發展中的NGN技術

2019-11-03 10:19:15

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

林俐趙學軍 1 引言

　　隨著英特網技術的飛速發展，人們對于帶寬及業務的要求也在迅速膨脹，原有的TDM網絡只能提供基于雙絞線的較低速接入、語音業務及少量低速視頻業務，已不能滿足用戶的需求；先進的數據網絡基礎設施完備，但除了上網和郵件服務，其上幾乎沒有什么其他的賺錢業務，不能盤活已有投資；雖然數據業務量增長速度超過語音業務，但業務收入的主要部分還是來源于語音業務。以上種種原因使得大家都在尋求一種網絡融合之道。

　　以軟交換設備為核心，能夠提供話音、視頻、數據等多媒體綜合業務，采用開放、標準體系結構，能夠提供豐富業務的下一代網絡（Next　Genaration　Network，以下簡稱NGN）應運而生，且一度成為人們關注的熱點，是電信網絡發展與演進的目標。

2 軟交換體系結構

　　軟交換體系按功能可分為四層：媒體接入層（邊緣層）、傳送層、控制層、業務及應用層。

　　各層的功能及部件構成如下：

（1）媒體接入層

　　通過各種接入手段將各類用戶連接至網絡，并將信息格式轉換為能夠在網絡中傳遞的信息格式。主要設備有：信令網關（SG）、中繼網關（TG）、接入網關（AG）、綜合接入設備（IAD）、無線接入網關（WAG）、媒體資源服務器、H323網關（H323 GW）。

（2）傳送層

　　采用分組技術，提供一個高可靠性的、具有QOS保證、大容量的綜合傳送平臺，并將信息媒體流選路至目的地。目前主要有ip和ATM兩種網絡。

（3）控制層

　　是軟交換體系的呼叫控制核心，利用軟交換機SoftSwitch（或稱呼叫服務器Call Server、媒體網關控制器MGC），以軟件的形式控制接入設備完成呼叫接續。

（4）業務及應用層

　　該層主要是利用各種設備為整個體系提供各種豐富的增值業務、相應的網絡管理及服務。包括：SCP、AAA服務器、應用服務器、策略服務器。

3 軟交換技術發展現狀

3.1 協議發展現狀

　　軟交換體系涉及協議非常眾多，系列標準的形成將對指導研發和網絡應用起到巨大的作用，直接影響著產品設計思路、業務的生成及互通。

　　國際上，IETF、ITU-T、SoftSwitch Org等組織對軟交換及協議的研究工作一直起者積極的主導作用，許多關鍵協議都已制定完成，或趨于完成。這些協議將規范整個軟交換界的研發工作，使產品從使用各廠家私有協議階段進入使用業界共同標準協議階段，各家之間產品互通成為可能，真正實現軟交換體系產生的初衷---提供一個標準、開放的體系結構，各網絡部件可獨立發展。

　　在軟交換的研究進展方面，我國處于世界同步水平。信息產業部“網絡與交換標準研究組”在1999年下半年就啟動了軟交換項目的研究，目前已完成了《軟交換設備總體技術要求》，此外“IP標準研究組”還正在研制有關中繼媒體網關（TG）、信令網關(SG)、接入網關（AG）、綜合接入設備(IAD)等設備技術規范。

　　但是任何事物的發展都需要一個過程，整個軟交換的技術尚處于初期發展階段，許多思想尚須通過實踐來不斷驗證和修正，協議也是如此，會隨著業務及功能的發展而不斷補充和更新（例如H.248的LastDraft早已完成，對于完成基本語音呼叫控制功能沒有問題，但若想在網上真正實施其它業務，還須對其進行許多Packet的擴展和補充；SIP協議也是如此，其基本框架早已成型，但要真正應用于各種業務，還須對一些參數及流程進行規定）。

