趙慧玲：國際NGN標(biāo)準(zhǔn)框架基本形成
趙慧玲
2004/03/24
摘要：本文在明確NGN的研究方向和重點研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，從NGN的框架結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)要求、功能要求、移動性管理、服務(wù)質(zhì)量和研究重點等方面對NGN的最新進(jìn)展情況進(jìn)行了概括的介紹，并對可管理的IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了描述。
關(guān)鍵詞：NGN、QoS、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
1.引言
下一代網(wǎng)絡(luò)能夠提供可靠的服務(wù)質(zhì)量保證，支持語音、視頻和數(shù)據(jù)多媒體業(yè)務(wù)承載能力，具有支持快速靈活的新業(yè)務(wù)生成能力無疑是電信產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)注的焦點。盡管對于下一代網(wǎng)絡(luò)仍然爭議頗多，但NGN的研究步伐一直沒有停滯，變革是一定的，但是如何演進(jìn)和實施仍需深入研究和探討。
本文將NGN的最新研究進(jìn)展和今后NGN研究重點作一概況介紹。
2.NGN的定義
2004年02ITU-T SG13會議經(jīng)過激烈的辯論，給出了NGN的定義：
NGN是一個分組網(wǎng)絡(luò)，它提供包括電信業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，能夠利用多種帶寬和具有QoS能力的傳送技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能與底層傳送技術(shù)的分離；它提供用戶對不同業(yè)務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)的自由地接入，并支持通用移動性，實現(xiàn)用戶對業(yè)務(wù)使用的一致性和統(tǒng)一性。
NGN的基本特征如下：
·分組傳送；
·控制功能從承載、呼叫/會話、應(yīng)用/業(yè)務(wù)中分離；
·業(yè)務(wù)提供與網(wǎng)絡(luò)分離，提供開放接口；
·利用各基本的業(yè)務(wù)組成模塊，提供廣泛的業(yè)務(wù)和應(yīng)用(包括實時、流、非實時和多媒體業(yè)務(wù))；
·具有端到端QoS和透明的傳輸能力；
·通過開放接口與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通；
·具有通用移動性；
·允許用戶自由地接入不同業(yè)務(wù)提供商；
·支持多樣標(biāo)識體系，并能將其解析為IP地址以用于IP網(wǎng)絡(luò)路由；
·同一業(yè)務(wù)具有統(tǒng)一的業(yè)務(wù)特性；
·融合固定與移動業(yè)務(wù)；
·業(yè)務(wù)功能獨立于底層傳送技術(shù)；
·適應(yīng)所有管理要求，如應(yīng)急通信、安全性和私密性等要求。
NGN的能力
·具有業(yè)務(wù)開發(fā)、布署和管理各種業(yè)務(wù)的能力；
·業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的分離，使得網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)可以獨立發(fā)展演進(jìn)；
·各功能實體分布在現(xiàn)有或新網(wǎng)絡(luò)之中，具有與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互通的能力；
·支持現(xiàn)有的和NGN新增的多種終端；
·提供對現(xiàn)有語音業(yè)務(wù)向NGN的過渡中關(guān)鍵技術(shù)的支持；
·支持通用移動性，具有用戶接入的無關(guān)性和業(yè)務(wù)使用的一致性特點；
NGN的目標(biāo)
NGN的目標(biāo)是滿足新的通信需求，以促進(jìn)公平競爭、鼓勵個人投資、定義滿足各種管理要求的通信體系結(jié)構(gòu)以及提供開放的網(wǎng)絡(luò)接入方式。
NGN的研究領(lǐng)域
·NGN的通用框架模型；
·NGN的功能體系結(jié)構(gòu)模型；
·端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量(QoS)；
·業(yè)務(wù)平臺(APIs)；
·網(wǎng)絡(luò)管理；
·安全；
·通用移動性；
·網(wǎng)絡(luò)控制體系及協(xié)議；
·業(yè)務(wù)能力和業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)；
·NGN中業(yè)務(wù)和網(wǎng)間的互操作性
·編號、命名和編址；
3.NGN業(yè)務(wù)要求
