淺談下一代網(wǎng)絡(luò)NGN及其演進(jìn)

隨著以互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)的迅猛發(fā)展，電信業(yè)正在經(jīng)歷一場巨變。首先，以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為核心的新型電信業(yè)務(wù)層出不窮，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛；其次，語音壓縮技術(shù)的成熟，使得基于分組交換網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)成為可能，IP電話系統(tǒng)、第二代移動通信系統(tǒng)都已經(jīng)廣泛采用了這種技術(shù)；第三，基于IP或者ATM的分組交換網(wǎng)絡(luò)日益成熟，網(wǎng)絡(luò)資源利用率的提高使得分組交換網(wǎng)絡(luò)可以承載多種媒體信息的傳送，密集波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展又進(jìn)一步降低了分組交換網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸和交換的成本。因此，基于分組交換網(wǎng)絡(luò)提供語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)成為未來電信業(yè)務(wù)發(fā)展的主流趨勢。

同時(shí)，隨著電信市場競爭的日益加劇，電信競爭開始從技術(shù)驅(qū)動向需求驅(qū)動的方向轉(zhuǎn)變。如何快速、有效地提供新型的、差異化的電信業(yè)務(wù)，進(jìn)而提高整體業(yè)務(wù)收入，擴(kuò)大用戶數(shù)量，是電信運(yùn)營商目前普遍關(guān)注的重要問題。傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)由于采用業(yè)務(wù)、控制、承載等多功能的集中化，已經(jīng)不能適應(yīng)快速生成新業(yè)務(wù)的需要，因此，一個全新、開放、分層次的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)應(yīng)運(yùn)而生。

NGN概述

NGN是一個廣義的概念，代表了未來電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流趨勢。具體地說，NGN是一個基于分組承載網(wǎng)絡(luò)，支持多種接入技術(shù)，分層次、開放的綜合網(wǎng)絡(luò)，包括固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)。

NGN主要包括以下特征：基于分組交換技術(shù)：支持xDSL，WLAN，3G，PSTN等多種接入技術(shù)；具有分層、開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；提供包括語音、數(shù)據(jù)和多媒體等的多種電信業(yè)務(wù)。

NGN框架結(jié)構(gòu)

目前，ITU-TFGNGN和ETSITISPAN都在針對NGN進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定工作，主要包括NGN網(wǎng)絡(luò)基本框架結(jié)構(gòu)、NGN業(yè)務(wù)、QoS、安全等。預(yù)計(jì)2005年下半年，ETSITISPAN將正式發(fā)布R1版本；2005年底，ITU-T FGNGN也將正式發(fā)布R1版本。目前，NGN的網(wǎng)絡(luò)基本框架已經(jīng)基本確定。

從終端的角度來看，NGN支持多種類型終端，包括傳統(tǒng)的固定電話、智能終端、移動終端、PC機(jī)等。其中，固定電話主要通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備與NGN網(wǎng)絡(luò)相連，移動終端和智能終端則直接接入NGN網(wǎng)絡(luò)。

從網(wǎng)絡(luò)的角度來看，NGN網(wǎng)絡(luò)分為兩個層面：業(yè)務(wù)層和傳送層。傳送層主要負(fù)責(zé)支持多種接入技術(shù)，傳送媒體流和信令流，同時(shí)提供相應(yīng)的QoS控制、準(zhǔn)入控制等附加功能；業(yè)務(wù)層主要負(fù)責(zé)提供會話控制、業(yè)務(wù)邏輯、用戶數(shù)據(jù)存儲、計(jì)費(fèi)等功能。

1.NGN傳送層

NGN傳送層包括核心傳送網(wǎng)、接入傳送網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)和準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)四個部分。傳送網(wǎng)將支持多種接入方式：xDSL接入(如ADSL，SDSL，VDSL)；Cable接入；光纖網(wǎng)絡(luò)接入(如FTTH，F(xiàn)TTC，F(xiàn)TTB等)；以太網(wǎng)LAN接入；固定無線接入(如WLAN、WiMAX)；固定IP連接(如GigabitEthernetlink)；移動無線接入(如3GPP和3GPP2定義的IP-CAN)。