　　由于各廠家對同一協議的理解不同；由于協議本身規定得不夠清晰、完善，廠家在實現產品時所進行的擴充和修改不盡相同；由于完成同樣功能的協議存在著多于一種的選擇（如軟交換之間互聯協議有SIP-T、SIP和BICC），而實際產品可能只支持其中的部分協議。由此，各廠家的軟交換產品單獨組網使用時，可能不會存在問題，能夠滿足網絡及用戶的需求；但在近幾年內，廠家之間設備的互通可能會是一個難題，需要花費較多的人力和物力，因此運營商在組網設備選型時一定要充分考慮這個問題。相信這些問題會在我國軟交換國家規范出臺后逐步得到解決。

3.2 軟交換產品發展現狀

　　軟交換技術最初由計算機網絡設備商提出，主要用于解決企業用戶的VoIP接入問題。隨著業界對軟交換的逐步肯定，傳統交換設備制造商紛紛加入到軟交換的研制隊伍中，并陸續推出針對運營商級的解決方案，使得軟交換設備規模從企業級應用邁向了運營級應用。目前各廠家使用內部協議或業界標準協議，對基本語音業務及補充業務都能予以支持，多媒體業務大多處于研發之中，在今后的一段時間內將會有所發展和完善。

　　各廠商基本上都能提供支持多種業務解決方案的產品，有些廠家基于一套軟交換設備來提供各種解決方案，有的使用多套軟交換產品分別實現各種解決方案。

　　在各種業務解決方案中，較為成熟的是長途中繼Class4解決方案，這一方案功能較為簡單且提出最早，一般不涉及用戶數據的管理，可支持300、800等簡單業務。

　　對于提供端局業務的Class5解決方案各廠家也都能支持，能夠提供原PSTN交換機所能提供的基本話音及補充業務，能夠提供多種用戶接入手段，包括POTS、BRI、PRI、V5.2、ADSL、以太網接入等，還可對H323、H248等智能終端用戶進行控制。

　　有的廠家基本已實現基于SIP協議的多媒體業務解決方案，實現多媒體業務的能力較強，并已能提供某些業務進行演示；但也有廠家目前仍只是在談概念，其實并沒有實際的業務，它的多媒體業務服務器實際上并不能稱之為一個完全的SIP體系，充其量不過一個IP地址與SIP用戶名的轉換器。

　　對于支持第三方業務開發平臺的API接口，各廠家均提出了自己的解決方案，具體性能及可用性如何仍有待驗證。

3.3 軟交換技術應用情況

　　長途匯接（Class4）是廠商最早極力推薦給各PSTN運營商的解決方案，在世界范圍內已有多家運營商進行了試驗，目前已有商用實例。

　　隨著廠商陸續推出運營級的本地接入（Class5）解決方案，在世界范圍內也已有運營商在網上進行試驗，離實際應用還有一段時間，有些問題尚待解決。

　　多業務應用方案在2001年底已有廠家提供初步方案，但此類方案目前仍處于實驗室階段，并且通過該方案提供的業務種類及可行性還有待運營商與廠商共同研究。

　　從整個業界看，目前各運營商對軟交換都持較為審慎的態度在進行或計劃進行試驗。據有關資料顯示：通過對世界上50個運營商進行問題調研，“你認為IP電話將在何時能夠提供與電路交換/ATM相當的價格和性能”，結果返為“2003年4個、2004年2個、2005年13個、2006年2個、2007年20個”。由此可見，大部分運營商認為IP電話將在2005年后會比較可能提供與電路交換/ATM相當的價格和性能。

4 軟交換發展還需解決的問題

　　1) 協議標準的完善和設備之間的互聯互通問題

　　正如本文3.1節所敘述的，由于軟交換技術本身還在不斷發展，協議本身也需要根據業務需求不斷完善和補充。

　　由于各廠家采用的協議不同，對同一協議細節的理解不同，因此不同廠家設備之間互通在今后幾年內將是一個關鍵問題。

2) 如何組建大網問題

　　在軟交換網絡發展初期，網絡規模較小，節點少，軟交換之間可以采用平面結構，有利于簡化網絡結構，提高接續速度。隨著網絡規模逐步增大，倘若仍采用平面形式，不但對設備處理能力、存儲能力、網絡安全性和網絡數據維護都提出更高要求，而且宕機對網絡造成的影響面也更大。