NGN要求支持實時業(yè)務(wù)和非實時業(yè)務(wù);支持對等型通信和客戶-服務(wù)器型通信，;支持固定用戶和移動用戶的接入，所以NGN至少具備以下業(yè)務(wù)能力：授權(quán)、認(rèn)證、離線或在線計費、定位、策略控制、會話處理、載體提供、信息交換等。此外，NGN應(yīng)具有IP多媒體應(yīng)用的協(xié)商能力以定義和選擇IP多媒體會話的可用媒體部件和資源、QoS等；應(yīng)具有快速的業(yè)務(wù)生成和配置能力使得某些應(yīng)用及其相關(guān)技術(shù)不必等到標(biāo)準(zhǔn)化就可以在網(wǎng)絡(luò)中有效配置。
4.NGN的網(wǎng)絡(luò)要求
NGN功能的增強(qiáng)及業(yè)務(wù)要求的提高需要相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)條件來支撐，因此，對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制管理等方面都提出了新的要求。NGN架構(gòu)應(yīng)該獨立于特定應(yīng)用并且在功能上分離，目前比較一致的劃分是分為傳送平面、會話和呼叫控制平面、應(yīng)用平面和管理平面。NGN還應(yīng)該提供多種接入類型，如XDSL、Cable、以太網(wǎng)、WLAN、蜂窩無線接入等。
在互操作方面，NGN應(yīng)該支持與現(xiàn)存的固定/移動話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互操作，包括PSTN、ISDN、2G和3G移動網(wǎng)絡(luò)、Internet。在移動性方面，NGN要支持用戶和終端的漫游和游牧性，提供用戶和終端的注冊功能和移動性管理功能，識別用戶輪廓和建立用戶數(shù)據(jù)庫，為漫游用戶提供不同網(wǎng)絡(luò)和接入技術(shù)下的無縫移交機(jī)制。在安全性方面，NGN要與其它網(wǎng)絡(luò)和用戶之間建立一種信任關(guān)系，具有對它們的識別和鑒權(quán)能力，能夠在任何時間核實用戶身份，檢查用戶是否具備使用資源和接入業(yè)務(wù)的權(quán)利；而從用戶的角度，用戶也應(yīng)該能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識別。在QoS方面，NGN應(yīng)該提供域內(nèi)和跨域的端到端QoS；QoS體系要支持多管理域且獨立于各種接入技術(shù)；支持基于測量的準(zhǔn)入控制和擁塞控制；支持基于使用的記賬和計費。在用戶網(wǎng)絡(luò)方面，NGN的用戶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該能夠為一個IP多媒體會話或單個媒體流確定一個可選的目的地，并有權(quán)發(fā)起向其它目的地的轉(zhuǎn)向；用戶可以平行地運行多個多媒體會話并在任何時刻暫停、繼續(xù)和終止會話。在OAM方面，NGN要提供多種技術(shù)和業(yè)務(wù)下的管理功能，既要支持分段的OAM又要支持端到端的OAM；支持層間OAM的互操作；此外，對保護(hù)倒換和重路由能力也提出了新的要求。
5.NGN的移動性管理
移動性是指對于用戶和終端位置的改變而持續(xù)接入服務(wù)、繼續(xù)通信的能力。移動性可劃分為兩個級別，一是稱為“游牧的”移動性，指用戶在移動時能改變其網(wǎng)絡(luò)接入點，但正在進(jìn)行的服務(wù)會話會完全停止，需要重新啟動；另外一個稱為無縫移動，指當(dāng)用戶或終端移動時，能隨時改變其網(wǎng)絡(luò)接入點而不中斷正在進(jìn)行的服務(wù)會話。這些都需要求在核心網(wǎng)提供相應(yīng)的功能來支持移動性，這些功能應(yīng)該包括用戶鑒別、授權(quán)，位置更新、用戶信息的下載等，我們稱之為移動性管理。為用戶和終端提供移動性管理以保證不同網(wǎng)絡(luò)間的漫游和服務(wù)的無縫移動性是NGN最緊迫的需求之一。從用戶的觀點來看，用戶應(yīng)該可以被標(biāo)識為移動用戶或固定用戶；應(yīng)該能從任何網(wǎng)絡(luò)接入點接入網(wǎng)絡(luò)，包括使用任何接入技術(shù)進(jìn)行用戶的網(wǎng)間漫游；并且用戶的有效性和可靠性應(yīng)該為網(wǎng)絡(luò)功能所知。
依據(jù)NGN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌琋GN中的移動性管理可分類為網(wǎng)間移動性管理，它主要是解決不同NGN間NNI移動性管理問題；網(wǎng)內(nèi)移動性管理，它主要是解決NGN內(nèi)的NNI移動性管理問題；接入網(wǎng)的移動性管理，它主要是解決接入網(wǎng)內(nèi)的移動性問題。由于解決問題的著重點不同，這三類對移動性管理的要求也不同。接入網(wǎng)內(nèi)移動性管理由于其相同的接入技術(shù)和同一的運營者而相對簡單，對網(wǎng)內(nèi)移動性管理也同樣如此。而網(wǎng)間移動性管理由于涉及到不同的接入技術(shù)和不同的運營者而相對復(fù)雜�？偟膩碚f，對移動性管理的要求有以下幾點：
