國內(nèi)外NGN發(fā)展動向
楊然
2003/03/17
摘要：業(yè)界對下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN ）的概念持有不同的觀點。根據(jù)國際上有關(guān)NGN的研究與行為，NGN包含以智能光網(wǎng)為核心的下一代光網(wǎng)絡(luò)，以MPLS和IPv6為重點的下一代IP網(wǎng)絡(luò)以及采用3G，4G的下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)等。在眾多的NGN計劃中，歐盟的NGN行動計劃較為突出。首先對其使命、研究內(nèi)容等進行了整體的介紹。在介紹了中國有關(guān)NGN的研究后，就NGN的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)如何設(shè)定以及美國有關(guān)建設(shè)下一代電話網(wǎng)的舉措進行了闡述。最后對中國NGN的發(fā)展提出殷切。
NGN是“下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network）”或“新一代網(wǎng)絡(luò)（New Generation Network）”的縮寫。NGN究竟指什么，不同的人肯定會有不同的看法。在中國，人們往往把NGN與軟交換聯(lián)系在一起，甚至把它們等同起來。但是，從國際上有關(guān)NGN的研究與行動上來看，NGN包含的內(nèi)容非常廣泛，例如：以智能光網(wǎng)為核心的下一代光網(wǎng)絡(luò)；以MPLS，IPv6為重點的下一代IP網(wǎng)絡(luò)；采用3G,4G的下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)等。本文將重點介紹歐洲與中國的NGN行動計劃，探討NGN的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)和未來發(fā)展趨勢。
一、國外的NGN行動計劃
到目前為止，沒有一個標準化組織或權(quán)威機構(gòu)提出對NGN的嚴格定義。因為NGN好比一個新生兒，雖然我們知道它一定會成長起來，但我們并不清楚最終它會長成什么樣，而且在它的成長過程中必然會遇到這樣或那樣的問題，有些意料得到，有些則不然。所以實際上無法對NGN作出嚴格的定義。在國外，NGN并不是一個新的專用詞匯，一般泛指采用了比目前網(wǎng)絡(luò)更為先進的技術(shù)或能夠提供更先進業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。1996年，美國政府與大學分別牽頭提出下一代Internet行動計劃（NGI）和Internet2。與此同時，國際上還有很多個政府部門、行業(yè)團體、標準化組織等機構(gòu)機構(gòu)和參與的NGN行動計劃，如IETF的下一代IP、3GP與UMTS論壇的下一代移動通信、加拿大的CANET3、歐盟的NGN行動計劃等。這些NGN計劃與行動幾乎與軟交換沒有什么關(guān)系，它們有的是專門研究本領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展（例如IETF的“下一代IP”研究的是如何從IPv4向IPv6過渡），有的則是包容了多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用的綜合研究項目。從1997年起，美國每年舉行兩次大型NGN會議，探討網(wǎng)絡(luò)下一步該如何發(fā)展。
在眾多的NGN計劃中，歐盟的NGN行動計劃是一個內(nèi)容廣泛、技術(shù)全面的大型項目。歐盟2001年1月1日啟動了為期兩年的NGN項目，其使命是：創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，為NGN所有要討論的課題提供開發(fā)的研究環(huán)境，以促使分散于各相關(guān)國際標準機構(gòu)、論壇和其它組織的已有成果達成一致意見，期望通過NGN行動計劃推動歐洲信息技術(shù)的發(fā)展。
此項目歐盟組織于出資贊助，來自其成員國的數(shù)十個業(yè)務(wù)提供商、設(shè)備制造商、研究機構(gòu)踴躍參與。NGN行動計劃分為7個工作組，工作組1～7分別側(cè)重以下領(lǐng)域的研究：網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，移動與無線，光網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)，邊緣設(shè)備（Edge Devices），QoS/CoS、SLA/SLS、IPv6、光網(wǎng)。接入網(wǎng)、有線與無線的融合、內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)的管理、業(yè)務(wù)、衛(wèi)星、移動通信以及互操作性等。其中不僅包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和演進，還包括業(yè)務(wù)需求與業(yè)務(wù)模型、管制政策等內(nèi)容。例如QoS的研究，不僅僅是研究從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上如何實現(xiàn)對QoS的支持，還包括各種應(yīng)用對QoS的需求，以及IPv6中的QoS等。
在經(jīng)過了一年的研究以后，歐盟認為NGN應(yīng)該是比今天更好的網(wǎng)絡(luò)，它將是具有更高速率，支持更多的業(yè)務(wù)，以更綜合的方式支持多種業(yè)務(wù)，支持多種水平的QoS，運行/維護/管理更簡單、經(jīng)濟。歐盟還對NGN的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與業(yè)務(wù)達成了以下結(jié)論性意見：
