NGN：在兼收并蓄中推動融合大潮
南京郵電大學(xué) 糜正琨 2006/11/30
NGN最基本的技術(shù)思想就是以IP分組交換技術(shù)替代傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)，以IP網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)統(tǒng)一的傳送平臺，以IP數(shù)據(jù)報作為各種媒體信息統(tǒng)一的封裝載體，并在這樣的網(wǎng)絡(luò)上引入電信網(wǎng)行之有效的網(wǎng)絡(luò)控制和運(yùn)營管理技術(shù)，從而達(dá)到向用戶提供安全可靠、有質(zhì)量保證的信息通信服務(wù)的目的。由此可知，NGN將充分利用作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的IP技術(shù)實(shí)現(xiàn)媒體信息跨網(wǎng)絡(luò)的端到端傳送，其區(qū)別于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)特征是全程全網(wǎng)有效的網(wǎng)絡(luò)控制、靈活的業(yè)務(wù)提供和可靠的運(yùn)營管理，由此體現(xiàn)電信網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。
目前，通信界以IMS為基礎(chǔ)提出了NGN的國際標(biāo)準(zhǔn)�？紤]到固定網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，NGN標(biāo)準(zhǔn)對IMS做了必要的擴(kuò)展，包括對寬帶固定接入方式的支持，優(yōu)先考慮的是xDSL和WLAN的接入；支持固定用戶接入認(rèn)證、地址分配等特定管理功能的網(wǎng)絡(luò)接入控制功能（NACF）；支持服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證的網(wǎng)絡(luò)資源和接納控制功能(RACF)。除此以外，IMS本身也在不斷更新，其中一個重要的內(nèi)容就是基于策略的QoS控制和基于流的計費(fèi)功能，前者主要通過引入策略控制機(jī)制以及會話控制層和承載控制層之間的關(guān)聯(lián)解決IP多媒體通信業(yè)務(wù)的QoS有效控制問題，后者主要提供對于多媒體業(yè)務(wù)流的多種策略方式的靈活計費(fèi)機(jī)制，以提高網(wǎng)絡(luò)的收益。兩者的綜合稱為策略控制和計費(fèi)（PCC）功能，其目的是使NGN進(jìn)一步成為一個可靠、可管理和可盈利的網(wǎng)絡(luò)。
NGN面臨的挑戰(zhàn)
以IMS為基礎(chǔ)架構(gòu)的NGN代表了當(dāng)前通信網(wǎng)演進(jìn)的方向，反映了業(yè)界對于未來融合的信息通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)想，也是電信行業(yè)新一輪發(fā)展的期望所在。但是，在當(dāng)今信息技術(shù)快速更新的時期，NGN正受到計算機(jī)界積極推進(jìn)的下一代因特網(wǎng)(NGI)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。NGI人士認(rèn)為注重網(wǎng)絡(luò)控制的IMS架構(gòu)不符合分布處理的原則，基于ParlayAPI的業(yè)務(wù)方式過于復(fù)雜，甚至斷言最終IMS將會由于不堪重負(fù)而失敗。NGN人士則認(rèn)為Internet不注重網(wǎng)絡(luò)控制和管理，缺乏商業(yè)運(yùn)營模型，完全無序的自組織協(xié)同享用服務(wù)的方式最終將使網(wǎng)絡(luò)無法運(yùn)行�？陀^地說，兩者采用的技術(shù)和模型都有其各自的特點(diǎn)，也有其各自的問題，在相當(dāng)長的時期內(nèi)兩者將互相競爭、同時并存，在競爭中互相滲透、不斷演化。因此，我們認(rèn)為，NGN的技術(shù)遠(yuǎn)未定型，必須深入分析其自身存在的問題，認(rèn)真思考Internet帶來的挑戰(zhàn)，尋求更適用的創(chuàng)新技術(shù)和方案。
