第12章下一代网络概述

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1、下一代网络概述 太原理工大学太原理工大学 王华奎王华奎 教授教授 通信专业职业水平考试辅导通信专业职业水平考试辅导 2 概 述 l NGN(Next Generation Network)，从字面上理解，可 以称它为下一代网络。它是电信史上的一块里程碑， 标志着新一代电信网络时代的到来。从发展的角度来 看，NGN是从传统的以电路交换为主的PSTN网络中逐 渐迈开向以分组交换为主的数据网络的步伐，它承载 了原有PSTN网络的所有业务，把大量数据传输卸载到 IP/ATM网络中以减轻PSTN网络的重荷，同时又由于 IP技术而增加和增强了许多新老业务。从这个意义上 讲，NGN是基于TDM的PSTN语音

2、网络和基于IP/ATM 的分组网络融合的产物，它使得在新一代网络上传输 语音、视频和数据等综合业务成为可能。 3 下一代网络产生背景（一） 1多业务的市场需求 l 现在人们对电信业务的需求越来越高了，特别是20世纪90年 代以来，随着因特网的迅猛发展，大量的数据业务、视频业 务涌现出来：IP电话、移动数据、短消息、会议电视、网上 教育、网上医疗、网上咨询、网上股票交易、电子商务、电 子政务、互动游戏、视频点播、远程IP监视等等。 l 面对如此丰富多彩的通信业务，单一业务的电话通信网、计 算机网、CATV网显然无法满足人们的需求。于是人们希望 有一个综合业务的网络，即多业务网络。从N-ISDN、

3、B- ISDN和ATM，发展到今天的IP网，历史经验表明：ISDN并 不成功；ATM过分理想化，到桌面的代价太高，也不成功。 那么IP网是否能实现综合业务的要求呢? 4 下一代网络产生背景（二） l 计算机技术、网络技术的飞速发展，硬软件技术的 不断提高，使数据业务和传统的语音业务出现了融 合，现存的相互独立的电信网、计算机网和有线电 视网有了一个公共点，三网合一成为可能，这个公 共点就是IP。然而，现有的基于IP的数据网络在承 载语音/视频等多媒体业务时还存在一些缺陷，主要 体现在带宽不够，QoS还不能充分保证等方面。总 之，正是由于现代科技的进步，企业的竞争，人们 的需求促进了通信的发展，

4、由此提出了“下一代网络 （NGN：Next Generation Network）”的概念，并 需不断地改进和完善，现对NGN提出如下的要求。 5 下一代网络产生背景（三） 2对NGN的需求 (1) 具有开放的标准、分布式结构 传统的通信网络中，一个设备供应商供应了一台交 换设备，即供应了所有的东西：软件、硬件和应用 ，运营商被锁定在供应商那里，没有创新空间，无 法满足用户的进一步要求，且建设、管理和维护费 用高。NGN要求将呼叫控制设备、承载连接设备、 网关设备、业务生成和提供设备作为独立的网络部 件分布在网络中，并以开放的标准接口互连互通。 客户可以根据自己的要求选择最好的网络设备来构 建

5、自己的网络。 6 下一代网络产生背景（四） (2) 与传统网络相兼容 未来网络的建设，一定要考虑到与传统网络的兼容，能 实现从传统通信网到NGN的平滑过渡。这就要求NGN可 以支持PSTN、PLMN、No.7信令网、H.323IP电话网等 传统网络，并能与这些传统网络做到互连互通。 (3) 可快速提供新业务 传统通信网络中的业务与设备是紧紧耦合的。提供 新业务需要对设备的软、硬件都进行修改，因而周期长 、反应缓慢，市场竞争力不强。同时，涉及新领域需要 巨额的基础设施投资，建设周期很长。这就要求NGN不 但要能快速提供新业务，而且还能快速进入新领域。 7 下一代网络产生背景（五） (4) 具有高

