（毕业设计）NGN与PSTN共同组网模式探讨.doc

编号：_ 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 论文题目：论文题目：ngn 与与 pstn 共同组网模式探讨共同组网模式探讨 摘要摘要 ngn 在业务上具有网络融合的概念，ngn 网络的建立涵盖了对窄 带语音网络的替代，特别是对 pstn 的替代。本论介绍了 ngn 技术和 pstn 网络的基础知识，随后根据 ngn 特点、pstn 网、分组数据网的一 些知识分别从新建、部分新建和融合建设三个层面对 ngn 网络的组织 展开讨论，给出了网络规划组织、运行维护方面的策略。 从单纯性 ngn 组网开始，通过给出了大网模式下国际、国内长途 和本地网、其他运营商之间的网络组织和互联控制的网络模型，展开 了对 ngn 网与传统 网络共存、网络智能化改造的讨论，基本解决了大 网组织下分层问题，避免运营商今后网络功能拆分时的重复建设问题。 本论文研究的核心是使用两张网络共同承载当前用户需求的各种电信 业务负荷，以最优化投资建立面向未来的的网络，并讨论了不同网络 层次运营、互通、管理、接入的方式，基本解决了运营商全面替换网 络和新建专用网络所带来的成本、管理、业务的矛盾。 本问研究的在单独、共存、融合等不同情况下 ngn 和 pstn 的组网 建设方案，对新兴运营商建网和对解决当前固网运营商面对 ngn 演进 机遇抉择提供了有效的建议，因此，对传统电信运营商和新兴电信运 营商都具有一定的参考价值。 关键词关键词： ngn pstn voip abstract in the plane of service , ngn has the mean of integrated network ,the next generation network had been integrated all of the narrow voice service, especially the pstn phone call ,in this thesis , depending on the experience in running the pstn and in testing on ngn, the history if ngn and the basic knowledge of pstn and ngn had been introduced. in the following, how to design a self-governed ngn ,a parallel network, with pstn or a integrated network that had been discussed for future network by the result of discussion, programming and maintenance the new network the strategy had been give out. in this thesis, the possible question in the new network had been discussed, too. from setting up a self-governed ngn , which give out a series of model for international, national and local network in big network mode, and give a way for operation and management the joined network which are controlled by different telecom corporation. in next chapter, which discussed the intergrowth problem for ngn and pstn, discussed the intelligence rebuilding of pstn by ngn technology .using above result, can avoid redundant projects when telecom corporation make the same service in the different network, the finally aim is building future network by cost optimization, by discuss the way of operation , interconnection, management and access, the fundamental problem in cost, management and service had been solved, when the telecom corporation want to replace the whole old service network and build a bran-new ngn. the research of this thesis provided sine way for build future telecom network, that is build co-operation network or integrated net work or just ngn. by this thesis, new corporation old corporation could get valuable advice for they decide how to do when face the ngn progress. keywords: ngn pstn voip 目录目录 第一章第一章 绪绪 论论 .1 第二章第二章 下一代网络下一代网络 .2 2.1 下一代网络产生的背景 .2 2.2 下一代网络的概念和特征 .3 2.3 下一代网络的体系结构 .4 2.4 ngn 的核心技术软交换 .6 第三章第三章 传统语音网络的特征传统语音网络的特征 .7 3.1 pstn 网的网络结构及主要业务 7 3.2 传统网络发展面临的主要问题和困难.8 3.3 传统网络未来发展的前景.9 第四章第四章 单纯性单纯性 ngnngn 网络的组织网络的组织 .11 4.1 ngn 网络结构与运作模式 11 4.2 ngn 