下一代网络(NGN)浅析

发布: 2010-10-23 09:22 | 作者: 穆成华 | 来源: | 字体: 小中大

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摘要　介绍了NGN产生的背景、功能、特点及其业务应用，并介绍了NGN的关键技术----软交换。

关键词　NGN 关键技术软交换

1、NGN产生的背景

　　近年来，电信网综合通信能力明显增强，业务需求也趋于多样化，运营商必须提供更多的多媒体业务才能吸引住用户，因此网络面临的压力越来越大。而另一方面，各个运营商的业务重点还是在争夺话音业务收入上。因此业内人士认为，网络的建设、未来的发展和当前的现实收入出现了矛盾，如何能够把这两方面有效地结合起来，并且通过业务的结合和捆绑发挥两个方面的优势，成为运营商需要解决的问题。同时，网络规模的不断扩大和网络结构的复杂直接导致了运营管理运行成本比例不断上升，为了单一的业务而建立相应的网络成为综合性运营商的成本包袱。在这一发展背景下，基于软交换技术的NGN(下一代网络)技术应运而生。

2、NGN的功能

　　NGN是电信史上的一块里程碑，它属于一种综合、开放的网络构架，提供话音、数据和多媒体等业务。

　　NGN可在统一的分组网络上融合通信、信息、电子商务和交易等业务，满足多样化、个性化业务需求，在继承的基础上实现与各种业务网络(PSTN/ISDN、PLMN、IN、Internet)之间的互通，在全网内快速提供新的语音、数据、图像融合业务。

3、NGN的特点

　　3.1　开放分布式网络结构

　　采用软交换技术，将传统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，使业务独立于网络。通过开放式协议和接口，可灵活、快速地提供业务，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。

　　3.2　高速分组化核心承载

　　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。

　　3.3　独立的网络控制层

　　网络控制层即软交换，采用独立开放的计算机平台，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。

　　3.4　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，有效地继承原有网络的业务。

　　3.5　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。

4、NGN的关键技术--软交换

　　目前，软交换已经被公认为NGN网络的核心技术，它的发展受到越来越多的关注。作为下一代网络的控制功能模块，软交换为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。

　　软交换技术体现在物理节点上，即通常所讲的“软交换机”或“通信服务器”，所谓的“软”是相对于电信网络以前的TDM电路交换设备中大多采用专用硬件平台而言的。

　　4.1　软交换的功能

　　软交换的软件功能组成，可比拟传统程控交换机“呼叫控制”功能模块，继承并实现以下5项功能：

　　(1)媒体网关接入功能。该功能可以认为是一种适配功能，软交换可以连接各种媒体网关，如PSTN/lSDNIP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关和综合接入网关等；支持H.248媒体网关控制协议或MGCP协议来实现对媒体网关的控制、接入和管理。

　　(2)呼叫控制功能。呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，实现基本呼叫的建立、维持和释放，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

　　(3)业务提供功能。在网络从电路交换向分组交换的演进中，对终端用户而言，业务应当具有完全的继承性。因此软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务，以及与现有智能网配合提供智能网业务。此外，新业务作为NGN网络不可或缺的组成部分，软交换要提供可编程的、开放的API接口，实现与外部应用平台的互通，从而易于新业务的引入和开发。

　　(4)互连互通功能。下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向NGN的发展演进中，不可避免的要实现与现有多个网络的互联互通(包括PSTN网、PLMN网、SS7信令网、VoIP网、智能网、其它软交换网等)。因此需要软交换设备支持相应的信令与协议，例如中国ISUP、INAP、PRI、V5.2、MAP，从而完成与上述网络之间的互联互通。

　　(5)网管与计费功能。要支持本地的维护管理以及通过SNMP协议实现与网管中心的通信；实现维护、配置、业务统计、告警以及计费信息的采集等功能。

4.2　软交换的应用
　　针对不同的网络状况和业务需求，目前软交换应用主要集中在以下4个方面：

　　(1)分组中继。针对用户数增加对汇接局、长途局容量需求激增以及传输带宽增加的情况，通过采用软交换技术构建分组中继叠加网络，利用媒体网关直接提供高速的分组数据接口，大大减少传输网络中低速交叉连接设备的数量，对语音进行静音抑制和话音压缩以及AAL2／ATM的可变速率适配，降低了网络传输成本和带宽需求(可以节省近60%的传输资源)，从而满足对现有的长途局和汇接局的扩容要求。

