下一代網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)及相關問題的研究

趙慧玲 單秀云 2002/11/19

圖1 NGN功能模型

4.NGN網(wǎng)絡需要分析和解決的問題

4.1 NGN通用框架模型

　　研究NGN通用體系原則,以體現(xiàn)NGN中控制功能與資源、業(yè)務和傳送等分離的特性。研究NGN網(wǎng)絡功能體系模型，該模型將提供如何應用功能性方法定義NGN功能體系的準則。

4.2 NGN網(wǎng)絡功能體系和協(xié)議

　　重點考慮使用通用的參考模型來標識運營商內(nèi)或運營商間支持NGN所需要的通信流程；定義與傳統(tǒng)終端所需要的互通功能；定義BICC協(xié)議用于中繼層面；確定跨越異構(gòu)網(wǎng)絡如何支持端到端業(yè)務、呼叫控制和用戶移動性；規(guī)定NGN終端中有關軟件升級機制、冗余和版本協(xié)商和管理的功能要求等。

4.3 服務質(zhì)量問題

　　QoS是一個端到端的問題，主要研究不同端系統(tǒng)如何實現(xiàn)端到端QoS的協(xié)商，定義上層協(xié)議控制低層的QoS參數(shù)，以及傳送平面和接入平面的QoS保證措施。其中控制層面對低層的QoS控制又得從兩個層面來實現(xiàn)：一是通過上下平面之間的“垂直”協(xié)議將上下層之間的QoS機制聯(lián)系起來，另外就是在“水平”層面實現(xiàn)不同域或網(wǎng)絡之間的QoS控制和協(xié)商�？傮w來說，研究的內(nèi)容主要包括：

·端到端電話業(yè)務的QoS等級；

·端到端多媒體業(yè)務的QoS等級，定義其框架，研究QoS注冊方法；

·如何使用網(wǎng)絡低層的QOS機制獲得高層QOS對低層QoS機制的研究；

·研究運營商間網(wǎng)絡低層QOS控制機制；

·研究QOS的端用戶規(guī)則。

4.4 業(yè)務平面

　　NGN很重要的一個方面就是將業(yè)務控制和底層網(wǎng)絡分離，要實現(xiàn)此目標，需要業(yè)務平面向三方業(yè)務提供商提供開放的接口，如Parlay API和/或代理服務器，此外，業(yè)務必須能夠支持位置移動性，即當用戶漫游到其它網(wǎng)絡時仍然可以享受服務。具體研究內(nèi)容包括：

·定義業(yè)務控制體系結(jié)構(gòu)；

·研究如何實現(xiàn)漫游時的業(yè)務使用，以及不同網(wǎng)絡之間的業(yè)務互聯(lián)。

·研究如何實現(xiàn)用戶對業(yè)務的定制和管理；

·用戶移動性對業(yè)務平面的影響。

4.5 網(wǎng)絡管理

　　由于NGN網(wǎng)絡由固定網(wǎng)、移動網(wǎng)、IP網(wǎng)和接入網(wǎng)等組成，這導致了對這樣網(wǎng)絡網(wǎng)管的復雜性和挑戰(zhàn)性，因此應研究完善和增強核心網(wǎng)絡管理的體系；定義適用于NGN要求（故障管理、性能管理、客戶管理、計費/帳務管理、業(yè)務量和路由管理等）的基本網(wǎng)絡管理業(yè)務和接口；應用新的網(wǎng)絡管理體系概念和新的網(wǎng)絡管理技術(shù)，例如TML等。

4.6 安全

　　在NGN網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡安全關系到網(wǎng)絡體系、QoS、網(wǎng)絡管理、移動性、計費系統(tǒng)和帳務系統(tǒng)，因此有必要 開發(fā)NGN的安全性體系和安全性導則， 以及開發(fā)NGN所需的安全性協(xié)議和API接口。

4.7 廣泛移動性（Generalized mobility）

　　廣泛移動性是指當用戶采用不同的接入技術(shù)時將作為一單個客戶來處理，允許用戶跨越現(xiàn)有網(wǎng)絡邊界使用和管理他們的業(yè)務。對用戶的移動性要求包括： 用戶有能力改變接入點或終端，并作為mobile/nomadic用戶；用戶可以應用各種接入技術(shù)從任何網(wǎng)絡接入點接入到網(wǎng)絡；用戶可以得到連續(xù)性的服務和網(wǎng)絡應用，這些業(yè)務和網(wǎng)絡應用可以由網(wǎng)絡運營商、業(yè)務提供商或第三方提供。對于移動性應考慮網(wǎng)絡的業(yè)務能力以支持個人的移動性、終端的移動性以及他們的組合。為了支持上述要求，ITU在NGN的研究中，應充分考慮業(yè)務的需求，要求網(wǎng)絡具有識別（Identification ）和認證（ authentication機制、接入控制和授權(quán)（Authorization）功能、位置（Location ）管理、支持終端或會晤（session）的IP地址分配和管理功能、支持用戶VHE管理功能、支持用戶管理功能等。