仔細(xì)分析IMS技術(shù)，可以看出它還有許多局限性。首先，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的確是實(shí)現(xiàn)了承載和業(yè)務(wù)控制的分離，通過在IP網(wǎng)絡(luò)之上構(gòu)建一層控制層，在保證媒體信息IP傳送的同時，支持必要的通信業(yè)務(wù)控制。但是其業(yè)務(wù)控制并沒有從根本上擺脫傳統(tǒng)電信網(wǎng)的控制模式，在很大程度上類似于原來的交換機(jī)，主要適合于會話型業(yè)務(wù)，對于C/S型業(yè)務(wù)、廣播型業(yè)務(wù)、內(nèi)容傳遞型業(yè)務(wù)等的支持都比較勉強(qiáng)。其次，基于Parlay/OSA的業(yè)務(wù)提供架構(gòu)的確實(shí)現(xiàn)了會話控制和業(yè)務(wù)提供的分離，并且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的開放，但是這樣的開放其實(shí)是傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制接口的開放，并不涉及業(yè)務(wù)層本身的分布式開放技術(shù)，業(yè)務(wù)觸發(fā)方式也類似于原來的交換機(jī)觸發(fā)方式，因此依靠IMS架構(gòu)本身還難以靈活地實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)融合。再次，基于策略的QoS控制的確提供了業(yè)務(wù)控制層和承載層之間的垂直交互接口，也允許運(yùn)營商實(shí)施策略控制，但是它并沒有考慮承載層本身如何進(jìn)行QoS控制的問題。NGN標(biāo)準(zhǔn)雖然為此增設(shè)了RACF功能模塊，但是也沒有考慮如何實(shí)現(xiàn)。這是有待研究解決的一個極其重要的課題。另外，SIP協(xié)議雖然已在IP網(wǎng)中廣泛使用，并成功應(yīng)用于VoIP業(yè)務(wù)控制，但是作為NGN網(wǎng)絡(luò)信令來說尚有缺陷，特別是用于多點(diǎn)多媒體通信業(yè)務(wù)控制還有不少問題。針對上述問題，已有人在研究改進(jìn)技術(shù)，例如在IMS的基礎(chǔ)上增設(shè)中間件，提供會話類型和其他類型的合成業(yè)務(wù)；在IP網(wǎng)絡(luò)中引入面向連接的技術(shù)思想，解決可擴(kuò)展的承載層QoS解決方案。ITU-T主管多媒體系統(tǒng)研究的第16研究組則提出了H.325研究計劃，旨在SIP和H.323的基礎(chǔ)上，結(jié)合下一代媒體編碼技術(shù)，提出新的多媒體業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)。這些研究都反映了業(yè)界對于NGN技術(shù)架構(gòu)的新的思考，其結(jié)果都可能會影響NGN的發(fā)展軌跡。
NGN若干研究方向
從更寬的角度考慮，NGN應(yīng)該是一個面向未來的、支持多種技術(shù)和接入方式的可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。未來的NGN將是一個包含多種接入技術(shù)和組網(wǎng)方式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（heterogeneousnetwork），應(yīng)能支持基于多種技術(shù)的泛在接入。在這樣的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，NGN技術(shù)架構(gòu)究竟應(yīng)該是怎樣的，是一個有待深入研究的問題，目前各國學(xué)術(shù)界熱點(diǎn)研究中的泛在網(wǎng)絡(luò)就包含這方面的內(nèi)容。可以肯定的是基于3G環(huán)境確定的IMS架構(gòu)是一定要更新的。
NGN值得進(jìn)一步研究的另一個重要問題就是如何提供能自動適配環(huán)境的自適應(yīng)業(yè)務(wù)。盡管IMS體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了面向第三方的開放式控制，已成為目前NGN業(yè)務(wù)提供的主流技術(shù)，但是它很少考慮智能終端的情況，尤其是沒有考慮用戶智能、網(wǎng)絡(luò)資源層智能以及業(yè)務(wù)層智能的協(xié)作，表現(xiàn)為所提供的業(yè)務(wù)都是基于預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)邏輯和靜態(tài)數(shù)據(jù)，沒有對環(huán)境的自適應(yīng)能力，因此業(yè)務(wù)缺乏智能性、融合性和多樣性。未來的NGN應(yīng)支持業(yè)務(wù)對以下三個環(huán)境的自適應(yīng)能力。