《下一代网络核心技术和发展趋势》由会员分享，可在线阅读，更多相关《下一代网络核心技术和发展趋势（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1下一代网络核心技术和发展趋势摘 要 固网智能化、IP 化，移动网络带宽的提高、业务多样化以及 IPTV 极大改变了以前各个网络功能单一的局面。电信网、Internet 网、有线电视甚至是移动网络，彼此之间业务的渗透越来越多，关于下一代网络和三网融合的观念逐渐越来越多得被人们提出和接受。本文以 NGN 为核心，介绍了下一代网络的概念，各网络之间融合存在的问题，相关技术以及未来的发展。 关键字 NGN；软交换；IMS；IPv6；IPTV 1 下一代网络的概念 下一代网络(NGN)，下一代 Internet(NGI)在九十年代逐渐被人们提出来。很久以来关于 NGN 和 NGI 的详细内容具体没有一
2、个特别详细的模型，是人们对未来网络的一种设想。NGN 和 NGI 都是下一代网络的含义，技术上也有很多相同涵盖的内容，但是，两者的出发点是不一样的。NGI 的概念是建立在现在 Internet 网的基础上，主要研究下一代 Internet 的发展，而 NGN 的概念要更加广泛一些，涵盖但是不局限于 Internet。 ITU 关于 NGN 最新的定义是：NGN 是基于分组的网络，能够提供包括电信业务在内的所有业务，能够利用多种宽带且 Qos 保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立；NGN 使用户可以自由接入到不同的业务；NGN 提供商支持通用移动性，允许为用户提供始终如一的、普遍存在
3、的业务。虽然 NGN 涵盖的内容比较宽泛，但是网络和业务分离是下一代网络的基本特征，其承载网络以现在流行的 IP 网也逐渐成为一个不争的事实。抛开平台的不同和终端的差异，为用户提供始终如一、普遍存在的业务是下一代网络发展的终极目标。这也是三网融合，固2定移动网络融合的理念。 2 下一代网络的融合的核心技术 2.1 电信网络和 Internet 网络 电信网络基于传统的电话网络，是以电路交换为基础的封闭网络，业务能力单一，网络和业务紧密结合在一起；固网智能化，在一定程度上实现了业务和承载的分离，但是还不足以胜任网络开放化的重任。而与此相比，Internet 网络是建立在分组基础之上，通过 IP
4、协议屏蔽链路的差异，实现上层业务透明的端到端的传送，进而促进了 Internet 上业务的丰富和繁荣。 从经营理念上来讲，电信网是从商业运营网设计理念出发；互联网是从开发业务平台的角度出发。虽然两者的商业模式完全相反，但是谁也离不开谁，目前互联网是以寄生网的形式与电信网共存，而宽带 IP 业务也是电信业务的主题。目前电信新发展的业务以及全部 IP 化，其赖以生存的电话业务也在 IP 化，电信网上承载的业务(企业网的业务)也已完全 IP 化，电信网业务的全 IP 化趋势已完全确定。电信网业务全 IP 化趋势的确定也决定了承载网技术，即电信网将建立在以 IP 技术为基础的承载网上。 2.2 软交换
5、 软交换是从英文 Softswitch 单词翻译过来，思科系统亚太区 NGN/VoIP 首席技术顾问殷康认为，这个单词翻译不是很确切，Softswitch 这一术语借用了传统电信领域 PSTN 网中的“硬”交换机“switch”的概念，所不同的是强调其基于分组网上呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。鉴于我国电信业历来将名词属性的、设备概念范畴的 switch 译为“交换机”，而将动名词属性的 switching 译为“交换”，殷康认为把它翻译成软交换机更确切些。 3软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。软交换的核心思
