關(guān)于新一代網(wǎng)絡(luò)NGN關(guān)鍵技術(shù)問題的探討

中國聯(lián)通 李曉明　2002/04/16

　　摘要：本文對(duì)NGN的若干問題進(jìn)行了研究：描述了NGN的功能性能要求，提出了NGN的地域模型和功能模型；把當(dāng)前一些熱點(diǎn)技術(shù)放到NGN的網(wǎng)絡(luò)體系中進(jìn)行研究，重點(diǎn)指出這些技術(shù)在NGN中應(yīng)用存在的不足及努力的方向；提出了一些新的問題和可能的解決方法。

　　關(guān)鍵詞：NGN QoS 編址 MPLS

一、前言

　　近來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、設(shè)備制造商和ITU、IETF以及眾多披術(shù)論壇都在關(guān)注NGN（新一代網(wǎng)絡(luò)），紛紛提出各自對(duì)NGN的設(shè)想，從不同角度描繪NGN�？偨Y(jié)起來為大多數(shù)人接受的觀點(diǎn)是：采用OTN（光傳輸網(wǎng)）或光網(wǎng)絡(luò)解決傳輸和大帶寬交換問題，采用IP技術(shù)承載各種業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)（電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和CATV網(wǎng)）的融合，采用MPLS（多協(xié)議標(biāo)記交換）實(shí)現(xiàn)IP層和鏈路層（ATM／FR、PPP、以太網(wǎng)，或SDH、光波）的結(jié)合，采用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的交換，作者認(rèn)為NGN所依靠的是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系的進(jìn)步，它要滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)信息交流的各種需求。因此個(gè)別地討論一個(gè)個(gè)的技術(shù)往往只見樹木不見林，難以把全局的問題反映出來。本文試圖宏觀地、全景式地研究一下NGN。同時(shí)給出網(wǎng)絡(luò)的地域模型和功能模型，目的便于討論問題，在規(guī)劃、研制NGN網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備時(shí)有一個(gè)較為全面的視角。

　　簡單地說，如果某種業(yè)務(wù)已經(jīng)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，在NGN上提供的這種通信業(yè)務(wù)的功能性能只能優(yōu)于而不能低于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上這種業(yè)務(wù)的功能性能；NGN應(yīng)能提供人們感覺自然舒服的寬帶多媒體新業(yè)務(wù)；NGN應(yīng)能滿足人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間不同通信業(yè)務(wù)屬性對(duì)通信的要求。

　　NGN的網(wǎng)絡(luò)模型分為地域模型和功能模型，地域模型是按地理區(qū)域表示的網(wǎng)絡(luò)模型，而功能模型是按網(wǎng)絡(luò)功能表示的網(wǎng)絡(luò)模型。在地域模型中，把NGN分為骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的4級(jí)模型。骨干網(wǎng)是連接城市與城市的網(wǎng)絡(luò)，城域網(wǎng)是連接城市范圍內(nèi)的若干POP（業(yè)務(wù)匯接點(diǎn)）的網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)解決最后一公里（從POP到大樓、小區(qū)、校園等）的接入，而用戶地網(wǎng)是在大樓、小區(qū)、校園內(nèi)的連接最終用戶（端）的網(wǎng)絡(luò)。

　　在功能模型中把NGN分為傳輸層、路由交換層和業(yè)務(wù)層3層模型。傳輸層根據(jù)路由交換層指定的源和目的進(jìn)行有QoS保證的信息的傳送。路由交換層主要解決兩大問題，一是端到端連接的O（N2）問題，另一個(gè)是多種信息類型通信問題。有路由交換，就有編址問題，因此組網(wǎng)設(shè)備和端設(shè)備的編址問題是NGN必須理清的重大問題。有路由交換，就意味著有網(wǎng)絡(luò)資源要被共享，因此如何確保不同業(yè)務(wù)的端到端的質(zhì)量（QoS），有效地管理和使用網(wǎng)絡(luò)資源是NGN必須研究的重大問題。業(yè)務(wù)層是要處理各種業(yè)務(wù)的個(gè)性問題，提供各種增值業(yè)務(wù)、智能業(yè)務(wù)，為用戶提供個(gè)性化的服務(wù)。在業(yè)務(wù)層應(yīng)針對(duì)不同業(yè)務(wù)的屬性進(jìn)行適配性處理，引導(dǎo)路由交換層去調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源來滿足業(yè)務(wù)的需求。