將有多種多樣的接入和核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于社會；
由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣性，互通和互操作將成為今后的主要問題；
NGN（IPv6，3G和WDM）將廣泛用來提供寬帶、高質(zhì)量、安全的業(yè)務(wù)；
新的通信軟件將驅(qū)動個性化增值業(yè)務(wù)的發(fā)展；
標準將在NGN中起到重要的作用。
從上述歐盟的NGN行動計劃中可以看出，NGN是一個范圍很廣的概念，它所討論的內(nèi)容是與未來網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的方方面面的事情，不止是Internet、移動、IPv6、光或業(yè)務(wù)，而是所有這些的總和。
國外也有一些專門生產(chǎn)下一代話音設(shè)備的公司提出針對話音網(wǎng)的下一代組網(wǎng)技術(shù)，例如Telcordia（原Bellcore）提出的基于軟交換的NGN方案。但從媒體的報道和業(yè)界的認知程度來看，軟交換并不是NGN的主流觀點與技術(shù)。
二、中國有關(guān)NGN的研究
中國在20世紀90年代末就已經(jīng)開始了下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略的研究，例如信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院承擔的“新時期電信網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的總體思路”課題，在當時的情況下為我國電信網(wǎng)的發(fā)展提出了很好的建議。隨著技術(shù)與業(yè)務(wù)的發(fā)展，NGN的內(nèi)容也在不斷地發(fā)展與完善。
1999年中國國家自然科學基金委員會設(shè)立專項基金創(chuàng)建了國內(nèi)第一個“中國高速互聯(lián)研究試驗網(wǎng)絡(luò)”，連接了北京六個單位的節(jié)點并與中國教育科研網(wǎng)和中國科技網(wǎng)相連。該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)先進，在有關(guān)領(lǐng)域取得了一批重大研究成果，實現(xiàn)了與先進的國際下一代互聯(lián)網(wǎng)（Internet2）的連通，開發(fā)了先進的多媒體實時交互環(huán)境系統(tǒng)，為中國各領(lǐng)域科學家參與國際研究提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了動力。網(wǎng)絡(luò)中使用了中國自主研制的DWDM光傳輸技術(shù)，容量為200Gbit/s，傳輸距離為400km。由此還研制建成了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)交換中心。
2002年初，中國高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）的通信技術(shù)主體組也啟動了“新一代信息網(wǎng)絡(luò)NGN發(fā)展戰(zhàn)略研究”的課題，此課題將以NGN 為主題，在了解與掌握國內(nèi)外最新研究和發(fā)展動態(tài)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國國情，深入研究和發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程中包括技術(shù)、業(yè)務(wù)、市場等方面的核心問題，提出切合中國實際、符合世界潮流、具有前瞻性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展主導(dǎo)趨勢。并將結(jié)合國家863計劃的實施，凝練出新一代信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及在中國的總體發(fā)展戰(zhàn)略。
三、NGN的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)
NGN是融合網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)網(wǎng)與電信網(wǎng)曾是兩個有著不同特性的網(wǎng)絡(luò)，它們的融合將帶來一系列新的業(yè)務(wù)，并對網(wǎng)絡(luò)平臺提出新的要求（見圖1）。因此，NGN的網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)如何設(shè)定是我們要關(guān)注的重點。
NGN是由今天的網(wǎng)絡(luò)演進而成的，基本上可以分為傳送層和業(yè)務(wù)層（見圖2）。傳送層又被豎切為接入網(wǎng)、城域網(wǎng)和核心網(wǎng)。業(yè)務(wù)層被橫切為邊緣和核心兩大部分。
傳送層的基本功能是在光纖上傳送比特率，其主要任務(wù)是提供與管理帶寬，目標是減少每一比特的成本。傳送層采用的技術(shù)包括使用DWDM把多個波長放到一根光纖上，并用光交換對這些波長進行連接，還包括把SONET/SDH的低帶寬電路打包到波長上，以及使用波長承載千兆以太網(wǎng)。傳送層中的接入部分（用戶和入網(wǎng)點之間）帶寬一般最高到2.5Gbit/s（OC－48），這些接入連接被放入城域網(wǎng)中的大管道中（多個OC－48），然后再進入核心網(wǎng)的更大管道中（如OC－192）。
業(yè)務(wù)層的基本功能是在由傳送層提供的“電路”中把負荷進行“整形”并進行信息的交換，其目標是提升每一個比特的價值。業(yè)務(wù)層被橫切為邊緣和核心兩大部分，界線是10萬分組/s。在業(yè)務(wù)層，數(shù)據(jù)分組被單獨處理或者作為“流”（與特定用戶或應(yīng)用相關(guān)的分組串）來處理，老的技術(shù)包括幀中繼和ATM，新的技術(shù)MPLS有可能成為ATM的替代技術(shù)。
