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火舞天下

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下一代网络（NGN）标准简介

一、概念与定义
　　NGN是Next Generation Network的缩写，字面意思是下一代网络。当前所谓的下一代网络是一个很松散的概念。因为不同的领域对下一代网络有不同的看法，所以尚没有公认的明确的定义。此外，所谓下一代网络应当是在“这一代”网络基础上有突破性或者革命性进步才能称为“下一代”网络。

　　在计算机网络看来，这一代网络是以IPv4为基础的互联网，下一代网络是以高带宽以及IPv6为基础的NGI（下一代互联网）。在传输网络看来，这一代网络是以TDM为基础，SDH以及WDM为代表的传输网络，下一代网络是ASON（自动交换光网络）以及GFP（通用帧协议）为基础。在移动通信网络看来，这一代网络是以GSM为代表的网络，下一代网络是3G（第三代移动通信），以WCDMA以及CDMA2000为代表。在电话网看来，这一代网络是以TDM时隙交换为基础的程控交换机组成的电话网络，下一代网络是指以分组交换和软交换为基础的电话网络。在电信网络层以下所采用的核心技术来看，这一代网络是以TDM电路交换为基础的网络，下一代网络在网络层以下将以分组交换为基础构建。

　　总体来说，我们认为广义上的下一代网络是指以软交换为代表能够为公众大规模灵活提供视讯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及带宽需求，与通信运营商相关，可运营、维护、管理的通信网络。

二、NGN分层

　　由于通信网络庞大而复杂，网络通常分层描述。如图1所示NGN可以分成业务层、业务承载层以及传输层。





*其中传输层主要提供点到点专线连接。可以采用ASON等技术。

*业务承载层采用分组形式，提供寻址、复用以及路由交换功能。

*业务层基于业务承载层提供的分组服务，为用户提供实际的服务例如电话、视频会议、流媒体点播等，主要采用软交换方式提供。

三、NGN特征

　　NGN主要特点是能够为公众大规模灵活提供以视讯业务为代表，包含话音业务互联网业务等。当前所谓的电信网是为电话业务所设计的，实质上是为电话网服务的。要适应NGN多业务，灵活开展业务等特征，必需要有新的网络结构来支持。上述新的网络结构就是下一代网络（NGN）的基本框架。

NGN主要有如下特征。

　　*NGN是业务独立于承载的网络。传统的电话网业务网就是承载网，结果新业务很难开展。NGN允许业务和网络分别提供和独立发展，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媒体业务使用，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展更新的业务需求，也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。

　　*NGN采用分组交换作为统一的业务承载方式。传统的电话网采用电路（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。下一代网络（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分离成为独立的网络部件，它们通过标准的开放接口进行互联，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。

　　*NGN能够与现有网络例如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， 包括模拟电话、传真机、ISDN终端、移动电话、GPRS终端、SIP终端、 H248终端、MGCP终端、通过PC的以太网电话、线缆调制解调器等。

　　*NGN是安全并且支持服务质量的网络。传统的电话网是基于时隙交换的，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将基于分组交换组建，则必须考虑安全以及服务质量问题。当前采用IPv4协议的互联网只提供尽力而为的服务。NGN要提供包括视频在内的多种服务则必须保证一定程度的安全和服务质量。

四、相关标准化组织现状

　　当前在NGN主要在电信界以及计算机界研究。上述两大组织都试图从当前各自网络向NGN过渡。

　　计算机界标准化组织的代表是IETF。在IETF看来NGN的研究就是NGI。下一代网络对传输层没有特殊要求，只需要传输层提供越来越高带宽的专线。IETF只需要定义将IP分组通过专线传输的帧格式即可。IETF的工作重点在于业务承载层以及业务层。IETF在业务承载层上的规范集中在IPv6协议，在业务层的规范主要基于智能终端采用端到端控制方式。IETF主要制定了如下方面的规范。

*IPv6分组在不同媒体上的承载方式：包括以太网、PPP链路、FDDI、令牌环、ARCnet等。

*IPv6基本协议.包括RFC2460：互联网协议版本6；RFC2675：IPv6巨型包；IPv6巨型包承载TCP、UDP；RFC2507：IPv6头压缩等。

*IPv6地址相关协议。包括RFC3513：IPv6地址结构；RFC2374：IPv6可聚合全球单播地址；RFC1887：IPv6单播地址分配；RFC2375：组播地址分配等。