·獨立于接入網(wǎng)技術(shù)：NGN將由基于IP技術(shù)的核心網(wǎng)和使用不同接入技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所以要求移動性管理與接入技術(shù)無關(guān)；
·基于IP技術(shù)：NGN將以IP為基礎(chǔ)，移動性管理也應(yīng)該和IP技術(shù)銜接良好，包括Ipv4和Ipv6；
·持網(wǎng)絡(luò)間的漫游而不依賴接入類型和網(wǎng)絡(luò)管理歸屬；
·支持終端、個人和服務(wù)的移動性。
此外，為了支持用戶的移動性要求，在控制層需要實現(xiàn)一些特定的功能，如識別和鑒定機(jī)制、接入控制和授權(quán)功能、位置管理(包括網(wǎng)絡(luò)位置和地理位置管理)、尋呼能力、IP地址分配和管理(包括固定的和動態(tài)的IP地址)、用戶環(huán)境、用戶輪廓及用戶數(shù)據(jù)權(quán)限管理、支持不同類別的移動性管理的功能交互。
6.可管理的IP網(wǎng)絡(luò)框架
隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，IP網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)資源的復(fù)用能力，組網(wǎng)的靈活性和擴(kuò)展性等方面具有巨大優(yōu)勢。同時，隨著基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的Internet的普及，使得在IP網(wǎng)絡(luò)上承載多業(yè)務(wù)，包括電信業(yè)務(wù)成為明確的發(fā)展趨勢。這里電信業(yè)務(wù)主要指話音和視頻業(yè)務(wù)。它包含三個特征：第一個特征是這些業(yè)務(wù)的流量主要是連續(xù)媒體流，而且通常具有交互性；第二個特征是這些業(yè)務(wù)需要滿足電信級的性能和可靠性要求；第三個特征是這些業(yè)務(wù)是可運營、可管理的。電信運營商作為業(yè)務(wù)提供商能夠為業(yè)務(wù)提供而收費、同時為服務(wù)性能提供承諾。
MAN-NGN的概念是基于SLA的可管理的IP網(wǎng)絡(luò)，SLA是業(yè)務(wù)提供者與用戶之間的業(yè)務(wù)協(xié)定，SLA明確了用戶的要求和業(yè)務(wù)提供者的承諾，規(guī)定了提供的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定了業(yè)務(wù)提供者必須完成的性能指標(biāo)。
SLA中定義的網(wǎng)絡(luò)能力都可以向用戶提供，SLA以基于請求或定購的方式實現(xiàn)，用戶也可以為每種應(yīng)用指定具體的性能要求，如帶寬、傳遞時延、丟失率等，當(dāng)然，也可以不要SLA，即享受沒有服務(wù)質(zhì)量保證的盡力而為服務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SLA可以確保提供給用戶的網(wǎng)絡(luò)性能和可用性。迄今為止，網(wǎng)絡(luò)運營商只能控制包括可靠性和可用性在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)性能。通過與用戶的協(xié)商，運營商應(yīng)該能夠控制和管理IP網(wǎng)絡(luò)的資源，以根據(jù)不同的應(yīng)用類型和設(shè)備類型提供與所協(xié)商的SLA相一致的端到端連接性能。
MAN-NGN業(yè)務(wù)是從用戶的角度來定義的，這與現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)概念有很大不同。網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)提供的功能相分離，網(wǎng)絡(luò)提供者負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)控制并提供給用戶一定的網(wǎng)絡(luò)能力，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)提供者的幫助下開發(fā)自己的業(yè)務(wù)。MAN-NGN業(yè)務(wù)可以定義為：(1)允許用戶選擇端用戶(包括人、終端設(shè)備、應(yīng)用);(2)允許用戶利用網(wǎng)絡(luò)提供者提供的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源配置自己的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);(3)允許用戶通過與網(wǎng)絡(luò)提供者協(xié)商關(guān)于QoS和包括安全能力在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)性能的SLA來為自己的網(wǎng)絡(luò)選擇一些控制和管理功能。
MAN-NGN業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)提供者向用戶提供一定的網(wǎng)絡(luò)能力，這些網(wǎng)絡(luò)能力可以經(jīng)雙方協(xié)商，劃分成不同的管理等級.