6、想是通过硬件软件化的思想来实现原来交换业务的控制连接和处理，可以同时在同一个网络上同时提供语音、数据以及多媒体业务。软交换的体系结构 如图 1 所示。 图 1 软交换的体系结构由图 1 所知，软交换体系结构分为业务/应用层、网络控制层、核心交换层和边缘接入层。边缘接入层，负责将各种网络和终端设备介入软交换体系机构；核心交换层，对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为 IP 网或 ATM 骨干网；其主要实体为软交换设备，实现网路控制层，完成呼叫控制、路由、认证、资源管理等功能；业务/应用层，在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务。 在
7、软交换系统中，IP 承载使网络调整更为灵活，同时也使媒体能力增强，进而带来一些新的业务，增强运营商网络的网络价值。另一方面，软交换分离的架构使得网络部署更灵活，可以有效降低运营商网络的建网成本和运营维护成本。由此可见，IP 承载的变化是对传统网络的一个革命性的改变。软交换是 NGN 发展的一个重要技术未来。 2.3IMS IMS(IP 多媒体子系统，IPMultimediaSubsystem)在 3GPPRelease5 版本中提出，是对 IP 多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。随后又在 R6、R7版本进行补充。R5 版本主要侧重于对 IMS 基本结构、功能实体及实体间的流程方
8、面的研究；而 R6 版本主要是侧重于 IMS 和外部网络的互通能力以及 IMS 对各种业务的支持能力等。R7 阶段更多的考虑了固定方面的特性要求，加强了对固定、4移动融合的标准化制订。IMS 的体系结构如图 2 所示。 图 2 IMS 的体系结构IMS 体系机构从上向下分为四层：应用层、控制层、承载层和接入层。应用层主要实现传统的电话业务、智能网的接入以及提供基于 SIP 的非传统电信业务等；控制层主要完成基本会话的控制、SIP 会话路由控制等功能；承载层采用具有 QoS保证的 IP 网进行承载；接入层主要完成各类 SIP 会话的发起、终结，完成与传统PSTN/PLMN 间的互联互通。 软交换
9、和 IMS 子系统都可以作为 NGN 呼叫控制的体系结构，以 IP 为承载网络，实现业务和承载分离，但是软交换和 IMS 技术存在较大差异。软交换重点解决PSTN 的 IP 化，需要完全继承 PSTN 的业务之上提供一些新的业务。IMS 重点考虑 IP 多媒体业务，包括流媒体、视频以及文本综合业务，源自对移动网络的研究。IMS 和软交换最大的区别在于以下几个方面。在软交换控制与承载分离的基础上，IMS 更进一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离。IMS 起源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据库归属用户服务器(HSS)，用于用户鉴权和保护用户业务触发规则。IM
10、S 全部采用会话初始协议(SIP)作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中，SIP 只是可用于呼叫控制的多种协议的一种，更多的使用媒体网关协议(MGCP)和 H.248 协议。IMS 体系结构终端和核心侧都采用基于 IP 承载的 SIP 协议，从而是 IMS 支持各类接入方式，可以为移动运营商提供丰富的网络业务，也可以应用于固网运营商网络演化和增值，因此也是固网移动网融合的关键技术。 52.4IPv6 技术 IPv6 是由 IETF 设计的下一代互联网协议，目的是取代现有的互联网协议第四版(IPv4)。IPv4 简单、灵活和开放性高，成就了 Internet 现在的辉煌成就。但随着新应用的不
11、断涌现，IPv4 逐渐暴露出自己弊端，重要的是其地址已经枯竭，严重制约了 Internet 的发展。以 IPv6 代替 IPv4 是网路信息化发展的趋势。IPv6 报文是在 IPv4 报文基础上提出，相对 IPv4 报文它增加了优先级字段，去掉了一些可选项。IPv6 的报文头如图 3 所示。图 3 IPv6 的报文结构 IPv6 相对于 IPv4 主要有以下优势：地址量大，IPv6 的 128位地址长度包含 340282399920938463463374607431768212456 个地址，这足以为地球上每一粒沙子提供一个 IP 地址；内置安全性，IPv6 协议给出两个备选项用于解决安全问
