NGN核心技术发展现状及应用探讨

目 录摘要1绪论2第一章 NGN核心技术的概述 21.1 NGN的定义21.2 NGN的能力21.3 NGN的基本特征21.4 NGN的研究领域21.5 NGN核心技术的研究内容3第二章 软交1换32.1 软交换的概述32.2 软交换的定义32.3 软交换的应用4第三章 软交换的主要协议43.1 1H.248/MEGACO协议43.2 MGCP协议53.3 SIP协议53.4 BICC协议53.5 SCTP协议53.6 H.323协议6第 4章 NGN核心技术的发展现状64.1 NGN核心技术在国内的发展现2状64.2 NGN核心技术在世界的发展现状7第五章 NGN核心技术的应用105.1 NGN核心技术国内的应用105.2 NGN核心技术国外的应用10总结12心得体会12致谢12参考文献13NGN 核心技术发展现状及应用研究【摘要】网络的融合与发展已是一个不争的事实，NGN 是很有发展潜力的下一代网络技术。本文着重介绍了 NGN中的核心技术软交换，阐述了软交换的协议及发展和应用。NGN 的最新研究进展和 NGN今后的研究重点作一概括介绍【关键字】NGN、软交换第一章 绪论1.1 NGN 的定义2004年 2月，ITU-T SG13会议经过激烈的辩论，给出了 NGN的定义：NGN 是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有 QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。1.2 NGN 的能力具有业务开发、部署和管理各种业务的能力业务和网络的分离，使得网络和业务可以独立发展演进各功能实体分布在现有或新网络之中，具有与现有网络互通的能力支持现有的和 NGN新增的多种终端提供对现有语音业务向 NGN的过渡中关键技术的支持支持通用移动性，具有用户接入的无关性和业务使用的一致性特点。1.3 NGN 的基本特征分组传送控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分离业务提供与网络分离，提供开放接口利用各基本的业务组成模块，提供广泛的业务和应用(包括实时、流、非实时和多媒体业务)具有端到端 QoS和透明的传输能力通过开放接口与传统网络互通具有通用移动性允许用户自由地接入不同业务提供商支持多样标识体系，并能将其解析为 IP地址以用于 IP网络路由同一业务具有统一的业务特性融合固定与移动业务业务功能独立于底层传送技术适应所有管理要求，如应急通信、安全性和私密性等要求。NGN的研究领域1.4 NGN 的研究领域NGN的通用框架模型NGN的功能体系结构模型端到端业务质量(QoS)业务平台 (APIs)网络管理安全通用移动性网络控制体系及协议业务能力和业务体系结构NGN中业务和网间的互操作性编号、命名和编址。1.5 NGN 核心技术研究内容软交换是下一代网络的重要组成部分，是 NGN的控制单元，其主要设计思想是将传统交换机中的呼叫控制单元从交换机中分离出来，形成 NGN中的控制层面。通过标准协议与 NGN网中的其他单元进行通信，软交换能够整合语音、数据与图像，并能在不同的网络之间如无线与有线系统之间进行协议转换。第二章 软交换2.1 软交换的概述狭义上讲，软交换专指软交换设备。基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)、信令互通(如从 SS7到 IP)。软交换是 NGN的控制功能实体，是 NGN呼叫控制和连接控制的核心。他独立于底层承载协议，完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。因为 NGN是一个融合网络，网络必须互通是 NGN发展的关键。软交换通过对各种媒体网关的控制实现不同网络之间的业务层融合。软交换作为控制中心，通过网关发出信令，控制语音数据业务通路。2.2 软交换的定义软交换是 NGN的控制功能实体，是 NGN呼叫控制和连接控制的核心。他独立于底层承载协议，完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。2.3 软交换的应用软交换是网络中的控制单元，针对不同的网络状况和业务需求，他可以应用在以下几个方面：虚拟中继(virtual trunking)提供电信级、7 号信令端到端的大规模 Vo IP/ATM呼叫。