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1、下一代网络NGN技术简述摘 要：本文通过对下一代网络(NGN)进展了初步的介绍和分析，针对NGN 的特点、优势和面临的问题做出了简单的总结关键词：下一代网络 系统架构 优势 问题下一代网络(NGN)是一个基于IP的全新通信网络，可以承载语音、数据、多 媒体等种类丰富的业务。它是建立在单一的包交换网络根底上，应用软交换技术、 各种应用服务器与媒体网关技术建立起来的一种分布式的、电信级的、端到端的 统一网络。NGN会聚了固定、移动、宽带等多种网络，致力于和PSTN(公共交换 网)与移动网的完美互通。同时，NGN提供了一个开放式的体系架构，便于新业 务的快速开发和部署。下一代网络(NGN)的根本思路
2、是具有统一的IP通信协议和巨大的传输容量， 能以最经济的本钱灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务和信号。显然， 这样的网络其根底物理层只能是波分复用WDM光传送网，这样才可能提供巨 大的网络带宽，保证可持续开展的网络结构、容量和性能以与廉价的本钱，支持 当前和未来的任何业务和信号。总体来说，广义上的下一代网络(NGN)是指以软交换为代表，IMS为核心框架， 能够为公众灵活提供大规模视视频话音数据等多种通信业务，以分组交换为业务 统一承载平台，传输层适应数据业务特征与带宽需求，与通信运营商相关，可运 营、维护、管理的通信网络。NGN主要特征NGN 的主要特点是能够为公众灵活、大规模地提供以
3、视频业务为代表，包含 话音业务、互联网业务在的各种丰富业务。当前所谓的电信网是为业务设计的， 实质上是为网服务的。要适应NGN多业务、灵活开展业务的特征，必须要有新的 网络结构来支持。一般来说，NGN主要有如下特征。1NGN 是业务独立于承载的网络传统网的业务网就是承载网，结果就是新业务很难开展。NGN允许业务和网 络分别提供和独立开展，提供灵活有效的业务创建、业务应用和业务管理功能， 支持不同带宽的、实时的或非实时的各种多媒体业务使用，使业务和应用的提供 有较大的灵活性，从而满足用户不断增长的对新业务的需求，也使得网络具有可 持续发 展的能力和竞争力。2NGN 采用分组交换作为统一的业务承载
4、方式传统的网采用电路时隙方式承载话音，虽然能有效传输话音，但是不能 有效承载数据。NGN的网络结构对话音和数据采用基于分组的传输模式，采用统 一的协议。NGN把传统的交换机的功能模块别离成为独立的网络部件，它们通过 标准的开放接口进展互联，使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，自由组合各局部的功能产品来组建新网络。部件间协议接口的标准 化可以实现各种异构网的互通。3.NGN能够与现有网络如PSTN、ISDN和GSM等互通现有电信网规模庞大，NGN可以通过网关等设备与现有网络互联互通，保护 现有投资。同时NGN也支持现有终端和IP智能终端，包括模拟、 机、ISDN 终端、移
5、动、GPRS终端、SIP终端、H248终端、MGCP终端、通过PC的以太网、 线缆调制解调器等。4NGN 是安全的、支持服务质量的网络传统的网基于时隙交换，为每一对用户都准备了双向 64kbit/s 的虚电路， 传输网络提供的都是点对点专线，很少出现服务质量问题。NGN基于分组交 换 组建，如此必须考虑安全以与服务质量问题。当前采用IPv4协议的互联网只提 供尽力而为的服务，NGN要提供包括视频在的多种服务如此必须保证一定程度的 安全和服务质量。5NGN 是提供多媒体流媒体业务的多业务网络当前电信网业务主要关注话音业务。数据业务虽然已超过话音，但是在盈利 方面还有待提高。大规模并发流媒体以与互
6、动多媒体业务是当前宽带业务的代 表，因此仍 然以话音和传统互联网数据业务为主的NGN是没有意义的。NGN必 须在服务质量以与安全等保障下提供多媒体流媒体业务。二.NGN的系统架构NGN 的服务将包括两个方面：基于会话的服务和非基于会话的服务。前者的 例子诸如ip、电视会议和电视聊天，后者业务有媒体流和广播等。此外，下一 代网络支持公用交换网/综合业务数字网(PSTN/ISDN)替代物ITU-T的术语即 PSTN/ISTN 的仿真。如下图中展示了 NGN结构。根据Y.2011建议书，下一代网络的功能分为服 务层和传输层。终端用户功能由用户-网络接口 (UNI接到下一代网络，而其他 网络如此通过网
7、络一网络接口NNI互相连接。第三方供应商- 管理终端用户功能管理功能多媒体NNI 网络-网络接口控制ANI 用户-网络接口UNI 应用-网络接口下一代网络结构示意图1传输层功能传输层功能为NGN所有成分和物理上分开的功能提供连接。IP是NGN最有前 景的传输技术。因此，传输层将为NGN外的末端用户设备和通常驻留在网络服务 器上的控制器和启动器提供连接。传输层还负责提供端对端的服务质量控制。端 对端的服务质量是人们所期望的NGN应具有的特性之一。传输层分成接入网和核心网两个局部，并由一种连接功能连接起来。1接入功能接入功能管理末端用户对网络的接入。它涉与的接入技术有宽带码分多址 W-CDMA和数
8、字用户线（xDSL等。接入网包括相关的电缆接入、数字用户线 技术、无线技术、以太网技术和光学接入的功能。2接入传输功能接入传输功能负责将信息通过接入网进展传输。它还提供直接处理用户业 务，包括缓冲管理、排队和调度、包过滤、业务分级、标注、监控和整形的服务 质量控制机制。3边缘功能当接入业务并入核心网时，边缘功能负责进展业务处理。4核心传输功能核心传输功能负责确保通过核心网的信息传输顺利进展。根据与传输控制功 能的相互作用，它提供鉴别网传输质量的方法。它还提供直接处理用户业务，包 括缓冲管理、排队和调度、包的过滤、业务分级、标注、监控和整形、门控制和 防火墙的服务质量机制。5网络接触控制功能网络