二、傳輸

　　光通信技術(shù)的進(jìn)步是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步的最根本動(dòng)力，它不僅僅解決了傳輸帶寬問題，還帶來了路由交換層的巨大變化，為業(yè)務(wù)層開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的平臺(tái)，人們可以在這個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各種新的業(yè)務(wù)。

　　近年來光通信技術(shù)的最主要進(jìn)步表現(xiàn)在幾個(gè)方面：

　　·大容量光傳輸系統(tǒng)。商用的單路波長SDH傳輸容量已達(dá)到10Gb/s乃至40Gb/s，正在開發(fā)的單路波長SDH傳輸容量將達(dá)160Gb/s、甚至320 Gb/s。密集波分復(fù)用（DWDM）在一對(duì)光纖上已經(jīng)商用的傳輸、容量已達(dá)1.6Tb/s（160×10Gb/s），實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的DWDM傳輸容量達(dá)到7.04Tb/s（176×40Gb／s）。電再生距離達(dá)到400～600km。長途干線光纜芯數(shù)達(dá)到288芯／纜，接入網(wǎng)光纜芯數(shù)達(dá)到864芯／纜。

　　·光網(wǎng)絡(luò)。光網(wǎng)絡(luò)是光傳輸資源從人工配置走向自動(dòng)、智能配置的必然趨勢。最主要的光器件包括波長控制器、動(dòng)態(tài)增益平衡器、波長轉(zhuǎn)換器、光交叉連接器等。其中光交叉連接器達(dá)到256×256，最新的記錄達(dá)到1152×1152，有光器件構(gòu)成的光交換設(shè)備，還需要驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和控制信令。人們把在數(shù)據(jù)網(wǎng)中獲得成功的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和控制信令應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)中來，這就是用OSPF確定最佳路由，由MPLS建立最佳路由。光交換的帶寬顆粒從155Mb/s到2.5Gb/s、10Gb/s乃至40Gb/s。

　　·光城域網(wǎng)。在城域網(wǎng)中光通信的突出進(jìn)步就是經(jīng)濟(jì)型的DWDM應(yīng)用（例如CWDM，粗波分復(fù)用器）和光波直驅(qū)的多業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備的出現(xiàn)，如MSTP（多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)）、RPTR（彈性分組傳輸環(huán)）等。

　　·光接入網(wǎng)。由于接入網(wǎng)量大且成本十分敏感，光通信在這一領(lǐng)域顯得力不從心。我們可以對(duì)大中型商業(yè)用戶采用SDH、PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）接入，但光纖到桌面、光纖到戶還是將來的事。

　　從以上綜述的光通信的進(jìn)步，能夠明確光通信技術(shù)在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的傳輸中的完全主導(dǎo)地位。

　　在NGN的傳輸層中，最突出的問題就是接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的傳輸技術(shù)選擇問題。影響選擇的因素主要有三個(gè)，第一是建設(shè)和運(yùn)營成本，第二是多種業(yè)務(wù)綜合接入，第三是QoS控制。光接入網(wǎng)和光用戶駐地網(wǎng)，同軸電纜／HFC主要因?yàn)榈谝粋�(gè)因素難以決斷。雙絞線/xDSL中的VDSL已經(jīng)達(dá)到下行13～52Mb/s，上行1.5～2.3Mb/s，只要成本降低到市場能接受的程度，線纜線對(duì)間的竄擾問題得到解決，它將是NGN未端接入的候選技術(shù)之一，固定無線接入在較低頻段（例如3.5GHz）可提供的用戶帶寬不夠，頻率資源也有限，而LMDS既有建設(shè)成本過高的問題，又有易受自然環(huán)境影響的弱點(diǎn)。移動(dòng)無線接入在2.5代還只能提供低速接入，而3G的2MB/s用戶接入能力可以解決大多數(shù)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入問題，但移動(dòng)無線接入不適合做大帶寬的始終在線接入。五類線/以太網(wǎng)成本較低，但它在多種業(yè)務(wù)綜合接入、QoS控制和安全方面不足，難當(dāng)重任。

