电信业有关ＮＧＮ标准化工作进展

摘 要：对国际电信联盟（ITU）及国内外电信行业有关下一代网络(NGN)的标准化工作进展情况进行了全面的分析与综述，内容涉及电信业 NGN的概念与内涵以及相关工作的标准化进程与前景。重点讨论了软交换技术、IP多媒体子系统（IMS）和基于MPLS的IP承载网相关的技术。最后指出：互联网技术给传统的电信网络运营商既带来挑战，也带来机遇，NGN的实现是一个长期的过程，成熟技术与高性价比的技术将最终占据主导地位。

关键词：下一代网络；软交换；IP多媒体子系统; IP承载网

0 引言

下一代网络（Next Generation Network，NGN）是电信业提出的驾驭IP网络和业务的技术体系。从2004年形成架构至今不断发展和演进，其主体架构是构建基于统一的IP承载网络，能够进行连接认证和业务认证，能够保证服务质量，提供话音网络的演进，提供PSTN仿真业务、多媒体业务（IP Multimedia Service, IMS）和其他流媒体业务。近几年来，话音业务低值化趋势越来越明显，传统运营商开始全面进行转型，并更加关注下一代网络的技术和业务进展。电话网的技术转型，在加快软交换引入步伐的同时，加大了网络智能化的改造力度。然而，随着多媒体业务需求和多网融合技术的不断发展， IMS技术受到业界的普遍关注，而提供各种业务的IP承载网络的不断完善和演进也是非常重要的方面。本文概要介绍了下一代网络在交换领域业务网络的技术进展和IP承载网络的发展。

1 NGN标准化进展

NGN的标准系列是Y2000，Y.NGNR1Scope[1]（NGN R1范围）是对Y.2000系列建议的补充文件， 该文件主要提供NGN第一阶段(R1)的范围，包括R1的环境、R1业务，业务描述以及应用例子等。

建议草案Y.NGNR1Reqts[2]（NGN版本1的需求）主要规定NGN第一阶段业务和能力的高层需求，能力需求几乎涉及到了网络的各个方面，包括：传送连接、通信模式、媒体资源管理、信源编码、互连互通互操作、寻路、服务质量、计费统计、编号命名和编址、识别认证和授权、安全、移动性管理、开放业务环境等能力相关的需求。 

Y.NGNR2Reqts是在2006年7月同意立项的新的建议草案，重点研究NGN Release 2的业务和网络能力。在先前的GSI会议上，主要明确了把组管理、个人信息管理、消息处理、组播、Presence、位置管理、Push、设备管理、会话处理、基于Web的应用支持、内容处理、数据同步、内容管理等能力作为业务引擎。除支持NGN R1特性外，NGN R2还支持以下特性：高级多媒体业务、互连、基于多业务方案的附加的要求/能力、家庭网络、商业用户（企业、SOHO）支持、全移动性（真正的FMC）、高级QoS、业务传递平台、自动配置、用户数据（身份、单点登入SSO）、在线计费能力、高级管理能力、现有组件（例如NACF、RACF） 的功能加强等。本次会议主要增加了定义，业务特性中补充了家庭网络， 完善了高级多媒体业务的具体内容等， 目前，该草案还处于起步阶段。

在NGN业务方案和应用模型中，SG13目前重点讨论融合业务方案的通用模板和业务分类，以及建议草案：Y.wsconv，基于Web业务的NGN融合业务方案；Y.NGNRTCONV，基于IMS的实时会话型语音业务；Y.NGNCTMP，用于多网络提供商环境的支持融合终端的NGN能力；Y.idservreqts，基于ID(标识符)的业务要求；Y.NGNOPENENV，NGN开放业务环境；Y.ngnmcastsf ，NGN组播业务框架；Y.ngnmcast，带有基于MPLS QoS支持的NGN组播业务能力；Y.cwbs，NGN 集中Web浏览业务方案；Y.ngnaccount，NGN计费要求以及新建议草案，NGN环境中的数据库能力和要求。我国中兴通信设备公司（ZTE）新启动了一个新的建议草案Y.cmr——用于多媒体业务振铃业务（CMR）的 FMC 业务方案。

服务质量(QoS)是在分组交换网络上支持实时应用所需考虑的最重要因素。由于分组交换网络固有的无连接的特征, 使得IP网络中端对端的QoS保证是一项艰难的工作，因此，QoS已成为当今网络技术研究、标准化工作的一个极为活跃课题。目前在QoS领域 重点讨论了以下几个草案建议：Y.123.QoS、Y.mpm、Y.enet、 Y.2111(Y.racf)、Y.flowreq、Y.RestPriority和Y.RACFMPLS。提交全会通过了Y.2211，基于以太网的IP接入网QoS要求体系架构（原Y.123.QoS）、Y.2172，IP网络恢复优先级等级（原Y.RestPriority）。

