@ ⑥ 网络与多媒体n 圈咖凹0锄阑@ 6 文章编号:1002—8684(2007)12-0069-05 NGN及其关键技术探讨 张献英 ・综述・ (中国网通(集团)有限公司深圳分公司,广东深圳518057) 【摘 要】NGN是一种综合、开放的网络架构,提供语言、数据和多媒体等业务。NGN通过优化网络结构,不但实现 了网络的融合,更重要的是实现了业务的融合,使得分组交换网络能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能,同 时可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务。主要介绍了NGN的概念与体系架构,叙述了NGN 涉及的主荽技术及优势,并对NGN进行了展望。 【关键词】NGN;软交换;网络 【中图分类号】TP393 【文献标识码】A Discussion on NGN and Its Key Technology ZHANG Xian—ying (China Netcom Group Gorporation Shenzhen Branch,Shenzhen Guangdong 5 1 8057,China) 【Abstract】NGN(Next Generation Network)is an integration and open network frame,which provides voice,data and multimedia services。Through optimizing the frame of the network,it integrates not only the network but also the services.The packet switching network can inherit the services of the circuit switching network, and provide some new services that the old network cannot do.The concept and frame of NGN are introduced,technology and advantages are discussed,and the prospects are addressed. the main 【Key words】NGN;soft switching;network 1 引言 下一代网络(Next Generation Network,NGN)一直 是业界的热点与焦点,它代表着网络未来的发展方向, 各个国家的政府都把对NGN技术的掌握视为提升本 供从媒体层中分离出来。这就是NGN的基本思想。 NGN涉及的内容十分广泛,不同专业和背景的人 都在使用,绝不限于软交换系统。从网络角度来看, NGN实际涉及了从干线网、城域网、接入网、用户驻地 网到各种业务网的所有网络层面。如果涉及业务网层 面,则NGN指下一代业务网(例如,对于交换网,NGN 指软交换系统;对于数据网,NGN指下一代因特网 NGI;而对于移动网,NGN指3G网)。如果涉及接入网 层面,则NGN指各种宽带接入网。如果涉及传送网层 面,则NGN往往指下一代智能光传送网。概话地讲, 国经济、增强竞争实力的重要内容。因此,国外的政府、 行业团体、运营商、设备厂商等都在积极地进行NGN 的研究与探索。 在传统的给予时分复用(Time Division Multiplex— ing,TDM)的PSTN中,提供给用户的各项功能或业务 都直接与交换机有关,业务和控制均由交换机来完成。 交换机需要提供的功能和交换机提供的新业务都需要 在每个交换结点完成。 NGN实际包括了几乎所有的新一代网络技术。 