6、效的运行支持系统 设置相应的功能服务器，对NGN的综合业务进行认 证、鉴权、计费和网管，同时通过基于策略的操作 维护系统对网络的动态特性进行调整。还要采取更 多的措施加强网络的安全。 8 下一代网络产生背景（六） 3什么是NGN (1) 广义上讲，NGN是一种目标网络，它表征了一种具有宽 带化、光纤化、数据化、层次化、呼叫与承载分离、快速开 发业务等特征的理想网络。 NGN可向用户提供PSTN话音业务、无线话音业务、多媒体 数据业务等。目前，NGN主要是从以电路交换为主的PSTN 网络逐渐向包交换网络过渡，它承载了原有PSTN网络的所 有业务，同时把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻 PST

7、N网络的重荷。传统的PSTN网络是基于TDM的，它提供 64kb/s固定速率的业务，业务和控制是由交换机来完成的。 虽然保证语音有优良的品质，但新业务的提供需要较长的周 期，NGN正是从这一点出发，显示出了较强的优势。 9 下一代网络产生背景（七） (2) NGN的出现与发展不是革命，而是演进。 从业务上看，应支持语音和视频业务及多媒体业务；从网络 上看，在垂直方向应包括业务层和传送层，在水平方向应覆 盖核心网和边缘网。如果特指业务层，则下一代网络指下一 代业务网，如果特指传送层，则下一代网络指下一代传送网 。泛指的下一代网络可以指两者，也可单指下一代业务网。 从总体趋势看，整个网络的核心层功

8、能结构将趋向扁平化的 两层结构，即业务层上具有统一的IP通信协议，传送层上具 有巨大的传输容量。在核心网趋向传送层和业务层独立发展 ，分别优化，而网络边缘层趋向融合，允许多协议多业务接 入，能以最经济的成本灵活、可靠、持续地支持一切已有和 将有的业务和信号。 10 下一代网络产生背景（八） (3) 通常意义上讲，NGN指基于软交换技术的NGN 语音和多媒体解决方案。 NGN是业务驱动的网络，通过业务与呼叫控制分离 以及呼叫与承载分离实现相对独立的业务体系，使 业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供 。软交换技术作为业务/控制与传送接入分离思想的 体现，是下一代体系结构中的关键技术，其核心

9、思 想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换 机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通 过标准的协议进行连接和通信，便于在NGN中，更 快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。 11 如何理解NGN？ l 所谓下一代网络，实质上是一个具有极其松散定义 的术语，即泛指一个不同于当代或前一代的网络体 系结构。 NGN的概念在不同的领域中有不同的含 义，通常有: u 下一代交换网，最主要的特征就是软交换； u 下一代传送网，包括MSTP（多业务传输平 台）和智能光网络； u 下一代互联网，基于IPv6和NGN IP网络； u 下一代接入网，包括xDSL、PON、以太网 和WLAN等； u

10、下一代移动网，基于3G和4G的无线网络。 12 下一代网络的特点（一） 1. 采用开放的网络构架体系 其特点如下： (1)将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件 ，各个部件可以按相应的功能进行划分，各自独立 地发展。 (2)部件间的协议接口基于相应的标准。部件标准化使 得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据 业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建网络 。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网之 间的互通。 13 下一代网络的特点（二） 2. 下一代网络是业务驱动的网络 其功能特点如下： (1) 业务与控制分离。 (2) 呼叫与承载分离。 分离的目标是使业务真正独立于网络，灵活有

11、效地 实现业务的提供。用户可以自行配置和定义自己的 业务特征，不必关心承载业务的网络形式以及终端 类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。 14 下一代网络的特点（三） 3.下一代网络是基于统一协议的分组网络 NGN是基于统一协议的分组网络，它可以实现语音和多媒 体信息的分组化传送，使用网关设备与现有的电路交换网络 （如PSTN、PLMN等）互通。 现有的信息网络，无论是电信网、计算机网和有线电视网， 不可能以其中某一网络为基础平台来建设信息基础设施。但 近几年随着IP的发展，人们才真正认识到电信网络、计算机 网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络，即人们通 常所说的“三网”融合大趋势