　　針對(duì)這些技術(shù)的不足，有關(guān)組織和廠商正在努力試圖取得技術(shù)突破。例如光接入網(wǎng)主要由于光器件成本過高而不能商用，因此人們正在研制性能既穩(wěn)定成本又低的適用于接入網(wǎng)的光器件；有的廠商正在研究在以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)中增加QoS控制字段，在以太網(wǎng)交換機(jī)中增加隊(duì)列控制機(jī)制、網(wǎng)管功能和用戶信息安全隔離功能來克服以太網(wǎng)作為NGN接入的不足。光網(wǎng)絡(luò)還只是剛剛開始研究的技術(shù)，需要解決一系列的問題后才能商用。

三、編址

　　編址是路由交換的基礎(chǔ)，是組網(wǎng)的前提。目前全世界正在使用的編址體制ITU-T的E.164編號(hào)體制、IETF的Ipv4編址體制和IEEE的MAC編址體制，同時(shí)IETF正在研究Ipv6編址體制。

　　E.164編號(hào)體制是電信網(wǎng)組網(wǎng)用的編址體制。它成功地應(yīng)用于PSTN、ISDN、移動(dòng)網(wǎng)（GSM、CDMA）、ATM／SVC、FR／SVC網(wǎng)絡(luò)中。它是十進(jìn)制的編號(hào)體制，長度可變。E.164的號(hào)碼分配是一種政府行為，自上而下地進(jìn)行：ITU-T為各國和地區(qū)分配國家和地區(qū)號(hào)碼前綴，各國政府行業(yè)主管部門為各本地網(wǎng)和各運(yùn)營商分配長途編號(hào)和網(wǎng)號(hào)，最后再由運(yùn)營商為端用戶分配號(hào)碼。這種號(hào)碼既是尋址的依據(jù)又是端設(shè)備的別名，用戶直接撥叫對(duì)方編號(hào)就能尋址到對(duì)方。現(xiàn)在的IP電話采用的編址方式仍然是E.164編址方式，只是在通信的一些環(huán)節(jié)把E.164號(hào)碼作為別名，將其轉(zhuǎn)換成Ipv4的地址通過IP網(wǎng)中繼，而在其它環(huán)節(jié)依然用E.164尋址。

　　Ipv4是目前運(yùn)行的因特網(wǎng)的編址體制。它是固定長度32位二進(jìn)制編址。Ipv4地址的分配是一種民間組織行為，例如亞太地區(qū)的ISP要向APNIC（亞太網(wǎng)絡(luò)信息中心）申請(qǐng)地址，基本上是采用先申請(qǐng)先審批的辦法。由于因特網(wǎng)在各國各地區(qū)發(fā)展時(shí)間和規(guī)模上有差異，造成現(xiàn)在IP地址資源的分配嚴(yán)重不平衡，北美地區(qū)占掉大約3/4的IP地址資源，歐洲占掉約14％的IP地址資源，亞太占用不到10％的IP地址資源。今天人們在試圖把電信網(wǎng)、CATV網(wǎng)上的業(yè)務(wù)搬到因特網(wǎng)上來的過程中，首先遇到的嚴(yán)重問題就是IP地址資源根本無法滿足需求。有人提出采用動(dòng)態(tài)地址分配或者NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）方法來緩解這一問題，但這樣做將喪失許多業(yè)務(wù)要求端到端連接及無縫連接的基本原則。以電話為例，如果一部分電話沒有固定IP地址，其他人要撥叫這部電話將不知道如何尋址，假如還用E.164作為別名為這部電話命名，通過類似DNS／DHCP方式為它動(dòng)態(tài)分配IP地址，問題是各地IP地址池所要求的公共IP地址數(shù)量也是IPv4不能提供的。移動(dòng)電話更要求每個(gè)手機(jī)必須固定配置公共IP地址，否則移動(dòng)性無法保證。NAT方式不僅解決不了地址緊張的問題，還會(huì)成為處理瓶頸，造成業(yè)務(wù)質(zhì)量下降。這就是目前IP電話無法在本地網(wǎng)內(nèi)規(guī)模應(yīng)用的重要原因之一。