ITU—T将NGN的主要特征归纳为:给予分组传 送;控制功能与承载能力,呼,q/会晤,应用/服务分离; 业务提供与网络分离,并提供开放接口;支持广泛的业 务,包括实时流、非实时业务和多媒体业务:具有端到 端透明传递的宽带能力;与现有传统网络互通;具有通 智能网的出现,实现了呼叫连接和业务提供的分 离。这样,交换机完成呼叫连接,智能网完成业务的提 供。智能网将呼叫连接和业务提供相分离,极大地提高 了网络提供业务的能力,缩短了新业务提供的周期。但 这种分离仅仅是第一步,随着承载的多样化,还必须将 呼叫控制和承载进一步分离。网络分成接入/传输层、 媒体层、控制层、业务/应用层等,即把控制和业务的提 用移动性,即允许用户作为单个人始终如一地使用和 管理其业务而不管采用什么接入技术;提供用户自由 选择业务提供商的功能等。 堕妻鲢 !生篁墅鲞篁! 塑 维普资讯 http://www.cqvip.com r、n网络与多媒体 0 @ 唧⑨0, 闶 嘞凹0锄 @ 6囿 2 NGN的体系结构 NGN是一个综合性的大网,它结合现有的各种网 络环境和周边的接入设备及终端产品,NGN将传统交 换机的功能模块分离成独立的网络部件,各个部件可 以按相应的功能划分,各自独立发展;部件间的协议接 系统,它响应用户对业务的请求,并控制低层网络元素 对业务流进行处理。 擎氯 (3)媒体层是基于IP/ATM的分组交换网络,软交 换体系网络通过不同种类的媒体网关将不同种业务媒 体转换成统一格式的IP分组或ATM信元,利用IP路由 口基于相应的标准。功能分层结构如图1所示。 网络/业务 管理/创建平台 、 — 一一 网 络 独 一 业 啁}殳备r … )■ 中继网关}l 接入网关l l接入网关 里 务 传输接人层 / AT ;;乏 AT \ 匦 凰⑧ 从网络结构横向分层的观点来看,NGN主要可分 为边缘接入和核心网络两部分:(1)边缘接入:由各种 宽窄带接入设备、各种类型的接入服务器、边缘交换 机/路由器和各种网络互通设备构成。(2)核心网络:由 基于DWDM光传送网连接骨干ATM交换机和/或骨 干IP路由器构成。 从网络功能纵向分层的观点来看,根据不同的功 能可将网络分解成以下4个功能层面: (1)业务和应用层主要是指面向用户提供各种应 用和服务的设备,是一个开放、综合的业务接入平台, 提供各种增值服务、多媒体业务和第三方业务,同时也 需要相应的业务生成和维护环境。业务层主要负责业 务逻辑处理,如业务生成、业务逻辑定义和业务编程接 口等。此外,业务层还负责业务相关的管理功能,如业 务认证和业务计费等。业务层由一系列应用服务器组 成,提供各种各样的业务控制逻辑。同时提供开放的第 三方接口,便于引入新型业务。 (2)控制层是整个网络架构的核心,主要指软交 换控制设备。软交换是网络中的核心控制设备。控制层 主要完成多媒体呼叫和业务的呼叫、控制,并负责相应 业务处理信息的传送,具备开放接口的能力。控制层主 要涉及软交换的相关功能,完成业务逻辑的具体执行, 其中包含呼叫控制和路由等操作。此层是NGN的神经 l7Ol电声援耀2∞7年第31卷第12期 器或ATM交换机等骨干传输设备,由分组交换网络实 现传送。采用分组技术,提供具有高可靠性、QoS保证、 大带宽的统一综合平台。媒体层包括IP网和ATM网。 (4)边缘接入层是指与现有网络相关的各种网络 或终端设备,完成各种类型的网络或终端设备到核心 层的接入,支持多媒体业务的接入和多媒体用户的接 入,接入设备应能向上连接高速传输线路,向下支持多 种业务的接口。该层包括有线、无线等各种接入手段。 3 NGN关键技术及优势 3.1 NGN的特征 (1)用户面和控制面分离架构 每一层有3个接口,每个系统一般由3个平面组 成:控制平面、用户平面、管理平面。控制面和用户面分 离不要狭义地理解为“call server”和“media gateway”分 离,例如VOD,控制面可以是WEB点击,POTS电话的 DTMF按键,手机STK选单,或遥控器控制面一般基 于会话能力有明确的上下文及所谓的“context”。SIP协 议具有灵活的会话控制能力,非常适合控制平面。 (2)与传统网络和业务的互通 与传统网络和业务的互通有多层含义:①网络间 网络的互连;②网络间业务的互通;③移动漫游的互通 (互相移动漫游)。 传统语音业务能力网络与NGN网络共同为NGN 用户提供综合业务。如NGN用户语音旁路到PsTN, PHS,GSM,3G—CS网络(宽带业务走IP网,如WiFi, ADSL,Ethernet或3G—PS域)。能够保证语音QoS,同时 又提供了高带宽IP业务。这种模式很可能成为将来提 供NGN语音和多媒体业务的过渡模式。 (3)支持业务的多样化,包括话音、数据和多媒体 业务。支撑宽范围的业务包括实时流、非实时的业务和 多媒体业务,同时应支持业务的个性化,业务的移动 性、开放性和灵活性。 (4)开放的,可管理、调度和维护。 (5)基于包传送。 (6)具有端到端的宽带传送的能力。 (7)保证质量,有足够的安全性和可靠性保证。 维普资讯 http://www.cqvip.com (8)可持续发展。 3.2 NGN的关键技术 (1)软交换技术 软交换技术作为业务,控制与传送,接人分离思想 的体现,是NGN体系结构中的关键技术,其核心思想 是硬件软件化。软交换是NGN的控制功能实体,为 NGN提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控 制功能,是NGN呼叫与控制的核心。其主要特点是: 业务提供和呼叫控制分开;②呼叫控制和承载连接分 开;⑧开放的接口,便于第三方提供业务。 软交换在下一代分组网络分层结构中位于控制层 面,如图2所示。它与承载层、信令网、各种接入网关、 中继网关等通过相应的协议互通来提供各种服务。 (2)高速路由/交换技术 高速路由器处于NGN的传送层,实现高速多媒体 数据流的选路和交换,是NGN的交通枢纽。NGN的发 展方向除了大容量高带宽的传输、选路、交换以外,还 必须提供大大优于目前IP网络的QoS。IPv6和MPLS 提供了这种可能性。 (3)大容量光传送技术 光纤传输向着扩大单一波长传输、超长距离传输 和密集波分复用3个方向发展。组网技术从环状网向 网状网发展,从光一电一光交换向全光交换发展。 (4)宽带接人技术 采用宽带接人技术解决用户接人问题。 f5)QoS NGN的QoS包括语音的QoS和承载网络的QoS。 语音QoS一般从呼叫建立时间、丢包率、抖动(延迟变 化)、MOS值和端到端时延几个方面来评价。主要从提 高带宽利用率、业务优先级、低时延去抖动、丢包补偿 和降低回声影响等5个方面,采用合适的编解码技术、 网络与多媒体 @ ⑨ 闶圈嗍凹0锄畸0@圈6 静音检测(Voice Activity Detection,VAD)和舒适噪声 生成(Comfort Noise Generation,CNG)技术、RTP包头 压缩技术、业务优先级、自适应调节抖动缓冲区(jitter buffer)技术、丢包补偿技术、回声消除技术等来保证语 音QoS质量。 在NGN系统建设初期,规划没有充分考虑安全、 QoS保证,网上很容易出现NGN设备被数据用户攻 击,以及NGN业务拥塞的情况。因此在规划时,需要重 点考虑安全性和QoS保证。将NGN网络做成一个独立 的网络,采用VLAN+MPLS—VPN技术将NGN网络和 普通的数据网络在逻辑上分割开。在骨干网上通过 MPLS—VPN将NGN网络和其他数据流隔离开,在本地 网络上通过VLAN将NGN网络和其他网络隔离开。 ①带宽保证:重新根据用户业务发展计划,计算 所有业务对接人、骨干各个环节带宽的需求,并预留一 定的带宽作为规划带宽。 ②优先级别保证:在核心网络上通过diffserv来 部署全网的QoS,在L2上通过802.1P来保证优先转 发NGN的数据流。 ⑧根据设备提供的统计、告警、日志功能,不断地 发现瓶颈并及时优化。 3.3 NGN的技术优势 NGN的目的是为了改革现有电信网和信息产业 的基础设施,以支持更广泛的业务。NGN不仅代表通 信业务融合的潮流,也代表了通信网络的发展正在由 技术驱动转向业务驱动的趋势。一般认为,NGN具备 下列技术优势: (1)开放的、分层的网络构架体系。NGN强调网 络的开放性,其原则包括网络架构、网络设备、网络信 令和协议。开放式网络架构能让众多运营商、制造商和 服务提供商方便地进入市场参与竞争,易于生成和运 行各种服务,而网络信令和协议的标准化可以实现各 种异构网的互通。NGN的分层组网特点,使得运营商 几乎不用考虑过多的网络规划,仅需根据业务的发展 情况,来考虑各接人节点的部署。在组大网方面,无论 是容量、维护的方便程度,还是组网效率,NGN同 PSTN相比有明显的优势。 (2)业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载相分 离。NGN是业务独立于网络的网络,通过业务与呼叫 控制分离以及呼叫控制与承载分离实现真正的“业务 独立于网络”,允许业务和网络独立发展,使得业务供 应商和用户能灵活有效地生成或更新业务,也使得网 !!!妻熊堂垫 !生篁 !堂篁! 塑园 维普资讯 http://www.cqvip.com nn网络与多媒体 @ ⑨ 唿 响 嗍 0 0 @ 6囿 络具有可持续发展的能力和竞争力。 音和数据开始融合,逐步形成一个统一的网络。 (3)业务融合:未来的电信经营格局绝对不是数 (3)持各种业务和用户无拘束的接入。NGN是一 个基于分组传送的网络,能够承载话音、多媒体、数据 据和话音的地位之争,而更多的是数据、话音两种业务 和视像等所有比特流的多业务网,并能通过各种各样 的传送特性(实时与非实时、由低到高的数据速率、不 同的QoS、点到点多播/广播/会话/会议等)满足多样 化、个性化业务需求,使服务质量得到保证,令用户满 意。运营商可以推出新的盈利模式,实现按质论价、优 质优价。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、综合接人设备(IAD)来 满足用户的语音、数据和视频业务的共存需求。 (4)可与现有网络互通。NGN具有后向兼容性、允 许平滑演进,通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令 网关等,可实现与PSTN,PLMN,IN,Internet等网络的 互通,从而挖掘现有网络设施潜力和保护已有投资。 (5)支持移动性。移动电话的大发展充分表明人 类对移动性的旺盛需求,电话服务需要移动性,互联网 服务同样需要移动性。NGN的分层组网特点和部件化 有利于支持普遍的移动性和漫游性。因此,在NGN体 系中,可以提前预铺3G核心网,从而赢得竞争优势。 (6)电信级的硬件平台。NGN的业务处理部分运 行于通用的电信级的硬件平台上,运营商可通过选购 性能优越的硬件平台来提高处理能力。同样,在这个平 台上,摩尔定律所带来的处理性能的持续增长,也将使 整个通信产业获益。 4 下一代网络的融合 下一代网络是一个高度融合的网络,融合的特征 主要体现在以下几个方面: (1)技术融合:电信技术、数据通信技术、移动通 信技术、有线电视技术及计算机技术相互融合,出现了 大量的混合各种技术的产品:路由器支持话音、交换机 提供分组接口等。现在包括设备制造商、业务提供者在 内的业界都在为标准的制定工作而努力,希望把先进 业务、语音应用引入到数据网中,并能和传统网络顺 利融合。现在的标准工作主要涉及:互操作性;媒体控 制协议(如MGCP,H.248),软交换机之间的通信(如 SIP—T,BICC),扩展业务平台的协议和API;符合国际 电话连接标准;安全标准;利用软交换传送高级业务等 方面。相关的标准主要有H.323,MGCP,SIP等。但相关 的软交换标准还有待完善、统一和被广泛接受。 (2)网络融合:传统独立的网络:固定与移动、话 I幽 nI 堕妻基垂 !生篁 鲞筻 2塑 的融合和促进。同时,图像业务也会成为未来电信业务 的有机组成部分,从而形成话音、数据、图像3种在传 统意义上完全不同的业务模式的全面融合。大量话音、 数据、视频融合的业务,如VOD,VoIP,IP智能网,Web 呼叫中心等业务不断得到广泛应用,网络融合使得网 络业务表现得更为丰富。 (4)产业融合:网络融合和业务融合必然导致传 统的电信业、移动通信业、有线电视业、数据通信业和 信息服务业的融合,数据通信厂商、计算机厂商开始进 入电信制造业,传统电信厂商大量收购数据厂商。 5 主要设备供应商对NGN的支持 目前,支持NGN技术的设备供应商主要包括:西 门子、华为、北电、中兴。 西门子下一代网络解决方案——SURPASS,其特 点是核心设备的处理能力满足电信级业务的需求, SURPASS hiQ9200的处理能力目前为400万次BHCA, 支持240 000条中继和120 k次并发呼叫,支持250 000 个H.323用户。2002年能升级到1 600万次BHCA。核 心设备本身采用备份机制,达到99.999%的电信级要 求,在网络方案中也可以提供“1+1”冗余设计。话音/数 据融合的业务能够使NGN用户充分感受到增值业务 带来的便利,刺激市场的发展,帮助运营商尽快收回投 资。SURPASS方案中除了能提供对于以前PSTN融合 的解决方案以外,同时还提供基于H.323和SIP的数 据终端(包括电话终端和IP PBX),并提供这些终端和 PsTN之间互通的方案。针对不同类型的用户(商业、个 人)能提供不同的解决方案。 华为下一代网络解决方案——U—SYS,其支持丰 富的多媒体业务,除了基本的视频、音频通信,还能实 现电子白板、程序共享、网页推送等数据通信业务,使 用户在日常的工作和生活中沟通更加方便快捷;U— SYS还提供面向集团用户的IPCENTREX方案、面向密 集人群的IP综合信息超市方案等针对性解决方案;在 传统领域,U—SYS全面继承C&C08交换机的优势业 务,并支持SSP功能实现对智能业务的支持。 北电公司下一代网络解决方案——Successi0n,其 软交换平台是CS3000。CS3000是一个独立的软交换平 台,用于支持长途话音业务,基于Sun的商用NETRO 维普资讯 http://www.cqvip.com
网络与多媒体n @ ⑨o, 嗡圈呦凹0锄嘲@圈6黜 平台(如Sun NETRO T 1400),具有容错能力和冗余 备份能力。CS3000支持H.248协议用于控制媒体网 关,支持BICC和SIP—T协议用于与其他软交换设备的 互通。CS3000的单节点处理能力为300 k次BHCA,在 其解决方案中,可最多由25个节点组成一个CS3000 域,处理能力可以达到7.5 M次BHCA。 中兴公司下一代网络解决方案——Netune SS一 户就都可以使用WIFI接人到CPE,享受到NGN业务。 可以预见,广域接人技术和本地接人技术将独立发展, 广域接人技术包括:WCDMA(FDD,TDD),CDMA2000, ADSL,Ethernet和正在研究的广域WIFI。 基于全程IP的IMS接人是将来提供NGN业务的 趋势。IMS能够提供普通POTS电话不能提供的如 Video,Push to talk,IM,Present service等业务。但延伸 到IMS终端的这部分IP接人必须要求QoS的保障能 1000,即中兴软交换机,提供呼叫处理、接人协议适配、 业务接口提供、互连互通以及应用系统支持等功能,支 持H.248,MGCP以及SIP接人,可与应用服务器配合 力,简单的方法就是将这部分由电信运营商统一代管。 3GPP的R5对IMS有明确的定义。但3G引入 提供增值业务。核心的系统协议处理板(SPC)单板处 理能力为180k次BHCA,单个机框可配置13个协议 IMS尚待时日,在可以预见的很长一段时间内,3G—CS 与3G—PS共同为3G用户提供NGN业务。 