歐盟在NGN的劃分上，采取了比圖2更細化的方法，把網(wǎng)絡(luò)分為3個區(qū)域（用戶駐地設(shè)備（CPE）、接入、核心）和4個層面（物理、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、服務(wù)、管理），見圖3。
下面以接入網(wǎng)為例來分析它應(yīng)該如何從業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)兩個方面來適應(yīng)NGN。接入網(wǎng)可以按物理層劃分（如無線、光、銅線），也可以按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分（IP,ATM,SDH,WDM），必須能為下一代網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用提供必要的帶寬。接入網(wǎng)是否設(shè)計得當應(yīng)該從業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)兩個方面來衡量。在業(yè)務(wù)與應(yīng)用方面包括業(yè)務(wù)類型（數(shù)據(jù)、話音、視象）、QoS要求（可靠性、吞吐量、丟失率、延時、抖動）、安全性（加密、認證）、用戶情況（住宅、SOHO、企業(yè)）以及連接類型（全雙工/半雙工、對稱/不對稱、廣播/單薄/多播）。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面包括接口（例如與傳統(tǒng)網(wǎng)的接口）、成本（實施、維護、使用）、彈性與可靠性以及與核心網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)（CPN）的互操作。
因此，僅在接入網(wǎng)方面需要研究的內(nèi)容就包括網(wǎng)絡(luò)拓撲（物理與邏輯上的）、固定接入網(wǎng)（傳統(tǒng)電信、以太網(wǎng)、xDSL、CATV、電力線）、無線接入網(wǎng)（802.11a/b、藍牙、固定無線、衛(wèi)星、移動）、光（DWDM、光以太網(wǎng)、SONET、PON、FTTH、FTTC）、影響接入網(wǎng)選擇的因素（業(yè)務(wù)與QoS需求）、網(wǎng)絡(luò)需求（傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、接口、互操作、網(wǎng)管）、與接入網(wǎng)相關(guān)的標準及管制問題（如非綁定、頻譜）、接入網(wǎng)演進的主要驅(qū)動力（向光網(wǎng)的融合、向基于IP的核心網(wǎng)的融合、無線通信影響）與未來可能演進的方向等。
四、下一代電話網(wǎng)
是否有下一代電話網(wǎng)？可以說，采用軟交換的分組化（即IP化）電話網(wǎng)就是下一代電話網(wǎng)。這一問題以及探討了若干年，主要圍繞一旦軟交換等分組技術(shù)廣泛采用，可靠性和QoS是否可以得到保障以及能否采用分層的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)兩方面。軟交換雖然被一些設(shè)備廠商稱作下一代電話網(wǎng)的核心技術(shù)，但是，在國外傳統(tǒng)電信運營商的電話網(wǎng)中并沒有大規(guī)模實施軟交換。到目前為止，國外只有少量的軟交換在真正的商用，主要事用在4號機（長途交換機）和Internet卸載（offload）上。
美國有幾家運營商對軟交換比較積極，如Global Crossing，Qwest等在傳統(tǒng)中繼中采用軟交換，Sprint則是唯一宣布要采用軟交換把本地交換網(wǎng)全部分組化的運營商。
Sprint是一個既經(jīng)營長途業(yè)務(wù)，又在某些地區(qū)經(jīng)營小范圍本地電話業(yè)務(wù)的運營商。與其他的本地運營商相比，Sprint的電話網(wǎng)從電路交換向分組化的轉(zhuǎn)移要容易一些。因為Sprint網(wǎng)絡(luò)在本地部分相對扁平，只有7個匯接交換機。作為分組化升級的第一步，Sprint以及在與北電信網(wǎng)絡(luò)簽署了11億美元的合同，首先將其本地網(wǎng)中的5ESS交換機轉(zhuǎn)換為分組交換機。但是，北電信網(wǎng)絡(luò)為Sprint提供的Succession軟交換機和媒體網(wǎng)關(guān)進行組網(wǎng)，并在新的網(wǎng)絡(luò)上融合話音、DSL和專線網(wǎng)。Sprint新聞藉此可以節(jié)省資金和簡化網(wǎng)絡(luò)。當分組化全部完成 之后，Sprint的本地網(wǎng)將從350個減少到100個，更重要的是，Sprint可以提供會議電視會議電視等新業(yè)務(wù)，并且把DSL業(yè)務(wù)擴展到其90％的用戶。對于Verizon和SBC等大型的本地傳統(tǒng)運營商來說，將來是否匯在本地采用軟交換目前還不是很明朗。
可以看到，國際上NGN是一個涵蓋了諸多內(nèi)容的理念，絕非僅僅與軟交換有關(guān)�？上驳氖窃谖覈腘GN討論中，也已經(jīng)開始把思路拓寬，特別是在新一期的863項目中，不僅包括了NGN的網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)融合，而且還包括了典型應(yīng)用和業(yè)務(wù)提供方式的研究。筆者期待中國的NGN能一路走好，創(chuàng)出自己的路子來。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—摘自 《現(xiàn)代電信科技》
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