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下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢以及需要關(guān)注的若干問題

石友康　 2005/06/06

　　摘要　本文首先討論了下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)技術(shù)的發(fā)展趨勢以及需要關(guān)注的幾個問題，包括IMS支持固定業(yè)務(wù)接入需要進行的研究工作、用戶游牧控制問題、QoS問題、網(wǎng)絡(luò)安全問題等，然后介紹了中國關(guān)于NGN方面標準化工作情況。

　　關(guān)鍵詞　下一代網(wǎng)絡(luò)　軟交換　服務(wù)質(zhì)量　網(wǎng)絡(luò)安全

1、NGN技術(shù)發(fā)展趨勢

　　NGN是目前通信業(yè)界關(guān)注和探討的一個熱點話題，人們希望通過NGN來解決目前網(wǎng)絡(luò)中的許多問題，如網(wǎng)絡(luò)安全問題、QoS問題、網(wǎng)絡(luò)融合、前后向兼容平滑演進以及可贏利商業(yè)模式等。但客觀說來，NGN目前依然存在不少問題和困惑，包括缺乏統(tǒng)一有效的定義，基本結(jié)構(gòu)、階段目標與長遠目標、具體實施策略等尚不明確，國際上一些電信標準化組織和論壇的觀點也不盡相同。

1.1　ETSI有關(guān)基于IMS的NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建議

　　IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)可看作為多種多樣的移動多媒體業(yè)務(wù)提供的一個平臺。IMS的基本協(xié)議基于IETF已有標準，增加了支持移動性的擴展，包括SIP、Diameter、COPS等。

　　IMS的主要技術(shù)特點包括：會話控制基于SIP；采用IPv6地址(目前IPv4地址也在研究中)；用戶業(yè)務(wù)接入全部由歸屬網(wǎng)絡(luò)控制；獨立于接入(IMS與下層IP接入網(wǎng)絡(luò)相獨立，WLAN也可以接入)；綁定機制(通過G0接口建立SIP會話和GPRS會話之間的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)QoS和計費管理)。

　　基于IMS的網(wǎng)絡(luò)框架易于引入面向SIP應(yīng)用的多媒體業(yè)務(wù)，在安全管理、QoS控制、計費等方面具有較強的優(yōu)勢。雖然目前NGN的業(yè)務(wù)種類還在討論中，但已明確將包括基于SIP的業(yè)務(wù)(如會話服務(wù)、呈現(xiàn)和即時消息)、非SIP的業(yè)務(wù)(如視頻流媒體和廣播業(yè)務(wù)等)、PSTN/ISDN的替代業(yè)務(wù)(即PSTN/ISDN仿真)等�；贗MS的NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括資源和接納控制子系統(tǒng)(RACS)、網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)、IMS、PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)和其他多媒體子系統(tǒng)和應(yīng)用，如圖1所示。


圖1　基于IMS的NGN網(wǎng)絡(luò)框架

　　PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)：PSTN/ISDN仿真是為連接到IP網(wǎng)(經(jīng)過網(wǎng)關(guān))的傳統(tǒng)電話終端仿真PSTN/ISDN，使所有PSTN/ISDN業(yè)務(wù)保持可用和一致，這樣終端用戶不會意識到?jīng)]有連接到基于TDM的PSTN/ISDN。

　　IP多媒體子系統(tǒng)：由提供IP多媒體業(yè)務(wù)(例如語音、視頻、文本、聊天等)的所有構(gòu)架在分組傳送網(wǎng)上的核心網(wǎng)單元構(gòu)成。

　　流媒體子系統(tǒng)：隨著寬帶接入技術(shù)的成熟，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i正在被打破，實時的高質(zhì)量流媒體傳輸已成為可能，這為流媒體的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。同時，音頻和視頻編解碼技術(shù)的進步和網(wǎng)絡(luò)流媒體協(xié)議的標準化也為流媒體的廣泛應(yīng)用起到重要的促進作用，使得基于流媒體傳輸?shù)膽?yīng)用得到了越來越多的重視。隨著視頻點播、遠程教學、交互游戲、Internet TV等業(yè)務(wù)的廣泛開展，流媒體已經(jīng)在一定程度上改變了人們使用網(wǎng)絡(luò)的方式。

　　網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)：它應(yīng)該提供下列功能，IP地址分配(例如使用DHCP)；發(fā)生在IP層的鑒權(quán)，可能是在地址分配程序期間或之前；根據(jù)用戶業(yè)務(wù)清單(profile)的網(wǎng)絡(luò)接入授權(quán)；根據(jù)用戶業(yè)務(wù)清單的接入網(wǎng)配置；發(fā)生在IP層的位置管理。

