NGN：在兼收并蓄中推動(dòng)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)替代傳統的電路交換技術(shù)，以IP網(wǎng)絡(luò )作為通信網(wǎng)統一的傳送平臺，以IP數據報作為各種媒體信息統一的封裝載體，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 )控制和運營(yíng)管理技術(shù)，從而達到向用戶(hù)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網(wǎng)絡(luò )基礎的IP技術(shù)實(shí)現媒體信息跨網(wǎng)絡(luò )的端到端傳送，其區別于計算機網(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)提供和可靠的運營(yíng)管理，由此體現電信網(wǎng)和計算機網(wǎng)技術(shù)的有機結合。
目前，通信界以IMS為基礎提出了NGN的國際標準。考慮到固定網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)，NGN標準對IMS做了必要的擴展，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(hù)接入認證、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(gè)重要的內容就是基于策略的QoS控制和基于流的計費功能，前者主要通過(guò)引入策略控制機制以及會(huì )話(huà)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(wèn)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機制，以提高網(wǎng)絡(luò )的收益。兩者的綜合稱(chēng)為策略控制和計費（PCC）功能，其目的是使NGN進(jìn)一步成為一個(gè)可靠、可管理和可盈利的網(wǎng)絡(luò )。
NGN面臨的挑戰
以IMS為基礎架構的NGN代表了當前通信網(wǎng)演進(jìn)的方向，反映了業(yè)界對于未來(lái)融合的信息通信網(wǎng)絡(luò )的構想，也是電信行業(yè)新一輪發(fā)展的期望所在。但是，在當今信息技術(shù)快速更新的時(shí)期，NGN正受到計算機界積極推進(jìn)的下一代因特網(wǎng)(NGI)的嚴峻挑戰。NGI人士認為注重網(wǎng)絡(luò )控制的IMS架構不符合分布處理的原則，基于ParlayAPI的業(yè)務(wù)方式過(guò)于復雜，甚至斷言最終IMS將會(huì )由于不堪重負而失敗。NGN人士則認為Internet不注重網(wǎng)絡(luò )控制和管理，缺乏商業(yè)運營(yíng)模型，完全無(wú)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(wú)法運行。客觀(guān)地說(shuō)，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(wèn)題，在相當長(cháng)的時(shí)期內兩者將互相競爭、同時(shí)并存，在競爭中互相滲透、不斷演化。因此，我們認為，NGN的技術(shù)遠未定型，必須深入分析其自身存在的問(wèn)題，認真思考Internet帶來(lái)的挑戰，尋求更適用的創(chuàng )新技術(shù)和方案。
仔細分析IMS技術(shù)，可以看出它還有許多局限性。首先，其網(wǎng)絡(luò )架構的確是實(shí)現了承載和業(yè)務(wù)控制的分離，通過(guò)在IP網(wǎng)絡(luò )之上構建一層控制層，在保證媒體信息IP傳送的同時(shí)，支持必要的通信業(yè)務(wù)控制。但是其業(yè)務(wù)控制并沒(méi)有從根本上擺脫傳統電信網(wǎng)的控制模式，在很大程度上類(lèi)似于原來(lái)的交換機，主要適合于會(huì )話(huà)型業(yè)務(wù)，對于C/S型業(yè)務(wù)、廣播型業(yè)務(wù)、內容傳遞型業(yè)務(wù)等的支持都比較勉強。其次，基于Parlay/OSA的業(yè)務(wù)提供架構的確實(shí)現了會(huì )話(huà)控制和業(yè)務(wù)提供的分離，并且實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放，但是這樣的開(kāi)放其實(shí)是傳統智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制接口的開(kāi)放，并不涉及業(yè)務(wù)層本身的分布式開(kāi)放技術(shù)，業(yè)務(wù)觸發(fā)方式也類(lèi)似于原來(lái)的交換機觸發(fā)方式，因此依靠IMS架構本身還難以靈活地實(shí)現不同網(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，也允許運營(yíng)商實(shí)施策略控制，但是它并沒(méi)有考慮承載層本身如何進(jìn)行QoS控制的問(wèn)題。