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关于发展NGN的思考

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 下一代网络能够提供可靠的服务质量保证,支持语音、视频和数据多媒体业务承载能力,具有支持快速灵活的新业务生成能力无疑是电信产业发展关注的焦点。尽管对于下一代网络仍然争议颇多,但NGN的研究步伐一直没有停滞,变革是一定的,但是如何演进和实施仍需深入研究和探讨。NGN的内涵比较宽泛,本文将从IP网络的技术和基于软交换技术两个方面进行探讨。

  IP网络将作为下一代网络研究的重点内容之一。基于IP网的新业务层出不穷,具有很强的市场潜力。IP网正在从当初单纯传送数据向可传送数据、语音、活动/静止图像的多媒体网络转变,因此在IP网上实现类似语音、传真、会议等实时多媒体应用问题的焦点便集中在了如何传输这些时延敏感的业务上。IP网上实现QoS的机制已成为目前国际上的研究热点;IPV6的研究从运营商的角度则集中在过渡策略、业务应用、移动数据和接入领域;IP网络安全性和可治理性也是目前研究的重点。

  基于软交换的技术在网络的业务层面通过技术和业务试验已经趋于成熟,引入软交换技术组建的网络在技术上具有一定的先进性,从国外运营商的经验看,可以降低运维成本,提供更丰富、灵活、个性化的业务;基于软交换网络实现的广域Centrex具有和传统Centrex一样的业务性能,包括呼叫前转、呼叫代答、小号拨叫和三方通话等,与普通PSTNCentrex组网相比,在跨越不同地域灵活组网方面具有明显的优势,比较适合新兴运营商的业务开展。

  作为一种新型的网络层协议,IPv6将成为下一代互联网(NGI)中的重要协议。经过多年的发展,IPv6基本标准日益成熟,各种不同类型的支持IPv6的设备相继问世,并逐渐进入商业应用。部分国外电信运营商已经建立IPv6网络,并开始提供接入服务。和其他技术及业务相同,电信运营商将在整个IPv6产业链中起主导作用。运营商建立一个可治理、可运营、可盈利的电信级IPv6网络,并向用户提供多样化的服务,是发展以IPv6为核心的NGI的主要工作。在过去的几年里,国内外的许多组织建立了NGI试验网络,由于各种因素的制约,这些网络在结构、容量、治理、可靠性和业务能力等方面和电信级NGI网络有很大的差距。对运营商而言,NGI网络是要直接面对市场的,并要开发和提供新型的业务,才能带动整个IPv6产业的发展。考虑到不同运营商在网络规模和覆盖面、经营理念、业务类别、用户群等方面存在较大的差别,因此在建立NGI网络时,需要根据自己的具体情况来采用不同的IPv6部署策略和方案。总体来说,电信运营商应该早跟踪IPv6技术进展、国际动态,积极开发新的业务模式,将对日后继续保持行业内领先地位奠定坚实基础。本文从IPv6网络的部署、网络治理和业务等角度来探讨发展IPv6技术的策略和措施。

NGN标准的制定

  为了加快NGN的研究和标准化进程,于2004年1月和2月又召开了NGN课题报告人联合会议和研究组全会,推出了12个NGN标准草案,意在对NGN的研究方向、框架体系、业务需求、网络功能、互通、服务质量、移动性治理、可治理的IP网络和NGN演进方式等各个方面提出总体要求,为世界各国的通信运营商和设备制造商提供网络发展和产品研发的思路和依据.

  NGN功能特性的建议草案(NGN-Overview),对NGN的基本特征、能力、目标和功能进行了描述。会议延续了NGN网络通用的原则、需求和框架体系,对NGN的基本模型做了进一步的具体划分,将用户平面、控制平面和治理平面分别置于业务层和传送层上,使得水平垂直关系一目了然;在NGN业务方面,进一步明确了NGN的业务范畴,并定义了业务要求和网络要求,体现了业务与网络相分离的NGN基本原则;本次会议细化了NGN移动性治理的总体要求和体系架构(MOB),还提出了基于SLA可治理的IP网络的概念(MAN-NGN),并具体定义了其业务和框架。在QoS方面,形成了关于QOS体系架构、端到端QoS要求、和接入网QoS的三个标准草案。在网络演进方面,启动了NGN演进方式标准草案的研究。

  标准草案名称:

  Y.NGN-OverviewNGN功能特性概述

  Y.NGN-SRQ NGN业务要求

  Y.NGN-GRM NGN参考模型

  Y.NGN-FRA NGN功能要求和体系架构

  Y.NGN-MOB NGN移动性治理和体系架构

  Y.NGN-MAN 可治理的IP网络架构

  Y.NGN-MIG NGN演进

  Y.NGN-POL NGN管制

  NGN的定义

  2004年02ITU-TSG13会议经过激烈的辩论,给出了NGN的定义:

  NGN是一个分组网络,它提供包括电信业务在内的多种业务,能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术,实现业务功能与底层传送技术的分离;它提供用户对不同业务提供商网络的自由地接入,并支持通用移动性,实现用户对业务使用的一致性和统一性。

  NGN的基本特征如下:

  分组传送;

  控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离;

  业务提供与网络分离,提供开放接口;

  利用各基本的业务组成模块,提供广泛的业务和应用(包括实时、流、非实时和多媒体业务);

  具有端到端QoS和透明的传输能力;

  通过开放接口与传统网络互通;

  具有通用移动性;

  答应用户自由地接入不同业务提供商;

  支持多样标识体系,并能将其解析为IP地址以用于IP网络路由;

  同一业务具有统一的业务特性;

  融合固定与移动业务;

  业务功能独立于底层传送技术;

  适应所有治理要求,如应急通信、安全性和私密性等要求。

  NGN的能力

  具有业务开发、布署和治理各种业务的能力;

  业务和网络的分离,使得网络和业务可以独立发展演进;

  各功能实体分布在现有或新网络之中,具有与现有网络互通的能力;

  支持现有的和NGN新增的多种终端;

  提供对现有语音业务向NGN的过渡中要害技术的支持;

  支持通用移动性,具有用户接入的无关性和业务使用的一致性特点;


  NGN的目标

  NGN的目标是满足新的通信需求,以促进公平竞争、鼓励个人投资、定义满足各种治理要求的通信体系结构以及提供开放的网络接入方式。

  NGN的研究领域

  NGN的通用框架模型;

  NGN的功能体系结构模型;

  端到端业务质量(QoS);

  业务平台 (APIs);

  网络治理;

  安全;

  通用移动性;

  网络控制体系及协议;

  业务能力和业务体系结构;

  NGN中业务和网间的互操作性

  编号、命名和编址;

构建IPv6网络

  运营商建立NGI网络包括两方面的内容:在网络的核心层部署IPv6,即建立IPv6核心网;在网络的边缘的接入网部分部署IPv6。首先讨论前者,由于IPv6协议在原理上和IPv4基本相同,都是基于目的IP地址进行数据包转发,因此在网络结构和层次上与IPv4网络上无本质区别,可以借鉴原IPv4网络的许多设计理念和方法来设计NGI网络。运营商一般已有IPv4网络,假如打算基于现有的IPv4网络来构建NGI网络,实现从IPv4网络向IPv6网络的演进和过渡,就需要考虑各种因素。目前IPv6业界期望一种“平滑”的演进机制,但研究和实践表明,从现有IPv4网络向NGI网络演进不可能是绝对的“平滑”,而将是一个长期的、复杂的过程。在实施演进与过渡时必须遵循相应的原则,如业务驱动,新业务的开展必须能为运营商带来实际利润;不能对原有的IPv4网络结构、性能和运行产生较大的影响和冲击,方案必须是易于理解和实现的、易于治理,不能太复杂等等。

  当前运营商网络发展的趋势之一,就是要在统一的网络平台上提供多种业务。现在多数的运营商均建设有MPLS网络,但在MPLS网络上实际提供的业务种类还不够丰富。利用MPLS技术来部署IPv6是很有现实意义的,可通过L2/L3MPLSVPN的方式来将IPv6引入到IPv4的网络世界中来。在初期阶段,当IPv6的节点较少时,运营商可以利用MPLS的二层VPN方案,首先在CE端路由器上启动双栈协议,然后利用MPLS的二层VPN功能承载IPv6网络,此时只要求PE路由器支持MPLS 2层VPN功能,而不要求PE支持IPv6功能,可以较轻易地在现有的IPv4 MPLS网络上透明地承载IPv6数据,组建IPv6网络,同时不影响现有MPLS网络上IPv4业务的开展。以后随着IPv6的需求量增大,运营商可以部署6PE方案,使PE路由器支持IPv6协议,6PE路由器间使用MP-iBGP来交换可达性信息,并与域内其它P和PE路由器使用相同的IPv4路由协议。这种方法对PE设备提出了一定的要求,但对于P路由器无非凡要求。以上两种基于MPLS的过渡机制都比较成熟,运营商可以根据实际情况采用。

  在接入网上部署IPv6协议的前提是不能增加用户的成本,并且使用不同的协议对用户是透明的。由于IPv6协议与底层传送方式独立,因此目前的ADSL、LAN和WLAN等各种方式均支持IPv6数据包的传送,但要求城域网接入层的三层设备,如BRAS设备和边缘路由器,必须支持IPv6。目前部分BRAS设备开始支持IPv4/IPv6双协议栈,且现网上的部分设备也可通过升级支持IPv6协议。对于企业网络,要求其出口的CPE路由器必须支持IPv6协议。对于个人用户,有两种接入方式,一是CPE设备为三层路由器的路由方式,另外一种是CPE设备为二层设备的桥接方式。在为用户提供IPv6接入服务时,可以先在部分地区试点,等时机成熟后,再大范围提供服务。除为用户提供IPv6接入服务外,还需为用户继续提供IPv4服务,保持对传统数据业务的继续。在认证方式上,对于拨号用户采用PPPoE+Radius认证,在我国以给用户分配/64大小的IPv6前缀地址为宜,家庭网络内部的终端可以通过邻居发现协议实现单机地址的无状态自动配置。

  在接入网部署IPv6的上述方式要求用户侧CPE设备和BRAS(或边缘路由器)同时支持双协议栈,本质上是接入网上的双栈方案。在某些情况下,由于运营商的IPv6网络规模较小,还不能覆盖到网络的边缘,边缘的BRAS和路由器设备只支持IPv4协议,此时就