　　MAC地址是電子設(shè)備的以太網(wǎng)接口卡的鏈路層地址，固定長度6字節(jié)（48位）二進(jìn)制編址體制。由制造電子設(shè)備的企業(yè)向IEEE申請(qǐng)，IEEE采用先申請(qǐng)先審批的方式，向企業(yè)分配表明廠商的前三字節(jié)，后三字節(jié)由廠商指定。每個(gè)聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備的MAC地址是固定占有的。這種編址體制只是簡單地給設(shè)備接口一個(gè)標(biāo)識(shí)，并不考慮地址聚合，參與廣域網(wǎng)組網(wǎng)的功能。

　　正是Ipv4地址的匾乏，促使IETF開展了IPv6編址體制的研究。Ipv6是固定長度128位二進(jìn)制編址體制。除了地址容量巨大以外，還充分考慮到了各種業(yè)務(wù)的需求，組網(wǎng)的要求。它的最主要的功能和特點(diǎn)有：

　　·分級(jí)結(jié)構(gòu)化地址結(jié)構(gòu)，分成了4級(jí)，TLA（頂級(jí)聚合）分配給骨干網(wǎng)提供商；NLA（次級(jí)聚合）分配給下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)提供商（例如城域網(wǎng)、下一級(jí)ISP）；SLA（節(jié)點(diǎn)聚合）分配給下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)（例如接入網(wǎng)），最后是端用戶地址。

　　·可保證QoS的流標(biāo)簽，在地址中就具有QoS的標(biāo)志。

　　·內(nèi)置安全功能。

　　·支持多點(diǎn)通信和廣播通信。

　　·支持移動(dòng)性。

　　·支持對(duì)信息家電的即插即用，直接把信息家電的MAC地址放到端用戶地址部分。

　　因此，Ipv6最有可能成為NGN的編址體制，但I(xiàn)pv6必須解決包容Ipv4和E.164編址的問題，這既是技術(shù)問題，更是經(jīng)濟(jì)問題，關(guān)系到Ipv6能否被市場接受。當(dāng)前研究Ipv6的組織和企業(yè)注意到了包容Ipv4的問題，但對(duì)包容E.164的問題沒有引起重視。在Ipv6網(wǎng)絡(luò)中要注意解決Ipv4網(wǎng)絡(luò)由于聚合性差，使得BGP路由信息高達(dá)十幾萬條的弊端。Ipv6網(wǎng)絡(luò)要特別重視解決QoS、移動(dòng)性、安全性。

四、QoS

　　通信服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的永恒主題，是在電信市場開放、競爭向更高層次發(fā)展的大環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商立于不敗之地的基本保證。目前的PSTN／LDN對(duì)提供端到端的電話語音業(yè)務(wù)是服務(wù)質(zhì)量有保證的網(wǎng)絡(luò)。它們的特點(diǎn)是：端到端；用戶自己發(fā)起呼叫，QoS參數(shù)是隱含在每次呼叫中的；帶寬端到端并在通信的全過程中恒定保證，盡管是適合電話語音的窄帶帶寬；當(dāng)通信的任何環(huán)節(jié)不能保證帶寬，網(wǎng)絡(luò)將拒絕該次呼叫（呼損）；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商只要控制到了市話終端局（遠(yuǎn)端模塊是市話終端局的延伸）的用戶端口，就能控制全程的QoS。

　　我們也看到PSTN／ISDN的弱點(diǎn)：不能提供大帶寬、可變帶寬的業(yè)務(wù)；不適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的流量突發(fā)性；在通信過程中資源端到端獨(dú)占，無統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能；不能適應(yīng)多媒體業(yè)務(wù)的通信要求。

