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下一代網(wǎng)絡(NGN)的實現(xiàn)

2007/05/18

  給出了對下一代網(wǎng)絡(NGN)標準的制訂歷程、定義、要求和未來趨勢的一些看法。著重從較高的角度介紹了實現(xiàn)固定與移動融合、遠程廣播和涉及21世紀通信各個方面的完整的下一代網(wǎng)絡標準制訂的戰(zhàn)略方向。

引言

  最近十多年來,計算機和電話在設備和網(wǎng)絡方面的融合在不斷加速。傳統(tǒng)的公用網(wǎng)絡運營商(PNO)發(fā)現(xiàn)公用交換通信網(wǎng)絡(PSTN)電話業(yè)務份額在下降,部分原因是移動電話的不斷普及和多種服務從電話網(wǎng)向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)移。

  電話網(wǎng)用戶已遠遠不滿足于網(wǎng)絡供應商提供的全包式“單站作坊”通信方式,而傾向于互聯(lián)網(wǎng)提供的容量無限的多種通信能力。固定網(wǎng)絡運營商對此的反應是通過部署寬帶來滿足用戶需求。盡管這一方案可以滿足用戶對大容量網(wǎng)絡的需求,然而它對促進全球通信網(wǎng)絡的持續(xù)發(fā)展卻貢獻甚微,因為網(wǎng)絡運營商所能做的只是提供對公用互聯(lián)網(wǎng)接入(甚至只是為互聯(lián)網(wǎng)服務供應商(ISP)提供接入),且提供的內(nèi)容和服務與組網(wǎng)成本毫無關聯(lián)。從網(wǎng)絡運營商來看,用戶購買的是服務而不是技術,因此,提供可以利用寬帶優(yōu)勢的服務才是重要的。

  綜合寬帶網(wǎng)絡的概念在最近幾年得到了發(fā)展,被稱為“下一代網(wǎng)絡”(NGN)。

  下一代網(wǎng)絡的基本特征可由網(wǎng)絡運營商面對的問題來定義:在寬帶接入系統(tǒng)上根據(jù)需求提供服務;綜合用戶對多種網(wǎng)絡服務的需求,如數(shù)據(jù)(Web 瀏覽)、話音、電話、多媒體和新出現(xiàn)的“大眾”互聯(lián)網(wǎng)服務(即時消息、現(xiàn)況和廣播類服務等);持續(xù)的移動性,使用戶可在任何地點接入所提供的服務。與提供一個特定解決辦法的網(wǎng)絡(如公用交換電信網(wǎng))不同,21世紀所需要的網(wǎng)絡是能支持一個靈活的服務平臺的系列網(wǎng)絡。

  IP最重要的一個特性是協(xié)議層(較高層或較低層)的獨立性。這一特性極大地影響著全球的接入網(wǎng)絡,這些網(wǎng)絡提供的連接不依賴于任何類型子層網(wǎng)絡,如公用交換電信網(wǎng)、異步傳輸模式(ATM)和幀中繼網(wǎng)。寬帶接入,如非對稱數(shù)字用戶線(ADSL),使全球性的接入網(wǎng)絡與各種在線應用相配合,產(chǎn)生了一種全球在線連接方式。

  因此,下一代網(wǎng)絡的目標是綜合公用交換電話網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩個網(wǎng)絡的最佳特性。

1 對下一代網(wǎng)絡的要求

  自2003年以來,業(yè)界就在討論下一代網(wǎng)絡的標準問題,其中最基本的問題是“下一代網(wǎng)絡是什么”。本文的引言所描述的商業(yè)需求指出了構建下一代網(wǎng)絡的出發(fā)點,從而回答了這一問題。

  國際電信聯(lián)盟電信標準化局(ITU-T)第13研究組在Y.2001[1]建議書中為下一代網(wǎng)絡下的定義是:“能提供電信服務,能使用多寬帶、確保服務質(zhì)量(QoS)的傳輸技術的,基于分組的網(wǎng)絡。在該網(wǎng)絡內(nèi),與服務相關的功能不依賴于與傳輸相關的基礎技術,它能使用戶無約束地接入網(wǎng)絡,并能促進服務供貨商的競爭,并使其自主選擇服務。它支持廣泛的移動性!

