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下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及其與IPv6的關(guān)系

王瑾 包杰 2006/10/31

  下一代網(wǎng)絡(luò)NGN是當今的研究熱點,而作為與NGN發(fā)展密切相關(guān)的IPv6,將來必將取代IPv4。

  從NGN的概念出發(fā),著重介紹了下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、特點以及現(xiàn)階段發(fā)展狀況和今后發(fā)展趨勢,并對NGN與IPv6的關(guān)系以及IPv6在NGN中應(yīng)用的場景進行了詳細的探討。

引言

  隨著科學(xué)技術(shù)的突破以及Internet業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展,人們對通信業(yè)務(wù)的需求逐漸由單一語音業(yè)務(wù)變?yōu)閷?shù)據(jù)、圖像和語音的多種綜合業(yè)務(wù)需求,未來的NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))將是一個可以提供固定/移動話音、數(shù)據(jù)和視頻等多種業(yè)務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)。然而,相對于目前網(wǎng)絡(luò)中所使用的IPv4標準,IPv6標準在地址空間、安全性和移動性上,更有利于開展多種業(yè)務(wù),IPv6替代IPv4已經(jīng)為必然趨勢,而NGN則是IPv6業(yè)務(wù)的具體實施。NGN的發(fā)展很大程度上受IPv6的發(fā)展影響,而IPv6的發(fā)展也隨NGN的完善得到促進,兩者互相促進、互相作用。具體來說,NGN是IPv6業(yè)務(wù)發(fā)展的推動力,而IPv6是NGN進一步發(fā)展的基礎(chǔ)。

1、NGN及其發(fā)展

  1.1 NGN概述

  NGN(Next Generation Network,下一代網(wǎng)絡(luò),縮寫為NGN)泛指一個不同于目前一代的,大量采用創(chuàng)新技術(shù),以IP技術(shù)為核心,同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)。一方面,NGN不是現(xiàn)有電信網(wǎng)和IP網(wǎng)的簡單延伸和疊加,也不是單項節(jié)點技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),而是整個網(wǎng)絡(luò)框架的變革,是一種整體解決方案。另一方面,NGN的出現(xiàn)與發(fā)展不是革命,而是演進,即在繼承現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的平滑過渡。具體來說,NGN是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動型網(wǎng)絡(luò),通過開放式協(xié)議和接口,實現(xiàn)業(yè)務(wù)與呼叫控制分離以及呼叫控制與承載分離,使業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò),以便靈活、快速地提供業(yè)務(wù)。

  1.2 NGN網(wǎng)絡(luò)

  NGN是以軟交換技術(shù)為核心的開放性網(wǎng)絡(luò),采用軟交換技術(shù),將傳統(tǒng)交換機的功能模塊分離為獨立網(wǎng)絡(luò)部件,各部件按相應(yīng)功能進行劃分,獨立發(fā)展,即業(yè)務(wù)功能與呼叫控制功能分離、呼叫控制功能與承載功能分離,實現(xiàn)開放的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。基于軟交換技術(shù)構(gòu)造的NGN網(wǎng)絡(luò)從功能上可以分為接入層、傳送層、控制層和業(yè)務(wù)層。

圖1 NGN網(wǎng)絡(luò)示意圖

  圖中,業(yè)務(wù)層主要包括SCF、應(yīng)用服務(wù)器、AAA服務(wù)器等功能。業(yè)務(wù)層通過開放的業(yè)務(wù)層接口向用戶提供豐富多彩的下一代業(yè)務(wù)。

  控制層是NGN網(wǎng)絡(luò)的核心,主要包括軟交換設(shè)備。軟交換設(shè)備是呼叫控制的核心,完成呼叫連接的建立和釋放,以及媒體網(wǎng)關(guān)接入功能、媒體網(wǎng)關(guān)資源管理、帶寬管理、選路、信令互通和安全管理等功能。

  傳送層指核心傳送網(wǎng),包括提供IP包轉(zhuǎn)發(fā)的各種承載網(wǎng)功能實體。NGN采用高速分組化核心承載,不論話音、數(shù)據(jù)還是視頻,一律數(shù)字化,采用高速包交換分組網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合,同時支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)。