網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)是位于傳送層的一個重要的傳送控制子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)動態(tài)分配IP地址、終端參數(shù)配置、IP層面的認(rèn)證鑒權(quán)和位置信息管理等功能。

針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)，NASS功能可以通過WCDMA分組域網(wǎng)元來實(shí)現(xiàn)。具體地說，鑒權(quán)功能可以通過分組域網(wǎng)元與HLR配合完成；IP地址分配功能可以通過GGSN或者DHCPServer完成；位置管理功能可以通過分組域網(wǎng)元與無線接入網(wǎng)絡(luò)配合完成。針對固定網(wǎng)絡(luò)，NASS功能尚不能通過現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此需要網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)配合完成。

準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)是位于傳送層的另一個重要的傳送控制子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)QoS控制、資源分配調(diào)度、NAPT控制等功能。該子系統(tǒng)位于業(yè)務(wù)層和承載層之間，它將業(yè)務(wù)層面的QoS請求反映給承載層，承載層通過預(yù)留相應(yīng)的資源實(shí)現(xiàn)QoS保證功能。

針對WCDMA網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)的功能可以通過WCDMA分組域網(wǎng)元實(shí)體PDF和GGSN來實(shí)現(xiàn)，但端到端的QoS仍然需要底層承載網(wǎng)絡(luò)來保證。針對固定網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)的功能還無法通過現(xiàn)有設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，因此需要準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)配合完成。

2.NGN業(yè)務(wù)層

NGN業(yè)務(wù)層主要包括PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)、PSTN/ISDNEmulation子系統(tǒng)、多媒體子系統(tǒng)以及各種公用功能模塊四個部分。

多媒體子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)提供各種多媒體業(yè)務(wù)，如流媒體業(yè)務(wù)、內(nèi)容傳送業(yè)務(wù)等；公共功能模塊主要負(fù)責(zé)為其他子系統(tǒng)提供共用的模塊功能，如用戶數(shù)據(jù)庫(UPSF)、SLF、應(yīng)用服務(wù)器(ASF)、CDF、邊緣網(wǎng)關(guān)等。NGN的功能模塊化特點(diǎn)為未來靈活引入新的子系統(tǒng)提供了方便和可能。

PSTN/ISDNSimulation子系統(tǒng)是NGN業(yè)務(wù)層面的一個重要的業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)為用戶提供基于SIP協(xié)議多媒體業(yè)務(wù)和部分傳統(tǒng)的固定電話業(yè)務(wù)。PSTN/ISDNSimulation子系統(tǒng)采納了3GPP定義的IMS的框架結(jié)構(gòu)，提供基本的會話控制功能；同時(shí)，IMS通過向上的開放業(yè)務(wù)接口，與應(yīng)用服務(wù)器配合，提供端到端或者端到網(wǎng)絡(luò)的包括語音、數(shù)據(jù)和多媒體在內(nèi)的多種媒體類型的電信業(yè)務(wù)；此外，IMS還提供業(yè)務(wù)漫游、計(jì)費(fèi)信息等功能。

IMS基本框架結(jié)構(gòu)。其中，CSCF負(fù)責(zé)基本的會話控制功能，并向上提供基于OSAAPI的接口：MGCF負(fù)責(zé)IMS域與電路交換域的信令轉(zhuǎn)換，并對MGW進(jìn)行資源分配與管理；MRFC負(fù)責(zé)控制MRFP，提供會議橋、回鈴音、混音等功能。

此外。為了支持多種接入技術(shù)，ETSI還在3GPPIMS的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，主要體現(xiàn)在各IMS網(wǎng)元實(shí)體的功能增強(qiáng)，例如，P-CSCF支持多種資源預(yù)留方式并增加了ALG功能，還支持與NASS的接口；S-CSCF支持多種鑒權(quán)方式；MRFP支持多種媒體類型等。

