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NGN的最新技术进展
 
慧聪网   2006年5月8日9时41分   信息来源:泰尔网    

  【摘要】介绍了ITU-T、ETSI TISPAN、IETF等组织在NGN标准化工作中的最新进展和相关产品及其应用现状,对NGN的功能体系架构、业务需求、服务质量、PSTN/ISDN向NGN的演进等问题进行了分析,提出了不同电信运营商引入和实施NGN的策略。  

  NGN是目前通信领域研究的一个重要课题,其相关技术和标准将对运营企业和设备制造企业产生深远的影响,目前国际上主要侧重从固定角度来进行NGN相关研究。 

  1、NGN的最新标准进展 

  1.1 ITU-T NGN标准化情况 

  在ITU-T中研究NGN的研究组有:SG13,SG11,SG15,SG16和SG19,FGNGN(Focus Group over Next Generation Network,下一代网焦点组)是ITU为了加快NGN研究而于2004年5月成立的一个临时性的工作组,隶属于SG13,主要从业务需求、体系架构、服务质量、控制和信令能力、安全、网络演进、未来基于分组的网络7个领域进行研究,而传送、管理、协议、终端等内容由其它研究组进行研究。 

  FGNGN已经于2005年11月14日~17日第9次会议正式结束,后续NGN研究工作将在SG13的主导下完成,并且成立了NGN-GSI(Global Standards Initiative)协调SG13、SG11、SG16等工作组之间的NGN标准化工作。 

  1.1.1 业务需求 

  NGN Release 1所提供的业务包含如下6类业务: 

  (1)多媒体业务; 

  (2)PSTN/ISDN仿真业务; 

  (3)PSTN/ISDN模拟业务; 

  (4)Internet接入业务; 

  (5)其它业务,主要指由NGN网络提供的基于分组网络的多种数据业务,例如:虚拟专网业务; 

  (6)公共业务,主要指从政府的角度需要提供的业务,例如:合法监听业务。 

  1.1.2 功能体系架构 

  为了支持这些业务,FGNGN定义了NGN的总体架构,并根据总体架构定义了详细的包含很多功能实体的功能体系架构,希望能够用统一的功能体系架构来提供各种业务。但是由于不同的业务实现的机制等的不同,目前还不能确定是否现有的功能体系架构能够实现所有的业务。因此中国也提出了用于提供PSTN/ISDN仿真业务的基于CALL SERVER的体系架构。 

  FGNGN定义的NGN总体架构如图1所示。  

图1  NGN的总体架构示意图

图1  NGN的总体架构示意图

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  1.1.3 服务质量 

  NGN网络是一个能够保证服务质量的网络,因此服务质量的研究是NGN研究当中的一个重要内容。目前重点研究的内容包括服务质量的总体研究、RACF的研究等。 

  在NGN的体系中,资源和许可控制功能(RACF)通过接入和核心传送网络提供QoS的控制(包含资源的预留、许可控制和门限的控制)、NAPT和(或)防火墙的穿越控制功能。许可控制包括根据用户的档案材料来核准授权、SLAs、运营商特殊的策略原则、业务的优先级和在接入和核心传送网当中的资源可用性。 

  目前RACF是服务质量研究中的重点,每次会议都会收到大量的文稿,但目前还很难达成一致,所以每次会议的进展不大。 

  1.1.4 控制和信令能力 

  FGNGN认为WG4所负责的控制和信令能力要在体系架构确定之后才能够开展,因此到目前为止,此方面的工作一直没有开展。 

  1.1.5 安全能力 

  安全问题是目前各种网络面临的一个非常重要的问题,尤其对于NGN来讲,要求NGN网络是一个能够保证安全性的网络。因此,FGNGN一直在对安全性进行研究,但进展比较缓慢,收到的文稿也不是很多,目前已经有一个输出文件“NGN安全性的导则”。 

  1.1.6 PSTN/ISDN向NGN的演进 

  由于目前多个运营商有着非常庞大的PSTN/ISDN网络和用户,同时为了能够更好地充分发挥存量资产的作用,FGNGN给出了PSTN/ISDN向NGN演进的多种可能的方案,希望能够给业界一些启示。 

