下一代网络NGN技术剖析

下一代网络NGN技术

摘要：本文首先介绍了NGN网络的含义:NGN是一种全新的网络体系架构,它融合了IP技术和多媒体通信技术,提出了分组、分层、开放的概念;接着具体描述了NGN网络具有的特征:基于分组交换,采用分层的体系结构,采用标准的协议接口和开放的业务接口.最后提出了NGN发展过程中所亟待解决的关于网络演进,端到端的服务质量QoS,网络安全等一系列问题和各自的解决方案。

关键词：下一代网络;IP技术;软交换;媒体网关;业务接口;NGN

引言

目前，全世界电话用户大约22亿多，固定电话和移动电话各占一半，移动电话略多；因特网用户数（包括无线互联网用户数）5亿；预计，电话用户数发展速度：移动通信用户即将超过固定电话用户；预计互联网用户数在4－5年时间后，将超过固定电话用户数；历来，网络的发展对于运营商影响极大，因为运营商几乎所有的业务都是依靠网络进行的。这些影响是：原有网络能否满足用户的需要，是运营商能否取得稳定收入的决定性因素；新的网络的诞生，将从老的网络中抢走大量用户，使得运营商的利润大量转移。例如移动网络的诞生和发展，使得固话用户流失，收入下降。小灵通对于移动通信也有极大的影响，在老的网络上开展新的业务或者增值业务，将使得运营商增加大量的业务和利润。网络业务发展停滞，运营商就将“下课”。

1 电信业界期待的新业务和应用需求

例如：移动电话、因特网业务、图象通信等；

电信业务和技术处于十字路口，电信网期待突破；

1.1当前网络的情况：

运营支撑系统

业务层

路由交换层

承载层

传输层

骨

干

网

城

域

网

接

入

网

驻

地

网图1 网络模型

公共视讯交换网

VC网 VoIP/FoIP 1791x网

CDMA-1X承载电子商务/IP传统业务内部信息网IDC

专线用户虚拟专网 VPN

专线用户虚拟专网 VPN CES(DDN ATM FR IP网

ATM+IP交换

长途传输网城域传输网用户接入网165网

VoIP承

载网

第三层

交换MPLS

图2 数据和固定业务、互联网业务体系

1.2网络发展对于运营商的影响

目前，全世界电话用户大约22亿多，固定电话和移动电话各占一半，移动电话略多；

因特网用户数（包括无线互联网用户数）5亿；

预计，电话用户数发展速度：移动通信用户即将超过固定电话用户；

预计互联网用户数在4－5年时间后，将超过固定电话用户数；

网络的发展对于运营商影响极大，因为运营商几乎所有的业务都是依靠网络进行的。这些影响是：

原有网络能否满足用户的需要，是运营商能否取得稳定收入的决定性因素；

新的网络的诞生，将从老的网络中抢走大量用户，使得运营商的利润大量转移。例如移动网络的诞生和发展，使得固话用户流失，收入下降。小灵通对于移动通信也有极大的影响。

在老的网络上开展新的业务或者增值业务，将使得运营商增加大量的业务和利润。

网络业务发展停滞，运营商就将“下课”。

2下一代网络产生的背景

现有的电路交换网络对于话音的服务，安全并且有很好的质量保证，技术和应用也很成熟，缺点是不能满足数据通信的需要；

互联网是数据通信的很好的网络平台，但是其安全和质量均缺乏保证，并且是从免费的午餐开始的，缺乏电信业务所需要的质量指标、计费模式，效益很低；

光纤传输技术的发展：DWDM（密集波分复用技术）的应用，使得信息的传输速度加快，通道增加，成本降低，但是与此同时，固话运营商的利润大大下降；

IP网络电话将对固定电话产生新的冲击，虽然IP电话的质量不能使人满意，但是IP网络的巨大能力，使得电信工作者和广大用户对于IP网络寄予极大的希望。目前，IP网络电话已经开始分流了固话业务，特别是利润较高的国际长途，影响很大；