　　由此，各廠家提出了自己產品組建大網的解決方案，有的公司采用“重定向服務器”方式，引入路由數據分層概念，每一軟交換只了解一定區域的路由數據，對于其他區域的被叫用戶尋址，需要查詢網絡中增加的“重定向服務器”；有的公司采用“代理服務器”方式，在軟交換之上增加一層代理服務器或軟交換，每一軟交換只了解一定區域的路由數據，對于其他區域的被叫用戶尋址，需要經過尚一級的代理服務器或軟交換進行信令的接續和尋址。但所有這些目前都還只是廠家提出的思路，究竟在產品上能實現到什么程度，哪種方式在實際網絡上才是最佳，這些都還有待人們去實踐和探討。

3) 業務開發問題

　　標準、開放的API接口；能夠快速、靈活地提供豐富的業務，這是軟交換體系的一個優勢所在，但目前廠家能夠提供的業務多集中為基本語音業務及補充業務、智能網業務、PINT業務、多媒體終端之間的同步瀏覽、統一消息、多媒體會議等，究竟什么業務才是運營商手中的殺手業務，才能真正帶來收益，是目前運營商和設備商在共同苦思冥想的問題，目前并未出現使人眼前為之一亮的業務。

4) 如何實現私網穿透問題

　　為了隱藏私有地址，防止外部攻擊；以及節省對公網IP地址的占用，企業網與公網的邊緣都會設有 NAT，實現IP地址及Port端口號的改變。

　　由于NAT僅對IP包的地址及端口號進行轉換，而H.248及SIP等協議真正的媒體連接信息是放在SDP（即IP包的負載）中傳遞的，這部分的私網地址是無法被NAT映射成公網地址傳到對方用戶的，因此媒體流實際是無法真正建立起來的；且 NAT如何保持所記錄的會話地址轉換直到通話結束才被刪除，這都是目前這一領域需要解決的問題。

　　目前有兩種解決方案，一種是使用能夠解析相關應用協議（如SIP）的增強型NAT，即應用層網關（ALG）；另一種是在NAT的外側增加代理服務器。

　　上述解決方案的性價比怎樣，可行性如何，是否會給網絡帶來新的問題（如成為網絡的擁塞瓶頸），這些都有待我們去進一步研究。

5) 網絡安全性問題

　　如果采用專用的IP網作為軟交換體系話音業務的承載網，則網絡安全應可以得到保證。但如果采用公共IP網作為承載網，則存在以下兩方面的安全問題：

　　第一，TG、軟交換等設備的安全問題；

　　第二，用戶帳號、密碼等用戶數據的安全問題。

　　目前業界還沒有一個非常完善的方法來解決網絡安全性的問題，只能通過要求TG、Softswitch等網絡設備應具備一定的反入侵能力以增強系統的安全性；用戶帳號、密碼等用戶數據的安全則只能采用加密的方式解決。這些問題未真正解決，將直接影響到業務的真正實施。

6) QoS問題

　　目前的分組數據網是為傳送非實時、突發性數據業務而設計的，能否為下一代網絡所承載的話音及視頻等實時業務提供所需的QOS服務保證，是下一代網絡發展所面臨的主要問題。

　　IETF組織已經提出了多種服務模型和機制來滿足QoS的需求，其中比較著名的有：綜合業務模型（IntServ）、區分業務模型（DiffServ）、MPLS技術、流量工程等，具體這些方案如何組合使用、可行性如何，有待研究。

　　運營商與設備供應商應當一起冷靜地解決這些問題，并積極進行試驗，不斷加以完善。

摘自《中國電信網》

上一篇：MSTP在城域網中的應用

下一篇：TMX 880 MPLS核心交換機