下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)淺析

摘要　介紹了NGN產(chǎn)生的背景、功能、特點(diǎn)及其業(yè)務(wù)應(yīng)用，并介紹了NGN的關(guān)鍵技術(shù)----軟交換。

關(guān)鍵詞　NGN 關(guān)鍵技術(shù) 軟交換

1、NGN產(chǎn)生的背景

　　近年來(lái)，電信網(wǎng)綜合通信能力明顯增強(qiáng)，業(yè)務(wù)需求也趨于多樣化，運(yùn)營(yíng)商必須提供更多的多媒體業(yè)務(wù)才能吸引住用戶，因此網(wǎng)絡(luò)面臨的壓力越來(lái)越大。而另一方面，各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)重點(diǎn)還是在爭(zhēng)奪話音業(yè)務(wù)收入上。因此業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、未來(lái)的發(fā)展和當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)收入出現(xiàn)了矛盾，如何能夠把這兩方面有效地結(jié)合起來(lái)，并且通過業(yè)務(wù)的結(jié)合和捆綁發(fā)揮兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，成為運(yùn)營(yíng)商需要解決的問題。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜直接導(dǎo)致了運(yùn)營(yíng)管理運(yùn)行成本比例不斷上升，為了單一的業(yè)務(wù)而建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)成為綜合性運(yùn)營(yíng)商的成本包袱。在這一發(fā)展背景下，基于軟交換技術(shù)的NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2、NGN的功能

　　NGN是電信史上的一塊里程碑，它屬于一種綜合、開放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體等業(yè)務(wù)。

　　NGN可在統(tǒng)一的分組網(wǎng)絡(luò)上融合通信、信息、電子商務(wù)和交易等業(yè)務(wù)，滿足多樣化、個(gè)性化業(yè)務(wù)需求，在繼承的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與各種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(PSTN/ISDN、PLMN、IN、Internet)之間的互通，在全網(wǎng)內(nèi)快速提供新的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像融合業(yè)務(wù)。

3、NGN的特點(diǎn)

　　3.1　開放分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　采用軟交換技術(shù)，將傳統(tǒng)交換機(jī)的功能模塊分離為獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)部件，各部件按相應(yīng)功能進(jìn)行劃分，獨(dú)立發(fā)展。采用業(yè)務(wù)與呼叫控制分離、呼叫控制與承載分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開放分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使業(yè)務(wù)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)。通過開放式協(xié)議和接口，可靈活、快速地提供業(yè)務(wù)，個(gè)人用戶可自己定義業(yè)務(wù)特征，而不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)形式和終端類型。

　　3.2　高速分組化核心承載

　　核心承載網(wǎng)采用高速包交換網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合，同時(shí)支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)。

　　3.3　獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)控制層

　　網(wǎng)絡(luò)控制層即軟交換，采用獨(dú)立開放的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，將呼叫控制從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能，包括呼叫選路、管理控制和信令互通，使業(yè)務(wù)提供者可自由結(jié)合承載業(yè)務(wù)與控制協(xié)議，提供開放的API接口，從而可使第三方快速、靈活、有效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)提供。

　　3.4　網(wǎng)絡(luò)互通和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)化

　　通過接入媒體網(wǎng)關(guān)、中繼媒體網(wǎng)關(guān)和信令網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)與PSTN、PLMN、IN、Internet等網(wǎng)絡(luò)的互通，有效地繼承原有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。

　　3.5　多樣化接入方式

　　普通用戶可通過智能分組話音終端、多媒體終端接入，通過接入媒體網(wǎng)關(guān)、綜合接入設(shè)備(IAD)來(lái)滿足用戶的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)的共存需求。

4、NGN的關(guān)鍵技術(shù)--軟交換

　　目前，軟交換已經(jīng)被公認(rèn)為NGN網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，它的發(fā)展受到越來(lái)越多的關(guān)注。作為下一代網(wǎng)絡(luò)的控制功能模塊，軟交換為下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)提供呼叫控制和連接控制功能。