　　(2)本地接入。在多种多样的接入方式条件下，例如DSL、以太网、Cable、WLAN、双绞线等，采用软交换技术实现分组话音的本地接入，从某种意义上讲，它不仅完成了Class5端局的替代或新建，而且为终端用户提供了数据和语音的综合业务。

　　(3)多媒体业务。针对用户多媒体业务的需求，利用软交换技术，将各种应用服务器上的新业务，在软交换设备的集中呼叫控制下，通过各种网关设备最终提供给广大终端用户，其中软交换直接控制着各种新业务的发放与实施，保证了业务在全网开展的及时性。

　　(4)3G核心网。软交换技术不仅适用于固定网络，同样，在3GPPR4定义的3G无线核心网中，也采用软交换技术，实现呼叫控制与媒体承载的分离。

5、NGN的业务应用

　　网络的开放和融合带来业务的百花齐放，综合分析NGN的业务应用，大体分为以下几类，而且这些业务之间互有融合，并非完全独立。

　　5.1　分组话音和增强特性

　　实现传统交换机基本语音业务和增值业务，同时具备更具性价比的IP特性，典型应用包括IP Centrex：Call Wait、Call Park、Call Transfer、Conference Call、Privacy Manager。

　　(1)　IP Centrex业务

以低成本提供丰富应用，提供广域Centrex，可实现商业客户分散机构的语音互连。

　　(2)　Privacy Manager业务

　　提供客户设置隐私保护机制，对未登记的匿名电话，通过语音播放姓名的方法，提示被叫确认是否接通本次呼叫。

　　5.2　协同工作、融合业务

　　NGN将数据、语音、视频融为一体，因此多种媒体协同工作业务是NGN的天然产物，典型应用包括Unified Messaging (UM)、Instant Messaging (IM)、One Number Link to You (ONLY)、Click to Dial(CTD)。

　　(1)　UM业务

　　融合了Email、Voice Mail、Voice、Video、SM、Fax等多种媒体，客户无论在任何地方都可接收Email、SM、Fax、Voice Mail，也可以查看动态图象，随之可能出现可视、可听的多媒体Email。

　　(2)　IM传统

　　结合移动消息、Internet消息和固定消息，使移动用户、网上用户和固定终端用户通过多媒体进行聊天，协同工作业务可使商业客户之间进行语音或文本交流，实现互推网页、PowerPoint胶片传送等实时业务。

　　(3)　ONLY业务

　　实现客户无论在办公室、出差或上网，无论携带的是电话、手机、计算机或传呼机，都可通过一个号码完成呼叫。

　　(4)　CTD传统

　　可使PC成为无处不在的通信工具，Phone to Pc、Pc to Phone、PC to PC将成为人们熟悉的通信方式，取代传统的Phone to Phone方式。

　　5.3　Video、Streaming业务

　　NGN使传统电话网上无法实时传送的图象、流媒体业务实现成为可能，典型应用包括VOD、Pay TV、E-Learning、E-Hospital、Video/Streaming/Web等多种形式会议。

　　(1)　VOD业务

　　可实现网上查询、浏览、播放影片，该业务可能直接导致DVD、VCD、录象机淡出市场。

　　(2)　Pay TV

　　使数字节目进入家庭，影片的图象、音色非模拟电视所能比拟，节目内容数字化后可破除节目源的垄断，用户可根据兴趣选择喜爱的频道，甚至付费频道。

　　(3)　E-Learning

　　实现家庭教育，内容可随个性调整，自行控制内容进度，可以语音或Text方式进行练习或考核。

　　(4) E-Hospital

　　病人、医生虽不在同一地点，但可进行互动交流，实现不同医院甚至不同国家的专家会诊。

　　(5)　Video/Streaming/Web

　　可在家中或办公室召集、参加会议，会议的图象、声音、幻灯片、文本交谈和文件可同步传送给每位参会者，动态图象以Streaming方式进行传递。

6、现有电信网络向NGN的演进

　　6.1　网络建设模式

　　从目前网络向NGN网络的过渡，可采用分布建设策略。

　　SoftSwitch是一种发展中的新技术，从标准到体系结构都在发展中逐步成熟。国际上已有运营商使用SoftSwitch技术和体系结构建设端到端电话网。国内运营商在2002年也开始进行NGN技术实验。

