下一代网络的主要特点是融合与开放,随着下一代网络研究的不断深入,人们对下一代网络的认识也更加全面,未来的移动网络作为下一代网络的重要组成部分,将与固定网络逐步融合,网络接口和业务接口更加开放,分组化和分层化的趋势日益明显。
一. 下一代网络概述 1.下一代网络的提出与定义当前世界电信业正经历着前所未有的变革与挑战,下一代网络(NGN:Next Generation Network)作为电信业描述未来电信网大同理想的一个新术语,而越来越成为业界关注的热点和焦点。从最初NGN概念提出到对NGN的研究取得实质进展的现在,对NGN究竟是什么,不同的人有不同的看法和观点,国内外的政府、行业团体、运营商、设备厂商等都在对NGN进行研究与探索,虽然这些看法仍然不完全一致,但是随着技术的快速发展,特别是对下一代网络研究的不断深入,观点普遍认为,NGN包含的内容非常广泛,它应该是:采用软交换技术的分组化的话音网络;以智能网为核心的下一代光网络;以MPLS、IPv6为重点的下一代IP网络;以及采用3G、4G的下一代无线通信网络等。 ITU-T认为NGN是基于分组技术的网络;能够提供包括电信业务在内的多种业务;在业务相关功能与传送下层传送相关功能分离的基础上,能够利用多种宽带、有QoS支持能力的传送技术;能够为用户提供无限制接入到多个运营商;能够支持普遍的移动性,确保用户的一致的、普遍的业务提供能力。欧洲电信标准化委员会(ETSI)认为:下一代网络只是在电信和信息领域用来指代业务基础设施变化的一个代名词,它包含了针对PSTN/ISDN/GSM Phase 2以后的所有网络发展趋势。国际电联(ITU-T)下一代网络标准化小组提出:下一代网络应是PSTN、移动通信网和分组网(ATM/IP)的融合,未来的网络应在统一的分组化(Packet Transport)网上支持各种业务。下一代网络是一个定义网络和配置网络的概念,它通过对网络分层分面的划分以及开放标准接口的采用,可以为业务供应商和电信运营商提供一个统一的业务平台,从而按部就班地创造、配置和管理业务。 下一代网络主要有如下特征:呼叫控制与传送功能分离;业务和网络分离,业务控制层独立于承载层资源,业务满足可移动性(mobility);在业务控制和资源控制之间提供开放式体系架构和标准接口;提供业务相关的应用编程接口(API)来支持创造、配置和管理各种业务;网络业务层分组化。 总的来说,下一代网络不仅应能给业务运营商提供实现多种增值业务的机会,还应大大提高用户业务的灵活性和服务质量。 NGN需要得到许多新技术的支持,目前为大多数人所接受的NGN相关技术是:采用软交换技术实现端到端业务的交换;采用IP技术承载各种业务,实现三网融合;采用IPv6技术解决地址问题,提高网络整体吞吐量;采用MPLS(多协议标签交换)实现IP层和多种链路层协议(ATM/FR、PPP、以太网,或SDH、光波)的结合;采用OTN(光传输网)和光交换网络解决传输和高带宽交换问题;采用宽带接入手段解决“最后一公里”的用户接入问题。因此,可以预见实现NGN的关键技术是软交换技术、高速路由/交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术(含移动软交换技术)是NGN的核心技术。 2.下一代网络的特点(1)开放的、分层的网络构架体系 NGN强调网络的开放性,其原则包括网络架构、网络设备、网络信令和协议。开放式网络架构能让众多的运营商、制造商和服务提供商方便地进入市场参与竞争,易于生成和运行各种服务,而网络信令和协议的标准化可以实现各种异构网的互通。NGN的分层组网特点,使得运营商几乎不用考虑到过多的网络规划,仅需根据业务的发展情况,来考虑各接入节点的部署。在组大网方面,无论是容量、维护的方便程度,以及组网效率,NGN同PSTN相比也有明显的优势。 (2) 业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载相分离 NGN是业务独立于网络的网络,通过业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现真正的“业务独立于网络”,允许业务和网络独立发展,使得业务供应商和用户能够灵活有效的生成或更新业务,也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。(3)支持各种业务和用户的接入 NGN是一个基于分组传送的网络,能够承载话音、多媒体、数据和视象等所有比特流的多业务网,并能通过各种各样的传送特性(实时与非实时、由低到高的数据速率、不同的QoS、点到点/多播/广播/会话/会议等等) 满足多样化、个性化业务需求,使服务质量得到保证,令用户满意。运营商可以推出新的盈利模式,实现按质论价、优质优价。普通用户可通过智能分组话音终端、多媒体终端接入,通过接入媒体网关、综合接入设备(IAD)来满足用户的语音、数据和视频业务的共存需求。(4)可与现有网络互通; NGN是具有后向兼容性、允许平滑演进的网络,通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令网关等,可实现与PSTN、PLMN、IN、Internet等网络的互通,从而充分挖掘现有网络设施潜力和保护已有投资。(5)支持移动性 移动电话的大发展充分表明人类对移动性的旺盛需求,电话服务需要移动性,互联网服务同样需要移动性。NGN的分层组网特点和部件化有利于支持普遍的移动性和漫游性。因此,在NGN体系中,可以提前预铺3G核心网,从而赢得竞争优势。
二. 移动网络是下一代网络的重要组成部分 NGN网络结构不仅融合了话音和数据业务,而且将光传输与分组技术也结合起来。由于NGN成本效率,运营成本低于传统的网络,它成为电信运营商设计和建设未来网络的目标。目前,在我国,移动电话和Internet用户都在飞速增长,可以预见,在不久的将来会有越来越多的移动电话用户渴望随时随地得到Internet及多媒体业务服务。根据ITU的预测,从2001至2007年,世界上的移动数据用户将超过移动话音用户。移动通信的应用领域也将从单纯的人与人之间的信息交互发展为人与机器之间的信息交互和机器与机器之间的信息交互手段。因此,真正的NGN必须要能够支持普遍的移动性,而移动网络自身的发展演进进程也具备了NGN的特征。首先是采用开放的网络架构体系,移动通信中也提出了以业务为目标的类似NGN的概念——OSA开放业务接入体系;其次,NGN网络中业务与呼叫控制相分离、呼叫与承载相分离,而OSA要求业务独立于网络,网络向业务提供标准化的业务能力,通过OSA在使得业务开放更加灵活外也为业务提供了标准化的接入手段(OSA API);第三,NGN是基于统一协议的、基于分组的网络,移动网络业务如此,如WCDMA的R99-R4-R5演进策略和路线,就是明确定位为以IP网络为基础的面向移动NGN的网络架构。虽然,现在的各个网络在向不同的方向进行演进,如基于IPv6的互联网逐步向基于IPv6的下一代互联网演进,而传统的PSTN网络逐步向基于软交换的下一代网络演进,移动网络逐步向3G、4G网络演进,但是最终,这些网络的演进都将遵守同共同的趋势,即向统一的NGN网络发展,未来统一的NGN将会是分组交换、移动接入和固网NGN发展融合的最终目标,移动和固定统一的NGN使未来通信网发展的趋势。
三. 移动网络向NGN的演进 1. 核心网上移动软交换及其与固定软交换的统一移动网络和固定网络最大的不同在于接入方式的不同,由于移动用户漫游的特点,移动NGN的核心控制层——移动软交换和固定软交换相比,不仅要处理呼叫控制,还有完成对用户位置管理、数据库管理、切换控制等移动网络所特有的功能。但是,移动软交换和固定软交换在本质上是一样的,都是业务/控制、传送/接入分离思想的体现,是NGN体系结构中的关键技术,其核心思想是通过软件的方式实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能,各实体间通过标准的协议来进行连接和通信,便于在NGN中更快地实现复杂的协议、更方便地提供业务,因此从技术层面讲,移动和固定统一的NGN是可以实现的。 2. 网络各个层次上的统一移动和固定融合的下一代网络需要移动网路和固定网络在各个层次的统一;(1).核心控制——统一的软交换平台核心控制主要由软交换服务器完成,软交换服务器分用户软交换服务器和汇接软交换服务器。移动NGN网络和固定NGN网络对汇接软交换服务器的需求差别很小,可以共用一个汇接软交换服务器;对应用户软交换服务器,移动NGN网络和固定NGN网络差别很大,移动用户软交换服务器需要处理移动用户特有的功能:移动性管理和切换功能。目前将软交换技术引入移动网络有以下两类的实现模式:一是在关口局和汇接局实现软交换,这种方式实现难度较小,能够迅速将不同移动网络的关口局和汇接局统一在一个软交换平台上,实现不同移动网络的融合,目前已经有运营商采用该模式;一是在端局实现软交换,即将不同的移动网络接入统一的端局并实现控制与媒体流的分离,这种模式做到了移动业务的控制交换与业务真正的分离,目前相应的标准已经在制定过程中,但是由于实现难度较大目前还没有成熟的产品。统一的软交换系统是移动和固定NGN融合的核心,实现了统一的软交换平台,移动和固定NGN才可以真正的融合起来,但是目前还没有比较成熟的固网软交换与移动软交换统一的产品。 (2). 业务应用——统一的移动/固定业务平台 NGN的发展要求将承载与业务分离,形成独立于网络提供商的业务提供商,以此形成由多方构成的开放价值链,各参与方共同设计和提供业务,实现该目标的关键技术就是采用开放的、标准的应用编程接口——Parley API接口。(见图一)它与具体的网络技术无关,可以应用于不同类型网络和业务。 图一:Parley API的体系结构 Parlay API就是一组开放的、独立于具体技术的、面向对象的的API规范,为处在网络运营商域之外的第三方应用提供了接入和控制核心网络资源的标准方法。独立软件供应商可以在基于Parlay规范的平台上开发高级的电信业务。Parlay API的一个重要功能是Parlay API的定义与网络技术无关,它只为业务的实现提供统一的抽象接口,用Parlay API开发的应用能在多种网络上运行,因此Parlay API具有网络独立性,即不同网络实现的业务可以携带,如GSM网络实现的业务可以在3G网络中实现。 3GPP还基于Parley API提出了3G提供业务的OSA结构,(见图二)通过向业务提供商提供开放、统一、标准接口,为移动用户提供个性化服务,并通过将业务部署和网络运营分离,使第三方业务提供商可以公平地参与竞争,以利实现多厂商环境和快速部署新业务。 图二:OSA体系结构由此可见,固定NGN和移动NGN对于业务的目标是一致的,即借助API接口。移动和固定NGN实现在应用层的融合。 l 传送网络——统一的IP承载平台移动NGN和固定NGN对传送承载网需求完全一致,都可以采用ATM/IP骨干网络,两个网络可以共用一个传送网络。 l 接入网络——多样灵活的接入方式固定网络主要有如下几种接入技术:PSTN/IAD/xDSL/LAN接入等,移动接入主要包括:2G、3G的蜂窝网接入、WLAN、BWA、WPAN等。这些接入方式可以通过各种网关或者直接接入到NGN的核心IP网络上。
四. NGN移动网络的标准进展目前相关国际标准组织针对NGN移动性从不同角度进行了研究。-3GPP和3GPP2着重研究IMS(多媒体子系统)的研究,它们所提供的移动性管理只对自己的系统有效,要实现3GPP和3GPP2之间的IMS接入,需要两个IMS系统之间进行协调互通。-IETF正在研究移动IP技术,以实现路由器间的宏移动性,但如何将移动IP应用无线网络等其他网络还在需要进一步研究。-ITU-T的SSG负责IMT2000的协调和集中问题,并已经完成相关要求的制定。 目前各大运营商都在开展下一代网络特别是下一代移动网络的研究。 金明晔,中国联合通信有限公司博士后工作站博士后,已在国内外著名刊物发表文章二十余篇,获部、省级奖励2项,出版专著1部,参与多项国家行业标准制定,多项标准提案获ITU-T、IETF等国际标准化组织接纳。研究方向:下一代通信网络(NGN),移动核心网,IP网络,DWDM技术等。王明会,中国联合通信有限公司技术部新技术新业务开发处经理,博士,副教授,研究方向:下一代网络,IPv6。张智江:中国联合通信有限公司技术部总经理,博士,教授级高级工程师,研究方向:移动通信,下一代网络,IPv6。 |