　　軟交換技術(shù)體現(xiàn)在物理節(jié)點(diǎn)上，即通常所講的“軟交換機(jī)”或“通信服務(wù)器”，所謂的“軟”是相對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)以前的TDM電路交換設(shè)備中大多采用專用硬件平臺(tái)而言的。

　　4.1　軟交換的功能

　　軟交換的軟件功能組成，可比擬傳統(tǒng)程控交換機(jī)“呼叫控制”功能模塊，繼承并實(shí)現(xiàn)以下5項(xiàng)功能：

　　(1)媒體網(wǎng)關(guān)接入功能。該功能可以認(rèn)為是一種適配功能，軟交換可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/lSDNIP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、ATM媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、無(wú)線媒體網(wǎng)關(guān)和綜合接入網(wǎng)關(guān)等；支持H.248媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議或MGCP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的控制、接入和管理。

　　(2)呼叫控制功能。呼叫控制功能是軟交換的重要功能之一，實(shí)現(xiàn)基本呼叫的建立、維持和釋放，包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。

　　(3)業(yè)務(wù)提供功能。在網(wǎng)絡(luò)從電路交換向分組交換的演進(jìn)中，對(duì)終端用戶而言，業(yè)務(wù)應(yīng)當(dāng)具有完全的繼承性。因此軟交換必須能夠?qū)崿F(xiàn)PSTN/ISDN交換機(jī)提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，以及與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。此外，新業(yè)務(wù)作為NGN網(wǎng)絡(luò)不可或缺的組成部分，軟交換要提供可編程的、開放的API接口，實(shí)現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺(tái)的互通，從而易于新業(yè)務(wù)的引入和開發(fā)。

　　(4)互連互通功能。下一代網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)孤立的網(wǎng)絡(luò)，尤其是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向NGN的發(fā)展演進(jìn)中，不可避免的要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通(包括PSTN網(wǎng)、PLMN網(wǎng)、SS7信令網(wǎng)、VoIP網(wǎng)、智能網(wǎng)、其它軟交換網(wǎng)等)。因此需要軟交換設(shè)備支持相應(yīng)的信令與協(xié)議，例如中國(guó)ISUP、INAP、PRI、V5.2、MAP，從而完成與上述網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通。

　　(5)網(wǎng)管與計(jì)費(fèi)功能。要支持本地的維護(hù)管理以及通過SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)管中心的通信；實(shí)現(xiàn)維護(hù)、配置、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)、告警以及計(jì)費(fèi)信息的采集等功能。

4.2　軟交換的應(yīng)用
　　針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況和業(yè)務(wù)需求，目前軟交換應(yīng)用主要集中在以下4個(gè)方面：

　　(1)分組中繼。針對(duì)用戶數(shù)增加對(duì)匯接局、長(zhǎng)途局容量需求激增以及傳輸帶寬增加的情況，通過采用軟交換技術(shù)構(gòu)建分組中繼疊加網(wǎng)絡(luò)，利用媒體網(wǎng)關(guān)直接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口，大大減少傳輸網(wǎng)絡(luò)中低速交叉連接設(shè)備的數(shù)量，對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行靜音抑制和話音壓縮以及AAL2／ATM的可變速率適配，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸成本和帶寬需求(可以節(jié)省近60%的傳輸資源)，從而滿足對(duì)現(xiàn)有的長(zhǎng)途局和匯接局的擴(kuò)容要求。

　　(2)本地接入。在多種多樣的接入方式條件下，例如DSL、以太網(wǎng)、Cable、WLAN、雙絞線等，采用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)分組話音的本地接入，從某種意義上講，它不僅完成了Class5端局的替代或新建，而且為終端用戶提供了數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的綜合業(yè)務(wù)。