NGN標準雖然為此增設了RACF功能模塊，但是也沒(méi)有考慮如何實(shí)現。這是有待研究解決的一個(gè)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，并成功應用于VoIP業(yè)務(wù)控制，但是作為NGN網(wǎng)絡(luò )信令來(lái)說(shuō)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(wèn)題。針對上述問(wèn)題，已有人在研究改進(jìn)技術(shù)，例如在IMS的基礎上增設中間件，提供會(huì )話(huà)類(lèi)型和其他類(lèi)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，解決可擴展的承載層QoS解決方案。ITU-T主管多媒體系統研究的第16研究組則提出了H.325研究計劃，旨在SIP和H.323的基礎上，結合下一代媒體編碼技術(shù)，提出新的多媒體業(yè)務(wù)系統架構。這些研究都反映了業(yè)界對于NGN技術(shù)架構的新的思考，其結果都可能會(huì )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應該是一個(gè)面向未來(lái)的、支持多種技術(shù)和接入方式的可擴展的網(wǎng)絡(luò )。未來(lái)的NGN將是一個(gè)包含多種接入技術(shù)和組網(wǎng)方式的異構網(wǎng)絡(luò )（heterogeneousnetwork），應能支持基于多種技術(shù)的泛在接入。在這樣的異構網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下，NGN技術(shù)架構究竟應該是怎樣的，是一個(gè)有待深入研究的問(wèn)題，目前各國學(xué)術(shù)界熱點(diǎn)研究中的泛在網(wǎng)絡(luò )就包含這方面的內容。可以肯定的是基于3G環(huán)境確定的IMS架構是一定要更新的。
NGN值得進(jìn)一步研究的另一個(gè)重要問(wèn)題就是如何提供能自動(dòng)適配環(huán)境的自適應業(yè)務(wù)。盡管IMS體系架構實(shí)現了面向第三方的開(kāi)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(méi)有考慮用戶(hù)智能、網(wǎng)絡(luò )資源層智能以及業(yè)務(wù)層智能的協(xié)作，表現為所提供的業(yè)務(wù)都是基于預先設定的靜態(tài)邏輯和靜態(tài)數據，沒(méi)有對環(huán)境的自適應能力，因此業(yè)務(wù)缺乏智能性、融合性和多樣性。未來(lái)的NGN應支持業(yè)務(wù)對以下三個(gè)環(huán)境的自適應能力。首先是自適應用戶(hù)環(huán)境。為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的個(gè)性化服務(wù)應該是NGN業(yè)務(wù)的一個(gè)重要目標，在傳統通信網(wǎng)中，由于終接的都是沒(méi)有智能的盲終端，因此用戶(hù)只能通過(guò)簡(jiǎn)單的操作發(fā)出指定的業(yè)務(wù)請求，然后由網(wǎng)絡(luò )提供預先規定的服務(wù)。在NGN中，終接的大都是智能終端，它們可以有自行配置數據、指示復雜要求甚至執行簡(jiǎn)單邏輯的能力，因此業(yè)務(wù)體系結構必須支持根據用戶(hù)偏好、終端能力、所在位置和所處環(huán)境自適應提供最合適的服務(wù)的能力。其次是自適應網(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)都是在預先規定的網(wǎng)絡(luò )條件下提供的，如果網(wǎng)絡(luò )條件不能滿(mǎn)足要求，業(yè)務(wù)請求就被拒絕。對于未來(lái)的NGN，在業(yè)務(wù)啟動(dòng)過(guò)程中，用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò )之間應有更強的協(xié)調機制，允許一定程度的降質(zhì)啟動(dòng)，以提高業(yè)務(wù)請求成功率；在業(yè)務(wù)執行過(guò)程中，如果網(wǎng)絡(luò )條件發(fā)生變化，業(yè)務(wù)層應該有能力指示網(wǎng)絡(luò )層進(jìn)行相應的調整，以盡力保證業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。這就需要增加現在網(wǎng)絡(luò )尚沒(méi)有的反饋機制。第三是自適應業(yè)務(wù)環(huán)境。目前的IMS架構注重于業(yè)務(wù)提供的開(kāi)放性，并沒(méi)有研究業(yè)務(wù)如何有效地創(chuàng )建；結構中包含的分布計算環(huán)境也只是為了解決遠程業(yè)務(wù)邏輯對象的位置無(wú)關(guān)性，并不涉及分布式業(yè)務(wù)創(chuàng )建機制。