　　采用ATM／FR技術(shù)的B-ISDN是一種想克服PSTN／ISDN弱點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。ATM／FR的端到端連接的不同服務(wù)等級(jí)的虛電路（VC）使它成為一種有QoS保證的組網(wǎng)技術(shù)。然而當(dāng)人們在制定了端到端的呼叫信令并實(shí)現(xiàn)具有這種信令的B-ISDN端設(shè)備，也就是ATM／SVC端診備時(shí)，發(fā)現(xiàn)這是一種十分昂貴的設(shè)備，而且需要專業(yè)人員安裝配置和維護(hù)，因此不能被市場接受。成為ATM到桌面這條路走不下去的主要原因。另外，B-ISDN的編址體制仍然是E.164，這對(duì)大量涌現(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)地址的需求來說，顯然是一個(gè)力不從心的編址體制。ATM／FR到桌面不行，但它的QoS保證，能夠承載不同屬性的多種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，是目前各種組網(wǎng)會(huì)術(shù)中最優(yōu)秀的技術(shù)。因此仍然有運(yùn)營商用ATM／FR技術(shù)組建網(wǎng)絡(luò)，提供多業(yè)務(wù)傳輸交換，但主要是在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)范圍，并且主要采用PVC方式，即由網(wǎng)絡(luò)管理者配置虛電路的方式。

　　近年來IP網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展主要得益于IP組網(wǎng)技術(shù)的可擴(kuò)展性、接入靈活性和業(yè)務(wù)的包容性。但是我們要清醒地看到這是針對(duì)盡力而為的服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)。一旦我們要把實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（如話音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)）、廣播業(yè)務(wù)等放到這個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上，問題就不這么簡單了。為了解決IP網(wǎng)絡(luò)的QoS問題，業(yè)界提出了各種方法，主要有兩個(gè)方面，一是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議方面）二是設(shè)備（路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)）的QoS處理方面。在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議方面最主要的QoS機(jī)制是：Diffserve、Interserve（RSVP）和MPLS；在設(shè)備的QoS處理機(jī)制方面，提出了各種處理方式，如WFQ（加權(quán)公平隊(duì)列）、CBWFQ（基于類的加權(quán)公平隊(duì)列）、CAR（承諾接入速率）、ACL（訪問控制列表）等，以及以太網(wǎng)的802.1p/1q鏈路層QoS控制。

　　網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的Diffserve是一種粗分類，利用IP包頭的TOS字段的3比特，進(jìn)行最多6級(jí)分類。Interserve（RSVP）是要一個(gè)一個(gè)地探索下一個(gè)路由器能否為某個(gè)流預(yù)留資源，只有當(dāng)這個(gè)流所經(jīng)過的所有的路由器都能預(yù)留資源時(shí)才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的QoS控制，顯然這種方式在大網(wǎng)中成功的概率是小的，它不是一種組大網(wǎng)的技術(shù)。MPLS好象是一種眾望所歸的解決QoS問題的技術(shù)，但是它存在三大問題：

　�。�1）如果它的下層（鏈路層）不能對(duì)每個(gè)LSP（標(biāo)記交換通路）提供從MPLS云的入口到出口的網(wǎng)絡(luò)資源，它的QoS保證也實(shí)現(xiàn)不了。

　�。�2）MPLS只是在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)發(fā)揮作用，不是一種端到端的QoS機(jī)制。

　　（3）MPLS的LER（標(biāo)記邊緣路由器）要對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)（直至每個(gè)用戶）根據(jù)IP包頭的相關(guān)信息將不同QoS要求的IP數(shù)據(jù)流劃分成不同的FEC（轉(zhuǎn)發(fā)等效類），并打上相應(yīng)的標(biāo)記。這種劃分需要網(wǎng)絡(luò)管理人員做配置，工作量相當(dāng)大，這對(duì)開展業(yè)務(wù)和創(chuàng)建新業(yè)務(wù)都是不利的、運(yùn)行成本太大。

　　以帶寬換服務(wù)質(zhì)量的輕載網(wǎng)絡(luò)策略正在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中獲得越來越多的支持小但輕載是一個(gè)動(dòng)態(tài)的相對(duì)的概念，而且是以增大傳輸成本為代價(jià)。作者認(rèn)為完全沒有QoS控制的網(wǎng)絡(luò)，依然在QoS保證上沒有把握。當(dāng)然在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)只需要粗分類，再結(jié)合光通信的大帶寬資源可能是比較好的保證QoS的方式。

