2022年下一代网络技术 2.pdf

下一代网络技术概述摘要： 因特网已经融入了人类的生活。但是由于Internet 技术和网络带宽的限制，诸如远程会议、网上医疗等多媒体和实时性要求很高的应用远远不能达到令人满意的效果。因此发展下一代因特网技术、拓展因特网的应用空间，已经成为各国政府和IT 界十分关注的问题。本文对于下一代网络技术在各个方面进行了简单的概述。关键字： 下一代网络（NGN） 系统架构NGN 网络前言最近十多年来，计算机和电话在设备和网络方面的融合在不断加速。传统的公用网络运营商（PNO）发现公用交换通信网络（ PSTN）电话业务份额在下降，部分原因是移动电话的不断普及和多种服务从电话网向互联网转移。电话网用户已远远不满足于网络供应商提供的全包式“ 单站作坊 ” 通信方式，而倾向于互联网提供的容量无限的多种通信能力。固定网络运营商对此的反应是通过部署宽带来满足用户需求。尽管这一方案可以满足用户对大容量网络的需求，然而它对促进全球通信网络的持续发展却贡献甚微，因为网络运营商所能做的只是提供对公用互联网接入（甚至只是为互联网服务供应商（ISP）提供接入），且提供的内容和服务与组网成本毫无关联。从网络运营商来看，用户购买的是服务而不是技术，因此，提供可以利用宽带优势的服务才是重要的。综合宽带网络的概念在最近几年得到了发展，被称为“ 下一代网络（ NGN）” 。下一代网络的基本特征可由网络运营商面对的问题来定义:在宽带接入系统上根据需求提供服务 ;综合用户对多种网络服务的需求，如数据（Web 浏览） 、话音、电话、多媒体和新出现的 “ 大众” 互联网服务（即时消息、现况和广播类服务等） ；持续的移动性，使用户可在任何地点接入所提供的服务。与提供一个特定解决办法的网络（如公用交换电信网）不同， 21 世纪所需要的网络是能支持一个灵活的服务平台的系列网络。1 NGN概述NGN 是“ 下一代网络（ Next Generation Network）” 或“ 新一代网络（ New Generation Network）” 的缩写。 广义的 NGN:指下一代融合网，泛指不同于目前一代，大量采用新技术，以 IP 为中心，同时支持语音、数据和多媒体业务的的融合网络，基于分组技术的、综合开放的网络构架。狭义 NGN：指以软交换为控制层，兼容语音网、数据网视频网三网的开放体系结构。具体NGN：对电话网而言，指软交换体系。对移动网而言，指IP 3G.对数据网而言，指下一代因特网和IPV6。从发展的角度来看， NGN 是从传统的以电路交换为主的PSTN 网络中逐渐迈向以分组交换为主， 它承载了原有 PSTN 网络的所有业务， 把大量的数据传输卸载到IP 网络中以减轻 PSTN 网络的重荷，又以IP 技术的新特性增加和增强了许多新老业务。从业务能力上看， NGN 将支持话音、数据和多媒体等多种业务，具有开放的业务API接口以及对业务灵活的配置和客户化能力。从设备上看，软交换的众多设备是通过功能分离从传统网络中演化而来的，软交换体系可以有多个设备提供商来提供基于开放的标准也能促进发展和节约成本。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 从网络管理上看，由于NGN 中呼叫控制与媒体层和业务层分离，对业务层和媒体曾的管理边界将更加清晰，而各层的管理也将更加集中灵活。从成本上看， NGN 技术是一种能够节省费用的技术，这主要体现在两个方面： 基于分组的核心承载网络将具有更高的带宽利用能力：业务的产生、部署和管理将变得更加灵活有效，主要是一种基于商用平台的软件开发和管理过程，在初期价格昂贵，但初期是低成本运作的。从意义上讲 NGN 是基于 TDM 的 PSTN语音网络和基于 IP/ATM 的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。是可以同时提供语音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光纤到户。2 下一代网络的主要特点（1）支持业务的多样化，包括话音、数据和多媒体业务。包括实时的/流/非实时业务和多媒体业务；支持业务的个性化、业务的移动性、开放性和灵活性；（2）基于 IP 分组，以包的形式传送；（3）网络体系采用分层结构，例如，分为传送层、控制层、业务层、接入层等，承载能力与控制功能、呼叫/会晤、应用 /业务分离；（4）业务和网络呈现松耦合，并且提供开放的接口。通过各种标准的接口可以方便地由第三方来完成业务的提供；（5）具有端到端的宽带传送能力。由于下一代网络的承载主要采用基于DWDM 的光传输系统，并且将逐步过渡到全光网络，所以带宽足够，已经不再是问题；（6）能与传统的网络配合，充分利用现有的网络资源，所以下一代网络需要解决与现有的网络的互通和配合；（7）支持终端的移动性，满足移动业务的要求；（8）便于管理、维护和调度；（9）网络质量更好，并且具有更好的安全性和可靠性；（10）有利于持续发展；3 NGN的系统架构及主要功能下一代网络的服务将包括两个方面：基于会话的服务和非基于会话的服务。前者的例子诸如 IP 电话、电视会议和电视聊天，后者业务有媒体流和广播等。