  PSTN/ISDN向NGN的演进主要对以下几个方面进行了研究:PSTN/ISDN仿真的演进方案、PSTN/ISDN模拟的演进方案、业务层面的演进方案等。 

  1.1.7 未来基于分组的网络—FPBN 

  目前NGN的主要问题是服务质量的问题,而这一问题主要是集中在分组承载层面,因此FGNGN专门成立了第七工作组(WG7),对能够满足NGN的业务要求的未来的基于分组的网络进行研究,希望能够提出几种可选的解决方案。目前已经明确了FPBN在NGN框架体系中的位置,并提出了对FPBN的需求。 

  1.2 ETSI TISPAN标准化情况 

  TISPAN全称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking,2003年9月成立,专门对NGN进行研究和标准化工作。TISPAN分为8个工作组分别负责业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全、网络管理方面的研究和标准化工作,主要的研究领域又分成多个研究项目分别进行,如NGN、FMMS(Fixed Multimedia Short message)、EMTEL(Emergency Telecommunication)、OSA(Open Service Access)等。 

  TISPAN是国际上成立较早的专门针对NGN进行研究的标准化组织(ITU-T FGNGN成立于2004年6月),而且直接基于3GPP Release 6进行研究,在国际NGN标准方面已经产生了非常重要的影响。 

  在TISPAN第8次全会上,确定了最新工作计划。会议经过讨论,确定TISPAN将分两个Package发布Release 1的相关标准,其中所有关键部分在2005年底的Package 1中发布,其余部分于2006年6月份在Package 2中发布,在2005年11月28日到2005年12月9日召开的TISPAN第9次全会上,主要的工作就是对Release 1中所涉及的标准进行进一步完善和修订,并且开始考虑Release 2阶段需要研究的内容。目前TISPAN已经会议通过了140多份文档并即将颁布。 

  1.2.1 TISPAN在Release 1阶段取得的成果 

  归纳起来,TISPAN在Release 1阶段所取得的主要成就如下: 

  (1)提出了NGN总体架构,引出了NASS子系统、RACS子系统、PSTN/ISDN仿真子系统、IMS(IP多媒体子系统)子系统以及其它子系统等概念,使NGN的研究条例清晰了。 

  (2)对NASS子系统、RACS子系统、基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统进行了详细的描述,包括这些子系统中所涉及的功能实体,各功能实体之间的关系,以及不同子系统之间的关系都进行了详细规定。目前对这些子系统的规定主要考虑ADSL这种接入方式。对于IMS子系统采用直接引用3GPP Release 7的方式,并且针对固定的特殊需求,对其中的功能实体进行了简单的扩展,同时引出了IBCF、IBGF、IWF等功能实体,对IMS又进行了相对扩展。 

  (3)由于时间关系,TISPAN在Release l版本没有规定子系统内部各功能实体之间的接口,而主要对各子系统之间的接口进行了规定,包括Gq’接口(AF和RACS之间的接口)、e5接口(UE和ARF/AMF之间的接口)、e2接口(NASS和业务控制子系统之间的接口)、e4接口(NASS和RACS之间的接口)、e5接口(UAAF和UAAF之间的接口)、Ia接口(SPDF和BGF之间的接口)、Rq接口(SPDF和A-RACF之间的接口)、Mp接口(MRFC和MRFP之间的接口)、Mn接口(MGCF和TGW之间的接口)等。 

  (4)Release l阶段要支持的多媒体业务,主要针对PSS(PSTN/ISDN模拟)业务,在2005年底完成和发布的业务要求有:OIP(Originating Identification Presentation)、OIR(Originating Identification Restriction)、TIP(Terminating Identification Presentation)、TIP(Terminating Identification Restriction)、ACR(Anonymous Communication Rejection)、MWI(Message Waiting Indication)、MCID (Malicious Communication Identification),CDIV(Communication Diversion)、CONF(Conference)、ACRCB(Anonymous Communication Rejection)、ECT(Explicit Communication Transfer),其它业务要求有可能推迟到2006年中期的Package 2中发布。 

  (5)在号码和路由方面,最主要的一个文档是W14005 NNA(Numbering,Naming,Addressing)and Identification in NGNs。关于ENUM,WG4也做了一定的研究,但主要是提出修改要求,主要工作由IETF负责,并且明确ENUM服务可以仅应用在运营商内部,而不一定需要和外部的DNS交互或整合。另外关于线标识的问题,如果需要在运营商之间传递,则引出全球标识的问题,目前相关需求方面还有待进一步研究。 

  (6)在服务质量方面,目前对语音、视频、数据和文本的QoS都提出了相应的要求,并且还给出了关于NGN QoS的框架和总体要求,包括对QoS的分类、QoS的架构和QoS的信令要求,内容相对较简单。 

  (7)TISPAN还制定一些测试用例,并进行一些相关的测试,来验证NGN相关功能的可行性,目前做的工作有SIP和ISUP的互通以及对一些补充业务的测试。 

  (8)在网络管理方面,主要给出了OSS的要求和OSS的架构。 

  1.2.2 3GPP和TISAPN的协作关系 

  在NGN方面,TISPAN和3GPP合作关系紧密,并且作为ETSI统一管理下的两个标准化组织,它们之间有明确的分工。如在核心网方面,TISPAN主要在3GPP Release6相关规范的基础上加以扩展来实现固定的特性,为了实现固定和移动接入使用统一核心IMS的目的,IMS核心规范由3GPP进行维护,如果需要对核心IMS进行扩展或修改,TISPAN则向3GPP提交修改请求,在3GPP正在制定的Release 7版本的规范中,则大量采用了TISPAN NGN的研究成果以及所提交的文稿。在安全方面,由TISPAN制定安全架构,3GPP负责规范具体实现。如果仔细看TISPAN的文稿,存在大量对3GPP的参考、引用和修订。在会议组织形式上,TISPAN和3GPP除了互相输出联络函之外,还定期和不定期召开联席会议,对共同关心的问题进行探讨。 

  1.3 ITU-T FGNGN和TISPAN标准化情况对比分析 

  FGNGN和TISPAN都在对业务、体系架构、服务质量、安全、信令5个共同关心的问题进行研究,所不同的是FGNGN从网络发展和承载技术角度出发,增加了演进、未来基于分组网络2个领域的研究,而TISPAN则更多从网络运营和实用的角度增加了编号和路由、测试以及网络管理三个方面的研究。从目前的研究进展来看,正是大家普遍关心的业务、体系架构、QoS和安全问题,取得了很多进展,也是文稿最多的领域。 

  1.4 其它国际标准组织的标准化情况 

  除了ITU-T和ETSI之外,国际上NGN标准组织还涉及很多,其中比较重要的一个标准化组织——IETF,主要负责SIP、IPv6、MPLS等技术研究。 

  虽然国际上对NGN的研究如火如荼,并且ITU-T和ETSI都即将发布R1版本,但是标准还不是特别成熟,特别是ITU-T还没有制定NGN相关控制协议,所以整个NGN的标准化还需要一段时间。 

  1.5 中国NGN相关研究和标准化情况 

  NGN网络的研究是目前的热点,为了配合NGN网络在我国的逐步建设,中国通信标准化协会各技术工作委员会密切跟踪国际上NGN标准的发展进程,目前正在对NGN网络框架规范、NGN业务平台/体系、NGN网络管理技术、NGN端到端的QoS、NGN网络安全、NGN广泛移动性技术、网络融合等标准进行制订或预研。 

  软交换方面已经形成了一套比较完整的体系,国内有大量针对软交换制定的规范标准,包括软交换网络中涉及的大量设备规范、业务规范、协议规范、测试规范以及组网方案等。 

  1.6 小结 

  国际上NGN的标准化已经完成R1阶段的研究,即将进入新的研究周期——R2,相关标准和文件发布之后,将推动NGN产品制造和NGN网络的实施和商用,也对我国NGN的研究提出了迫切要求。我国已经制定了大量软交换相关标准,对NGN的标准化基本上还处于预研阶段。 

  2、NGN相关产品和应用现状 

  2.1 国际 

  2.1.1 运营商 

  欧美在目前的5年计划FP5中,专门设立一个关于下一代网络的项目NGNI,研究内容包括:QoS、IPv6、光网、接入网、有线与无线的融合、内容与网络的管理、业务、卫星、移动通信、互操作性等,不仅包括网络技术的发展和演进,还包括业务需求与业务模型、管制政策等等内容。例如对QoS的研究,不仅仅研究从网络技术上如何实现对QoS的支持,还包括各种应用对QoS之需求的研究,以及IPv6中的QoS等等。 