　　接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的Qos保證問題也許是最難掌握的，這是因?yàn)椋?/p>

　　·即使到了NGN時(shí)代，接入網(wǎng)技術(shù)和用戶駐地網(wǎng)技術(shù)的多樣性依然會(huì)存在；

　　·具有QoS保證的接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)設(shè)備的安裝配置和維護(hù)；都需要專業(yè)人員；

　　·接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)下一定在運(yùn)營商的管理范圍，端到端的QoS保證在管理上是個(gè)挑戰(zhàn)；

　　·接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)是成本最敏感的部分，如果開發(fā)具有QoS保證的設(shè)備成本昂貴，就會(huì)走到ATM到桌面的失敗的路上去。

　　和電路交換網(wǎng)（PSTN／ISDN）相比，分組交換網(wǎng)更要重視QoS問題，因?yàn)榉纸M網(wǎng)在通信的各個(gè)環(huán)節(jié)幾乎都是共享資源的。NGN要基于分組技術(shù)組網(wǎng)，QoS問題必須高度重視。

五、路由交換

　　路由交換層起到承上啟下的作用，對(duì)它的基本要求是：

　　·按業(yè)務(wù)層的要求把每個(gè)業(yè)務(wù)信息流從源端引導(dǎo)到目的端；

　　·按每種業(yè)務(wù)屬性的要求調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源確保業(yè)務(wù)的功能性能；

　　·實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)對(duì)通信型態(tài)的特殊要求。

　　路由器實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)要求，但對(duì)第二個(gè)要求幾乎無能為力，而對(duì)第三個(gè)要求盡管有多播（Muticast）功能，但尚未在大網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)。ATM／FR交換比較好地實(shí)現(xiàn)了第一第二個(gè)要求，而對(duì)第三個(gè)要求基本上沒有作為。

　　MPLS的目標(biāo)就是要把IP路由的靈活性、可擴(kuò)展性與二層交換良好的QoS保證、流量管理結(jié)合起來。具有QoS保證、流量管理功能的二層交換技術(shù)目前就是ATM／FR技術(shù)。ATM／FR本身就采用標(biāo)記交換機(jī)理（ATM有VPI／VCI，F(xiàn)R有DLCI），MPLS的標(biāo)記可以容易地映射為ATM／FR的標(biāo)記，MPLS標(biāo)記中攜帶的QoS信息可以映射成ATM／FR的不同承載業(yè)務(wù)（ATM的CBR、VBR、ABR、UBR，F(xiàn)R的不同CIR）。PPP和以太網(wǎng)等原本不具有標(biāo)記信息，必須在其幀結(jié)構(gòu)中加上額外的封裝帶入MPLS標(biāo)記，同時(shí)路由器和以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)增加帶QoS功能的標(biāo)記交換的能力，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)將是一件相當(dāng)困難的事情。MPLS還將應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)。

　　MPLS是一種適合骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的交換技術(shù)。在國家，乃至全球范圍組建NGN時(shí)，必然會(huì)遇到不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)互連互通，有兩個(gè)問題應(yīng)特別注意：

　�。�1）不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)甚至同一運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的不同環(huán)節(jié)其MPLS所基于的下層交換技術(shù)可能不同，可能是ATM/FR、具有標(biāo)記交換的PPP或以太網(wǎng)、或者是光波交換，這些下層交換技術(shù)的功能性能是不同的，如何有效地組建大網(wǎng)保證端到端的功能性能，需要認(rèn)真研究。

　�。�2）MPLS跨運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，或者說跨AS（自治域）的技術(shù)還不成熟，組建APLS大網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)還有待完善。

　　正如第4章已講到，MPLS不是端到端的交換技術(shù)，可以把它看作NNI情令標(biāo)準(zhǔn)。因此接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的路由交換或者有差別資源共享將是NGN的一大問題。