PSTN/ISDNEmulation子系統(tǒng)是NGN業(yè)務(wù)層面的另一個重要的業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)為傳統(tǒng)的固定電話用戶提供窄帶固定電話業(yè)務(wù)。PSTN/ISDNEmulation子系統(tǒng)通過CallServer提供傳統(tǒng)的固定電話業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)的逐步替換和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

目前，針對PSTN/ISDNEmulation子系統(tǒng)與IMS的關(guān)系存在一些分歧，二者究竟是互通關(guān)系還是融合關(guān)系，仍在討論之中。

3.NGN與其他系統(tǒng)的互通

NGN將支持與IMS網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)以及傳統(tǒng)PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)的互通。具體來說，NGN將通過在業(yè)務(wù)層面和傳送層面架設(shè)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)的互通。

NGN網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

NGN是未來電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流趨勢和目標(biāo)。如何通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的升級改造實(shí)現(xiàn)向NGN網(wǎng)絡(luò)的逐步演進(jìn)是電信運(yùn)營商需要考慮的重要問題。實(shí)際中，依據(jù)業(yè)務(wù)的需求以及運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的不同狀況，電信運(yùn)營商采用的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方案也將有所不同。

從固定運(yùn)營商的角度來說，傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備陳舊、業(yè)務(wù)單一，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶來了較高的運(yùn)維成本。如何改造現(xiàn)有PSTN網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，逐步實(shí)現(xiàn)向NGN的演進(jìn)，是傳統(tǒng)的固網(wǎng)運(yùn)營商需要考慮的首要問題�；�于PSTN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀況不同，PSTN的演進(jìn)思路也有所不同(詳見表1)。

目前，許多電信運(yùn)營商已經(jīng)開始了PSTNEmulation子系統(tǒng)的部署工作，例如，英國電信將于2005年開始替換傳統(tǒng)的PSTN電路交換網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)劃于2007年實(shí)現(xiàn)50%的本地電路交換機(jī)的替換工作：同時(shí)，英國電信正在考慮以IMS架構(gòu)為目標(biāo)，分階段部署PSTNSimulation網(wǎng)絡(luò)，以滿足寬帶業(yè)務(wù)的需求。與英國電信類似，許多固網(wǎng)運(yùn)營商也都采取了類似的措施，通過對長途局或者端局的替代，方便業(yè)務(wù)的開展，降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本。

對于移動運(yùn)營商來說，其網(wǎng)絡(luò)發(fā)展會采用不同的策略。由于這些運(yùn)營商沒有固定網(wǎng)絡(luò)，他們向NGN的演進(jìn)不會向固網(wǎng)運(yùn)營商一樣從PSTN/ISDNEmulation開始，而可以從引入IMS開始。在沒有固定網(wǎng)絡(luò)的引入初期，可以從引入IMS的業(yè)務(wù)開始，例如，PTT業(yè)務(wù)、Presence業(yè)務(wù)、InstantMessage等，這些業(yè)務(wù)對于2G和3G網(wǎng)絡(luò)都可以實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善和業(yè)務(wù)發(fā)展需求的變化，可以在原有的IMS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入固定接入方式，實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)的融合。目前，許多移動運(yùn)營商都在積極開展IMS的預(yù)商用和測試工作，這些都說明了移動運(yùn)營商對于IMS的關(guān)注。

結(jié)束語

NGN的框架是全業(yè)務(wù)運(yùn)營商的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，而IMS處于NGN的控制層面，基于IMS可以實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)在控制層面的融合。NGN的架構(gòu)總體上是一種分層化、可擴(kuò)展的框架結(jié)構(gòu)，運(yùn)營商向NGN的演進(jìn)從哪里開始，取決于網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)發(fā)展需求，同時(shí)也受到標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的影響。在NGN的框架下，除了控制層面的融合，還可以在其他層面進(jìn)行融合，例如，固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)可以通過共用各種應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合；傳送層面的融合在很多運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)發(fā)生，即各種業(yè)務(wù)共用相同的分組承載網(wǎng)絡(luò)(IP網(wǎng)絡(luò)或ATM網(wǎng)絡(luò))。總之，網(wǎng)絡(luò)融合和演進(jìn)正在網(wǎng)絡(luò)的各個層面發(fā)生。