软交换与媒体网关之间通过 MGCP/ H.248通信，软交换可面向其他网络提供SS 7，INAP，H.323，SIP 等多种协议，实现 NGN和 PSTN，IN，H.323，SIP 等网络的通信。多媒体业务应用(multimedia application)通过应用服务器向第三方提供 API，支持第三方的应用开发。电信级拨号接入(carrier class dialin)其媒体网关同时具备 VoIP网关和关守2种功能，在软交换的控制下，使全网媒体网关能统一管理，并能进行拨号上网用户数据旁路，且支持多 ISP方案。下一代本地交换系统(next generation local switch)提供数据终端与 PSTN网电信级互联互通。支持对个人用户（IP Phone/PC） 、企业用户(IP PBX)及不同网络(H.323/SIP)的接入。3G3 G 的发展趋势是最终与 IP网融合形成统一的 IP网，IP 网通过软交换的控制，及无线网关向 3 G用户提供宽带数据业务，同时也可通过 VoIP的方式提供语音业务。第三章 软交换的主要协议3.1 1H.248/MEGACO 协议H.248和 MEGACO协议均为媒体网关控制协议。在软交换系统中，H.248 协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与 H.248终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关H.248 终端上的媒体控制流的连接、建立和释放。H.248 和 MGCP均是网关分解的产物，也基于主从工作模式，所以具备 MGCP的所有优点，且 H.248独立于承载，支持二进制和文本两种编码格式。其缺点是目前需要完善，尚不成熟。由于H.248/MEGACO是 ITUT 和 IETF共同推荐的协议，因此许多设备制造商和运营商看好这个协议。3.2 MGCP 协议MGCP协议主要用于软交换和媒体网关或软交换与 MGCP终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关MGCP 终端上的媒体控制流的连接、建立和释放。MGCP 协议基于主从结构，因此其解决方案有利于网关的互连，适合构建大规模网络，且可以和 7号信令网关配合工作，并能与他良好集成，协议具有很好的扩展性。此外，由于呼叫控制与媒体处理分离，使运营商可用多个厂家的设备来构建网络。MGCP 协议的缺点是 MGCP与 H.248MEGACO 存在竞争关系，而后者已于 2000年年初由 IETF和 ITU签署认可。3.3 SIP 协议SIP(Session Initiation Protocol)是 IETF提出的在 IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，采用基于文本格式的 CS 的工作方式，由客户机发起请求，服务器进行响应。SIP 独立于低层协议，采用应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。SIP类似于其他的 Internet协议，采用分布式的呼叫控制与管理模型。SIP 协议最大的特点是仅需利用已定义的消息头字段，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业务和智能业务，具有很强的灵活性和扩充性。此外，SIP 还支持多种地址格式，包括 E164和 URL等。 在软交换系统中，SIP 协议用于软交换与 SIP终端、应用服务器、SIP 网络的互通。SIP 协议简单、灵活，很容易增加新业务，扩展性强，具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力，而且采用文本格式，开发人员容易理解，并被指定为 3 G的控制协议，具有很大的发展前景。其缺点是不够成熟，需与其他协议配合使用，单独应用的范围窄。3.4 BICC 协议BICC协议的全称为与承载无关的呼叫控制协议，他是由 ITUT第 11组提出的信令协议。BIC C协议属于应用层控制协议，可以用于建立、修改和终结呼叫，可以承载全方位的 PSTN/ISDN业务。他采用呼叫信令和承载信令功能分离的思路，重新定义了一个在骨干网络中使用的呼叫控制信令协议，包括 7号信令网络、ATM 网络和 IP网络在内的各种网络。呼叫控制协议基于 N ISUP信令，沿用 ISUP中的相关消息，并利用 APM(Application Transport Mechanis m)机制传送 BICC特定的承载控制信息。由于采用了呼叫与承载分离的机制，使异种承载的网络之间的业务互通变得十分简单，只需要完成承载级的互通，业务不用进行任何的修改。BICC 协议可以在软交换之间使用。目前软交换之间可以采用的控制协议有 2种：SIP协议和 BICC控制协议，但具体应该采用哪种还没有定论。从协议的成熟度上讲，由于 SIP协议的研究比 BICC协议早，所以其成熟度高于 BICC协议。但 BICC由于采用了 ISUP形式，其与现有 7号信令互通方面强于 SIP。3.5 SCTP 协议SCTP是 IETF SIGTRAN小组提出的流控制传送协议，主要在无连接的网络上传送PSTN信令消息，该协议可以在 IP网上提供可靠的传输协议。SCTP 用来在确认的方式下，无差错、无重复地传送用户数据；根据通路的 MTU限制，进行用户数据分段；并在多个流上保证用户消息的顺序递交；把多个用户的消息复用到 SCTP的数据块中；利用 SCTP偶联机制提供网络级在故障情况下，用户信息可靠传送的保证，同时 SCTP还具有避免拥塞、避免遭受泛播及匿名攻击的特点。SCTP 可以在 IP网上承载 7号信令，完成 IP网与现有 7号信令网和智能网的互通。同时 SCTP还可以承载 H.248，ISDN，SIP，BICC 等控制协议，因此，SCTP 是 IP网上控制协议的主要承载者。3.6 H.323 协议H.323是用于包交换网的多媒体通信标准，用于不支持 QoS的网络环境，这些网络构成当前企业的主要计算机环境，包括高速 Ethernet，FDDI，令牌环网，ATM 上的TCPIP 和 IPX。H.323 是一个广范的标准，包括独立的设备、个人计算机嵌入技术及点对点和多点会议系统。H.323 还涉及呼叫控制(call control)、多媒体管理、带宽管理及与各种网络之间的接口。H.323 基于集中式对等结构，其优点是协议成熟，定义完全，设备的稳定性强，互通性较好；缺点是协议复杂、成本高、不能与 No7 集成、不适用于组建大规模网络，且没有拥塞控制机制、服务质量不能得到保证、效率和扩展性较差。第四章 NGN 核心技术的发展现状4.1 NGN 核心技术在中国的发展现状我国在 90年代未开始下一代网络发展战略的研究，例如信息产业部电信研究院承担的“新时期电信网发展战略的总体思路”课题，为我国电信网的发展提出了很好的建议。随着技术与业务的发展，NGN 的内容也在不断的发展与完善。1999 年国家自然科学基金委员会设立专项基金创建了国内第一个“中国高速互联研究试验网络” ，连接了北京六个单位的节点并与中国教育科研网和中国科技网相连。该网络技术先进，在有关领域取得了一批重大研究成果，实现了与先进的国际下一代互联网（Internet2）连通，研制开发了先进多媒体实时交互环境系统，为我国各领域科学家参与国际研究大计划提供了基础设施平台，网络中使用了我国自主研制的 DWDM光传输技术，容量为 200Gbps，传输距离为 400公里。还研制建成了中国下一代互联网交换中心。 2002 年初，中国高技术研究发展计划（863 计划）的通信技术主体组也启动了“新一代信息网络（NGN）发展战略研究”的课题，此课题将以“NGN”为主题，在了解与掌握国内外最新研究和发展动态的基础上，结合中国国情，深入研究和分析网络技术发展过程中包括技术、业务、市场等方面的核心问题，提出切合我国实际、符合世界潮流、具有前瞻性的网络技术发展主导趋势。并将结合国家 863计划的实施，凝练出新一代信息网络关键技术及在我国的总体发展战略。4.2 NGN 核心技术在世界的发展现状到目前为止，没有一个标准化组织或权威机构提出对 NGN的严格定义。在国外，NGN并不是一个新的专用词汇，一般泛指采用了比目前的网络更为先进技术或能够提供更先进业务的网络。时至今日，运营商、制造商和服务提供商对 NGN仍看法各异。NGN更像一把大伞，用来泛指 PSTN/ISDN/GSM phase 2+以后的网络发展。在 1996年，由美国政府与大学分别牵头提出了 NGI（下一代 Internet行动计划）和 Internet2。与此同时，国际上还有多个由政府部门、行业团体、标准化组织等机构组织和参与的NGN行动计划。例如：IE