下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）互通框架模型的探討

摘要　主要從網(wǎng)絡(luò)分層的角度探討了NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間互通的實現(xiàn)方法。首先給出了NGN的互通功能模型，然后重點探討了NGN與PSTN、H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)以及IN網(wǎng)絡(luò)的互通模型，分析了NGN和上述各種網(wǎng)絡(luò)在傳輸層、交換/選路層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)資源4個層面上實現(xiàn)互通的要求和方法。

NGN和固定電話網(wǎng)（PSTN）、移動電話網(wǎng)（PLMN）、智能網(wǎng)（IN）、H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)有和未來的各種網(wǎng)絡(luò)互通是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間無縫操作的重要方面。例如，NGN網(wǎng)絡(luò)同PSTN、PLMN、H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)以及其他下一代網(wǎng)絡(luò)等互通可以為用戶提供端到端的業(yè)務(wù)能力；NGN網(wǎng)絡(luò)同Internet、CATV網(wǎng)絡(luò)等互通可以為用戶提供豐富的通信內(nèi)容。另一方面，通過NGN和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通，使NGN網(wǎng)絡(luò)的逐步實現(xiàn)成為可能，并且使用戶即能夠獲得豐富的NGN業(yè)務(wù)，同時又能夠獲得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)。為了確保提供端到端業(yè)務(wù)的能力，NGN網(wǎng)絡(luò)必須與現(xiàn)有的各種電信網(wǎng)絡(luò)共存，并且必須依賴于這些網(wǎng)絡(luò)。此外，NGN作為電信運營商電信級業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的一種，盡管IP網(wǎng)絡(luò)是一種平面模型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但是，對于NGN網(wǎng)絡(luò)，很難采用一種單一的或者純平面模型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來構(gòu)造該網(wǎng)絡(luò)。在不同的運營商之間，要求將NGN網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的控制域和管理域，而且，每一個運營商的網(wǎng)絡(luò)也需要劃分為不同等級的運營域與管理域。因此，在不同類型的網(wǎng)絡(luò)，不同的運營商以及不同的控制域和管理域之間，構(gòu)造NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型將是十分重要的。

一、NGN的互通功能模型

NGN的互通功能模型如圖1所示。

圖1　NGN的互通功能模型

由圖1可知，為了實現(xiàn)NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通，可以在不同的控制/管理域或者網(wǎng)絡(luò)之間采用互通功能（IWF）部件來實現(xiàn)，在這里，IWF部件僅僅是一個邏輯概念。為了易于實現(xiàn)，IWF通常被映射到傳輸層、交換/選路層和應(yīng)用層3個不同的層中，每一層根據(jù)不同的應(yīng)用都有自己的IWF功能部件。因此，NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通將分別通過3個層面的互通來實現(xiàn)。另一方面，網(wǎng)絡(luò)資源的互通也是十分重要的方面，而網(wǎng)絡(luò)資源IWF功能部件從層中分離出來，并且，網(wǎng)絡(luò)資源同時會對不同的層產(chǎn)生影響，例如，IP地址資源、IP地址分配功能和IP地址組被控制在應(yīng)用相關(guān)層中，但是，依據(jù)IP地址實施的路由分配以及訪問控制表（ACL）策略可以在交換/選路相關(guān)層中實現(xiàn)。

二、NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型

NGN和現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)之間的互通包括NGN和PSTN、IP電話網(wǎng)（H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)）、IN、信令網(wǎng)（No.7網(wǎng)絡(luò)）、PLMN、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)之間的互通。鑒于文章篇幅所限，本文重點探討NGN和PSTN、H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)和IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型。

1.NGN和PSTN之間的互通模型

NGN和PSTN之間的互通模型如圖2所示。

圖2　NGN和PSTN之間的互通模型

由圖2可知，在NGN和PSTN之間的互通功能模型中，存在信令網(wǎng)關(guān)（SG）和媒體網(wǎng)關(guān)（MG）兩種邏輯實體。SG負(fù)責(zé)PSTN（例如R2，ISUP和PRI等）和NGN（例如SIGTRAN，H.323，H.248和MGCP等）之間的信令傳送和會話功能。MG負(fù)責(zé)媒體傳輸和會話功能。在這里，軟交換、SG和MG僅僅是一個邏輯實體，它們可以集成到一些物理硬件中。下面，我們分別從傳輸層、交換/選路層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)資源4個層面的互通來描述NGN和PSTN之間的互通。