　　業(yè)務(wù)層會(huì)有豐富多彩各種各樣的業(yè)務(wù)，它們對(duì)路由交換層將有不同屬性的要求，除了加強(qiáng)路由交換的能力來適應(yīng)這種要求外，采用業(yè)務(wù)承載VPN（虛擬專網(wǎng)）也是很好的解決方法。

六、業(yè)務(wù)

　　NGN的業(yè)務(wù)層是對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、ISP、ICP、ASP和用戶完全開放的，他們可以在NGN的業(yè)務(wù)層上創(chuàng)建業(yè)務(wù)。由于各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)不同，業(yè)務(wù)屬性不同，在NGN的業(yè)務(wù)層需要解決這些個(gè)性化的問題。有兩種解決問題的辦法。

　　第一是把業(yè)務(wù)的特點(diǎn)、屬性映射成路由交換層的各種參數(shù)：如帶寬、QoS、通信型態(tài)、路由限定、保護(hù)、安全等等，當(dāng)然要把源和目的地址解析確定，交給路由交換層處理，完成業(yè)務(wù)通信。

　　第二對(duì)于不能由路由交換層很好支持、覆蓋面廣、處理特殊的業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全性要求高的業(yè)務(wù)，通過組建業(yè)務(wù)網(wǎng)或者業(yè)務(wù)系統(tǒng)，利用路由交換層的業(yè)務(wù)承載VPN實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。

　　目前因特網(wǎng)的業(yè)務(wù)可以通過第一種辦法在NGN中實(shí)現(xiàn)。但高質(zhì)量話音業(yè)務(wù)、視聽多媒體業(yè)務(wù)等還要通過第二種辦法來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信。等到有一天路由交換層能夠很好地支持各種業(yè)務(wù)的不同業(yè)務(wù)屬性，既能承載又能交換各種端到端的業(yè)務(wù)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)的安全性得到充分保證時(shí)，我們就可以把各種業(yè)務(wù)放心地交給公共的路由交換層，由路由交換層來滿足不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。

　　業(yè)務(wù)網(wǎng)或者業(yè)務(wù)系統(tǒng)是市有端到端業(yè)務(wù)交換和業(yè)務(wù)的特殊處理功能的網(wǎng)絡(luò)。VoIP業(yè)務(wù)網(wǎng)、會(huì)議電視業(yè)務(wù)網(wǎng)就是典型的業(yè)務(wù)網(wǎng)。H.323和軟交換體系是業(yè)務(wù)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，是NGN中業(yè)務(wù)層的技術(shù)體系。智能網(wǎng)也是NGN業(yè)務(wù)層的技術(shù)體系。

　　對(duì)于H.323和軟交換的關(guān)系，談一些觀點(diǎn)：

　　·經(jīng)過不斷修訂升版的H.323，特別是H.323v4版本后，引入了H.248建議，H.323體系已經(jīng)能夠組建大的VoIP網(wǎng)，中國聯(lián)通的VoIP大網(wǎng)就是實(shí)例。

　　·軟交換的組大網(wǎng)的技術(shù)體系還不成熟，尤其是軟交換的信令網(wǎng)還沒有規(guī)范。

　　·作者認(rèn)為軟交換的最大好處是它的開放性，可以在軟交換基礎(chǔ)上，眾多廠商來開發(fā)話音的各種增值業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)。

　　·軟交換應(yīng)用于智能型的SIP協(xié)議終端，才能更好地提供個(gè)性化的增值業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)，這種智能型的SIP協(xié)議終端需要大量的地址資源，只有到Ipv6時(shí)代才能滿足。

　　·不論是H.323還是軟交換，目前都沒有解決好多媒體業(yè)務(wù)交換的問題。

　　·不論是H.323還是軟交換都是把呼叫與承載分離的，其前提是假定承載網(wǎng)絡(luò)能夠完全滿足業(yè)務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求，但是這個(gè)前提是否成立，這就是我們提出要構(gòu)建可管理的承載網(wǎng)的原因。

　　業(yè)務(wù)層是最活躍，最能發(fā)揮創(chuàng)造力，最能直接體現(xiàn)運(yùn)營商競爭力的層面，也是NGN是否被市場接受的關(guān)鍵層面。因此對(duì)業(yè)務(wù)網(wǎng)的研究，對(duì)新的寬帶多媒體業(yè)務(wù)的研究是運(yùn)營商、設(shè)備商以及標(biāo)準(zhǔn)化組織責(zé)無旁貸的任務(wù)。