此外，下一代网络支持公用交换电话网 /综合业务数字网 (PSTN/ISDN)替代物（ITU-T 的术语即 PSTN/ISTN 的仿真） 。下一代网络的功能分为服务层和传输层。终端用户功能由用户-网络接口（ UNI ）接到下一代网络，而其他网络则通过网络网络接口（ NNI ）互相连接。3.1 传输层功能传输层功能为下一代网络内所有成分和物理上分开的功能提供连接。IP 是下一代网络最有前景的传输技术。因此，传输层将为下一代网络外的末端用户设备和通常驻留在网络内服务器上的控制器和启动器提供连接。传输层还负责提供端对端的服务质量控制。端对名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 端的服务质量是人们所期望的下一代网络应具有的特性之一。传输层分成接入网和核心网两个部分，并由一种连接功能连接起来。（1）接入功能。接入功能管理末端用户对网络的接入。它涉及的接入技术有宽带码分多址（ W-CDMA ）和数字用户线（ xDSL）等。接入网包括相关的电缆接入、数字用户线技术、无线技术、以太网技术和光学接入的功能。（2）接入传输功能。接入传输功能负责将信息通过接入网进行传输。它还提供直接处理用户业务，包括缓冲管理、排队和调度、包过滤、业务分级、标注、监控和整形的服务质量控制机制。（3）边缘功能。当接入业务并入核心网时，边缘功能负责进行业务处理。（4）核心传输功能。核心传输功能负责确保通过核心网的信息传输顺利进行。根据与传输控制功能的相互作用，它提供鉴别网内传输质量的方法。它还提供直接处理用户业务，包括缓冲管理、排队和调度、包的过滤、业务分级、标注、监控和整形、门控制和防火墙的服务质量机制。（5）网络接触控制功能。网络接触控制功能执行接入级的登录以及进入下一代网络服务的末端用户功能的启动。它提供网络级的识别/认证，管理接入网的IP 地址空间和确认接入会话，还向末端用户发布下一代网络服务和应用功能的接触点。也即，网络接触控制功能协助末端用户设备进行登录和启动使用下一代网络。（6）资源与准入控制功能。资源与准入控制功能提供准入控制和门控制功能，包括对网址、端口编译（ NAPTs）和不同服务场地码点（DSCPs）的控制。准入控制通过网络接触控制功能来进一步核验用户身份。核验资源的可用性是指准入控制功能验证一个资源（如带宽）申请的合理性，在检查了已经分配或占用的资源后，决定是否在剩余资源中批准配给。资源与准入控制功能与传输功能相互作用来控制传输层内的功能，包括：包过滤、业务分级、标注和监控，带宽保留和指配、网址和端口编译、IP 地址的反欺骗、网址和端口编译 /防火墙的通过和使用计量。（7）传输用户身份功能。传输用户身份功能块将传输层内的用户和其他控制数据编译成单一的 “ 用户身份 ” 。该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库并加以实现。（8）网间连接功能。网间连接功能提供与其他网络的互联能力，包括许多现存的网络，如基于公用交换电话网、综合业务数字网的网络。为其他网络设置的网络-网络接口，用在控制与传输级两者中， 包括边界处的网间连接。 控制和传输级间的交互可以直接进行，或通过传输控制功能进行。（9）媒体处理功能。该系列的媒体资源处理功能为提供生成单音信号、译码和会议桥接类的服务进行媒体资源处理。3.2 服务层功能服务层功能提供基于会话的和非会话的服务，包括现况信息的描绘，即时消息交换的消息方法等。服务层功能还提供与现有的公用交换电话网/综合业务数字网服务和能力相关的全部网络功能，以及与遗留雇主设备的接口。（1）服务和控制功能。它包括在服务级上的会话控制功能、登录功能、确认和批准功能，控制媒体源（专门资源）的功能。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - （2）服务用户身份功能。该功能将服务层内的用户和其他控制数据编译成单一的“ 用户身份 ” 。该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库，并加以实现。（3）应用功能。下一代网络支持开放的应用接口，可使第三方服务供应商为用户提供增强的服务。全部应用功能（委托的和非委托的）和服务供应商，通过服务层内的服务或网间连接器，接入下一代网络资源。3.3 管理功能管理功能可以分布式地位于每个功能实体（FE）内，与网络要素（ NE）管理、网络管理和服务管理功能实体相交互。管理功能包括计费和开单功能，给NGN 运营商提供资源利用率数据以使他们能准确地给用户开计费单。记费和开单功能支持离线记账的数据收集和近实时的在线记账类的数据收集。3.4 末端用户功能对末端用户的接口有物理接口和功能接口两种方式，下一代网络对所有类型的雇主设备都支持，包括遗留下来的单线电话和复杂的集团网络。末端用户设备可以是移动的，也可以是固定的。4 NGN网络特点（1）开放分布式网络结构采用软交换技术，将传统的交换机的功能模块分离为独立网络部件，各部件按相应功能进行划分，独立发展。采用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离技术，实现开放分布式网络结构，是业务独立与网络。