成为问题。容量的瓶颈发生在节点，也就是各种交换、路由设备，核心网络节点成为全网的发展瓶颈。在主要节点引入智能光网络，它可以实现网络资源的动态分配，优化整个网络的资源配置，提高带宽利用率。

3.接入网将向多元化的下一代接入网方向发展。宽带接入技术在最近几年得到了迅猛发展，各种宽带接入技术层出不穷。包括ADSL，ADLS2，ADLS2+，EPON（以太网无源光网络），WLAN。

4.互联网将向以IPv6为基础的下一代互联网方向发展。IP承载网将会成为下一代网络最为脆弱的一个层面，不同程度的存在许多问题，主要有：QoS保障问题，扩展性受到限制的问题，可靠性和可用性问题，安全性问题，地址空间受限制的问题，可管理性问题。

5.移动通信网络向以3G为代表的下一代移动通信演进。为了开拓新的频谱资源，最大限度地实现全球统一频段、统一制式，实现真正意义上的无缝漫游。