　　(3)多媒體業(yè)務(wù)。針對(duì)用戶多媒體業(yè)務(wù)的需求，利用軟交換技術(shù)，將各種應(yīng)用服務(wù)器上的新業(yè)務(wù)，在軟交換設(shè)備的集中呼叫控制下，通過各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備最終提供給廣大終端用戶，其中軟交換直接控制著各種新業(yè)務(wù)的發(fā)放與實(shí)施，保證了業(yè)務(wù)在全網(wǎng)開展的及時(shí)性。

　　(4)3G核心網(wǎng)。軟交換技術(shù)不僅適用于固定網(wǎng)絡(luò)，同樣，在3GPPR4定義的3G無(wú)線核心網(wǎng)中，也采用軟交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)呼叫控制與媒體承載的分離。

5、NGN的業(yè)務(wù)應(yīng)用

　　網(wǎng)絡(luò)的開放和融合帶來(lái)業(yè)務(wù)的百花齊放，綜合分析NGN的業(yè)務(wù)應(yīng)用，大體分為以下幾類，而且這些業(yè)務(wù)之間互有融合，并非完全獨(dú)立。

　　5.1　分組話音和增強(qiáng)特性

　　實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)交換機(jī)基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)，同時(shí)具備更具性價(jià)比的IP特性，典型應(yīng)用包括IP Centrex：Call Wait、Call Park、Call Transfer、Conference Call、Privacy Manager。

　　(1)　IP Centrex業(yè)務(wù)

以低成本提供豐富應(yīng)用，提供廣域Centrex，可實(shí)現(xiàn)商業(yè)客戶分散機(jī)構(gòu)的語(yǔ)音互連。

　　(2)　Privacy Manager業(yè)務(wù)

　　提供客戶設(shè)置隱私保護(hù)機(jī)制，對(duì)未登記的匿名電話，通過語(yǔ)音播放姓名的方法，提示被叫確認(rèn)是否接通本次呼叫。

　　5.2　協(xié)同工作、融合業(yè)務(wù)

　　NGN將數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻融為一體，因此多種媒體協(xié)同工作業(yè)務(wù)是NGN的天然產(chǎn)物，典型應(yīng)用包括Unified Messaging (UM)、Instant Messaging (IM)、One Number Link to You (ONLY)、Click to Dial(CTD)。

　　(1)　UM業(yè)務(wù)

　　融合了Email、Voice Mail、Voice、Video、SM、Fax等多種媒體，客戶無(wú)論在任何地方都可接收Email、SM、Fax、Voice Mail，也可以查看動(dòng)態(tài)圖象，隨之可能出現(xiàn)可視、可聽的多媒體Email。

　　(2)　IM傳統(tǒng)

　　結(jié)合移動(dòng)消息、Internet消息和固定消息，使移動(dòng)用戶、網(wǎng)上用戶和固定終端用戶通過多媒體進(jìn)行聊天，協(xié)同工作業(yè)務(wù)可使商業(yè)客戶之間進(jìn)行語(yǔ)音或文本交流，實(shí)現(xiàn)互推網(wǎng)頁(yè)、PowerPoint膠片傳送等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。

　　(3)　ONLY業(yè)務(wù)

　　實(shí)現(xiàn)客戶無(wú)論在辦公室、出差或上網(wǎng)，無(wú)論攜帶的是電話、手機(jī)、計(jì)算機(jī)或傳呼機(jī)，都可通過一個(gè)號(hào)碼完成呼叫。

　　(4)　CTD傳統(tǒng)

　　可使PC成為無(wú)處不在的通信工具，Phone to Pc、Pc to Phone、PC to PC將成為人們熟悉的通信方式，取代傳統(tǒng)的Phone to Phone方式。

　　5.3　Video、Streaming業(yè)務(wù)

　　NGN使傳統(tǒng)電話網(wǎng)上無(wú)法實(shí)時(shí)傳送的圖象、流媒體業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)成為可能，典型應(yīng)用包括VOD、Pay TV、E-Learning、E-Hospital、Video/Streaming/Web等多種形式會(huì)議。