5.NGN網(wǎng)絡移動性問題研究

　　現(xiàn)今的網(wǎng)絡，不論是移動網(wǎng)還是固定網(wǎng)均在向基于IP的網(wǎng)絡演進，以支持多媒體業(yè)務。隨著網(wǎng)絡能力的提高，用戶可享受的服務越來越多，一種發(fā)展趨勢是不論通過何種技術(shù)手段訪問網(wǎng)絡的用戶均應得到相同的服務，這種情況在固定接入網(wǎng)中屢見不鮮，如XDSL，有線電纜接入等。然而，就目前看來，網(wǎng)絡對用戶仍然區(qū)分對待，不同用戶使用不同的網(wǎng)絡服務體系并且不能互通，這對于希望以最便捷方式在不同接入技術(shù)的網(wǎng)間移動的用戶來說是個嚴重缺陷。未來服務提供的關鍵一步就是為用戶提供穩(wěn)定可靠的服務，即當用戶使用不同的接入技術(shù)時被作為同一個實體對待，使他們可以跨越當前的網(wǎng)絡界限始終如一地享用所需服務。

　　目前，用戶可以在結(jié)構(gòu)相同的公共無線接入網(wǎng)中漫游，而在固定網(wǎng)中漫游則受到很大限制，移動性只適用于同類網(wǎng)絡環(huán)境，網(wǎng)絡的發(fā)展需要未來能實現(xiàn)用戶在不同的固定接入網(wǎng)和公共無線接入網(wǎng)間的移動(例如從UMTS到WLAN)，并且可獲得相同的服務，要實現(xiàn)此目標，需要實現(xiàn)各種接入手段的互操作性以及核心網(wǎng)互操作性，現(xiàn)在已有一些關于具體的互操作性的文章，例如 WLAN_--UMTS，但還沒有全球化。

1)各種接入手段的互操作

　　未來網(wǎng)絡要想提供自由廣闊的服務環(huán)境，關鍵在于實現(xiàn)各種接入技術(shù)的協(xié)調(diào)共存，解決各種不同技術(shù)之間的互聯(lián)以獲得互操作性，以及在此基礎上實現(xiàn)集成。目前，主要考慮的接入系統(tǒng)包括以下幾種：

·各種公共蜂窩系統(tǒng)，如W-CDMA，CDMA-2000，GPRS等。

·與移動系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接的固定接入網(wǎng)，包括XDSL，有線電纜，各種窄帶接入以及WLAN等。

·數(shù)字音訊廣播(DAB)

　　以上各個系統(tǒng)使用的接入技術(shù)和帶寬能力均不相同，因此不可能期望某個多媒體終端同時支持各種接入，但用戶可通過多種終端訪問網(wǎng)絡服務，要實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的移動性除了支持用戶移動性外，還應支持業(yè)務的移動性。一般來說，用戶對移動性的要求包括：

·用戶可改變接入點或終端，不過此功能僅適用于有移動或漫游權(quán)利的用戶。

·用戶可從任一節(jié)點訪問網(wǎng)絡，這需要網(wǎng)絡具備一定的認證能力。

·用戶可得到始終如一的服務，不過可能受限于用戶當前所在位置，因此需要網(wǎng)絡提供者和業(yè)務提供商之間的配合。

·網(wǎng)絡、業(yè)務和應用系統(tǒng)甚至第三方的業(yè)務和應用系統(tǒng)應知道用戶是否可用和可達。

2)服務水平

下面列出了移動性應考慮的幾種服務水平：

·個人和終端的移動性：

　　個人移動性是指用戶可改變其終端；而終端移動性是指用戶與他的終端一起移動。所謂用戶改變其網(wǎng)絡接入點，就是說在個人移動性中，用戶改變位置或終端或接入技術(shù)，在終端移動性中，用戶改變位置或接入技術(shù)，但保持同樣的終端。