隨著(zhù)新的分布計算技術(shù)的出現，特別是WebServices技術(shù)的出現，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)展必須直面應對NGI的競爭，尤其是，近年在Internet上迅速擴張的P2P技術(shù)不但對現有通信網(wǎng)造成大量的負荷沖擊，而且對基于IMS的NGN模型提出了強有力的挑戰。P2P是在IP網(wǎng)絡(luò )上構建的、按照自組織方式提供端到端業(yè)務(wù)的重疊網(wǎng)，其結點(diǎn)既可以是一般網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)，也可以是ad-hoc自治結點(diǎn)，其無(wú)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(kāi)發(fā)出了許多基于P2P的業(yè)務(wù)。典型的技術(shù)應用包括基于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(huà)和基于Coolstreaming技術(shù)的網(wǎng)上視頻直播，這些應用的成功使用贏(yíng)得了市場(chǎng)對P2P技術(shù)的廣泛認同。但是，無(wú)序的P2P技術(shù)的廣泛應用卻給電信運營(yíng)商帶來(lái)了很大的問(wèn)題。由于目前運營(yíng)商寬帶接入采用的大多是簡(jiǎn)單的包月制計費方式，因此P2P用戶(hù)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(jià)格獲取極其豐富的信息服務(wù)。據統計，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。對于運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，如此高的流量將造成擴容的巨大壓力，卻并沒(méi)有為其帶來(lái)相應的收益。為此，國內外許多運營(yíng)商都在設法對P2P流予以阻截。然而從技術(shù)上說(shuō)，P2P確實(shí)具有眾多優(yōu)勢。它采用無(wú)中心結構，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(zhù)業(yè)務(wù)用戶(hù)規模的增長(cháng)而同步增長(cháng)，具有良好的可擴展性；當網(wǎng)絡(luò )局部發(fā)生故障時(shí)可自動(dòng)調整拓撲和路由，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?xún)r(jià)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)界必須轉換思路，簡(jiǎn)單的阻截不但難以完全做到，而且反而會(huì )疏遠用戶(hù)，丟失高端客戶(hù)，積極的策略應該是認真研究可控、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(lái)。P2PCDN和P2PSIP就是當前正在研究中的兩項技術(shù)。
NGN的未來(lái)
NGN這一名詞已經(jīng)提出將近十年，通信界經(jīng)過(guò)將近十年的努力終于制訂出NGN的第1階段國際標準，但是究竟NGN將繼續如何發(fā)展，人們還在繼續探索之中，這就是NGN的現狀。從理論上說(shuō)NGN的目的是建立一個(gè)統一的、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)。目前認同的是采用IP為基礎網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，但是并沒(méi)有將其稱(chēng)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(mǎn)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(shuō)，NGN名詞本身蘊含表示未來(lái)通信網(wǎng)的基礎技術(shù)并未定型，在轉型時(shí)期更多地將表現為一個(gè)包容多種技術(shù)的異構網(wǎng)絡(luò )，而并非一個(gè)統一的網(wǎng)絡(luò )。可以確定的是，目前NGN應該以IP為核心，其業(yè)務(wù)控制和提供將以IMS架構為基礎。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，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標準還是初步的，NGN技術(shù)和模型必須進(jìn)一步研究，必須考慮支持異構網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，尤其是必須應對Internet的巨大挑戰。
人民郵電報
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