*IPv6组播相关协议。RFC2710：IPv6 MLD；RFC3306：基于单播地址的IPv6组播地址等。

*业务相关协议。包括SIP会话初始协议用以建立语音或者视频会话；MGCP媒体网关控制协议用于控制媒体网关；MEGACO协议类似MGCP等同ITU的H.248等。

　　在电信界看来NGN研究集中在ITU、ETSI、3GPP、3GPP2等组织。研究内容则集中在传输层以及业务层。电信界NGN研究在传输层上主要集中在ASON自动交换光网络，在业务层主要集中在软交换上。在电信界ITU-T是权威的标准化组织，ITU-T在NGN上的研究主要集中在第11工作组和第16工作组。主要研究的技术领域有以下几项内容。

*NGN通用框架模型：研究NGN通用体系原则，以体现NGN中控制功能与资源、业务和传送等分离的特性。研究NGN网络功能体系模型，该模型将提供如何应用功能性方法定义NGN功能体系的导则。

*NGN网络功能体系和协议：重点考虑使用参考模型来标识运营商内或运营商间支持NGN所需要的通信流程；定义与传统终端所需要的互通功能；定义BICC协议用于中继层面；确定跨越异构网络如何支持端到端业务、呼叫控制和用户移动性；规定NGN终端中有关软件升级机制、冗余和版本协商和管理的功能要求等。

*端到端的QoS：完成用于话音的端到端QoS等级，研究用于端到端多媒体业务QoS的等级要求及其各媒体组件的QoS等级要求；研究如何使用网络低层的QoS机制获得高层QoS；研究运营商间网络低层QoS控制机制；研究QoS的端用户规则等。

*业务平台：研究业务要求和业务控制体系（OSA/API）；完善业务互联和用户漫游所需要的业务支撑和提供机制；开发支持用户控制和客户化业务的机制。

*网络管理：由于NGN网络由固定网、移动网、IP网和接入网等组成，这导致了对这样网络网管的复杂性和挑战性，因此应研究完善和增强核心网络管理的体系；定义适用于NGN要求（故障管理、性能管理、客户管理、计费/帐务管理、业务量和路由管理等）的基本网络管理业务和接口；应用新的网络管理体系概念和新的网络管理技术，例如TML等。

*网络安全：在NGN网络中，网络安全关系到网络体系、QoS、网络管理、移动性、计费系统和帐务系统，因此有必要 开发NGN的安全性体系和安全性导则以及开发NGN所需的安全性协议和API接口。

*广泛移动性（Generalized mobility）：广泛移动性是指当用户采用不同的接入技术时将作为一单个客户来处理，允许用户跨越现有网络边界使用和管理他们的业务。对用户的移动性要求包括：用户有能力改变接入点或终端，并作为mobile/nomadic用户；用户可以应用各种接入技术从任何网络接入点接入到网络；用户可以得到连续性的服务和网络应用，这些业务和网络应用可以由网络运营商、业务提供商或第三方提供。对于移动性应考虑网络的业务能力以支持个人的移动性、终端的移动性以及他们的组合。为了支持上述要求，ITU在NGN的研究中，应充分考虑业务的要求，要求网络具有识别（Identification ）和认证（ authentication）机制、接入控制和授权（Authorization）功能、位置（Location ）管理、支持终端或会晤（session）的IP地址分配和管理功能、支持用户VHE管理功能、支持用户管理功能等。

　　虽然计算机界与电信界在NGN上的研究各有侧重，但是对与NGN总体目标则比较一致。可以认为两方面的研究将殊途同归。区别只是在于计算机界业务通常基于智能终端，希望在开放的IP网上可以免费提供；电信界则希望中心控制，网络可管理可运维。

五、国内标准化现状

　　我国电信行业在IPv6标准已建立系列，该系列将随技术发展逐渐补充完善。具体标准主要基于IETF文件，包含少量的RFC文档翻译以及协议测试方法、设备技术规范、测试方法等。主要标准化现状如下所述。

*已报批出版的标准有：IPv6技术要求——IPv6协议、基于IPv6的路由协议--BGP4协议技术规范、IPv6无状态地址自动配置技术规范。

*已基本完成的规范有：基于IPV6的路由协议——OSPF协议技术规范、IPv6的邻居发现协议、IPv6技术要求--网络及地址结构。

*已申请立项的有IPv6协议一致性测试方法、基于IPv6的OSPF协议一致性测试规范、基于IPv6的BGP协议一致性测试规范、Ipv4网络与Ipv6网络互通与过渡的技术要求、Ipv6路由器过渡机制技术要求、支持IPv6的低端路由器技术规范、支持IPv6的低端路由器测试规范、支持IPv6的高端路由器技术规范、支持IPv6的高端路由器测试规范。