·游動（Nomadism）

　　游動給用戶隨其移動可改變網(wǎng)絡接入點，當接入點發(fā)生變化時，用戶的會話會中斷，之后再重新建立。

·移動性

　　移動性即用戶可隨位置移動而改變網(wǎng)絡接入點并且不中斷當前會話，不過在某些情況下可能有短時間的通話中斷。

·漫游性

　　漫游性即用戶能夠在非歸屬網(wǎng)絡即訪問網(wǎng)絡服務。

　　有人可能認為上述要求只要通過對當前網(wǎng)絡進行一些擴展就可解決。下面舉例說明此觀點并不正確。例如，一個用戶通過ADSL方式接入網(wǎng)絡并鑒權(quán)通過，于是他開始進行多媒體會話，過了一會兒，這個用戶轉(zhuǎn)換成UMTS接入并且也鑒權(quán)通過，于是又開始新的多媒體會話，由于在兩網(wǎng)中用戶信息是不同的，所以移動性和穩(wěn)定服務就無法提供，并且兩種方式下需要不同身份、登錄和密碼的鑒權(quán)，而且由于XDSL接入方式“永遠在線”的特性，使得即使用戶在用UMTS方式通信，仍然占用系統(tǒng)資源，從而導致資源的浪費。如果可支持應用漫游功能和多接入的單用戶信息，則可簡化跨網(wǎng)接入的認證、鑒權(quán)和仲裁等功能。

3)移動性對NGN網(wǎng)絡的要求

　　要實現(xiàn)更加透明的固定-無線寬帶通信以及跨越不同接入技術(shù)的移動性需要對當前網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)做出重大變革，進一步擴展控制層的網(wǎng)絡功能，主要包括：

·認證和鑒權(quán)機制

　　從用戶的角度來看，為了避免控制機制的重復，可認為此項功能在當前網(wǎng)絡的認證和鑒權(quán)機制中已有定義。

·接入控制和鑒權(quán)功能

　　鑒權(quán)的結(jié)果決定是否接受用戶連接請求，下一步便是使接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)適應移動用戶，包括用戶連接的QOS水平，該水平由用戶情況和接入網(wǎng)的技術(shù)限制決定。

·位置管理

　　位置管理包括網(wǎng)絡位置和地理位置的管理。

·IP地置分配和管理

　　解決方法是之一是讓用戶使用固定的IP地址，這就需要有專門的移動性管理方案來授予用戶的本地IP地址.

·用戶環(huán)境管理

　　用戶環(huán)境定義為整個“接入網(wǎng)+終端”。用戶環(huán)境決定了移動用戶獲得服務的范圍。這項功能的作用是把主要的用戶環(huán)境特征抽象成數(shù)據(jù)，以用于為移動用戶提供相關的服務。這項功能對于在不同類環(huán)境之間操作顯得很重要。因為同類環(huán)境對于所有用戶內(nèi)涵相同，也就不需要這樣的數(shù)據(jù)。NGN更廣闊的網(wǎng)絡環(huán)境使得不同類環(huán)境之間的操作愈來愈多。這項功能實現(xiàn)了虛擬歸屬環(huán)境的第一步，即確定了用戶環(huán)境的特征，使得服務與當前用戶環(huán)境相適應。

·用戶信息管理

　　以上功能都依靠一些用戶數(shù)據(jù)——個人數(shù)據(jù)或網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的存儲和更新便是由用戶信息管理功能來完成。

·接入用戶數(shù)據(jù)

　　此項功能提供用戶數(shù)據(jù)的過濾，即限制某些訊問實體獲得某些用戶數(shù)據(jù)，從而保證用戶數(shù)據(jù)隱私。

4)NGN移動性方面的標準化進展

　　3GPP和3GPP2著重研究IMS演進，它們所提供的移動性管理只對它們自己的系統(tǒng)有效，要實現(xiàn)在3GPP和3GPP2之間的IMS接入，需在兩個多媒體系統(tǒng)之間進行協(xié)調(diào)互通。

　　IETF正在研究移動IP技術(shù)，以實現(xiàn)路由器間的宏觀移動性，但如何把移動IP應用于其它情況(如無線網(wǎng))是個值得考慮的問題。

　　ITU-T中的SSG負責IMT2000 的協(xié)調(diào)和集中問題，且已開始撰寫要求。

6．結(jié)論

　　本文概述 ITU－T NGN 2004 Project目前在NGN方面取得地研究成果和最新進展情況，包括下一代網(wǎng)絡的特點和功能模型，下一代網(wǎng)絡需要分析和解決的問題，以及下一代網(wǎng)絡如何支持移動性。

　　NGN是一個長遠的目標，在此過程中有許多尚待解決的技術(shù)和標準體制方面的問題。隨著信息技術(shù)及設備的不斷改進，用戶必將在未來的網(wǎng)絡中得到更廣泛、更高質(zhì)量的服務。

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