下一代网络核心技术和发展趋势范文

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

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。

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、移动融合的标准化制订。IMS的体系结构如图2所示。

图2IMS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。①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。②IMS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。③IMS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。

2.4IPv6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3IPv6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，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，路由器可只分析DS域里PHB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和电信网络融合问题

IMS是目前核心网络的发展方向，也是公认的多媒体、业务控制和网络融合平台，也是业界公认的FMC的最佳途径。但是基于IMS的融合是全新的解决方案，不能基于现网来实现，在IMS和现有网络的融合中还存在一些问题。

基于IMS的融合网络在快速灵活提供丰富业务的同时，给电信运营商提出了挑战。电信运营商的优势在于语音服务和其庞大的网络设施和用户群，而对于内容信息服务没有太多经验。目前用户习惯于Internet的免费服务，大部分IMS都有互联网的影子，如何挑战运营模式和收费是电信运营商遇到的困难。传统的Internet是一个完全开发，不可运营管理的网络，未来的IMS提供端到端的IP连接，对于网络维护提出了更高的要求。尽管3GPP的IMS标准中对于安全、Qos、计费进行了定义，但是还需要进一步的研究和完善。

3.4有线电视IP化问题

网络覆盖面广，带宽高，潜在用户数量大，是有线电视网络一项独有的优势，将在下一代网络中扮演重要的角色。IPTV有效地将电视、通信和PC三个领域结合在一起，能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。但是，真正将有线电视IP化，作为下一代网络的承载网络之一，还有很多需要解决的问题。

政策不明朗、内容匮乏、价格不合理、技术不够成熟等，给IPTV开展和扩展带来了困难。IPTV的发展要得益于通信和广播电视行业的互相准入互相合作。在我国政策的限制下，电信运营商拥有网络资源，而广电部门则拥有牌照等政策资源，两个行业彼此封闭且各有优势，双方都希望成为产业链上直接面对用户的关键角色，彼此局部利益冲突给IPTV的整体发展带来了巨大障碍。除此以外，业务运营模式，与此相关的新的技术问题都将影响IPTV的发展。

4展望

在下一代网络发展和三网融合的过程中，虽然还有很多待解决的技术和商业运营问题，但下一代网络发展的总体趋势是不变的。

1)业务和承载分离是下一代网络发展和网络融合的要求

建立在对PTSN改造之上的软交换技术是分离的第一步，由于软交换技术体系基于主从控制的特点，使其与具体的接入手段关系密切，而IMS体系由于终端与核心侧采用基于IP承载的SIP协议通信，能支持各种接入方式。但是IMS是崭新的技术平台，不能建立在现有网络之上，所以目前而言软交换仍是主导。软交换是初级阶段，IMS是最终目标体系，以重叠网的方式引入，软交换和IMS将以互通方式长期共存，最终IMS将融合软交换。

2)承载网络是基于IPv6的分组网

互联网使用的IP技术是很成功的，电信网业务IP化和IPTV的发展也决定未来网络是建立在IP承载网之上的。IPv4地址空间的局限性，限制了网络的发展。IPv6技术，极大扩充地址空间，对Qos和安全性也做了相应的支持。尽管在发展中存在这样或那样的问题，但是那只是发展进程中的问题，不会改变互联网使用IP技术的方向。使用双协议栈和隧道技术，可以实现从IPv4到IPv6技术的过渡，进而完全发展到IPv6。

3)未来的物理承载是多样化的网络

光线承载，光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势，将成为下一代网络理想的承载网络；电信承载网络，电信拥有3.4亿的用户，截至2007年9月份，我国网络用户达1.72亿，ADSL成为家庭用户宽带接入的最主要手段，目前还在继续发展，这一趋势在很长时间都不会改变，电话网络还将在下一代网络的演化中扮演重要的角色；有线电视承载网络，IPTV的发展极大挖掘了有线电视网络的潜力，在IPTV之上可以发展多种多媒体扩展业务，有线电视宽带技术得到应用，现在又有人在研究基于IPTV的IMS，中国有3亿多有线电视用户，有线电视网也将是下一代网络的重要承载手段。

5结束语

下一代网络以承载业务分离为核心概念，实现Internet网、电话网、有线电视网三网融合，固网和移动网络融合，为终端用户提供统一的接口和服务，将给未来人们生活带来新的变革。

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