表1列出了SG13有关QoS的新的建议计划。

2 软交换

软交换技术是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术，它以软交换设备为呼叫控制的核心，具有分层的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点。在这种体系架构中业务与控制、接入与承载彼此分离，各个网元设备之间采用标准的协议进行通信，支持标准的业务开发接口实现独立于网络的业务开发模式，并能为用户提供语音、数据和多媒体等各种业务。实践证明软交换体系在技术上已经成熟，经济分析可行，软交换技术正在逐步取代电路交换技术。

软交换系统由多种设备组成，主要包括软交换设备、中继网关、信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网络侧设备以及IAD、SIP终端等终端侧设备。主要应用集中在利用软交换提供长途汇接和本地用户接入业务，以及为企业用户提供综合通信解决方案。 软交换技术已经成为运营商实现综合业务经营、向不同业务领域渗透的重要技术手段。目前软交换已经在电话网的长途和汇接层面开始引入，已经承载了30%的话务量，质量稳定可靠，节省了投资和运用成本，是PSTN演进的有效技术手段。

我国成功地启动了国际基于软交换的NGN系列标准的研究，已经制定了基于软交换的下一代网络国际标准系列，形成了多个国际标准草案，树立了我国在NGN领域的学术地位，引领了国际标准的制订。软交换作为PSTN演进的方式和NGN的业务子系统之一已经成为ITU的NGN系列标准。在2006年7月28日结束的国际电联 SG13全会上，由中国电信主导的“PSTN/ISDN仿真体系架构”和“基于呼叫服务器的PSTN/ISDN仿真的实现”两项标准作为国际电联 NGN Release 1标准的重要组成部分在ITUT SG13全会上顺利通过。Y.PIEA（Y.2031）即PSTN/ISDN Emulation Architecture，Y.PIEA对基于软交换和基于IMS的两种PSTN仿真架构、接口等方面的内容进行研究。这标志着中国电信在国际NGN标准化过程中已发挥了相当大的作用，提升了中国在国际标准化舞台上的话语权和影响力，是中国企业自主技术在国际标准舞台上取得的又一次重大突破。

此次在国际电联获得通过“PSTN/ISDN仿真体系架构”和“基于呼叫服务器的PSTN/ISDN仿真的实现”的两项标准是根据中国制定的软交换相关行业标准[3]和中国电信网络实施的经验而提出的，得到了信产部电信研究院和国内设备制造商的大力支持，同时也得到了国际上许多运营商和设备制造商的响应，把中国基于软交换的相关标准和技术研究成果转化为国际标准推向国际舞台，并由中国电信主导了软交换国际标准的研究，填补了国际电联在软交换领域研究的空白， 也为固网运营商进行网络转型提供了重要的技术依据。根据目前ITU－T 研究的NGN 的体系架构，已经明确PSTN/ISDN 仿真作为三个业务子系统之一。目前实现PSTN/ISDN 仿真有两种方式，一种是用IMS实现PSTN/ISDN 仿真，一种是用软交换来实现PSTN/ISDN 仿真。但是由于IMS实现PSTN/ISDN 仿真的演进方式还不成熟，而软交换已经比较成熟，目前运营商面临的网络演进问题可通过软交换的方式来解决。

电话网是中国电信的最大网络之一，而网络演进是一个长期过程，因此电路交换向NGN演进的过程中应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营管理的稳妥性。实践证明软交换已经具备替代电路交换设备的能力，灵活提供业务的能力也已经得到验证，同时软交换符合电路交换向分组交换转型的总体发展趋势，电话网向下一代网络演进过程中，软交换是一个不可逾越的阶段。在话音网络引入软交换技术，承载网络的服务质量，不同厂家业务平台的互通和业务应用薄弱是关键的因素，这三大技术问题已经在实践中逐步解决。

采用软交换技术实现电话网的演进，将提升电话网的业务能力，降低成本，符合网络的未来发展趋势。软交换的引入使基于电路交换的网络转型为基于分组的网络，关键点在于其业务的提供是有序的，是可控制和可管理的，不同于一般的基于IP的业务。而且在其业务的种类上增加了基于IP的增值业务，使传统话音业务又有了扩展。 

3 IMS

IMS标准由3GPP、ITUT和ETSI TISPAN三大组织协作制定。其整体框架基本一致、且相互引用，但侧重点各有不同：3GPP侧重从移动网角度定义IMS系统，ETSI和ITUT则侧重于从整体NGN网络的角度研究IMS，将IMS作为NGN有机组成部分之一，并定义了IMS与NGN其他子系统之间的标准接口。其中：

1）3GPP定义的IMS子系统的概念是[4]：IP多媒体子系统由可在分组域提供包括语音、视频、文本、聊天等在内的IP多媒体业务的核心网功能实体构成，这些功能实体包括CSCF、MGCF、MRF等。

2）ETSI TISPAN在NGN整体架构中定义了核心IMS（coreIMS）的概念[5]，并援引了3GPP的IMS定义：下一代网络中的IMS，也可称为核心IMS(CoreIMS)，是3GPP定义的IMS的子集，仅包括会话控制功能，而业务层的应用服务器功能（Application Servers，AS）、传输/媒体层的相关功能如MRFP（Multimedia Resource Function Processor function）、IMMGW（IP Multimedia Gateway Functions）则不属于核心IMS。

3）ITUT FGNGN对IMS的概念定义如下[6]：IMS是支持基于SIP的业务的核心网络功能实体的集合。IMS支持用户和终端设备从特定位置向网络的注册，并作为注册过程的一部分，同时支持授权和其他安全管理措施。IMS采用基于SIP的控制机制。IMS支持的业务包括多媒体会话型业务以及部分非会话型的业务如呈现业务或消息交互业务。

综合上述概念定义，可认为IMS本质上提供了基于IP承载的、对实时会话业务进行控制的能力；且按照涵盖范围的不同，可分为核心IMS（CoreIMS）和IMS（或IMS网络）。其中，核心IMS主要包括控制层的P/I/SCSCF和HSS等功能实体，提供基于SIP的实时会话控制功能；IMS（或IMS网络）涵盖应用层的AS功能实体、控制层的CSCF和HSS功能实体和IMS终端。核心IMS是IMS网络的一部分，IMS网络是下一代网络的组成部分，IMS网络与NGN网络其他功能实体（如承载层的NASS/RACS子系统等）协作配合，并定义了标准化的、灵活开放的接口。

3GPP定义了R5、R6、R7等阶段性IMS标准。R5阶段主要定义了IMS的基本框架及3G接入的能力；R6版本定义详细定义了接口和功能，及WLAN接入的能力，已于2004年12月份冻结；R7版本对移动部分作了进一步的优化，并引用TISPAN R1标准支持xDSL接入，定义了接入方式无关的策略控制和计费架构，考虑了VCC能力等，目前该版本尚未完成。

TISPAN定义了R1、R2、R3等阶段性IMS标准。R1版本引用了3GPP IMS R5标准，并扩展支持xDSL等固定接入方式，重点研究NGN架构下的IMS、PSTN仿真子系统、PSTN模拟子系统、NASS/RACS接入子系统等，目前该版本已经完成；R2版本将新增FTTP接入、WiMAX接入、FMC等其他业务需求研究，目前尚在进展中；R3版本将新增移动性管理能力，尚未开展具体研究。 

IMS在业务能力上能够提供基于会话的多媒体会议、一号通、号码携带、Centrex、一键通（PoC）、呈现、组管理、即时消息等业务。在融合和组合的业务中IMS可以提供CSI（移动电路域与IMS域协作业务），如视频共享、固网移动语音无缝切换、混合Centrex、游戏（成员间通信业务，如即时通信、多方通话等）、Web搜索与点击拨号相结合、语音视频通信与IPTV相结合等。 

IMS面临许多挑战，其结构的复杂性目前有许多专家开始质疑。其业务定位有待进一步研究明确。特别是基于SIP的固网多媒体数据业务需求、基于SIP的固网移动融合业务需求尚不明朗。IMS面临P2P技术和业务模式和控制模式的挑战。IMS面临非会话型业务的挑战。IMS技术和标准本身尚在完善之中。特别是固网移动融合技术标准尚在进行中，多种接口协议的标准和设备仍在扩展完善中。IMS设备产品尚在不断完善中，尚未经规模商用验证。特别是在规模组网、接入、漫游、性能、可靠性、多厂家互通、终端定制、计费管理等方面缺乏规模商用验证。这些问题需要积极研究和试验。 

4 IP承载网络

基于IP/MPLS技术建设多业务融合承载网络已经被通信界认同，通过建设一个相对独立于已存互联网的精品网络，为商业客户和企业客户提供有质量保证的业务，已被大家普遍认同。国外主流运营商也采用了同样的双网运营的技术路线。英国电信BT、AT&T、韩国电信等世界跨国一流运营商都先后提出了基于IP/MPLS技术的多业务融合承载网络的建设规划。基于IP/MPLS技术的大容量多业务融合承载网采用了优化的拓扑结构和路由组织、快速路由收敛、快速重路由、MPLS二层和三层VPN、QoS（服务质量）、组播、NTP（网络时间协议）、网络管理和安全等先进设计理念和技术，成功实现了电信级IP网络的可扩展性、可用性、融合业务承载能力，以及可管理性和安全性，可同时承载大客户互联网业务、二层（包括伪专线和虚拟局域网VPLS）和三层VPN业务、QoS业务、组播业务（如IPTV）等高附加值业务。 