12、题，一个是“安全性操作”选项，另一个是“IPv6 加密安全头部”选项，用户根据不同要求选择不同的安全性操作，以提供不同优先级别的网络服务性能；Qos，IPv6 可以根据新加的“业务级别”和“流标记”提供不同的服务，有助于改进Qos；移动性，MIPv6(移动 IPv6)相比移动 IPv4，它取消了外地代理，而且给外地主机分配一个新 IP，有效解决了三角路由问题，为每一个移动设备提供一个 home地址，这个地址与设备接入网络的位置无关，可以使用户在任何地方都可以用home 地址享受始终如一的服务。 不管是软交换体系，还是 IMS 体系，都将以 IPv6 为其承载网络。越来越多电子设备智能化、IP
13、化，固网和移动网络的融合，作为承载网络的 IPv6 网络将得到更多的应用和发展。 2.5IPTV IP 分组网络是下一代网络的承载网络，在电信网络 IP 化的同时，有线电视网络也6开始 IP 化的进程，IPTV 就是有线电视 IP 化的产物。IPTV 广义的一种定义以国家广电总局“互联网等信息网络传播视听节目管理办法”(简称 39 号令)为代表， “以互联网协议(IP)作为主要技术形态，以计算机、电视机、手机等各类电子设备为接收终端，”，从节目到传输到终端，IPTV 定义的内涵覆盖整个产业链。 目前对 IPTV 的理解还存在一些不同，一种认为是 IPTV 是“IP+TV”，二者是平行的，上行控
14、制工作在 IP 网络，媒体流工作在 Cable 网络中。另一种认为“TVoverIP”模式，即包括 TV 在内的所有业务都承载在 IP 之上，正如“EverythingoverIP”的设想相一致。 IPTV 是利用目前广泛存在宽带有线电视网的基础设施，以家用电视机或者个人PC 作为主要终端设备，通过互联网络协议来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务。IPTV 是下一代网络(NGN)中最重要的业务之一，也是未来家庭网络中非常重要的一种业务形态。 3 下一代网络发展存在的问题 3.1IP 网络的 Qos 问题 下一代 NGN 以 IP 网为承载网，IP 网络本身是“尽力而为”将数据包从某个源端点
15、高效传送到某个目的端点，而不提供端到端的可靠和 QoS 保证。随着 NGN 业务发展，多媒体数据在网络应用数据中所占比重增加，业务对网络对实时性的要求也很高，因此对网络的 QoS 提出了很高的要求。端到端的 QoS 保证需要承载网全网支持 QoS 机制。典型的 IPQoS 体系包括综合业务模型(IntServ)和区分业务模型(DiffServ)。综合服务主要采用 RSVP 方式，需要在网络中端到端的为用户提供带宽保证，并在用户占用此通道时进行有效的维护，但对网络资源占用较大(主要是路由器)；差分服务定义了 DS 域，提供 12 个不同级别的 PHB 服务，路由器可只分7析 DS 域里 PHB
16、的值即可提供不同的服务级别，而对包内具体的内容信息不关心。然而，这两种 IP 业务型均不能完全满足 QoS 要求。 未来承载网络为 IP 网成为不争的事实，对 QoS 保证是 NGN 成为未来统一平台的关键。为了支持端到端的 QoS，将 Intserv 和 DiffServ 技术互相补充，互相协同，共同实现端到端的 QoS 提供机制，在保证现有网络下，实现类似电路交换的服务质量，保证下一代 NGN 的 Qos 发展的方向。 3.2 软交换的媒体传输 软交换技术以“分离交换和控制”为核心思想，利用现有电信网络基础设施，打破传统电信网络结构，为数据和话音的融合并催生大量新业务做好了充分准备。然而以话音业务为主的传统电信网络带宽有限，不能满足大量媒体信息传输的要求，注定其不能作为下一代网络的基础网络。与此同时，由于软交换是建立在多固网智能化改造的基础之上，因此其体系结构只是针对固网而言，不能很好支持移动接入性和漫游性，这和未来 FMC(固网移动融合)的趋势背道而驰，所以软交换终究不是下一代网络的终极技术，它只是一种过渡技术，最终要被 IMS 而取代。 3.3IMS 和电信网络融合