  接入層包括各種接入網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、智能終端以及綜合接入設(shè)備(IAD)。各類網(wǎng)關(guān)和智能終端主要實現(xiàn)媒體流格式的轉(zhuǎn)換和傳送,從而實現(xiàn)語音分組在分組網(wǎng)的承載和傳輸。網(wǎng)絡(luò)互通和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)化,通過接入網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)關(guān),可實現(xiàn)與PSTN,PLMN,Internet等網(wǎng)絡(luò)的互通,有效地繼承原有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。

  1.3 NGN的特點

  從技術(shù)層面看,NGN具有以下基本特點:分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高速分組化核心承載、獨立的網(wǎng)絡(luò)控制層、網(wǎng)絡(luò)互通和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)化、多樣化接入、端到端QoS和透明的傳輸能力、通用移動性。

  從業(yè)務(wù)層面看,NGN具有開放性、高效性、多用戶、多媒體、資源共享、低成本等特點。

  1.4 NGN的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

  NGN的概念自問世以來,就以快速發(fā)展的態(tài)勢在世界范圍內(nèi)不斷推廣、應(yīng)用,其發(fā)展過程及趨勢可以歸納為以下四個階段:

  1)起步階段(1996-1998)

  國際電聯(lián)首先提出了H.323 VoIP協(xié)議,應(yīng)用H.323體系構(gòu)建了分組長途電話網(wǎng)絡(luò),獲得了可觀的收益,為NGN相關(guān)協(xié)議和應(yīng)用的發(fā)展打下了一定的技術(shù)基礎(chǔ),而且從另一個側(cè)面說明了語音1P化承載的必然性。在這個階段,國內(nèi)部分運營商也建設(shè)了長途IP電話網(wǎng)絡(luò)。

  2)軟交換試驗階段(1999-2004)

  自從提出軟交換概念以來,在眾多制造商和運營商的共同推動下,軟交換產(chǎn)品逐步趨于成熟,功能日益豐富,標準化過程正穩(wěn)步推進,軟交換技術(shù)開始逐步走向市場。在這期間,國內(nèi)外軟交換的實驗不斷進行,初期軟交換的實驗內(nèi)容絕大部分限于軟交換的匯接功能、簡單的多媒體業(yè)務(wù),后期隨著軟交換技術(shù)的日益成熟,試驗逐步轉(zhuǎn)為較大規(guī)模的商用試驗,部分新運營商開始嘗試建設(shè)正式運營的NGN商用網(wǎng)絡(luò)。

  3)規(guī)模部署階段(預(yù)計2005-2009)

  預(yù)計在這幾年的發(fā)展中,軟交換體系將逐步完善并實現(xiàn)商用化,越來越多的運營商開始大規(guī)模部署NGN的商用網(wǎng)絡(luò),主要集中于NGN基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建設(shè)和現(xiàn)有PSTN網(wǎng)絡(luò)怎么向NGN過渡,以及采用NGN技術(shù)進行交換機的改造和替換工作。

  4)穩(wěn)定發(fā)展階段(2010年以后)

  在這一發(fā)展過程中,NGN的重點在開發(fā)更先進的增值業(yè)務(wù)上。在這個過程中,也可以逐步實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。隨著網(wǎng)絡(luò)自身業(yè)務(wù)的完善,包括承載網(wǎng)QoS的完善,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)逐步轉(zhuǎn)向以提供多媒體業(yè)務(wù)為特征的業(yè)務(wù)。

  下一代網(wǎng)絡(luò)以IPv6為核心,NGN的發(fā)展很大程度上受IPv6的發(fā)展影響,所以IPv6的發(fā)展推動著下一代網(wǎng)絡(luò)的不斷進步。

2、NGN的發(fā)展與IPv6的關(guān)系

  2.1 IPv6與NGN的關(guān)系

  IPv6與NGN的發(fā)展密切相關(guān)。隨著電信業(yè)和Internet技術(shù)的發(fā)展,下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN/NGI)已初具端倪,并將進一步演進和發(fā)展。ITU-T的NGN計劃(NGN 2004 Project)將下一代網(wǎng)絡(luò)看作是全球信息基礎(chǔ)設(shè)施(GII)的具體實現(xiàn);ETSI將NGN定義為是一種規(guī)范和部署網(wǎng)絡(luò)的概念,通過采用分層、分面和開放接口的方式,給業(yè)務(wù)提供者和運營者提供一個平臺,借助這一平臺逐步演進,以生成、部署和管理新的業(yè)務(wù);