目前在城域网层面主要提供宽带拨号接入业务，Internet专线接入业务和VPN业务。由于现网主要由2/3层交换机组成，导致网络结构不清晰（2/3层混用）；此外由于网络范围覆盖广，造成了设备的级联数偏多，直接影响业务性能。现网设备对MPLS、组播、QoS等支持能力都较差，甚至不支持，所以网络对新业务的支撑能力不足。 

在城域网层面，运营商积极进行城域网的优化和改造， IP城域网优化改造以业务为导向，充分满足语音、视频、数据业务的发展需要，使网络具有VPN等多种的业务能力，同时使网络层次更加清晰化，通过二三层网络分离，构建层次清晰的三层路由网络（城域骨干网）和二层接入网络（宽带接入网），采用城域骨干网的大容量、少节点和宽带接入网的广覆盖的原则，减少IP 城域网的物理和逻辑级联级数，进行网络质量差异化能力的部署，通过在IP 城域网部署区分服务机制，为不同用户和不同业务提供不同QoS 等级的差异化服务；在控制管理方面进行管理控制集中化，用宽带接入服务器和业务路由器构建清晰的业务接入控制层，实现集中的业务提供和控制。 

在下一代网络架构的研究中，电信运营商正在积极寻求能够驾驭IP网络的解决方案，使得运营商能够控制和管理基于IP的网络并具有业务管理的能力，并让网络的体系具备融合的能力，在业务层面具有灵活扩展和组合的能力，在用户接入层面能够进行接入控制、标识和管理。这样一种体系架构是NGN的内涵所在。 NGN中的NASS和RACF就是想使接入管理和控制成为可能。NASS不仅完成接入的连接认证和用户配置管理，而且能够进行用户的位置管理； 而RACF则在业务控制功能实体和传送功能实体之间，根据用户信息、SLA、运营商网络策略、业务优先级、接入和核心网络的资源可用性等因素完成QoS传送资源协商和预留功能。 

未来IP承载网络的发展趋势主要体现在以下几个方面：

1）网络架构方面向融合多业务承载的方向发展，运营商优化改造其互联网，以便承载多重播放业务。高等级客户的需求演变为高带宽，网络能力将向高可靠性、高扩展性、高QoS、低延时和线速转发方向提升。

2）网络对用户和业务要求具有用户唯一性识别和业务感知能力。

3）网络支持大规模商业组播能力；在超级核心节点开始逐步引入路由器矩阵技术，以降低整体网络架构的复杂度；在核心路由器设备上，40GPOS接口开始进入试商用阶段；城域网中10GE端口将会取代10GPOS接口而成为主流接口形态；业务路由器向综合性、大容量和高性能方向发展，未来将支持高性能的深度包检测能力。

4）电信营运商开始积极面对P2P流量对带宽的占用，对互联网中的流量进行引导，并积极探索电信级的IP承载网架构，逐步引入全网端到端资源管理和控制平台。

5）电信级以太网新技术获得了很大发展，拓展了营运商针对客商的业务范畴。 

5 结语

下一代网络是一个长期的目标网络，需要逐步完善和实施。互联网技术的发展和应用对传统电信带来了挑战和机遇，电信网络技术的发展和演进为运营商的转型在技术方面提供了保证，网络能力的不断提升和演进将为业务的发展和市场的需求提供基础。运营商也从追求规模扩张转变为注重投资质量的效益；从追求高新技术转变为注重性价比高的成熟适用技术。 

参考文献:

[1] ITUT Recommendation, Y.2000SerSup 1 - Next Generation Networks - Service aspects: Service capabilities and service architecture: NGN release 1 scope[S]. ITUT, 2006.

［2］ ITUT Recommendation, Y.2201 - Next Generation Networks - Service aspects: Service capabilities and service architecture: NGN release 1 requirements[S]. ITUT, 2007

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［3］ 中华人民共和国信息产业部. 中华人民共和国通信行业标准 软交换设备总体技术要求（征求意见稿）[S], 2006

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［4］3GPP TS 23.228 V8.1.0 - IP Multimedia Subsystem (IMS), stage 2, version 8[S],2007

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［5］ETSI TS 183 021 V1.1.1 NGN Release 1- Endorsement of 3GPP TS 29.162 Interworking between IP Multimedia (IM) Core Network (CN) subsystem and IP networks[S],2005

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［6］ITUT Recommendation, Y.2021 -Next Generation Networks -Service aspects: Service capabilities and service architecture: IMS for Next Generation Networks, 2007