通过开放是协议和接口，可灵活快速的提供业务，个人用户可自己定义业务特征，而不必关心承载业务的网络形式和终端类型。（2）高速分离化核心承载核心承载网采用高速包交换网络，可实现电信网、 计算机网、和有线电视网三网融合，同时支持语音、数据、视频等业务。（3）独立的网络控制层网络控制层及软交换，采用独立交换的计算机平台，将呼叫控制从媒体网关中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制和信令互通，使业务提供者可自由结合承载业务与控制协议，提供开放的API 接口，从而可使第三方快速、灵活、有效地实现业务提供。（4）网络互通和网络设备网关化通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令网关等网关，可实现与PSTN、PLMN 、IN、Internet 等网络的互通，有效的继承原有网络的业务。（5）多样化接入方式普通用户可通过智能分组话音终端、多媒体终端接入，通过接入媒体网关、综合接入设备（ IAD ）来满足用户的语音、数据和视频业务的共存需求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 5 NGN技术NGN 的用户可以分为两大类， 一类是各种传统网络的用户， 另一类是基于分组网络的宽带多媒体用户。 对于传统网络用户， NGN 通过增加各种媒体网关和信令网关设备将其接入。媒体网关完成各种传统网络媒体流到基于IP 的分组网络媒体流的转换； 信令网关完成各种传统网络的信令消息与分组网络中传送的信令消息分组的转换。对于宽带多媒体用户，现阶段主要接入方式有xDSL、HFC、以太网、 WLAN 、WiMAX 等。目前， xDSL 和以太网技术已经非常普及。当然，随着技术的发展，NGN 还会出现各种新的接入技术。（1）网络承载技术目前业界已经趋同于采用IP 网络作为 NGN 承载网。但是现有的互连网在服务质量保证、安全性、网络管理、运营维护等方面还存在很多问题；此外，目前基于IPv4 的网络地址资源也严重不足。这些问题已成为阻碍NGN 发展的最大障碍。业界提出过建设下一代互连网（ NGI） 。NGI 是一个电信级的IP 网络，具有可管理、可运营、安全性高、提供服务质量保证等特点，是NGN 承载网发展的主要方向。 NGI 将采用 IPv6 技术来构建，目前IPv6 技术引起了人们的极大关注，业界对其寄予厚望，对它的试验及推广正在紧张有序的进行。（2）呼叫控制技术控制层是 NGN 的“ 大脑” ，主要提供呼叫控制和处理功能。目前控制层比较成熟并大量商用的设备是软交换设备。由于软交换主要来源于固网域，因此它并不支持终端的移动性管理，同时由于其集众多功能于一身， 导致体系结构比较复杂， 因而目前业界已经将IMS（IP 多媒体子系统）看作是今后NGN 控制层的核心技术。由于IMS 体系结构更加开放、标准度更高，因此它最终将取代软交换成为NGN 控制层面的统一融合平台。（3）业务提供技术NGN 可通过与智能网的互通来提供各种传统智能业务。对于多媒体类型的增值业务，NGN 是通过一个统一业务平台来提供，控制层设备只完成基本的呼叫控制功能，而业务开发、业务逻辑的执行均在业务提供平台中进行。业务平台的核心设备是应用服务器，它是增值业务的驻留和执行环境，此外，它还可以提供业务管理和开发平台。应用服务器与控制层设备之间采用应用编程接口（API） ，可以向第三方业务开发商提供统一的API 或脚本语言用于业务应用开发。目前有很多组织在开发各种类型的API 和脚本语言，这其中最具有前景的是Parlay API。Parlay API 因具有开放性、可扩展性及与底层网络独立等特点，得到了广泛应用。此外，基于 SIP的 SIP Servlet API、SIP CGI、SIP CPL及 JAIN 等技术也具有重要应用价值。NGN 是一个以 IP 分组网络为基础、融合多种网络的电信网络，具有多协议性、开放性、灵活性等特点。它象一把“ 大伞” ，把现代计算机、通信与网络技术的各个领域的技术均囊括进来。NGN 的概念一直是业界争论的焦点， 但是业界的共识是 NGN 并不是一个全新的网络，而是现有各种网络的融合。经过长期的探讨，以Internet 技术为代表的分组网络，因为其开放的架构、低成本以及庞大规模等优势作为构建NGN 的基础已成为业界的共识。NGN的体系结构可以分为四个层面，分别是接入层、传送层、控制层、业务层，这种体系结构名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 使承载、呼叫控制、业务相分离，体现了其开放性与灵活性的优势。6 结束语NGN 结合了传统电话网络可靠性的IP 技术灵活性与有效性的优点，是传统的电路交换的电路交换网向分组化网络过渡的重要网络概念。它的出现使语音网络向开放的新型体系架构发展。软交换作为NGN 的核心技术，是新兴运营者进入语音市场的新路径，由此产生的系列网络设备将对电信网的演进以及利用IP 网络提供丰富的业务起重要作用， 具有广阔的发展前景。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -