下一代網絡發展趨勢及需要關注問題

2019-11-05 01:41:01

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供稿：網友

　　摘要　本文首先討論了下一代網絡(NGN)技術的發展趨勢以及需要關注的幾個問題，包括IMS支持固定業務接入需要進行的研究工作、用戶游牧控制問題、QoS問題、網絡安全問題等，然后介紹了中國關于NGN方面標準化工作情況。

1、NGN技術發展趨勢

　　NGN是目前通信業界關注和探討的一個熱點話題，人們希望通過NGN來解決目前網絡中的許多問題，如網絡安全問題、QoS問題、網絡融合、前后向兼容平滑演進以及可贏利商業模式等。但客觀說來，NGN目前依然存在不少問題和困惑，包括缺乏統一有效的定義，基本結構、階段目標與長遠目標、具體實施策略等尚不明確，國際上一些電信標準化組織和論壇的觀點也不盡相同。

1.1　ETSI有關基于IMS的NGN網絡架構的建議

　　ip多媒體子系統(IMS)可看作為多種多樣的移動多媒體業務提供的一個平臺。IMS的基本協議基于IETF已有標準，增加了支持移動性的擴展，包括SIP、Diameter、COPS等。

　　IMS的主要技術特點包括：會話控制基于SIP；采用IPv6地址(目前IPv4地址也在研究中)；用戶業務接入全部由歸屬網絡控制；獨立于接入(IMS與下層IP接入網絡相獨立，WLAN也可以接入)；綁定機制(通過G0接口建立SIP會話和GPRS會話之間的關聯，實現QoS和計費治理)。

　　基于IMS的網絡框架易于引入面向SIP應用的多媒體業務，在安全治理、QoS控制、計費等方面具有較強的優勢。雖然目前NGN的業務種類還在討論中，但已明確將包括基于SIP的業務(如會話服務、呈現和即時消息)、非SIP的業務(如視頻流媒體和廣播業務等)、PSTN/ISDN的替代業務(即PSTN/ISDN仿真)等。基于IMS的NGN網絡架構包括資源和接納控制子系統(RACS)、網絡附著子系統(NASS)、IMS、PSTN/ISDN仿真子系統和其他多媒體子系統和應用。

　　PSTN/ISDN仿真子系統：PSTN/ISDN仿真是為連接到IP網(經過網關)的傳統電話終端仿真PSTN/ISDN，使所有PSTN/ISDN業務保持可用和一致，這樣終端用戶不會意識到沒有連接到基于TDM的PSTN/ISDN。

　　IP多媒體子系統：由提供IP多媒體業務(例如語音、視頻、文本、聊天等)的所有構架在分組傳送網上的核心網單元構成。

　　流媒體子系統：隨著寬帶接入技術的成熟，網絡傳輸的瓶頸正在被打破，實時的高質量流媒體傳輸已成為可能，這為流媒體的發展奠定了良好的基礎。同時，音頻和視頻編解碼技術的進步和網絡流媒體協議的標準化也為流媒體的廣泛應用起到重要的促進作用，使得基于流媒體傳輸的應用得到了越來越多的重視。隨著視頻點播、遠程教學、交互游戲、Internet TV等業務的廣泛開展，流媒體已經在一定程度上改變了人們使用網絡的方式。

　　網絡附著子系統：它應該提供下列功能，IP地址分配(例如使用DHCP)；發生在IP層的鑒權，可能是在地址分配程序期間或之前；根據用戶業務清單(profile)的網絡接入授權；根據用戶業務清單的接入網配置；發生在IP層的位置治理。

　　資源和接納控制子系統：它應該提供接納控制和關口控制功能(包含NAPT控制)。接納控制涉及到根據運營商的具體策略/規則和資源，檢查接入網附著子系統保存的簽約數據的授權。檢查資源可用性意味著接入控制功能應校對被請求的帶寬是否與預定的帶寬和用戶使用的帶寬一致。

　　目前，ETSI TISPAN在NGN標準方面的研究比較領先，多媒體子系統已經確定應用IMS架構，TISPAN NGN R1版本標準研究基本按計劃進行，功能架構基本穩定，相關的業務流程和信令方面的工作基本同步進行。

1.2　ITU有關NGN研究的進度

　　ITU-T SG13負責對NGN的總體研究，雖然它在NGN的標準化方面進行了大量的工作，并在2004年2月推出了11個NGN標準草案，但目前仍只是處在框架的范疇，無法滿足業務發展的需要。同時ITU在引導電信發展方向上也愈來愈力不從心，3GPP、3GPP2等在3G的標準化上已占據了主導地位。NGN作為當前的熱點，目前方向尚不明朗，而ETSI在IMS基礎上所進行的NGN的標準化工作將有可能成為NGN的事實標準，這也將對ITU-T構成一定威脅。為此，需要加速NGN標準制定工作，ITU-T于2004年5月成立了FGNGN(NGN焦點工作組)，FGNGN主要是在繼續第13工作組的基礎上，重點面向NGN領域的要害技術展開工作。

　　FGNGN的工作是從三個方面展開的：一是在3GPP、3GPP2的IMS基礎上，制定ITU的IMS的第一個版本，這是一種基于SIP的業務系統或業務平臺；二是研究未來基于分組技術的數據網；三是繼續ITU-T NGN JRG的工作，包括：QoS問題、NGN的體系結構、安全問題、移動游牧問題、網絡的演進等。FGNGN計劃分為三個階段頒布NGN的相關標準，目前已經在NGN業務總體要求、功能體系架構、IP QoS、控制和信令要求、網絡演進和安全等方面提出了較為具體的要求，處于需求分析和定義階段。