Y.2001[1]建議書進一步確定了下一代網(wǎng)絡的基本特征:   為便于對上述要求及其解決辦法進行研究,Y.2001建議書將下一代網(wǎng)絡(NGN)分解成多個部分,它們構成了ITU-T及其它標準開發(fā)組織(SDO)的標準化活動基礎,包括:   本文對總的架構和結(jié)構原則、服務能力和服務結(jié)構進行研究,同時也對其他領域進行簡要的概述。

  下一代網(wǎng)絡覆蓋的領域非常廣泛,對網(wǎng)絡的要求還在研究過程中。話音服務的提供導致了公用交換通信網(wǎng)控制和管理的復雜性;廣泛的移動性要求造成了固定、移動的融合(FMC)和服務供應與傳輸?shù)姆蛛x;而出于組網(wǎng)安全、保密和可靠性的考慮,公共接口的使用又增加了其復雜性。

  某些公用網(wǎng)絡運營商的進一步商業(yè)要求是用下一代網(wǎng)絡來全部代替或部分代替原有的公用交換通信網(wǎng)。從用戶的觀點來看,用于替代公用交換通信網(wǎng)絡的下一代網(wǎng)絡,必須與運營商的公用交換通信網(wǎng)以完全等同的方式提供全部服務,因為未選擇下一代網(wǎng)絡服務的用戶盡管與服務供應商沒有簽訂新的合同,其擁有的設備也只是支持原有的網(wǎng)絡,但其所享受的服務不應受網(wǎng)絡變化或技術變化的影響。

2.制訂標準的活動

  2003年7月,ITU-T在瑞士的日內(nèi)瓦總部組織了題為“下一代網(wǎng)絡:是什么?何時實現(xiàn)?如何實現(xiàn)?”的工作會議。會議的參加者包括了大部分電信業(yè)界的代表,并包括法規(guī)制定者、工業(yè)界人士、運營界人士和用戶群代表等。下一代網(wǎng)絡全球標準引起了ITU-T成員的關注,ITU-T第13研究組在2003年及時地發(fā)布了下一代網(wǎng)絡聯(lián)合報告組(JRG)倡議。下一代網(wǎng)絡聯(lián)合報告組受委托來鑒別關鍵問題,并在2004年6月底前制訂出建立下一代網(wǎng)絡框架的基本標準,包括ITU-T背景下的定義。Y.2001[1]和Y.2011[2]建議書就是其成果,并成為ITU-T內(nèi)研究下一代網(wǎng)絡的基礎。

3.歐洲電信標準研究所TIPHON和SPAN合并成立TISPAN

  與ITU-T的倡議并行,歐洲的倡議也在區(qū)域標準實體,即歐洲電標準化研究所(ETSI)內(nèi)啟動了。2003年夏天,歐洲電標準化研究所內(nèi)的兩個現(xiàn)存的委員會進行了合并。歐洲電信標準化研究所的TIPHON委員會研究了在IP(VoIP)和公用交換通信網(wǎng)上進行話音互連的要求,取得了一些成果。歐洲電信標準化研究所的信令協(xié)議和網(wǎng)絡(SPAN)委員會有著給電信標準增加歐洲特色的長久歷史。這兩者的合并成就了一個技術實體(TB),其重點工作是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、服務的復用等。盡管歐洲電信標準化研究所是一個歐洲區(qū)域標準開發(fā)組織,但它也吸納歐洲之外的成員,在發(fā)展第2代全球移動通信系統(tǒng)(GSM)方面十分著名。

  TISPAN啟動很慢,但經(jīng)過充分討論并有少量網(wǎng)絡運營商進行了重要的戰(zhàn)略性投入之后,它推出了一個符合市場需求的簡單計劃:   由于第三代伙伴計劃互聯(lián)網(wǎng)多媒體子系統(tǒng)能提供下一代網(wǎng)絡的若干基本特性,所以下一代網(wǎng)絡就選擇了它。互聯(lián)網(wǎng)多媒體子系統(tǒng)是以分組傳輸為基礎的,它支持承載能力、呼叫/會話和應用/服務中控制功能的分離;它將服務供應與傳輸分開;它提供開放的接口,提供廣泛的服務、應用和基于服務構成塊的機制;ヂ(lián)網(wǎng)多媒體子系統(tǒng)包含著廣泛的移動性。

  如前所述,替代公用交換通信網(wǎng)對于某些網(wǎng)絡運營商來說是關鍵,但也不盡然。那些沒有這種要求的運營商利用寬帶接入(如非對稱數(shù)字用戶線)來提供公用交換通信網(wǎng)絡式的服務。這導致了兩種對公用交換通信網(wǎng)絡服務的定義:仿真和模擬。這兩個類似的術語在一定程度上表明我們需要細化不同需要之間的差別,一方面要以同樣的方式支持公用交換通信網(wǎng)用戶的原有的設備和接口,另一方面利用寬帶接入向新的或增強型的用戶設備提供服務。

因此可以得出TISPAN的下一代網(wǎng)絡要素為:   為了發(fā)展接入網(wǎng)的獨立性和推進固定-移動的融合,TISPAN支持現(xiàn)有的固定寬帶接入網(wǎng)并要求支持IP連接性接入網(wǎng)(IP-CAN)。這也將打消改變第三代伙伴計劃互聯(lián)網(wǎng)多媒體子系統(tǒng)的想法。

  TISPAN提供的只是區(qū)域性的標準,不能提供一套全球標準,因此,需將其結(jié)果做某種全球化的處理,而ITU-T是適合進行這一工作的場所。

4.ITU-T

  當2004年初許多標準化組織各自開始制訂下一代網(wǎng)絡標準的計劃時,工業(yè)界和網(wǎng)絡運營界對在未來下一代網(wǎng)絡標準制訂過程中,若由不同背景的組織制訂標準而可能出現(xiàn)的重復、延緩、和不兼容等問題表示了擔心。歐洲、北美、亞洲的區(qū)域標準化實體都對此進行了討論,達成了在ITU-T內(nèi)建立一個特別小組的共識,由特別小組來啟動下一代網(wǎng)絡的標準制訂活動。ITU-T的研究周期為4年,在征詢了歐洲電信標準化研究所、電信工業(yè)方案聯(lián)盟(ATIS)、中國通信標準化協(xié)會(CCSA)、電信技術協(xié)會(TTA)和電信技術委員會(TTC)的意見,并咨詢了第9屆全球標準化合作(GSC)組織之后,2004年6月,ITU-T指導委員會負責組建了下一代網(wǎng)絡重點工作組(FGNGN),來對下一代網(wǎng)絡研究的各個方面進行協(xié)調(diào),尤其要關注歐洲電信標準化研究所TISPAN研究成果的全球化要求。

5.ITU-T的下一代網(wǎng)絡重點工作組

  下一代網(wǎng)絡重點工作組開始的緊急任務之一是確定自己的參考條目(ToR),參考條目是在ITU-T第A.7號建議[3]的基礎上制訂的,它詳細規(guī)定了重點工作組的活動。

  在2004年5月召開的第9次全球標準化合作會議上,ITU授權下一代網(wǎng)絡重點工作組12個月內(nèi)在ITU-T第Y.2001[1]和Y.2011[2]的基礎上制訂出送審稿,且要特別關注下列問題:   下一代網(wǎng)絡重點工作組的第一次會議在ITU的批準下于2004年6月在日內(nèi)瓦召開。會議的目的是批準所提出的參考條目,并建立管理小組和工作組。7個工作組的結(jié)構和工作范圍是:

  第1工作組負責研究服務要求,按照計劃研究服務范圍、服務要求和能力。第2工作組負責研究功能結(jié)構和移動性,一般情形和特殊情形之下的功能結(jié)構開發(fā),包括移動性的各個方面。第3工作組,負責研究服務質(zhì)量:端對端QoS相關送審文件的制定,包括網(wǎng)絡性能的各個方面。第4工作組負責研究控制和信令:控制的相關送審文件的制定和QoS支持,包括資源的行政管理和控制的各個方面。第5工作組負責研究安全能力:下一代網(wǎng)絡環(huán)境內(nèi)安全架構的開發(fā)。第6工作組負責研究網(wǎng)絡的演進:由公用交換通信網(wǎng)/綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡逐步演進的送審文件的制定。第7工作組負責研究未來基于分組的承載網(wǎng)絡:鑒別現(xiàn)有基于分組的網(wǎng)絡狀態(tài),研究未來對基于分組的網(wǎng)絡的要求。

  下一代網(wǎng)絡重點工作組每2~3個月開一次會。第6次會議是與ITU-T第13研究組的會議共同召開的。ITU-T第13研究組被世界電信標準大會(WTSA)指定為下一代網(wǎng)絡重點工作組在2004年底以前的母工作組。第13研究組還被指定為ITU-T內(nèi)下一代網(wǎng)絡研究的正式領導。詳細的上報文件見下文。

  遵循2004年世界電信標準大會的旨意,在第13研究組會議期間確定了下一代網(wǎng)絡重點工作組的前途。下一代網(wǎng)絡重點工作組在2005年底之前要完成自己的任務,制訂出發(fā)布文件1(Release 1)。相關成果和所要繼續(xù)的工作都要及時移交給第13研究組,以便趕上該組2006年1月的會議。某些送審文件將移交給ITU-T其它相應的研究組。

6.下一代網(wǎng)絡重點工作組的發(fā)布計劃和前景

  ITU-T的下一代網(wǎng)絡重點工作組的工作是以清晰的目標和定期的文件發(fā)布為基礎的。發(fā)布文件的意圖是對特定時間段內(nèi)要做的業(yè)務按輕重緩急進行安排。

表1 發(fā)布文件1服務與能力概要


表2 ITU-T下一代網(wǎng)絡重點工作組送審文件


(a)與發(fā)布文件無關的送審件表

  下一代網(wǎng)絡重點工作組為了在第一個發(fā)布文件中促進下一代網(wǎng)絡的實現(xiàn),正開展著如下工作:確定服務要求和服務所需要的能力,定義其它相關的能力。

7.下一代網(wǎng)絡重點工作組發(fā)布文件的組成部分

下一代網(wǎng)絡重點工作組從兩個方面對發(fā)布文件進行了劃分。

  (1)功能: 從垂直和水平兩個方面來表現(xiàn)下一代網(wǎng)絡配置的技術成分。垂直面:覆蓋傳輸層和服務層,或開放系統(tǒng)互連模型(OSI)的1~7層;水平面:端對端(用戶終端對用戶終端,包括所有網(wǎng)絡和服務平臺)。

 。2)結(jié)構: 用于管理每一個發(fā)布文件制訂的操作部分。一些參數(shù)已被ITU-T用于重要的電信基礎設施的研發(fā)中,如綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(基于ITU-T Rec.I130[4])。發(fā)布文件的時間即公布送審件的日期;研究階段基于REC.I130[4]的1~3;深度即描述的層次。

8.下一代網(wǎng)絡重點工作組“發(fā)布文件1”的研發(fā)情況

  ITU-T下一代網(wǎng)絡重點工作組正在上述7個工作組的基礎上制訂送審文件。發(fā)布文本1服務方面的概述是其它工作組活動的基礎與指南。

發(fā)布文件1的制訂情況見圖1。

圖1 發(fā)布文件1的覆蓋范圍

  圖1表明了下一代網(wǎng)絡的發(fā)布文件1的幾個關鍵方面。水平來看,下一代網(wǎng)絡被分割成三個區(qū)域:用戶設備、網(wǎng)絡設備、與其它網(wǎng)絡的互連(包括其它同等的下一代網(wǎng)絡)。垂直來看,下一代網(wǎng)絡被分成了兩個領域:服務層和傳輸層。服務層的功能又可進一步分成服務/控制功能和應用功能。傳輸層分為垂直和水平兩個方向。由于傳輸層與服務層是完全分離的,因此它需要自己的傳輸控制面來控制承載功能。傳輸網(wǎng)還可分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。

  關于兩個層之間的連接,與承載者相關的事項是由資源和準入控制功能(RACFs)來提供;與用戶身份有關的事項則由網(wǎng)絡接入與接觸功能來完成。

  發(fā)布文件1中的服務類型及相關能力見表1。

  許多對下一代網(wǎng)絡的研究都表現(xiàn)出了對啟用第三代伙伴計劃多媒體(3GPP IM)系統(tǒng)的興趣,ITU-T下一代網(wǎng)絡重點工作組采用了這些小組的研究成果,并啟用第三代伙伴計劃多媒體子系統(tǒng)(3GPP IMS)作為下一代網(wǎng)絡實時會話通信的呼叫/會話控制的基礎。

  標準制訂的過程并不順利。在下一代網(wǎng)絡重點工作組會議期間,在IP多媒體子系統(tǒng)適用性方面存在許多爭議,尤其是結(jié)構方面。因此下一代網(wǎng)絡重點工作組第5次會議決定采取兩種不同的方法來建立結(jié)構模型。一種方法是確定一般的結(jié)構模型,另一種方法是針對使用IP多媒體子系統(tǒng)的具體情況建立特定模型。

9.發(fā)布文件1的送審稿

  發(fā)布文件1確定了對服務與結(jié)構方面的要求,并對各種能力如QoS、移動性、安全性、控制和轉(zhuǎn)移等也進行了規(guī)定。下一代網(wǎng)絡重點工作組發(fā)布文件1的計劃已經(jīng)通過其各個工作組的活動和送審文件對這些方面進行了區(qū)分。ITU-T承認某些重要的長期研究沒有得到過它應有的優(yōu)先級。因此,下一代網(wǎng)絡重點工作組必須在其參考條目(ToR)中包含對未來基于分組的網(wǎng)絡要求。

  2005年5月之前,下一代網(wǎng)絡重點工作組已完成了計劃中的26個送審文件中的3個。所有的送審文件都必須指定專門的發(fā)布文件。遵循第13研究組的決定,下一代網(wǎng)絡重點工作組至少應完成發(fā)布文件1的送審稿。表2給出了下一代網(wǎng)絡重點工作組按發(fā)布文件分類的送審件。

10.第13研究組在ITU-T內(nèi)主導協(xié)調(diào)工作的作用

  為了彌補ITU-T研究周期間的空隙,作為下一代網(wǎng)絡重點工作組的參考條目的一部分,第13研究組必須覆蓋下一代網(wǎng)絡大部分關鍵基礎技術領域。下一代網(wǎng)絡重點工作組參考條目之外的其它關鍵領域包括:管理方面(ITU-T第4研究組處理)、命名、編號、授地址和路由(ITU-T第2研究組處理)、計費和開單(ITU-T第3研究組處理)、傳輸方面(ITU-T第15研究組處理)、信令協(xié)議(ITU-T第11研究組處理)、網(wǎng)絡性能中的QoS(ITU-T第12研究組處理)。

  ITU-T第13研究組是ITU-T內(nèi)研究下一代網(wǎng)絡的領導小組,它在其它研究組的協(xié)助下指導ITU-T發(fā)布文件的制定。

11.下一代網(wǎng)絡的影響

  下一代網(wǎng)絡的一個至關重要的特性是不同功能之間的分離,這對商業(yè)模型和相關的法規(guī)有重要影響。

  服務層和傳輸層之間的分離導致的最大的影響是法規(guī)方向的改變。當前,大部分的服務是與特定的傳輸網(wǎng)絡和信令協(xié)議緊密地拴在一起的,因此法規(guī)的實施主要是縱向的(例如關于服務的法規(guī)總是加到傳輸網(wǎng)絡上)。它將隨著下一代網(wǎng)絡的產(chǎn)生改變?yōu)闄M向的,在服務和傳輸網(wǎng)絡之間將有不同的法規(guī)。例如,對服務的管理可通過鼓勵靈活的發(fā)展,傳輸網(wǎng)絡可從建設的基礎設施和資源導出。這可從圖2的左側(cè)看出。

圖2 下一代網(wǎng)絡的影響

  下一代網(wǎng)絡的第二個重要的影響是接入能力與核心傳輸能力的分離,如圖2右側(cè)所示。這一特性可能影響商業(yè)環(huán)境的變化。一個接入網(wǎng)絡供應商領域內(nèi)的商務活動可根據(jù)不同的接入技術而動態(tài)地擴展,用戶有較大的選擇空間,可根據(jù)自己的特殊需要來選擇接入能力。下一代網(wǎng)絡還有一個重要影響是它將促進固定通信和移動通信之間的融合。用戶將可選擇某種固定的和某種移動的接入能力,將它們兩者或其中任意一個與核心傳輸能力結(jié)合起來。

  將來的下一代網(wǎng)絡似乎還包括遠程廣播,這將促成電信與廣播的融合。

12.結(jié)論

  在ITU-T下一代網(wǎng)絡重點工作組的活動期間,存在一個共同的問題是“下一代網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別是什么?”這個問題的提出是因為二者都將IP作為其重要的協(xié)議。下一代網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)相比,最明顯的一個不同是它能不受限制地盡最大努力提供最好的服務。下一代網(wǎng)絡將支持各種合同服務來滿足用戶的動態(tài)要求。下一代網(wǎng)絡將是一個安全的、可信可管的網(wǎng)絡。它不僅將為服務供應商提供建立基于特定能力的商機,也將為工業(yè)界提供系統(tǒng)開發(fā)的機遇。此外,下一代網(wǎng)絡覆蓋了比數(shù)據(jù)通信更為廣泛的范圍,這有利于傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡轉(zhuǎn)移和合并。

  下一代網(wǎng)絡未來的方向無疑是固定和移動網(wǎng)絡及用戶設備的融合。現(xiàn)在,下一代網(wǎng)絡標準制訂組正與移動通信標準制訂組緊密聯(lián)合(ITU-T內(nèi)下一代網(wǎng)絡重點工作組和第13研究組與第19研究組的聯(lián)合;歐洲電信標準化研究所TISPAN與第三代伙伴計劃的聯(lián)合,等等)。下一代網(wǎng)絡已不再是下一代的目標,而是正在變成這一代的現(xiàn)實。

參考文獻

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中國聯(lián)通網(wǎng)站



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