  国外移动运营商,包括Sprint、mm02、Cingular等,已经宣布部署IMS,但是仍然是用于移动网络。国外的固定运营商,包括法国电信和英国电信等,都没有开始部署IMS。 

  2.1.2 厂商 

  在厂家设备方面,主流的通信设备厂家,如西门子、阿尔卡特、北电网络、朗讯等等,都声称已经完成或基本完成了IMS研发,部分厂家已经宣称获得了IMS系统部署的商业合同,但是大规模的组网尚未开始,也没有进行过大规模的试验,因此设备的成熟度还有待检验。 

  2.2 国内 

  2.2.1 运营商 

  NGN在中国的应用和实施,目前主要体现在软交换层面,2004年中国移动在长途层面就引入了软交换,中国电信也已经在长途层面引入了软交换,中国网通也正在筹划在长途层面引入软交换,并且中国电信和中国网通为了实现网络的智能化,已经确立利用软交换替换汇接局可以作为其中的一种方案,并且中国电信在广州已经进行了软交换和网络智能化所提出的SHLR(Smart HLR,主要保存用户增值业务的签约信息,以及物理号码和逻辑号码之间的映射关系)之间的对接试验。同时这几大运营商也都在开展R4方面的试验,以便在获得3G牌照之后,可以考虑采用R4方式组建3G网络,而R4中就引入了移动软交换的概念。从上述趋势可以看出,软交换网络会在中国有较大发展,不管是固定软交换还是移动软交换。 

  目前软交换表现在两个层面:长途层面和本地层面。在长途层面,主要替代PSTN长途局进行呼叫转接,功能相对简单。在本地层面,有两种因素在推动软交换的应用,一是有些PSTN交换机已经老化,业务提供能力较弱,面临退网,还有有些机型的PSTN交换机缺少维护能力,也需要替换掉;二是固定运营商为了提高自身的业务提供能力,增加自身的竞争力,希望充分挖掘PSTN网络的业务潜力,提出了网络智能化的思想,其中一种方案就是可以采用软交换来替换相应的汇接局或端局,中国电信在一些地方即采用了利用软交换来替换汇接局这种方案。还有一种潜在的因素也在推动软交换在实际网络中的应用,即价格因素,除了传统电信设备厂商,许多传统PC厂商也能够提供软交换相关设备,导致市场竞争更加激烈,在这种情况下许多厂商为了切入软交换这个新兴的市场,互相打起价格战,有的厂商甚至实施几乎免费提供软交换设备的方式,来达到切入市场的目的。 

  国内3G牌照尚未发放,预计发放后,获得3G牌照的运营商将部署R4或同等级网络,并需要一段较长的网络建设时期。移动领域IMS的部署将在R4部署后更晚一些时间实施。因此,目前尚无任何部署计划。 

  国内的固定网络运营商尚未大规模部署本地软交换,而固定领域的IMS在协议、标准等方面都落后于移动领域。因此,短期内也没有部署计划。但是不排除因业务需求的驱动,在固定领域更快部署IMS的可能性。 

  2.2.2 厂商 

  各设备厂商正在普遍开发与下一代网络发展有关的设备,如软交换、与软交换配套的媒体网关、IAD、应用服务器、媒体服务器、IP终端设备,IPv6路由器、ASON设备等。 

  2.3 小结 

  NGN的应用和相关产品主要集中在移动IMS方面和固定软交换方面,但是运营商和设备制造商都在加快对NGN的研究和实施步伐,特别是固定运营商,希望通过NGN的实施带来新的业务收入增长。 

3、电信运营商引入和实施NGN的策略 

  虽然国际上对NGN的研究如火如荼,并且固定和移动统一到了IMS体系架构之下,但是标准还不成熟。根据TISPAN和FGNGN的工作进度,整个NGN的标准化还需要2~3年的时间,而且设备开发通常滞后于标准,设备厂商还不能提供成熟的商用设备,而要实施NGN需要成熟的设备。 