1.3　基于IMS的固定NGN已經成為未來發展方向

　　在標準方面，基于SIP的3GPP IMS是目前比較完善的體系結構，ETSI、ITU-T等已經有在固定領域應用IMS架構的明確傾向，以后的固定NGN的多媒體域網絡架構將可能基于3GPP IMS發展。同時，ITU-T、ETSI所定義的NGN業務需求包括了通信、信息、娛樂等業務，移動性已經成為固定NGN的一個重要需求，NGN將在IMS架構基礎上擴展支持固定接入和其他融合業務。

　　在運營商方面，部分先進運營商，如英國電信、法國電信等已經明確提出在固定IP多媒體域，甚至PSTN電路域應用IMS架構的思路。很多運營商希望基于IMS的網絡架構成為NGN的統一業務控制平臺，支持多種接入技術和多種業務。

　　在設備廠商方面，不少電信大廠商已經加大IMS在固網領域應用的研究，積極參與基于IMS的NGN標準制定。

　　因此基于3GPP IMS架構擴展支持固定網絡接入需求和未來網絡的各種業務需求，以便實現未來固定、移動網絡在核心業務控制層的共享和融合，并提供對高層多種業務的支持已經成為固定NGN的發展方向。

2、需要關注的問題

2.1　IMS支持固定業務接入需要進行的研究工作

　　基于IMS的網絡架構建立NGN體系，在技術層面目前只是定義了網絡框架，對于功能實體定義和工作流程等方面的工作尚沒有開始。在具體技術實現和協議層面，由于移動網絡與固定網絡之間的差異，需要在原有IMS規范的基礎上進一步研究以下內容：

　　·IMS要求強制使用IPv6，而其他固定接入網絡不強制要求支持IPv6，這意味著必須考慮IPv4，也就要求必須支持NAPT功能。

　　·固定網絡不強制要求最終用戶設備支持UICC(universal integrated circuit card)，這意味著必須考慮替代的鑒權過程，即固定網絡終端可以通過其他方式進行鑒權。

　　·在無線網絡中，由于接口資源有限，在一些協議功能方面需要非凡的處理，例如采用SIP壓縮功能等。而對于固定網絡，將不著重考慮帶寬的限制，這將會導致把當前的一些必選功能作為可選項。
　　·在信令接口和計費接口上，移動網絡與固定網絡由于位置治理存在差異，所有涉及位置信息的協議都會受到影響。

　　·在接入網中，固定網絡和移動網絡資源預留過程的差異需要更改IMS資源授權和預留過程。

2.2　用戶游牧控制問題

　　目前的IMS網絡只解決了業務層的游牧控制，接入層的游牧控制并未解決，非凡是在固定網絡接入中，由于接入是不可控的，固定接入用戶游牧后，通過接入傳送層網絡在歸屬地網絡接入業務控制系統，IMS網絡中仍無法識別用戶的漫游，盡管能為用戶提供歸屬地的業務，但計費問題仍然沒有解決，因此需要通過接入層的游牧控制配合來提供完整的用戶游牧控制解決方案。

2.3　QoS問題

　　NGN業務對實時性的要求很高，因此對網絡的QoS提出了很高的要求，能否保證QoS是NGN能否能成為未來統一平臺的要害，而這很大程度上取決于NGN所基于的分組承載網絡。目前基于分組承載網的各種QoS解決方案主要關注于承載網絡設備的QoS處理能力，更多的是基于分組承載網絡設備的實現技術(如CAR、整形、隊列調度、優先級標記及DiffServ等)，這些具體的技術是所有QoS實施的基礎，但不是NGN QoS關注的重點。NGN需要從網管/資源方面實施相應的QoS控制策略，需要有一個全網的QoS解決方案。因此NGN是否需要帶外QoS信令，即是否需要構建一個具有高可靠性、高效性和可伸縮性特點的帶外信令基礎設施將有待進一步的探討。另外，NGN的QoS問題主要是接入網/城域網QoS問題，在NGN的QoS指標分配中，應該給接入網/城域網分配多大比例也是應該考慮的。

2.4　NGN安全問題

　　NGN沒有UNI和NNI的區別，在承載層面是相互可見的。運營商網絡設備、協議甚至拓撲對用戶來說都是可見的，用戶側產生的IP信息既有可能在用戶側終結，也可能在網絡中終結，這就使得用戶側有機會與運營商網絡交換非法路由信息，也可攻擊運營商網絡的路由器和控制設備等。另外，位于網絡邊緣的用戶側網絡、業務和應用一般都使用TCP/UDP/IP技術，用戶之間在承載層和應用層都相互可見。這種要在通信過程中才確定信任關系的不面向連接的工作方式為用戶之間的相互攻擊提供了方便。因此非常有必要闡明和開發NGN安全體系架構，提供網絡和用戶資源保護，答應高度分布性的端到端智能和多網絡技術共存，提供端到端的安全機制及應用于多個治理域的端到端安全解決方案，確保終端以安全方式接入到NGN。

2.5　軟交換是NGN發展不可逾越的一個階段

　　NGN是一種目標網絡和理想化的網絡，其發展是現有網絡按NGN概念與框架要求逐步演進完善的長期過程，決不可能輕而易舉地一步到位。以軟交換技術為核心試驗探索及啟動實施PSTN向初級NGN的融合演進，使NGN期望的低建設成本、低運營開銷、有效的平滑演進等優點能具體有所體現。

　　隨著軟交換體系架構的完善、軟交換相關標準和協議的成熟以及產品的商用化，越來越多的運營商為了應對外界和自身的種種挑戰，開始有規模地部署軟交換商用網絡。因此軟交換是NGN發展不可逾越的一個階段。這一階段主要集中于NGN基礎結構的

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