首先是自適應(yīng)用戶環(huán)境。為用戶提供滿意的個性化服務(wù)應(yīng)該是NGN業(yè)務(wù)的一個重要目標(biāo)，在傳統(tǒng)通信網(wǎng)中，由于終接的都是沒有智能的盲終端，因此用戶只能通過簡單的操作發(fā)出指定的業(yè)務(wù)請求，然后由網(wǎng)絡(luò)提供預(yù)先規(guī)定的服務(wù)。在NGN中，終接的大都是智能終端，它們可以有自行配置數(shù)據(jù)、指示復(fù)雜要求甚至執(zhí)行簡單邏輯的能力，因此業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)必須支持根據(jù)用戶偏好、終端能力、所在位置和所處環(huán)境自適應(yīng)提供最合適的服務(wù)的能力。其次是自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量除了業(yè)務(wù)邏輯本身以外，在很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。目前的業(yè)務(wù)都是在預(yù)先規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)條件下提供的，如果網(wǎng)絡(luò)條件不能滿足要求，業(yè)務(wù)請求就被拒絕。對于未來的NGN，在業(yè)務(wù)啟動過程中，用戶和網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)有更強(qiáng)的協(xié)調(diào)機(jī)制，允許一定程度的降質(zhì)啟動，以提高業(yè)務(wù)請求成功率；在業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中，如果網(wǎng)絡(luò)條件發(fā)生變化，業(yè)務(wù)層應(yīng)該有能力指示網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以盡力保證業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。這就需要增加現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)尚沒有的反饋機(jī)制。第三是自適應(yīng)業(yè)務(wù)環(huán)境。目前的IMS架構(gòu)注重于業(yè)務(wù)提供的開放性，并沒有研究業(yè)務(wù)如何有效地創(chuàng)建；結(jié)構(gòu)中包含的分布計算環(huán)境也只是為了解決遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)邏輯對象的位置無關(guān)性，并不涉及分布式業(yè)務(wù)創(chuàng)建機(jī)制。隨著新的分布計算技術(shù)的出現(xiàn)，特別是WebServices技術(shù)的出現(xiàn)，必須十分重視將這些新的分布計算技術(shù)融入到NGN業(yè)務(wù)的創(chuàng)建中，以支持不同業(yè)務(wù)之間的合作、業(yè)務(wù)綜合和業(yè)務(wù)分布式創(chuàng)建，這對于實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)和Internet的業(yè)務(wù)融合有非常重要的意義。
如前所述，NGN的發(fā)展必須直面應(yīng)對NGI的競爭，尤其是，近年在Internet上迅速擴(kuò)張的P2P技術(shù)不但對現(xiàn)有通信網(wǎng)造成大量的負(fù)荷沖擊，而且對基于IMS的NGN模型提出了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。P2P是在IP網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建的、按照自組織方式提供端到端業(yè)務(wù)的重疊網(wǎng)，其結(jié)點(diǎn)既可以是一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，也可以是ad-hoc自治結(jié)點(diǎn)，其無中心的自組織方式給出了提供信息網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的新模式。正因為如此，P2P技術(shù)受到學(xué)術(shù)界的高度重視，In－ternet上很快開發(fā)出了許多基于P2P的業(yè)務(wù)。典型的技術(shù)應(yīng)用包括基于Napster技術(shù)的MP3下載、基于BT技術(shù)的文件下載、基于Skype技術(shù)的IP電話和基于Coolstreaming技術(shù)的網(wǎng)上視頻直播，這些應(yīng)用的成功使用贏得了市場對P2P技術(shù)的廣泛認(rèn)同。但是，無序的P2P技術(shù)的廣泛應(yīng)用卻給電信運(yùn)營商帶來了很大的問題。由于目前運(yùn)營商寬帶接入采用的大多是簡單的包月制計費(fèi)方式，因此P2P用戶將最大限度地“貪婪”使用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，以極其低廉的價格獲取極其豐富的信息服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，我國電信寬帶網(wǎng)絡(luò)白天約30%的帶寬、夜間約70%的帶寬被P2P流所占用。對于運(yùn)營商來說，如此高的流量將造成擴(kuò)容的巨大壓力，卻并沒有為其帶來相應(yīng)的收益。為此，國內(nèi)外許多運(yùn)營商都在設(shè)法對P2P流予以阻截。然而從技術(shù)上說，P2P確實(shí)具有眾多優(yōu)勢。它采用無中心結(jié)構(gòu)，從根本上避免了可能的網(wǎng)絡(luò)瓶頸；利用終端互助協(xié)同提供業(yè)務(wù)，可用資源隨著業(yè)務(wù)用戶規(guī)模的增長而同步增長，具有良好的可擴(kuò)展性；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)局部發(fā)生故障時可自動調(diào)整拓?fù)浜吐酚�，具有良好的健壯性；可充分利用網(wǎng)絡(luò)和終端的空閑資源，具有很高的性價比。所有這一切都使P2P技術(shù)的發(fā)展成為不可阻擋的趨勢。因此，通信業(yè)界必須轉(zhuǎn)換思路，簡單的阻截不但難以完全做到，而且反而會疏遠(yuǎn)用戶，丟失高端客戶，積極的策略應(yīng)該是認(rèn)真研究可控、可管理的P2P技術(shù)和模型，并將其引入至NGN業(yè)務(wù)體系中來。P2PCDN和P2PSIP就是當(dāng)前正在研究中的兩項技術(shù)。
NGN的未來
NGN這一名詞已經(jīng)提出將近十年，通信界經(jīng)過將近十年的努力終于制訂出NGN的第1階段國際標(biāo)準(zhǔn)，但是究竟NGN將繼續(xù)如何發(fā)展，人們還在繼續(xù)探索之中，這就是NGN的現(xiàn)狀。從理論上說NGN的目的是建立一個統(tǒng)一的、融合的網(wǎng)絡(luò)，然而實(shí)際上提出NGN是表示業(yè)界還正在尋求一種未確定的新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前認(rèn)同的是采用IP為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但是并沒有將其稱為“IP通信網(wǎng)”，因為盡管IP具有良好的全球互聯(lián)性，其本身尚有許多不足之處，并不能滿足所有信息服務(wù)的要求，人們還在不斷研究IP的改進(jìn)甚至替代。所以說，NGN名詞本身蘊(yùn)含表示未來通信網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)并未定型，在轉(zhuǎn)型時期更多地將表現(xiàn)為一個包容多種技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而并非一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)�？梢源_定的是，目前NGN應(yīng)該以IP為核心，其業(yè)務(wù)控制和提供將以IMS架構(gòu)為基礎(chǔ)。但是同樣可以確定的是，IP技術(shù)用于通信服務(wù)還需要改進(jìn)，特別是有QoS保證的可擴(kuò)展的IP承載網(wǎng)技術(shù)需要深入研究；IMS更不是NGN業(yè)務(wù)控制唯一的技術(shù)架構(gòu)，業(yè)界熱點(diǎn)關(guān)注的FMC和IPTV業(yè)務(wù)等都有非IMS的解決方案。因此，目前的NGN標(biāo)準(zhǔn)還是初步的，NGN技術(shù)和模型必須進(jìn)一步研究，必須考慮支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，尤其是必須應(yīng)對Internet的巨大挑戰(zhàn)。
人民郵電報
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