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下一代网络(NGN)初探

菜鸟
2003-06-06 22:26:00    评分
严益强   摘要 概述了下一代网络(NGN)的核心技术——软交换技术的特点、体系结构、功能、所提供的新业务进行了描述,并对下一代网络的实施存在问题进行分析,指出了大规模实施下一代网络的可能进度,对传统及新兴运营商都有一定的指导意义。   关键词 NGN 软交换 SIP H.248 API No.7/SS7 1 NGN的原动力   (1)90年代中期以来,互联网快速发展,在各行各业得到广泛应用。数据通信业务迅速增长,部分发达国家目前已超过话音业务量。基于TDM(时分复用)的传统话音交换网不堪重负,传统电信运营商需要对现有网络进行升级改造或建叠加网,以适应新形势的需要。   (2)全球范围来看,电信运营体制垄断局面被解除,新的电信运营商不断进入该领域,竞争日益加剧。就拿我国来说,中国政府为了打破中国电信的垄断局面,将原中国电信拆分为:中国移动、中国联通、中国电信、中国卫星、新网通,再加上后来加入电信业的吉通,以及专网铁通等,客观上要求新运营商不能走传统电信运营商的老路,必须另辟蹊跷,以较低的成本,建成多元化的网络,满足各层次用户需求,才能在激烈的竞争中挣得一份美羹。   (3)互联网在各个领域的应用,改变了人们的生活方式和工作方式。随之而来,用户需求个性化日益突出。 多媒体:除传统语音业务外,还要有视频、图像、数据、动化等。 智能化:用户要求的功能越来越多,同时要便于操作,即智能化程度要求高。 移动化:用户要求随时随地都能享受到下一代网络带来的好处,CDMA(WCDMA)、GPRS、无线接入LMDS、无线LAN等为用户的这一要求提供了可能。 接入多样化:下一代网络接入必然是多样性的,除了传统的铜缆接入方式外,还会有其它多种接入方式。如光纤、UTP、HFC、甚至电源线等。 (4)电子技术、计算机技术、通信技术的发展为下一代网络的诞生创造了条件:协议IP化,传输宽带化(全光网络)。网络结构扁平化,系统开放化,终端智能化。 (5)NGN的核心技术被称为软交换技术。软交换技术的思路来源于现在的智能网技术,即将业务生成、呼叫控制和接续、承载网络分层。在后面的章节中将具体论述。 2 NGN的特点   (1)支持多媒体:话音、视频、图形、文本(数据)动化等。   (2)支持各种接入方式的用户:固定POTS用户、ISDN用户、移动用户(GSM、CDMA、WCDMA、GPRS、LMDS、无线LAN)、xDSL用户。LAN用户(有线及无线)、HFC用户、电源线接入用户等。   (3)采用开放的体系架构和标准,下一代网络强调系统的开放性,采用标准计算机、通信/协议,提供开放的API编程接口,允许不同厂家设备、软件融合在一平台上。   (4)呼叫控制与媒体层和业务层分离,使得新业务的增加更加灵活,相应更快捷,更能接近用户的需求。  (5)具有高速屋里层、链路层、网络层,网络宽带化,处理速度高速化,随着光通信的快速发展,下一代网络骨干网络会是全光的世界。例如,目前日本已研制出单个纤芯传送273个波长,每个波长达40Gbit/s,容量达10.9Tbit/s。总之,传送层趋向实现光联网。可提供巨大而廉价的网络带宽和网络成本,可透明支持任何业务和信号。   (6)网络层趋向采用统一的IP协议以实现业务的融合。迄今,IT业界基本认同下一代网络将是IP一统天下,无其它技术可以代替IP。   (7)链路层采用电信级分组节点,即高性能核心路由器加边缘路由器和ATM交换机。目前核心路由器虽然处理能力已经非常强大,如cisco核心路由器端口已达10Gbit/s,而且基本上达线速,丢包率极低。但从整机的MTBF(平均故障间隔时间)来看,离电信级设备要求还有一定的距离,需要在网络设计时采取冗余措施,避免单点故障,以提高系统的可靠性。但对于下一代网络,尤其是软交换设备,属电信级产品,可靠性要求达99.9999%,网络的稳定性将会得到大幅度提高。   (8)现有设备、网络可以保留下来继续发挥作用。下一代网络虽然与现有网络差别很大,几乎是脱胎换骨。但它并不排除现有网络设备的继续使用,可以使现有网络平滑演进,保护现有投资。 3 NGN的网络架构 下一代网络架构可以分为以下4个层面。 (1)业务层:主要用于业务生成、定制,网络管理、认证等。 (2)控制层(softwitch):即软交换,完成呼叫控制、地址解析、路由控制、业务提供功能。控制各种媒体网关、完成计费数据采集、网间互联等功能。 (3)交换层:即为各种媒体提供传输通道,并将信息送至目的地。 (4)接入层:提供各种用户终端、用户驻地网和传统通信网接入到核心网的网关。 4 软交换技术的突出特点 (1)是一个支持各种不同的PSTN、ATM和IP协议的可编程呼叫处理系统; (2)运行在商用计算机平台上; (3)控制着扩展的中继网关、接入网关、远程接入服务器; (4)通过一个开放的和灵活的号码薄接口便可以再利用IN业务; (5)为第三方开发者创建下一代业务提供开放的应用编程接口(API); (6)具有先进的基于策略服务器的管理所有软件的特性,包括:snmp v2.0接口,策略描述语言和一个制定及执行客户策略的系统; (7)具有可编程的后营业室特性,如事件详细记录。 