12、。IP技术使得各种以IP为基础的 业务都能在不同的网上实现互通，成为三大网都能接受的通 信协议，从技术上为NGN奠定了坚实的基础。 15 下一代网络的网络结构（一） 图图1 12-1 2-1 下一代网络的分层结构下一代网络的分层结构 16 下一代网络的网络结构（二） (1) 媒体接入层；主要实现异构网络到核心传输网以及 异构网络之间的互连互通，集中业务数据量并将其 通过路由选择传送到目的地。 (2) 传输服务层：完成业务数据和控制层与媒体接入层 间控制信息的集中承载传输。 (3) 控制层：决定呼叫的建立、接续和交换，将呼叫控 制与媒体业务相分离，理解上层生成的业务请求， 通知下层网络单元如何处

13、理业务流。 (4) 业务应用层：决定提供和生成哪些业务，并通知控 制层做出相应的处理。 17 下一代网络的网络结构（三） (5) 媒体网关：作为媒体接入层的基本处理单元，负 责管理PSTN与分组数据网络间的互通和媒体、信 令的相互转换，包括协议分析、话音编/解码、回 声消除、数字检测和传真转发等。 (6) 信令网关：提供SS7信令网络 (SS7链路)和分组数 据网络之间的协议转换，其中包括协议ISUP、 TCAP等的转换。 (7) 无线网关：负责移动通信网到分组数据网络的协 议转换。 18 下一代网络的网络结构（四） (8) 软交换：通过提供基本的呼叫控制和信令处理功 能，对网络中的传输和交换

14、资源进行分配和管理， 在这些网关之间建立起呼叫或是已定义的复杂的处 理，同时产生这次处理的详细记录。 (9) 应用服务器：提供了执行、管理、生成业务的平 台，负责处理与控制层中软交换的信令接口，提供 开放的API用于生成和管理业务。 (10)媒体服务器：提供专用媒体资源(IVR、会议、传 真)的平台，并负责处理与媒体网关的承载接口。 19 下一代网络的网络结构（五） (11)策略服务器： l 提供与呼叫过程相关的具有某类特征的能力，如呼 叫等待、快速拨号、在线拨号等。 l 提供接入、认证和计费功能，与软交换之间采用 Radius协议。 l 提供软交换体系的网管能力，与软交换之间采用 SNMP协

15、议。 l 提供有关应用数据及有关用户地址等，与软交换之 间采用API协议。 20 下一代网络的主要技术术 l NGN是业界试图利用最新技术发展成果，来满足竞 争需求而提出的网络发展设想。鉴于人们对NGN期 待的目标，NGN的一系列技术方案必须能够解决所 面临的各种问题。NGN的主要技术包括： 1. 1. 软交换技术软交换技术 2. 2. 智能光网络技术智能光网络技术 3. 3. 宽窄带综合接入系统技术宽窄带综合接入系统技术 4. 4. 以以IPv6IPv6为基础的下一代互联网技术为基础的下一代互联网技术 5. 5. 以以3G3G为核心的下一代移动通信网技术为核心的下一代移动通信网技术 21 软

16、交换概述 l 软交换(Softswitch)技术是下一代交换网络的控制核 心、是现代网络向下一代网络演进的关键技术。由 于它实现了业务提供和控制分开、呼叫控制与承载 连接分开，并能提供开放的接口，便于第三方业务 的提供，因此为话音、数据、视频和多媒体业务应 用提供了统一的平台，从而得到了业界普遍关注。 软交换将摒弃传统交换机结构上的不足，具有网络 层次和结构简单、建网成本低、网络升级快、业务 生成容易和占地面积小等特点。基于软交换的网络 系统结构如图12-2所示。 22 图12-2 基于软交换的网络系统结构 23 软交换的定义（一） l 国际软交换协会(ISC)对软交换的定义是： “软交换 是提供呼叫控制功能的软件实体”。 国际软交换协会的主要观点是： 首先，它将成为 综合的多媒体公众网络（话音、视频和数据）的中 心应用开发环境和呼叫代理；其次，它有多个不同 的软交换商业模型，可使各个不同的业务提供商 (ASP)将具有自己特征的应用通过软交换嫁接到第 三方网关，从而成为本地业务提供商。 24 软交换的定义（二） l 我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是 ：“软交换是