Soft Phone和WIFI终端业务引入IMS业务是可 处理板(采用12:1备份)/单机框可处理200万个用 户,现有硬件结构设计支持3个单框系统的直接扩展, 超过3个单框,可通过扩展接口做进一步扩展。 实施的方案。由于IMS延伸到个人桌面,企业和校园内 部,NAT和软交换的安全也需要重点考虑。 NGN需要并行发展具有分布管理能力的下一代 6 NGN展望 2004年1月和2月,ITU—T召开了NGN课题报告 人联合会议和研究组全会,推出了12个NGN标准草 互联网,利用互联网作为基层承载网,在其上应用层建 立重叠网支持P2P应用及提供分布式管理。面向广大 消费者提供固定和移动宽带互联网业务,支持机一机的 各种应用,充分发挥互联网的优势。 【责任编辑】闰雯雯 【收稿日期】2007—08-20 ≯qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq 案,旨在对NGN的研究方向、框架体系、业务需求、网 络功能、互通、服务质量、移动性管理、可管理的IP网 络和NGN演进方式等方面提出总体要求。 NGN目前只致力于发展电信承载网是不够的。 ! 。I’ 江西大余帝豪娱乐城选用英国DK音响 士工 NGN采用集中控制的、统一的承载网提供综合业务, 解决了QoS、安全性和可管理问题。采用按服务质量和 江西大余帝豪娱乐城工程由DK音响品牌代理商源工 +创音响公司承接。江西大余帝豪娱乐城采用点对点、面对下 使用量收费的业务模型。不能支持目前消费类宽带业 务用的包月模式。此外,集中管理模式不能有效地支持 以P2P为代表的互联网新应用和机一机业务。 目前开展NGN,电信运营商和用户最关心的问题 面点声源设计。由于场地大,要求对声音和声压的均匀分÷ 布进行严格控制。经过甲方多方比较试昕,最终采用DK工 十的F系列紧凑型音箱系统作为主扩声系统。F系列1只i ÷普通30.48 cm(12 in)的全频音箱可以在每个位置满足全 是QoS问题,主要体现在:运营商对NGN的实验开展 更多关注于FE的接人,如通过校园和企业的IP网接 人NGN。狭义地理解NGN的终端一定要通过IP接人, 如通过MGCP lAD连POTS电话。这部分Ethernet很 频率的均匀覆盖,并能够有效控制角度。单点25。侧装设÷ 计避免了刺耳的高音和相位误差,减轻了长时间大音量 ÷对人造成的昕感疲劳;而直射型超低频可使低音进行更中 土好地覆盖。 占 江西大余帝豪娱乐城音响系统能满足甲方对音响系工 ÷统性能要求:包房内的声场覆盖具有良好的一致性,声场 大一部分是企业或学校自己组网,根本无法保障电信 要求的QoS。对中国移动和中国联通,广域的WCDMA 和CDMA2000就可在将来提供NGN业务的无线宽带。 再结合宽带CDMA CPE设备完成区域WIFI的覆盖。 考虑到将来广域接入技术的多样性,引入本地接 人技术具有很实际的意义。如用户只有WIFI,通过 CPE完成从“local”和“wide”的接人。CPE可连到多个 分布均匀,系统失真度低;音响系统清晰度高、音色透亮;÷ !能够提供足够的功率输出峰值和连续声压级,满足K歌工 亍演唱、流行HI舞的需要;扩声系统设计具有良好的实用 性和可调性,充分考虑各种需求,保证在各种功能和情况幸 下正常使用;系统可以随时进行手动干预调整和人工计{ 丫算机切入,以便调音师可随时根据需要进行系统调控。 互 运营商,使用户使用统一的本地接人手段,理想用例 是在公共汽车上有一个宽带CDMA CPE,而车上的用 ÷{ { { { }斗} { 帝肯音响实业有限公司/DK供稿. WWW SonlearicarK-.con .. . ^i 叶{ 薹_+{ }斗{ }斗 叶{ 叶} }斗} }斗 叶}斗{ 电声投 2007年第31卷第12期l73l
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