5 NGN提供的新业务 (1)保持原有的PSTN、ISDN、智能网业务; (2)增强型多媒体会话业务; (3)可视电话; (4)Click to Dial; (5)Web会议业务; (6)语音识别业务; (7)支持文本至语音的双向转换; (8)基本定位业务(类似于GPS); (9)VOV; (10)增加型呼叫功能; (11)其他业务。 6 NGN存在的主要问题 (1)承载问题 1.IP、ATM都是可供选择的技术,其中ATM的Qos问题解决的比较彻底,对实时性较高的业务会比较有利。但是,它由于是面向连接的技术,信令比较复杂,在大规模应用时存在令人头痛的n2问题。由于近两年整个IT业的不景气,导致原ATM厂家生存都成了问题。但留给ATM的问题很多并没有解决。因此,不少厂家都减少了在ATM方面的投入,改投入IP。因此,未来承载网采用IP的可能性极大。 2.但是,IP网本身亦有许多问题需要解决:服务质量Qos如何保证?稀缺的IPv4地址资源将成为NGN发展的障碍,所以,IPv6的采用势在必行,但IPv6的标准化有待完善。IP网络安全始终没有得到很好的解决。 (2)网络结构问题 如何构筑一个全国性的大网,是沿用传统电话网的分层结构还是扁平结构,是值得深入研究的课题。分层结构网络具有层次清晰,易于管理的优点,但也存在层次太多,导致"葫芦串"问题的出现,增加转接段数,从而增加了时延,对实时业务极为不利。扁平结构的网络,转接次数减少,减少了时延,但网络结构极为复杂,维护较为困难。总之,各有利弊,需要在试验过程中不断总结经验,推出比较完善的技术体制,以指导下一代网络的建设。 (3)路由如何组织 是沿用现有的路由协议:BGP4、IS-IS、IGBP、OSPF、RIP、静态路由协议等还是采用IPv6以后会有新的更有效的路由协议出现?人们将拭目以待。 (4)互联互通 互联互通至少包括3个方面的内容: 水平互通、垂直互通以及信令网间的互通。水平互通是指软交换系统间的互通,即网间互联。包括与SIP系统、SIP-T/BICC系统、H.323系统、智能网互通等。垂直互通主要指软交换与各种媒体网关、与H.248终端、SIP终端、MGCP终端以及与业务生成系统、网络管理系统、认证系统的互通等。信令网的互通主要包括与No.7系统的互通与IP网信令的互通等。 由于上述协议尚未做到兼容性,还在发展之中,协议的选项需要运营商根据业务的需求来进一步确定。 API没有成熟的产品。基于开放的业务平台,采用标准的API接口为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景。 (5) 网络管理,包括用户故障诊断如何进行? 软交换系统网络管理能力非常有限,不能象PSTN/SDH网那样的管理能力,无法监控网络状态,尤其是管理IP智能用户终端设备,故障诊断异常困难。 (6)可靠性 由于软交换系统强调开放性,整个系统好像是堆叠起来的,由众多厂家设备构成的网络,再加上软件"bug"的不可预测性,很难想象实用的软交换系统能达到什么样的可靠性,出了问题归哪个厂家来解决。 诸如此类,总之是问题多多,很难用简短的篇幅来描述清楚。但不管如何,困难再大,相信科学技术的进步,人类的进步,总能把这些问题都解决好,让人们享受到高新科技给人们工作生活带来的愉悦。 7 国内外对NGN的态度 (1)国外情况 1.美国Sprint选择了基于ATM承载网建软件交换; 2.美国Bell Atlantic、level 3、LGG,巴西Telefonica等进行了软交换试验; 3.英国电信1998年开始将原有的近200个长途、汇接交换机优化为67个大容量的基于ATM的NGS,处理能力达500万BHCA。 在本地网层面,准备开展有关软交换的试验; 4.德国电信:计划2002年在国际网络进行软交换试验; 5.比利时电信:目前引入软交换不成熟,在2004年比较适当; 6.香港电信,韩国电信等正在考虑基于ATM网络建设软交换。 (2)国内现状 1.中国电信在北京、上海、广州、深圳进行软交换试验,厂家分别有北电、阿尔卡特、西门子、爱立信、中兴; 2.广东电信1999年即与朗讯进行7R/E的试验; 3.广东电信2002年与爱立信公司进行的试验。 8 结论 由此可见,NGN存在问题较多,短期内尚难以解决。目前厂家提供的产品还比较单一,不成熟,尚不能大规模推广使用。许多厂家正与运营商进行联合试验,不断摸索和积累经验。根据有关专家预计,在2004-2005年,软交换产品才可能较大规模推广使用。 摘自《广东通信技术》



关键词: 下一代     网络     初探     技术     交换     提供     问题     业务         

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