　　大部分运营商在NGN的发展策略上采取了分步建设方式，降低网络风险，积累网络运营经验。

　　建设初期先建立一个小规模商用实验网，采用单域组网结构，总容量在5-10万端口左右。使用少量软交换设备和分布式网关在全网或部分地区开展小规模实验运营，进行网络业务验证，积累网络运营经验。软交换设备对各城市进行逻辑划分成不同的域，支持所有城市的终端接入，域内IP电话的网内呼叫，由交换机完成呼叫处理，在网内完成一次呼叫的建立、通话、拆线全过程。当需要与PSTN实现互通时，则每个城市的有关中继网关必须与本地PSTN网互联。

　　第二步在商用实验网的基础上，采用分域处理话务呼叫控制方法，将全国分成多个域，每个域内设立软交换设备和分布式网关，分地域全网开展规模运营，每个区域有一套或多套软交换设备提供网络业务，负责维护域内路由数据。

　　第三步在前两个阶段网络运营取得成功的基础上，结合软交换技术，充分利用运营商网络资源，实现基于软交换技术的NGN网络规模建设，最终形成NGN网络。

　　6.2　网络互通方式

　　在NGN的建设过程中，实现与原有网络的互通方式包括：

　　(1)NGN与PSTN/ISDN/GSM/CDMA的互通

　　NGN与PSTN电路交换网以及与核心网为电路交换的移动通信网(GSM、CDMA)的互通，均可通过中继网关TMG完成。

　　(2)NGN与七号信令网的互通

　　NGN与七号信令网的互通通过信令网关SG完成。

　　(3)软交换网络与现有智能网的互通

　　当软交换网络内的用户使用智能网业务时，如卡号业务，必须实现与智能网的互通，关键在于卡号数据；而对于800号业务，则必须实现PSTN/ISDN用户与软交换网络用户统一使用。

　　实现方式有两种：一种是通过TMG中继媒体网关与PSTN进行话路互通，在PSTN接入智能网，对软交换系统没有要求；另一种是软交换设备直接入智能网，这种方式对软交换系统提出较高要求，但在网络资源占用、时延等方面具有优势。

　　6.3　NGN网络建设中需要关注的问题

　　NGN是一种全新的网络，其建设必须关注以下环节。

　　NGN属于开放式标准网络，依赖于统一实用的标准、规范来指导产品的开发与运营，充分发挥开放网络的优势。基于软交换技术的NGN网络必须实现多运营商NGN网络之间的互通，实现与现有网络之间的互通，并在此基础上实现跨网跨运营商的互通。因此，网络的互联互通需要相互协商和统一考虑。

　　作为分组网面临的一些技术问题：如IP地址分配、分组话音QoS全程保证、网络安全等，都必须逐一解决。此外，NGN网络与现有网络的运营模式也有很大区别，这一点非常重要。

7、结束语

　　业内人士认为，运营商期望筹建一个能赢利的网络，而归根结底这些利润来自最终用户的需求。因此，这种以用户需求为基础开发新业务，以多网融合为出发点提供灵活的用户接入和业务分发，才将是真正的未来网络所向。由于NGN的分组化、开放式、高带宽、多种媒体流统一承载等特性，使NGN能够和电子商务、教育、医疗、娱乐、休闲、自动控制结合起来，为人们提供新的工作、生活方式。通信的对象也由单纯的人与人扩展为人与物、物与人、人与人、物与物等。未来网络业务的含义比今天的通信业务的含义将有较大的扩展，有些业务已经超出单纯通信的范畴。NGN顺应了电信时代发展的需要，将成为电信发展历史上的一座里程碑。

作者：穆成华来源：中国联通网站