MAN-NGN的業(yè)務(wù)要求可以分為應(yīng)用級性能和網(wǎng)絡(luò)級性能要求。
(1)端用戶業(yè)務(wù)要求，即應(yīng)用級性能要求包括：可用性(如99.999%)、響應(yīng)時間(如下載1M文件的時間小于5ms)、業(yè)務(wù)阻塞概率、業(yè)務(wù)優(yōu)先級和QoS/CoS。
(2)網(wǎng)絡(luò)提供者業(yè)務(wù)要求，即網(wǎng)絡(luò)級性能要求包括：包差錯率和包丟失率、雙向時延/單徑時延和時延抖動、可用性(系統(tǒng)正常運行時間、平均故障時間、平均修復(fù)時間)、峰值帶寬、有效帶寬和最低帶寬、移動接入時本地認(rèn)證的雙向時延、接入阻塞概率和業(yè)務(wù)完成概率、流量監(jiān)測和統(tǒng)計。
(3)VPN業(yè)務(wù)要求與網(wǎng)絡(luò)提供者業(yè)務(wù)要求基本相同，但考慮到如果網(wǎng)絡(luò)提供者能夠在不同的VPN之間共享物理基礎(chǔ)設(shè)施，而不是象現(xiàn)在這樣對不同的VPN采用物理上獨立的鏈路和路由器分別操作，那么將大大節(jié)省成本。因此VPN的業(yè)務(wù)要求還包括VPN的配置和操作、VPN認(rèn)證和鑒權(quán)在內(nèi)的安全性保證。
(4)應(yīng)用提供者業(yè)務(wù)要求依賴于特定的應(yīng)用，其業(yè)務(wù)要求與應(yīng)用客戶數(shù)量、應(yīng)用服務(wù)器能力、連接客戶和應(yīng)用提供者的網(wǎng)絡(luò)的能力密切相關(guān)。性能要求包括：傳送優(yōu)先級和QoS/CoS、包括準(zhǔn)入控制和認(rèn)證在內(nèi)的安全性保證、性能監(jiān)測、對用戶、業(yè)務(wù)及終端類型的識別、服務(wù)器冗余性和服務(wù)器聚類、命名和認(rèn)證的雙向時延。
7.基于IP網(wǎng)絡(luò)QOS要求
對電信營運商而言，現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是如何以一種非常有效而現(xiàn)實的方式來為不同的業(yè)務(wù)提供滿意的端到端QoS保證，同時還要充分考慮到全網(wǎng)的性能。實現(xiàn)統(tǒng)一的支持QoS能力的IP網(wǎng)絡(luò)是發(fā)展的趨勢�，F(xiàn)存的解決方案包括RSVP, IntServ, DiffServ, MPLS, TE,策略管理, QoS信令等，但這些方法并不未能根本解決QoS的問題。而且，由于目前各設(shè)備制造商實現(xiàn)QoS的方式不同，沒有完成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，成為端到端QoS不能解決的主要原因。在IP網(wǎng)絡(luò)中支持端到端QoS能力的標(biāo)準(zhǔn)化方面，IETF和ITU-T發(fā)揮了各自的作用，IETF致力于各種具體實施協(xié)議的制定，而ITU-T則更側(cè)重于整體框架的制定和IP性能指標(biāo)體系的構(gòu)建。此外，MSF(城域網(wǎng)交換論壇)、Internet II和IPCablecom也提供了多種的多種端到端IP QoS解決方案。
目前ITU-TSG13在IPQOS方面圍繞的三個草案建議開展工作
(1)Draft Recommendation Y.qosar:
(2)Draft Recommendation Y.123.qos: A QoS architecture for Ethernet-based IP access network
(3)Draft Recommendation Y.e2eqos: End-to-end QoS architecture for IP/MPLS networks.