　　資源和接納控制子系統(tǒng)：它應(yīng)該提供接納控制和關(guān)口控制功能(包含NAPT控制)。接納控制涉及到根據(jù)運營商的具體策略/規(guī)則和資源，檢查接入網(wǎng)附著子系統(tǒng)保存的簽約數(shù)據(jù)的授權(quán)。檢查資源可用性意味著接入控制功能應(yīng)校對被請求的帶寬是否與預(yù)定的帶寬和用戶使用的帶寬一致。

　　目前，ETSI TISPAN在NGN標準方面的研究比較領(lǐng)先，多媒體子系統(tǒng)已經(jīng)確定應(yīng)用IMS架構(gòu)，TISPAN NGN R1版本標準研究基本按計劃進行，功能架構(gòu)基本穩(wěn)定，相關(guān)的業(yè)務(wù)流程和信令方面的工作基本同步進行。

　　1.2　ITU有關(guān)NGN研究的進度

　　ITU-T SG13負責對NGN的總體研究，雖然它在NGN的標準化方面進行了大量的工作，并在2004年2月推出了11個NGN標準草案，但目前仍只是處在框架的范疇，無法滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。同時ITU在引導(dǎo)電信發(fā)展方向上也愈來愈力不從心，3GPP、3GPP2等在3G的標準化上已占據(jù)了主導(dǎo)地位。NGN作為當前的熱點，目前方向尚不明朗，而ETSI在IMS基礎(chǔ)上所進行的NGN的標準化工作將有可能成為NGN的事實標準，這也將對ITU-T構(gòu)成一定威脅。為此，需要加速NGN標準制定工作，ITU-T于2004年5月成立了FGNGN(NGN焦點工作組)，F(xiàn)GNGN主要是在繼承第13工作組的基礎(chǔ)上，重點面向NGN領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)展開工作。

　　FGNGN的工作是從三個方面展開的：一是在3GPP、3GPP2的IMS基礎(chǔ)上，制定ITU的IMS的第一個版本，這是一種基于SIP的業(yè)務(wù)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)平臺；二是研究未來基于分組技術(shù)的數(shù)據(jù)網(wǎng)；三是繼續(xù)ITU-T NGN JRG的工作，包括：QoS問題、NGN的體系結(jié)構(gòu)、安全問題、移動游牧問題、網(wǎng)絡(luò)的演進等。FGNGN計劃分為三個階段頒布NGN的相關(guān)標準，目前已經(jīng)在NGN業(yè)務(wù)總體要求、功能體系架構(gòu)、IP QoS、控制和信令要求、網(wǎng)絡(luò)演進和安全等方面提出了較為具體的要求，處于需求分析和定義階段。

　　1.3　基于IMS的固定NGN已經(jīng)成為未來發(fā)展方向

　　在標準方面，基于SIP的3GPP IMS是目前比較完善的體系結(jié)構(gòu)，ETSI、ITU-T等已經(jīng)有在固定領(lǐng)域應(yīng)用IMS架構(gòu)的明確傾向，以后的固定NGN的多媒體域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將可能基于3GPP IMS發(fā)展。同時，ITU-T、ETSI所定義的NGN業(yè)務(wù)需求包括了通信、信息、娛樂等業(yè)務(wù)，移動性已經(jīng)成為固定NGN的一個重要需求，NGN將在IMS架構(gòu)基礎(chǔ)上擴展支持固定接入和其他融合業(yè)務(wù)。

　　在運營商方面，部分先進運營商，如英國電信、法國電信等已經(jīng)明確提出在固定IP多媒體域，甚至PSTN電路域應(yīng)用IMS架構(gòu)的思路。很多運營商希望基于IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為NGN的統(tǒng)一業(yè)務(wù)控制平臺，支持多種接入技術(shù)和多種業(yè)務(wù)。

　　在設(shè)備廠商方面，不少電信大廠商已經(jīng)加大IMS在固網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的研究，積極參與基于IMS的NGN標準制定。

　　因此基于3GPP IMS架構(gòu)擴展支持固定網(wǎng)絡(luò)接入需求和未來網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)需求，以便實現(xiàn)未來固定、移動網(wǎng)絡(luò)在核心業(yè)務(wù)控制層的共享和融合，并提供對高層多種業(yè)務(wù)的支持已經(jīng)成為固定NGN的發(fā)展方向。