（1）傳輸層互通

由于在NGN終端和PSTN終端之間沒有端到端的鏈路，因此，在NGN和PSTN的傳輸層之間不需要互通功能。在這種情況下，在對等的實體之間，不需要比特流的點對點傳送，所有的流量將終結(jié)于網(wǎng)關(guān)，互通功能將通過各種類型的網(wǎng)關(guān)（例如MG和SG）實現(xiàn)。

（2）交換/選路層互通

交換/選路層在NGN和PSTN互通功能中是最復(fù)雜的一層，是其他層的基礎(chǔ)，主要包括下列互通功能：

●不同信令協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換功能；

●消息和消息參數(shù)的翻譯、屏蔽和過濾；

●消息和參數(shù)的映射；

●使用消息的采集；

●在兩種方式下，不同代碼類型之間的轉(zhuǎn)換（例如PCM、G.723.1或G.729之間的轉(zhuǎn)換）；

●根據(jù)不同的請求，終結(jié)不同類型的物理/邏輯鏈路（例如，在PSTN中，所有的鏈路是TDM 64Kbit/s或2Mbit/s鏈路，而在NGN中，所有鏈路是基于分組技術(shù)的）。

（3）應(yīng)用層互通

在PSTN中，由于應(yīng)用層構(gòu)造在智能網(wǎng)平臺上，因此，應(yīng)用層互通功能參考智能網(wǎng)部分。

（4）網(wǎng)絡(luò)資源互通

網(wǎng)絡(luò)資源互通功能包括號碼資源分配、QoS協(xié)商和AAA功能。

①號碼資源分配：在NGN中，不是所有的主叫/被叫用戶都由通用資源識別碼（URI）來標(biāo)識，有一些用戶使用E.164編碼模式，例如通過接入網(wǎng)關(guān)（AG）或者綜合接入設(shè)備（IAD）接入的普通電話用戶（POTS），軟電話用戶和H.323 VoIP用戶。為了有效地實現(xiàn)NGN與PSTN網(wǎng)絡(luò)的互通，對于NGN而言，擁有號碼資源的分配能力是非常必要的，這種能力可以依賴于一個與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)互連的實際操作平臺。

②QoS協(xié)商：在NGN和PSTN之間不需要QoS協(xié)商。

③AAA功能：對于認(rèn)證、授權(quán)和計費功能，無論是由PSTN發(fā)起呼叫，還是由NGN發(fā)起呼叫，不需要雙方認(rèn)證和計費。

2.NGN和H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型

NGN和H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型如圖3所示。我們將從傳輸層、交換/選路層和網(wǎng)絡(luò)資源3個層面的互通來描述NGN和H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通。

圖3　NGN和H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型

（1）傳輸層互通

NGN和H.323 VoIP網(wǎng)絡(luò)都基于分組網(wǎng)絡(luò)，媒體鏈路端到端的信道由呼叫信令創(chuàng)建和控制，并且同基于分組網(wǎng)絡(luò)（ATM，MPLS或IP等）的相關(guān)承載協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)間互連。在這里，對于對等實體之間比特流的點對點傳送，所有的流量將通過分組網(wǎng)絡(luò)傳送，因此，這種傳送主要與交換/選路層有關(guān)。

（2）交換/選路層互通

對于控制信令互通模型有關(guān)守（GK）選路模型和直接連接模型兩種模型。

①GK選路模型

在GK選路模型中（見圖4），NGN不會覺察到H.323網(wǎng)關(guān)（GW）的存在，所有的信令將通過互通GK傳送，例如H.225.0，Q.931，H.245和RAS等協(xié)議。