　　当前NGN业务相关标准主要集中在软交换。软交换相关标准主要分总体标准、设备标准、协议标准、业务标准、移动相关标准以及网管运维安全方面标准。

*总体相关标准中：基于软交换的综合网络管理系统（NMS）技术要求已申请立项；基于软交换的IP电话城域网技术规范处于征求意见阶段。

*设备相关标准中已完成的有：软交换设备总体技术要求、IP电话媒体网关控制器(MGC)技术要求、信令网关设备技术规范、IP中继媒体网关设备技术规范、ATM中继媒体网关设备技术规范、综合接入媒体网关设备技术规范。

*设备相关标准中正在制定的有：软交换设备总体技术要求（修订版）、软交换设备测试规范、信令网关设备测试规范、IP中继媒体网关设备测试规范、ATM中继媒体网关设备测试规范、综合接入媒体网关设备测试规范、支持多媒体业务的媒体网关设备技术规范、IP电话接入设备互通技术要求及测试方法-MGCP协议、IP电话接入设备互通技术要求及测试方法-H.248协议、IP电话接入设备互通技术要求及测试方法-SIP协议。

* 协议相关标准中已完成的有：基于H.248的媒体网关控制协议、与承载无关的呼叫控制（BICC）规范、与承载无关的呼叫承载控制协议技术规范、流控制传送协议（SCTP）技术规范、M2PA技术规范、M2PA测试规范、M2UA技术规范、M3UA技术规范、PARLAY协议技术规范。

* 协议相关标准中正在制定的有：基于H.248的媒体网关控制协议（修订）、基于H.248的媒体网关控制协议测试规范、与承载无关的呼叫控制（BICC）规范、流控制传送协议（SCTP）测试规范、会话初始协议技术要求。第一部分，基本的会话初始协议、会话初始协议技术要求；第二部分，基于会话初始协议（SIP）的呼叫控制的应用、会话初始协议技术要求；第三部分，ISUP和会话初始协议（SIP）的互通、M2UA测试规范、M3UA测试规范。

* 业务相关标准中正在制定的有：基于软交换的业务技术要求-主叫号码显示业务、基于软交换的业务技术要求-呼叫前转业务、基于软交换的业务技术要求-三方通话业务、基于软交换的业务技术要求-统一消息业务、基于软交换的业务技术要求-视频多媒体业务。

* 移动相关标准。WCDMA/TD-SCDMA移动软交换设备技术要求：移动交换服务器设备规范已报批；WCDMA/TD-SCDMA移动软交换设备测试方法：移动交换服务器测试规范正在制定中。

* 网管/安全相关标准：综合接入设备管理系统(IADMS)技术要求正在制定中。在智能光网络领域ITU-T主要工作是定义了一个标准的自动交换光网络体系结构。由于ITU-T已经制订了光网络的一些基础性标准（如WDM的波长分配），因此关注ITU-T在智能光网络领域的工作是十分必要的。ITU-T与其它标准化组织的不同在于它是从整体结构的角度研究光网络的，之后再决定如何实现。事实上，OTN规范还没有完成，如规范OTN的G.709还需要定义复用和传送开销；OTN体系结构文件G.872还在进行修订和扩充；定义中距离OTN功能的G.798还没有完成；关于OTN保护恢复的G.841和G.842还没有开始；关于网络管理信息模型和功能需求的G.874和G.875也没有完成。一般认为第一代的ASON将基于SONET/SDH传送网。ITU和OIF的工作具有很强的互补性，OIF主要是制订UNI和NNI接口规范。ITU与IETF的工作有部分重叠，而且两者目前的合作还不是很多。ITUA没有像IETF那样关注于将IP和MPLS用于信令协议，而是还在考虑其它可能的选择，包括基于ATM专用网络接口（PNNI）的信令方案和一套全新的信令协议。

　　我国在智能光网络方面的标准主要跟随ITU-T，目前大多正在制定中。

　　NGN是未来通信网络的发展方向，是当前电信界和计算机界共同的研究热点。目前NGN在标准上已有很大进展，厂商已推出相应产品，国内外各运营商也在积极进行相关的试验。但是新技术的应用需要相当长的时间来完善：目前NGN从信令系统到体系结构都还需要逐步完善和成熟，API相应的产品仍在探索之中。所以NGN的标准化进程远远没有结束。

　　NGN标准研究以及试验仍然是当前业界战略性趋势。