　　(1)　VOD業(yè)務(wù)

　　可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上查詢、瀏覽、播放影片，該業(yè)務(wù)可能直接導(dǎo)致DVD、VCD、錄象機(jī)淡出市場(chǎng)。

　　(2)　Pay TV

　　使數(shù)字節(jié)目進(jìn)入家庭，影片的圖象、音色非模擬電視所能比擬，節(jié)目?jī)?nèi)容數(shù)字化后可破除節(jié)目源的壟斷，用戶可根據(jù)興趣選擇喜愛的頻道，甚至付費(fèi)頻道。

　　(3)　E-Learning

　　實(shí)現(xiàn)家庭教育，內(nèi)容可隨個(gè)性調(diào)整，自行控制內(nèi)容進(jìn)度，可以語(yǔ)音或Text方式進(jìn)行練習(xí)或考核。

　　(4) E-Hospital

　　病人、醫(yī)生雖不在同一地點(diǎn)，但可進(jìn)行互動(dòng)交流，實(shí)現(xiàn)不同醫(yī)院甚至不同國(guó)家的專家會(huì)診。

　　(5)　Video/Streaming/Web

　　可在家中或辦公室召集、參加會(huì)議，會(huì)議的圖象、聲音、幻燈片、文本交談和文件可同步傳送給每位參會(huì)者，動(dòng)態(tài)圖象以Streaming方式進(jìn)行傳遞。

6、現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)向NGN的演進(jìn)

　　6.1　網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式

　　從目前網(wǎng)絡(luò)向NGN網(wǎng)絡(luò)的過渡，可采用分布建設(shè)策略。

　　SoftSwitch是一種發(fā)展中的新技術(shù)，從標(biāo)準(zhǔn)到體系結(jié)構(gòu)都在發(fā)展中逐步成熟。國(guó)際上已有運(yùn)營(yíng)商使用SoftSwitch技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)建設(shè)端到端電話網(wǎng)。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在2002年也開始進(jìn)行NGN技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

　　大部分運(yùn)營(yíng)商在NGN的發(fā)展策略上采取了分步建設(shè)方式，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，積累網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。

　　建設(shè)初期先建立一個(gè)小規(guī)模商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，采用單域組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，總?cè)萘吭?-10萬(wàn)端口左右。使用少量軟交換設(shè)備和分布式網(wǎng)關(guān)在全網(wǎng)或部分地區(qū)開展小規(guī)模實(shí)驗(yàn)運(yùn)營(yíng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)驗(yàn)證，積累網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。軟交換設(shè)備對(duì)各城市進(jìn)行邏輯劃分成不同的域，支持所有城市的終端接入，域內(nèi)IP電話的網(wǎng)內(nèi)呼叫，由交換機(jī)完成呼叫處理，在網(wǎng)內(nèi)完成一次呼叫的建立、通話、拆線全過程。當(dāng)需要與PSTN實(shí)現(xiàn)互通時(shí)，則每個(gè)城市的有關(guān)中繼網(wǎng)關(guān)必須與本地PSTN網(wǎng)互聯(lián)。

　　第二步在商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用分域處理話務(wù)呼叫控制方法，將全國(guó)分成多個(gè)域，每個(gè)域內(nèi)設(shè)立軟交換設(shè)備和分布式網(wǎng)關(guān)，分地域全網(wǎng)開展規(guī)模運(yùn)營(yíng)，每個(gè)區(qū)域有一套或多套軟交換設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)維護(hù)域內(nèi)路由數(shù)據(jù)。

　　第三步在前兩個(gè)階段網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)取得成功的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟交換技術(shù)，充分利用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)基于軟交換技術(shù)的NGN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)，最終形成NGN網(wǎng)絡(luò)。