圖4　GK選路模型

②直接連接模型

在直接連接模型中（見圖5），軟交換通過H.225.0（RAS）協(xié)議同GK進(jìn)行初始化呼叫，然后，通過Q.931協(xié)議同GW進(jìn)行呼叫建立處理過程；在創(chuàng)建H.245控制信道之后，軟交換將直接同GW協(xié)商媒體能力和媒體流量信道。

圖5　直接連接模型

（3）資源互通

資源互通主要討論IP地址資源互通。NGN和H.323網(wǎng)絡(luò)都基于分組技術(shù)，公共IPv4地址的數(shù)量不能滿足所有的終端使用公共IPv4地址，因此，必須存在大量的基于私有IPv4地址的網(wǎng)絡(luò)，并且需要NAT功能部件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通。IP地址資源互通模型如圖6所示。

圖6　IP地址資源互通

由圖6可知，IP地址資源互通主要由軟交換和防火墻（FW）兩個功能部件來實現(xiàn)。對于FW，內(nèi)建應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)（ALG）功能，H.323、SIP和BICC等協(xié)議根據(jù)不同的業(yè)務(wù)量比特分析應(yīng)用層協(xié)議，修改或者執(zhí)行ACL功能。對于軟交換，有ALG功能，在FW設(shè)備和軟交換之間執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的控制協(xié)議（例如MIDCOM協(xié)議）。

3.NGN和傳統(tǒng)IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型

NGN和傳統(tǒng)的IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通功能需要解決以下兩個方面的問題，一個是對于新的NGN用戶，如何繼承所有的傳統(tǒng)IN業(yè)務(wù)，另一個是對于傳統(tǒng)的用戶如何提供新的NGN業(yè)務(wù)。因此，這意味著互通主要是在應(yīng)用層和資源方面的互通。

NGN和傳統(tǒng)的IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通功能主要基于協(xié)議之間的互通，因此，NGN和IN網(wǎng)絡(luò)的互通實體必須支持大量的協(xié)議，例如DSS1的增強(qiáng)版本，TUP over SS7或者ISUP over SS7，INAP，MAP，CAMEL over SS7以及CAMEL over TCP/IP等。NGN和IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通功能模型如圖7所示。

圖7　NGN和IN網(wǎng)絡(luò)之間的互通模型

由圖7可知，NGN和IN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)控制點（SCP）之間的信令互通可以采用以下兩種解決方案，一個是SCP通過SG接入NGN，另一個是SCP直接接入NGN。對于前一種解決方案，需要采用傳統(tǒng)的INAPoSS7協(xié)議，SG將MTP2或者M(jìn)TP3協(xié)議轉(zhuǎn)換為M2UA或者M(jìn)3UA協(xié)議等，INAP協(xié)議將透明傳輸；對于后一種解決方案，需要采用INAPoIP協(xié)議，或者由軟交換提供INAPoSS7oTDM接口，在這種情況，SCP可以和NGN進(jìn)行無縫的結(jié)合。

對于NGN與IN網(wǎng)絡(luò)的智能外設(shè)（IP）之間的互通，可以根據(jù)下面的方式接入，如圖8所示。

圖8　NGN與IN的IP設(shè)備之間的互通模型

由圖8可知，NGN中的實體（例如MG，軟交換等）可以通過一些標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議（例如INAP/TCAP和H.248/MGCP等）接入到IN網(wǎng)絡(luò)中的IP設(shè)備。在這里，圖中的軟交換僅僅是一個邏輯上的概念。

三、結(jié)語

關(guān)于NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通一直是業(yè)界廣泛關(guān)注的熱點問題，這個話題目前談?wù)摫容^多的是NGN和各種網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間如何互連互通，而本文主要從網(wǎng)絡(luò)分層的角度探討了NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間互連互通的實現(xiàn)方法，即NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通如何在傳輸層、交換/選路層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)資源4個層面上實現(xiàn)互連互通。希望這種分析方法對讀者更好地理解NGN和各種網(wǎng)絡(luò)之間的互連幫助。