本次會議通過(consent)了Y.qosar。
Y.qosar的進(jìn)展
Y.qosqr草案建議提供了在分組網(wǎng)絡(luò)中支持QoS的框架。這一框架結(jié)構(gòu)由一組QoS構(gòu)建模塊組成。這些模塊跨越了三個邏輯層面，即控制平面、數(shù)據(jù)平面和管理平面。它們組合起來可以達(dá)到控制網(wǎng)絡(luò)性能的目的。最終借助這些模塊的組合應(yīng)用可以幫助電信營運商提供綜合的業(yè)務(wù)性能，從而確定出針對某種業(yè)務(wù)的客戶滿意度。
Y.123.qos的進(jìn)展
Y.123.qos草案建議給出了基于以太的IP接入網(wǎng)絡(luò)的QoS架構(gòu)。它規(guī)定了一個分層的參考模型，并給出了協(xié)議需求及實施方法。在Y.123.qos中針對此架構(gòu)所涉及的拓?fù)浼百Y源狀態(tài)收集需求及信令描述也進(jìn)行規(guī)定。
Y.e2eqos的進(jìn)展
Y.e2e草案建議給出了從IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)成為NGN網(wǎng)絡(luò)的一種端到端QoS架構(gòu)。尤其是在核心網(wǎng)絡(luò)中，MPLS做為一種關(guān)鍵技術(shù)而應(yīng)得以支持，從而方便地提供VPN、流量工程和QoS路由。將在一下方面開展工作:
(1)、應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)計費靈活性和商業(yè)應(yīng)用模式的研究；(2)、進(jìn)一步深入研究業(yè)務(wù)控制層與承載層間的接口與控制信息的交互。(3)、加強(qiáng)域間QoS控制的研究；(4)、進(jìn)一步包含無連接業(yè)務(wù)的情況，增大協(xié)議適用范圍。(5)、增加對移動性的支持。
8.對NGN軟交換的看法
軟交換技術(shù)經(jīng)過幾年的探討和試驗已經(jīng)開始應(yīng)用，在技術(shù)功能方面趨于成熟。雖然面臨商用還存在著一些問題，但如果不用，問題會永遠(yuǎn)存在，任何新技術(shù)在開始使用時都會有不完善的地方，問題會在實踐中加以解決。中國電信的實踐已經(jīng)證明，軟交換的技術(shù)問題在使用中可以快速解決。引入軟交換技術(shù)組建的網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上具有一定的先進(jìn)性，從國外運營商的經(jīng)驗看，可以降低運維成本，提供更豐富、靈活、個性化的業(yè)務(wù)；基于軟交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的廣域Centrex具有和傳統(tǒng)Centrex一樣的業(yè)務(wù)性能，包括呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫代答、小號撥叫和三方通話等，與普通PSTN Centrex組網(wǎng)相比，在跨越不同地域靈活組網(wǎng)方面具有明顯的優(yōu)勢，比較適合新興運營商的業(yè)務(wù)開展。
利用新技術(shù)的目的主要是提升網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供能力，軟交換的應(yīng)用從運營商的角度出發(fā)，要重點研究軟交換網(wǎng)絡(luò)的商用模式、業(yè)務(wù)策略和組網(wǎng)架構(gòu)。目前在市場策略和業(yè)務(wù)定位方面針對不同的客戶群需要認(rèn)真研究，要積極利用軟交換技術(shù)向大客戶提供綜合解決方案，開展廣域Centrex，即時通信、智能選路、統(tǒng)一消息和用戶自助管理等綜合業(yè)務(wù)；應(yīng)不斷完善軟交換系統(tǒng)的運維體系，包括故障處理規(guī)程和考核指標(biāo)，建立、健全軟交換網(wǎng)絡(luò)維護(hù)機(jī)制，包括配置專業(yè)維護(hù)人員，建立適合軟交換網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)流程和體系，完善運維工具；要認(rèn)真研究基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)組織和路由組織。這些問題不僅僅是技術(shù)就能解決的。
還應(yīng)積極開展軟交換與移動融合的研究，融合分多個層面，特別是業(yè)務(wù)層面和網(wǎng)絡(luò)層面的融合更為引起關(guān)注。
9.NGN技術(shù)研究重點
·NGN應(yīng)急業(yè)務(wù)的要求,指基于MPLS/GMPLS技術(shù)的IP業(yè)務(wù)要求
·NGN功能體系原則
·NGNOAM和網(wǎng)絡(luò)管理
·通用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語
·NGN環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)互通
·NGNQOS要求和框架
·NGN移動性和固定移動的融合
·IPV6對NGN的影響
·NGN項目協(xié)調(diào)管理
·NGN業(yè)務(wù)流程和開發(fā)模型
·NGN互操作
·寬帶和IP資源管理
·基于IP的網(wǎng)絡(luò)性能
·傳輸誤碼和可用性性能
·呼叫處理性能
·核心網(wǎng)絡(luò)體系
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