  从软交换的角度看,情况则不同,国内有大量针对软交换制定的规范标准,许多厂商已经能够提供完整的软交换设备和解决方案,并且其中的许多设备已经经过入网测试。从运营商角度来看,国内的六大运营商都进行了软交换相关试验,并且经过数年的试验和部署,国内的软交换网络已经开始规模商用,拥有了较为丰富的应用方案,应该充分加以利用。另一方面,国内的3G网络目前还没有商用,而且可以预计商用初期仍以话音业务为主,所以我国的NGN之路应该立足于现状,首先着眼于软交换,并逐步向IMS演进。 

  我国运营商的情况比较复杂,共存在六大运营商,每个运营商的网络状况不同,所以每个运营商的具体策略也会不同,但基准路线有可能分成两种:固定运营商和移动运营商引入NGN的基准路线。 

  3.1 移动运营商引入和实施NGN的策略 

  基于目前技术的发展趋势以及相关标准的成熟性,移动运营商在拿到3G经营牌照之后,应该考虑采用基于分组交换的网络,积累分组网络的管理和运营经验,并且逐步考虑向NGN演进,如中国移动应该尽量考虑采用R4组网方案。 

  随着整个通信网络的分组化、用户业务体验的多媒体化、IMS体系架构的成熟,电路域将逐步萎缩淘汰,整个移动网络将过渡到IMS体系架构下,并同时提供对固定和移动的支持而成为全业务的网络。 

  3.2 固定运营商引入和实施NGN的策略 

  鉴于目前软交换相关技术和标准已经相当成熟,对于已有的PSTN网络,可以随着长途网的扩容、网络智能化以及PSTN交换的退网和替换引入软交换。对于还没有或缺少PSTN网资源的地区,如中国电信在北方,中国网通在南方,再建设一套PSTN网络是完全没有必要的,有可能直接建设软交换网络来抢占市场。 

  当向NGN演进时,关键问题集中在PSTN仿真业务的实现方式上,主要有两种大的发展方向: 

  (1)整个电路交换网演进融合到基于IMS的NGN架构下。这种方式可以真正实现所有的业务网构架在NGN的架构下实现网络的融合,但是这种方式取决于原有PSTN用户接入网的发展和演进。如果原有PSTN的双绞线窄带用户在不久的将来在接入线上实现了数据化、宽带化,并且不再停留在对PSTN业务的需求上,而对其它的多媒体业务有了更多的需求,那么这就意味着原有的PSTN用户将会大部分迁移到NGN中得到服务。 

  (2)把整个电路交换网与其它业务网都构架在统一的分组承载网上,但PSTN业务网和基于IMS的业务网还是分离的网络。这种方式是基于原有PSTN用户接入网的发展和演进缓慢,并且很难演进和发展到宽带化和数据化的接入网。这种情况下如果运营商仍然利用统一的IMS架构提供PSTN仿真业务,对IMS网络所引起的复杂性就显得有些得不偿失了,只是为融合而进行融合,而不是为了整个网络的投资、运营维护成本的利益最大化。 

  PSTN演进的两种策略,取决于现有的PSTN用户未来接入网的演进和现有PSTN用户未来对业务的要求,而这两个因素对任何一个固网运营商都是不确定因素。所以,有些运营商很难确定PSTN向NGN的演进策略。这些运营商的PSTN可以根据自身的业务需求继续发展和使用,如果PSTN有一些新业务的需求,可以进行一些类似网络智能化的小改造,对其进行改良或改进,加强其在市场竞争中的竞争能力,而暂时不需要对PSTN进行大改造,等待网络的发展方向比较明确后再确定其发展方向。也许PSTN不需要进行演进,在将来和NGN、IMS共同存在一段时间,随着原有PSTN双绞线用户数据化和宽带化的进程加快,PSTN将会由于PSTN用户快速地向NGN迁移而使得PSTN最终消失。 

4、结束语 

  NGN是通信网的未来发展方向,各运营商、厂商等企业,要把握网络发展的大趋势,根据NGN的标准化进展情况,不失时机地确定适合自身需要的发展战略,为企业的持续发展创造优越的网络环境和业务环境,从而进一步提升企业形象和核心竞争力,为企业占有更多的市场份额创造条件。
 
作者:李海花 
 
 
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