　　6.2　網(wǎng)絡(luò)互通方式

　　在NGN的建設(shè)過程中，實(shí)現(xiàn)與原有網(wǎng)絡(luò)的互通方式包括：

　　(1)NGN與PSTN/ISDN/GSM/CDMA的互通

　　NGN與PSTN電路交換網(wǎng)以及與核心網(wǎng)為電路交換的移動(dòng)通信網(wǎng)(GSM、CDMA)的互通，均可通過中繼網(wǎng)關(guān)TMG完成。

　　(2)NGN與七號(hào)信令網(wǎng)的互通

　　NGN與七號(hào)信令網(wǎng)的互通通過信令網(wǎng)關(guān)SG完成。

　　(3)軟交換網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有智能網(wǎng)的互通

　　當(dāng)軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶使用智能網(wǎng)業(yè)務(wù)時(shí)，如卡號(hào)業(yè)務(wù)，必須實(shí)現(xiàn)與智能網(wǎng)的互通，關(guān)鍵在于卡號(hào)數(shù)據(jù)；而對(duì)于800號(hào)業(yè)務(wù)，則必須實(shí)現(xiàn)PSTN/ISDN用戶與軟交換網(wǎng)絡(luò)用戶統(tǒng)一使用。

　　實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一種是通過TMG中繼媒體網(wǎng)關(guān)與PSTN進(jìn)行話路互通，在PSTN接入智能網(wǎng)，對(duì)軟交換系統(tǒng)沒有要求；另一種是軟交換設(shè)備直接入智能網(wǎng)，這種方式對(duì)軟交換系統(tǒng)提出較高要求，但在網(wǎng)絡(luò)資源占用、時(shí)延等方面具有優(yōu)勢(shì)。

　　6.3　NGN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中需要關(guān)注的問題

　　NGN是一種全新的網(wǎng)絡(luò)，其建設(shè)必須關(guān)注以下環(huán)節(jié)。

　　NGN屬于開放式標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，依賴于統(tǒng)一實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范來(lái)指導(dǎo)產(chǎn)品的開發(fā)與運(yùn)營(yíng)，充分發(fā)揮開放網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)�；�于軟交換技術(shù)的NGN網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)多運(yùn)營(yíng)商N(yùn)GN網(wǎng)絡(luò)之間的互通，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)之間的互通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)跨運(yùn)營(yíng)商的互通。因此，網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通需要相互協(xié)商和統(tǒng)一考慮。

　　作為分組網(wǎng)面臨的一些技術(shù)問題：如IP地址分配、分組話音QoS全程保證、網(wǎng)絡(luò)安全等，都必須逐一解決。此外，NGN網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)模式也有很大區(qū)別，這一點(diǎn)非常重要。

7、結(jié)束語(yǔ)

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，運(yùn)營(yíng)商期望籌建一個(gè)能贏利的網(wǎng)絡(luò)，而歸根結(jié)底這些利潤(rùn)來(lái)自最終用戶的需求。因此，這種以用戶需求為基礎(chǔ)開發(fā)新業(yè)務(wù)，以多網(wǎng)融合為出發(fā)點(diǎn)提供靈活的用戶接入和業(yè)務(wù)分發(fā)，才將是真正的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)所向。由于NGN的分組化、開放式、高帶寬、多種媒體流統(tǒng)一承載等特性，使NGN能夠和電子商務(wù)、教育、醫(yī)療、娛樂、休閑、自動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)，為人們提供新的工作、生活方式。通信的對(duì)象也由單純的人與人擴(kuò)展為人與物、物與人、人與人、物與物等。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的含義比今天的通信業(yè)務(wù)的含義將有較大的擴(kuò)展，有些業(yè)務(wù)已經(jīng)超出單純通信的范疇。NGN順應(yīng)了電信時(shí)代發(fā)展的需要，將成為電信發(fā)展歷史上的一座里程碑。