七、管理

　　即使是NGN時(shí)代，資源也是有限的，服務(wù)也有差別，這是我們考慮問題的出發(fā)點(diǎn)，要使NGN有序有效地發(fā)揮作用，管理是十分重要的方面，NGN的管理有兩個(gè)內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)資源的管理和用戶的管理。

　　相對(duì)于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)，NGN的網(wǎng)管有以下特點(diǎn)：

　　·由于NGN網(wǎng)絡(luò)資源將大大豐富于現(xiàn)在的電信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)的功能層次減少，網(wǎng)絡(luò)的智能更強(qiáng)，因此NGN的網(wǎng)絡(luò)資源可以更加粗放地管理。

　　·在NGN中，網(wǎng)絡(luò)的安全管理是特別突出的問題，網(wǎng)絡(luò)資源的共享必然帶來網(wǎng)絡(luò)安全的脆弱，如何通過安全的管理彌補(bǔ)這一問題是NGN網(wǎng)管的重要課題之一。

　　·作者認(rèn)為在NGN中端到端的QoS管理是新的管理課題，只把它作為性能管理的一部分是不夠的，它應(yīng)成為網(wǎng)管的第六大管理功能。

　　·四級(jí)網(wǎng)絡(luò)和眾多運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)管理也是NGN的一個(gè)重大課題。

　　用戶的管理是NGN中的新問題。傳統(tǒng)電信網(wǎng)管理到交換機(jī)的用戶端口就可以對(duì)用戶權(quán)限、QoS、用戶業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)進(jìn)行管理，這是因?yàn)閺慕粨Q機(jī)用戶端口到用戶設(shè)備都是用戶獨(dú)享的。因特網(wǎng)通過AAA（授權(quán)（認(rèn)證、計(jì)費(fèi)）對(duì)共享資源的用戶進(jìn)行上網(wǎng)管理，但它在帶寬、QoS、用戶業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)網(wǎng)功能資源的占用（如使用MCU資源，功能服務(wù)器資源等）、安全等級(jí)等等的管理方面還是欠缺的。

　　用戶的管理要遵循一些原則：

　　·用戶管理放在網(wǎng)絡(luò)邊緣；

　　·仍然依據(jù)資源占用情況決定用戶付費(fèi)，這是相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)公平的、符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律的做法；

　　·對(duì)各種業(yè)務(wù)要進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)，這將不同于目前只進(jìn)行上網(wǎng)的授權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)；

　　·QoS、安來性、通信型態(tài)、特殊功能（如MCU的分屏，編碼轉(zhuǎn)換，速率適配，功能服務(wù)器資源占用）等將成為用戶付費(fèi)的主要依據(jù)，距離因素和時(shí)間因素在計(jì)費(fèi)中的作用將減弱；

　　·用戶始終在線可能是普遍的現(xiàn)象，因而用戶的自律是維持網(wǎng)絡(luò)健康運(yùn)行的重要保證，對(duì)于不自律的用戶應(yīng)有管理措施加以限制。

　　忽視用戶管理，或者用戶管理功能不全是不能實(shí)現(xiàn)好的業(yè)務(wù)模式，從而達(dá)到好的贏利模式的關(guān)鍵因素之一。

八、結(jié)束語

　　NGN的網(wǎng)絡(luò)體系還包括如安全、計(jì)費(fèi)、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容和過渡等內(nèi)容，這些內(nèi)容都是NGN需要研究的課題。另外為了支持NGN，高性能低價(jià)格的集成電路技術(shù)需要有大的突破，信號(hào)處理算法和能力也會(huì)影響NGN的網(wǎng)絡(luò)體系，希望本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、設(shè)備制造商和標(biāo)準(zhǔn)化組織有一定的參考價(jià)值，引起人們對(duì)NGN若干重大問題的深入認(rèn)識(shí)和研究。

中國電信網(wǎng)　2002/04/16