2、需要關(guān)注的問題

　　2.1　IMS支持固定業(yè)務(wù)接入需要進行的研究工作

　　基于IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立NGN體系，在技術(shù)層面目前只是定義了網(wǎng)絡(luò)框架，對于功能實體定義和工作流程等方面的工作尚沒有開始。在具體技術(shù)實現(xiàn)和協(xié)議層面，由于移動網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)之間的差異，需要在原有IMS規(guī)范的基礎(chǔ)上進一步研究以下內(nèi)容：
　　2.2　用戶游牧控制問題

　　目前的IMS網(wǎng)絡(luò)只解決了業(yè)務(wù)層的游牧控制，接入層的游牧控制并未解決，特別是在固定網(wǎng)絡(luò)接入中，由于接入是不可控的，固定接入用戶游牧后，通過接入傳送層網(wǎng)絡(luò)在歸屬地網(wǎng)絡(luò)接入業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)，IMS網(wǎng)絡(luò)中仍無法識別用戶的漫游，盡管能為用戶提供歸屬地的業(yè)務(wù)，但計費問題仍然沒有解決，因此需要通過接入層的游牧控制配合來提供完整的用戶游牧控制解決方案。

　　2.3　QoS問題

　　NGN業(yè)務(wù)對實時性的要求很高，因此對網(wǎng)絡(luò)的QoS提出了很高的要求，能否保證QoS是NGN能否能成為未來統(tǒng)一平臺的關(guān)鍵，而這很大程度上取決于NGN所基于的分組承載網(wǎng)絡(luò)。目前基于分組承載網(wǎng)的各種QoS解決方案主要關(guān)注于承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS處理能力，更多的是基于分組承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實現(xiàn)技術(shù)(如CAR、整形、隊列調(diào)度、優(yōu)先級標記及DiffServ等)，這些具體的技術(shù)是所有QoS實施的基礎(chǔ)，但不是NGN QoS關(guān)注的重點。NGN需要從網(wǎng)管/資源方面實施相應(yīng)的QoS控制策略，需要有一個全網(wǎng)的QoS解決方案。因此NGN是否需要帶外QoS信令，即是否需要構(gòu)建一個具有高可靠性、高效性和可伸縮性特點的帶外信令基礎(chǔ)設(shè)施將有待進一步的探討。另外，NGN的QoS問題主要是接入網(wǎng)/城域網(wǎng)QoS問題，在NGN的QoS指標分配中，應(yīng)該給接入網(wǎng)/城域網(wǎng)分配多大比例也是應(yīng)該考慮的。

　　2.4　NGN安全問題

　　NGN沒有UNI和NNI的區(qū)別，在承載層面是相互可見的。運營商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、協(xié)議甚至拓撲對用戶來說都是可見的，用戶側(cè)產(chǎn)生的IP信息既有可能在用戶側(cè)終結(jié)，也可能在網(wǎng)絡(luò)中終結(jié)，這就使得用戶側(cè)有機會與運營商網(wǎng)絡(luò)交換非法路由信息，也可攻擊運營商網(wǎng)絡(luò)的路由器和控制設(shè)備等。另外，位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)和應(yīng)用一般都使用TCP/UDP/IP技術(shù)，用戶之間在承載層和應(yīng)用層都相互可見。這種要在通信過程中才確定信任關(guān)系的不面向連接的工作方式為用戶之間的相互攻擊提供了方便。因此非常有必要闡明和開發(fā)NGN安全體系架構(gòu)，提供網(wǎng)絡(luò)和用戶資源保護，允許高度分布性的端到端智能和多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共存，提供端到端的安全機制及應(yīng)用于多個管理域的端到端安全解決方案，確保終端以安全方式接入到NGN。

　　2.5　軟交換是NGN發(fā)展不可逾越的一個階段

　　NGN是一種目標網(wǎng)絡(luò)和理想化的網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)按NGN概念與框架要求逐步演進完善的長期過程，決不可能輕而易舉地一步到位。以軟交換技術(shù)為核心試驗探索及啟動實施PSTN向初級NGN的融合演進，使NGN期望的低建設(shè)成本、低運營開銷、有效的平滑演進等優(yōu)點能具體有所體現(xiàn)。