  從發(fā)展理念上分析,IPv6的發(fā)展有助于NGN業(yè)務(wù)從一個點的網(wǎng)絡(luò)向一個“面”的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。在IPv4網(wǎng)絡(luò)情況下,限于各種條件的限制(地址問題、帶寬問題、設(shè)備問題)在開展NGN業(yè)務(wù)時,必須對IPv4網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化,而這種優(yōu)化工作必須一個點,一個點的開展。在利用IPv6開展NGN業(yè)務(wù)時,一方面IP地址空間足夠大,提供便于部署的移動IP技術(shù),在互聯(lián)互通方面有很強的優(yōu)勢,另一方面在部署IPv6網(wǎng)絡(luò)時已經(jīng)考慮到承載綜合業(yè)務(wù)的需求,網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量和安全性方面有保證,因此IPv6的網(wǎng)絡(luò)從一開始就具備承載NGN業(yè)務(wù)的能力,也就是說,在IPv6網(wǎng)絡(luò)上開展NGN業(yè)務(wù)是一個網(wǎng)絡(luò)平“面”的問題。具體到CNGI的建設(shè),在利用IPv6標準建立的試驗網(wǎng)絡(luò)上,通過開展NGN業(yè)務(wù)支持VoIP、視頻會議等,不僅能夠在試驗技術(shù)的同時,探索網(wǎng)絡(luò)運營的新方式,也就是如何在一個“面”的網(wǎng)絡(luò)上開展業(yè)務(wù),如何跨越不同的行政區(qū)劃,管理范圍如何協(xié)調(diào)的問題。

  2.2 IPv6在NGN中的應(yīng)用

  NGN已經(jīng)成為語音、視頻通信的主流技術(shù)之一,3G標準的R5階段也將是以NGN為核心網(wǎng)的業(yè)務(wù)平臺,而IPv6將對NGN的發(fā)展起著推動作用,以數(shù)字奧運理念為例,大致包括新聞中心、場館和家庭。

  新聞中心應(yīng)用:新聞中心的承載平臺為IPv6(固定的和移動的),業(yè)務(wù)平臺為NGN系統(tǒng),通過PUSH業(yè)務(wù)接收場館中最新的比賽消息,并以電子報紙的方式散發(fā)到奧運電子報紙的訂戶手中。在新聞發(fā)布上,不僅可以通過現(xiàn)在的記者招待會的方式發(fā)布新聞,還可以采用虛擬記者招待會的方式在網(wǎng)絡(luò)上開展新聞發(fā)布的工作,也可以提供可視電話、視頻會議方式的遠程采訪工作。

  場館應(yīng)用:場館的主流應(yīng)用是會場的監(jiān)控和集群通信,通過基于IPv6的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)(WLAN、3G)對場館進行監(jiān)控,在場館中進行工作聯(lián)絡(luò),將會方便和安全得多。比賽場館中有第一手的新聞資料,也有比賽直接相關(guān)的人、物,在加強場館與用戶的互動上,可以開展很多內(nèi)容,比如運動員與體育愛好者的互動,場內(nèi)觀眾與場外觀眾的互動,超級用戶還可以控制場內(nèi)某些攝像器材,觀看特定的比賽內(nèi)容,比如只關(guān)注姚明在比賽中的情景。

  家庭應(yīng)用:家庭應(yīng)用是IPv6最難于普及的地方,除了可以開展普通的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)外,上文中所述的電子報紙、現(xiàn)場互動等都可以吸引很多觀眾的參與,但是開展基于IP的IPTV業(yè)務(wù)則是家庭應(yīng)用的最重要的應(yīng)用。由于IPv4的地址有限,IPTV通常很難做到大面積的推出,在IPv6的情況下,IPTV則可以通過多播方式由電視中心直接播發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上,并以IP的方式送到每個用戶的電視機中。

3、以IPv6為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)發(fā)展展望

  隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,全球上網(wǎng)的人數(shù)將越來越多,而IP地址資源匱乏將成為制約其發(fā)展的瓶頸。另外,隨著移動通信的迅猛發(fā)展,運營商急需尋求降低網(wǎng)絡(luò)成本,開發(fā)新業(yè)務(wù)的新途徑,只有這樣才能保證其持續(xù)發(fā)展,以便在競爭中掌握主動權(quán)。下一代網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展恰好提供了這樣一個重要的機遇,現(xiàn)已成為不可阻擋的發(fā)展趨勢。而IPv6代表著未來一代的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù),其發(fā)展前景巨大,以IPv6為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)必將帶領(lǐng)現(xiàn)代通信世界走向輝煌的明天。

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