电子邮件的发展，形成了免费的午餐，对于电话的话务量打击很大；

移动通信技术的发展，使得固话网络的用户ARPU值呈下降趋势，有较多的分流，但是目前的因特网缺乏在不同的接入网络业务的可携带性，移动的IP能力尚不足；

下一代通信网络是集话音、数据、传真和图像通信（视频业务）为一身、能够满足人们各种需求的多功能通信网络。

能够完成和实现这一需求的网络技术，从目前看来，是以软交换为核心的下一代网络

（NGN）技术。这是由于：

在IP技术比较好地解决了各种不同特性的信号在网络上以共性进行传输的技术问题后，IP 技术作为今后通信技术的核心，已经被业内的专业技术人员公认，并为实践所证明。

因此，全球通信业务和数据联网协议正在快速的向IP汇聚，在整个电信行业，基于IP技术的电信业务在整个电信业务中所占的比重在逐步上升，并且最终将取代电路交换技术成为通信技术的主流。

在这种形势下，底层的传输技术必将向最佳支持IP技术的方向融合，这是通信技术发展的一个必然的趋势。

在光纤上直接传输IP数据包的方法，按照目前的传统作法，仍然是对于IP数据包采取分成若干帧结构的方法。这需要确定相应的帧结构。现在已经采用的帧结构有两种：SDH帧结构（IP/SDH/WDM）和以太网帧结构（IP/Ethernet/WDM），这也是当前宽带网网络接入的两种重要形式。

为了实现IP分组SDH上的传输，实现宽带交换，在SDH上又疊加了完成交换功能的A TM 层。

尽管目前电信行业力推的宽带网接入是ADSL这样一种在传统的双绞线上进行改造的技术，但是建立在主干网络上的、与网络的发展方向趋同的SDH和以太网这样两种在光纤上直接传输IP数据包的方法，无疑是最具发展前途的。尤其是采用以太网帧结构的技术，由于网络的主干传输和接入技术在许多方面是相同的，这就使得其分组所需要的网络状态信息比较少，对于落地或者再生的分组通常不必使用再生设备，成本相应较低，加上使用的是异步协议，对于分组的延时和抖动不太敏感，是有很大的前途的。

从长远看，用于交换的A TM层和用于传输的SDH层将会消失，其功能将逐渐并入IP层和WDM/OTN层；

从水平的视点来看：下一代电信网络的初步结构考虑

网络将是以数据，特别是IP业务为中心的数据传输网络，电话网络则通过电信级网关与网络相连。整个网络可以分为边缘层和核心层。

边缘层面向用户，负责提供各种中低速接口，汇集业务，提供服务，增加效益。

核心层面向边缘层，为边缘层产生的业务流量提供高效可用的信号复用、传送、交换和选路，使网络的结构简单，成本降低，提高效率，但是核心层对于业务是透明的。

核心层的骨干业务接点目前多采用ATM交叉连接设备，或太比特路由器，并且将逐步向以路由器为主过渡。太比特路由器成为网络的骨干接点。从而是网络的结构变得简单。

网络的结构将变为太比特路由器和太比特传输链路组成所谓的“双T网络”。

ATM交换机将从核心网转移至边缘网，以网络的形式来支撑IP网。

由于IP业务成为网络的主要业务和应用协议，ATM和SDH的作用将逐步削弱，更高效率的IP over WDM将逐步成为网络的主导形式，在核心网络中取代ATM交换机甚至路由器（IP over SDH）。

可以预见的未来，电路交换、A TM交换和IP路由技术将共存，适应当前网络环境的多样化，支持各种业务。

演化的条件是能够支持基于A TM/IP分组网和电路交换网间的无缝连接，保证各自的用户的应用/业务的互操作性。

所以由于IP技术（internet protocal）广泛采用—目前数据联网的协议主要是IP协议。支持IP传输的技术，目前主要是三种：（P11）