　　隨著軟交換體系架構(gòu)的完善、軟交換相關(guān)標準和協(xié)議的成熟以及產(chǎn)品的商用化，越來越多的運營商為了應(yīng)對外界和自身的種種挑戰(zhàn)，開始有規(guī)模地部署軟交換商用網(wǎng)絡(luò)。因此軟交換是NGN發(fā)展不可逾越的一個階段。這一階段主要集中于NGN基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建設(shè)和現(xiàn)有PSTN向NGN的持續(xù)演進，以及采用軟交換技術(shù)進行交換機的網(wǎng)改和替換。在這一階段，分組網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)具有“低成本、高帶寬、多業(yè)務(wù)綜合承載”的特性，人們對低成本的長途通信和高帶寬的多業(yè)務(wù)承載有很高的需求，加上多運營商的激烈市場競爭都大大地促進了NGN的發(fā)展。

　　2.6　軟交換未來的演進方向

　　在TISPAN定義的NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，業(yè)務(wù)子系統(tǒng)包括PSTN/ISDN仿真部分，但PSTN仿真子系統(tǒng)的實現(xiàn)架構(gòu)尚未統(tǒng)一，目前采取并行研究基于IMS和呼叫服務(wù)器兩種架構(gòu)的方式。

　　基于IMS架構(gòu)的方式中，PSTN仿真和IMS可以共享一個通用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，但是要把PSTN仿真完全分離到AS(接入服務(wù)器)中，AGCF和PSTN AS間接口需要重新定義(標準的ISUP和SIP都無法支持)；PSTN業(yè)務(wù)難以完全繼承，如熱線業(yè)務(wù)，需要把用戶摘機事件上報PSTN AS，而在這種架構(gòu)下很難實現(xiàn)。如果重新設(shè)計，完全繼承PSTN業(yè)務(wù)，需要大量的標準化及產(chǎn)品化工作，需要很長時間，而且僅支持傳統(tǒng)PSTN業(yè)務(wù)，代價太大。在完全基于IMS架構(gòu)中，軟交換蛻變?yōu)锳GCF，不處理業(yè)務(wù)，僅實現(xiàn)H.248到SIP/SIP-I的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

　　基于呼叫服務(wù)器的PSTN仿真子系統(tǒng)架構(gòu)可以完全繼承PSTN業(yè)務(wù)，但是PSTN仿真和IMS為兩個完全獨立的域，PSTN仿真難以演進融合到IMS，無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制層的統(tǒng)一和融合，同時難以支持語音、多媒體融合業(yè)務(wù)。

3、國內(nèi)NGN標準化進展情況

　　為了配合NGN在我國的逐步建設(shè)，中國通信標準化協(xié)會各技術(shù)工作委員會密切跟蹤國際上NGN標準的發(fā)展進程，研究制定我國NGN的相關(guān)標準，積累了大量資料和經(jīng)驗，并取得了一定成績，為我國NGN/軟交換網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)的演進、設(shè)備的開發(fā)、研制和引進做好充分準備。在NGN總體標準方面，正在對NGN網(wǎng)絡(luò)框架規(guī)范、NGN業(yè)務(wù)平臺/體系、NGN網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、NGN端到端的QoS、NGN網(wǎng)絡(luò)安全、NGN廣泛移動性技術(shù)等標準進行預(yù)研；在軟交換相關(guān)標準方面，已開始研究軟交換網(wǎng)絡(luò)框架體系，基本完成了軟交換、移動交換服務(wù)器、ATM中繼媒體網(wǎng)關(guān)、IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)控制器、信令網(wǎng)關(guān)、基于軟交換的應(yīng)用服務(wù)器、基于軟交換的媒體服務(wù)器、綜合接入設(shè)備(IAD)、SIP服務(wù)器、軟交換業(yè)務(wù)接入控制設(shè)備等組網(wǎng)設(shè)備的標準制定，基本完成H.248、BICC、SCTP、M3UA、M2UA、MGCP、Parlay、M2PA、IUA、V5UA、Diameter、IP網(wǎng)絡(luò)上傳送電話選路協(xié)議(TRIP)、SIP等組網(wǎng)協(xié)議的標準制定，基本完成軟交換的業(yè)務(wù)體系、SIP/MGCP/H.323/H.248/SNMP協(xié)議穿越NAT等標準的制定；在網(wǎng)絡(luò)管理方面，基本完成基于軟交換的綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)和綜合接入設(shè)備管理系統(tǒng)(IADMS)等標準的制定。目前正在重點開展對NGN架構(gòu)、PSTN/ISDN向基于軟交換的NGN演進策略、固定網(wǎng)絡(luò)/移動網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、IMS在固定網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用、NGN業(yè)務(wù)層總體技術(shù)要求、NGN資源管理、NGN網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)融合對網(wǎng)絡(luò)資源的影響等課題的研究。

中國通信網(wǎng)(www.c114.net)

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