9、接触控制功能执行接入级的登录以与进入N GN服务的末端用户功能的启 动。它提供网络级的识别/认证，管理接入网的 IP 地址空间和确认接入会话，还 向末端用户发布 NGN 服务和应用功能的接触点。也即，网络接触控制功能协助末 端用户设备进展登录和启动使用 NGN。6资源与准入控制功能资源与准入控制功能提供准入控制和门控制功能，包括对网址、端口编译 NAPTs和不同服务场地码点DSCPs的控制。准入控制通过网络接触控制功 能来进一步核验用户身份。核验资源的可用性是指准入控制功能验证一个资源 如带宽申请的合理性，在检查了已经分配或占用的资源后，决定是否在剩余 资源中 批准配给。资源与准入控制功能与传
10、输功能相互作用来控制传输层的功能，包括：包过 滤、业务分级、标注和监控，带宽保存和指配、网址和端口编译、IP地址的反 欺骗、网址和端口编译/防火墙的通过和使用计量。7传输用户身份功能传输用户身份功能块将传输层的用户和其他控制数据编译成单一的“用户 身份。该功能可以规定为驻留在 NGN 任何局部的一组功能性合作数据库并加以 实现。8网间连接功能网间连接功能提供与其他网络的互联能力，包括许多现存的网络，如基于公 用交换网/综合业务数字网的网络。为其他网络设置的网络-网络接口，用在控制 与传输级两者中，包括边界处的网间连接。控制和传输级间的交互可以直接进展， 或通过传输控制功能进展。9媒体处理功能该
11、系列的媒体资源处理功能为提供生成单音信号、译码和会议桥接类的服务 进展媒体资源处理。2服务层功能服务层功能提供基于会话的和非会话的服务，包括现况信息的描绘，即时消 息交换的消息方法等。服务层功能还提供与现有的公用交换网/综合业务数字网 服务和能力相关的全部网络功能，以与与遗留雇主设备的接口。1服务和控制功能它包括在服务级上的会话控制功能、登录功能、确认和批准功能，控制媒体 源专门资源的功能。2服务用户身份功能该功能将服务层的用户和其他控制数据编译成单一的“用户身份。该功能 可以规定为驻留在 NGN 任何局部的一组功能性合作数据库，并加以实现。3应用功能NGN 支持开放的应用接口，可使第三方服务
12、供给商为用户提供增强的服务。 全部应用功能委托的和非委托的和服务供给商，通过服务层的服务或网间连 接器，接入NGN资源。3管理功能管理功能可以分布式地位于每个功能实体FE，与网络要素NE管理、 网络管理和服务管理功能实体相交互。管理功能包括计费和开单功能，给NGN运营商提供资源利用率数据以使他们 能准确地给用户开计费单。记费和开单功能支持离线记账的数据收集和近实时的 在线记账类的数据收集。4末端用户功能对末端用户的接口有物理接口和功能接口两种方式，如上图所示。NGN对所 有类型的雇主设备都支持，包括遗留下来的单线和复杂的集团网络。末端用户设 备可以是移动的，也可以是固定的。三支撑 NGN 的九
13、大关键技术1. Pv6作为网络协议，NGN将基于IPv6IPv6相对于IPv4的主要优势是：扩大了 地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好 的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。2光纤高速传输技术NGN需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能实 现的最理想传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光 纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复 用(DWDM)系统三个方向在开展。单一光纤的传输容量自1980至2000年这20年 里增加了大约1万倍。目前已做到40Gb/s，预计几年后将再增加
14、16倍，达到 6.4Tb/s。超长距离实现了 1.28T(128x10G)无再生传送8000Km。波分复用实验 室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb(日本NEC)。3光交换与智能光网光有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技 术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光 网开展，从环形网向网状网开展，从光-电-光交换向全光交换开展。智能光网 能在容量灵活性、本钱有效性、网络可扩展性、业务灵活性、用户自助性、覆盖 性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。4宽带接入NGN必须要有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被
15、打开，各 种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术 五花八门，主要有以下四种技术，一是基于高速数字用户线(VDSL)；二是基于以 太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH)；三是自由空间光系统(FSO)；四是无线 局域网(WLAN)。5 城域网城域网也是NGN中不可无视的一局部。城域网的解决方案十分活跃，有基于 SONET/SDH/SDH的、基于ATM的、也有基于以太网或WDM的，以与MPLS和RPR(弹 性分组环技术)等。这里需要一提的是弹性分组环(RPR)和城域光网(MON)。弹性分组环是面向数 据(特别是以太网)的一种光环新技术，它利用了大局部数据业务的实时性不 如 话音那样强的事实，使用双环工作的方式。RPR与媒介无关，可扩展，采用分布 式的管理、拥塞控制与保护机制，具备分服务等级的能力。能比SONET/SDH更 有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商与其企业客户的本钱。使运营商在 城域网通过以太网运行电信级的业务成为可能。城域光网是代表开展方向的城 域网技术，其目的是把光网在本钱与网络效率方面的好处带给最终用户。城域光 网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务 平台，能提 供动态的、基于标准的多协议支持，同时具备高效的配置能力、生存能力和综合 网络管理的能力。6