长途骨干层的网络结构 12 4.3 ngn 本地业务网 14 4.4 ngn 网络应用中存在的问题与解决办法 16 4.5 ngn 网络管理 18 第五章第五章 ngnngn 与与 pstnpstn 网络的组网网络的组网 22 5.1 ngn 网络在全球化应用中的组网思想总体概述 22 5.2 ngn 在国际网络上的组织 23 5.3 ngn 在国家骨干长途网上的组网模式 24 5.4 其他问题 26 第六章第六章 结束语结束语 .28 参考文献参考文献 .30 致谢致谢 .32 第一章第一章 绪绪 论论 目前ip网络已经被越来越多的企业和个人所使用，对于不 断增长的用户群体和用户需求，现有的网络已经很难满足这种 增量到2005年底，中国市场已经达到1100万线软交换，在网用 户达到110万随着近年来国内外电信市场开放、竞争引入的步伐 不断加快，以语音、多媒体网络与数据通信网络融合、分层控 制及统一ip承载为代表特征的下一代网络（ngn）正在悄然向我 们走来 。 随着业务和技术的发展，一百多年来电信网络体系经历了 重要的演变。从模拟到数字是电话网时代有代表性的技术革命， internet的崛起则是其中又一个重要的里程碑，随着互联网技 术和数字通信技术的飞速发展，电信网和数字通信网， internet技术正在互相渗透，相互融合。而传统的tdm电信网络 逐渐暴露出其局限性。单一的话音业务已经无法适应市场需求， 有待改变和发展。未来的下一代网络将能够提供语音，数据， 视频和多媒体综合业务来满足客户日益增长的需求。网络演进 特别是pstn向下一代网络的演进是目前人们关注的焦点。业务 创新将是为pstn运营商提供新的利润空间和赢得未来的根本途 径。以软交换技术为核心的下一代网络以其开放性，标准性， 分层次和融合性，以及注意保护现有在tdm设备上的投资和业务 提供的连续性，满足电信运营商之间日益激烈的竞争要求。本 文研究的核心是使用两张网络共同承载当前用户需求的各种电 信业务负荷，以最优化投资建立面向未来的的网络，并讨论了 不同网络层次运营、互通、管理、接入的方式，基本解决了运 营商全面替换网络和新建专用网络所带来的成本、管理、业务 的矛盾。 第二章第二章 下一代网络下一代网络 2.12.1 下一代网络产生的背景下一代网络产生的背景 目前电信业务发展迅速，以互联网为代表的新技术革命正 在深刻地改变着传统电信的概念和体系，电信界正面临着一场 百年未遇的巨变，其特点是： (1) 新业务层出不穷，数据业务快速发展，数据业务量迅 速膨胀。 (2) 新的语音压缩技术已经可将话音信号压缩在低于 64kbit/s 的信道上传递。 (3) 计算机技术的发展和计算机互联需求的增加，使得基 于ip 或atm 的分组交换数据网日益发展壮大，这种分组交换网 将适合各种类型信息的传送，而且网络资源利用率高。 (4) 传统的基于tdm 的pstn 话音网，虽然可以提供速率为 64kbit/s 的业务，但业务和控制都是由交换机来完成的。 (5) 从网络角度看，传统的以电话业务为基础的电路交换 网无论从业务量设计、容量、组网方式还是从交换方式上来讲， 都已经无法适应新的发展趋势，积极发展下一代网络已经成为 电信发展的必然趋势。 目前互联网已发展成为全球的信息网络，其规模和用户数 量仅次于电话网和有线电视网，互联网的快速发展极大地改变 了人类的社会、政治、经济和文化生活。从其发展的过程来看， 互联网有许多方面与构想中的全球信息基础设施(gii)有着惊人 的相似之处，如覆盖全球、全方位命名、可支持视频、音频等 多种业务。而这些方面恰恰是pstn 所固有的缺陷，因此互联网 的快速发展既给我们带来了机遇，又使我们面临严峻的挑战。 专家预测互联网的未来发展必然会促使通信、广播、计算机和 数字技术之间的互相渗透、重组和新生，互联网在下一世纪的 社会经济发展中将起到越来越重要的作用。所以无论在技术上 和业务上，话音网络与数据网络的融合将成为网络发展的必然 趋势。 2.22.2 下一代网络的概念和特征下一代网络的概念和特征 ngn 泛指一个不同于目前一代的，大量采用创新技术，以 ip 为中心同时可以支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。 未来的ngn 网络应满足如下特点：从业务上看，应支持话音、 视频和多媒体业务；从网络上看，垂直方向应包括业务层和传 送层，水平方向应覆盖核心网和接入网；从技术特征看，希望 有传统电话网的普遍性和可靠性、internet 的灵活性、以太网 的动作简单性、atm 的低时延、光网络的带宽、蜂窝网的移动 性、有线电视网的丰富内容。 为实现ngn，电信运营商、设备制造商和itu-t、ietf 等众 多标准化组织纷纷提出各自对ngn 的设想，从不同角度描绘 ngn。简而言之，为大多数人能接受的ngn 的定义是：采用软交 换技术实现端到端业务的交换；采用ip技术承载各种业务，实 现三网融合，采用mpls（多协议标签交换）实现ip 层和多种链 路层协议（atm/fr、ppp、以太网或sdh、光波）的结合；采用 otn（光传输网）和光交换网络解决传输和高带宽交换问题；采 用宽带接入手段解决“最后一公里”的用户接入问题。 下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业 务的综合开放的网络构架，概括起来，有以下特点5,18： (1) 开放的体系结构 下一代网络将传统交换机的功能模块化，按照不同的功能 将其分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划 分，各自独立于其他部件自行发展，部件间的接口基于相应的 标准协议。部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，这样运 营商就可以根据不同的业务需求自由组合各部分的功能产品来 组建网络。部件间协议接口的标准化可以实现各种异构网的互 通。 (2) 业务驱动的网络 下一代网络采用分层的网络结构，即采用软交换的思想， 实现业务与呼叫控制相分离，呼叫控制与承载相分离。分离的 目标是使业务真正独立于网络，灵活有效地实现业务的提供。 用户可以自行配置和定义自己的业务特征，不必关心承载业务 的网络形式以及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵 活性。 (3) 基于统一协议的分组网络 目前提供各种业务的网络是独立的，例如：pstn（公共交 换电话网络）、gsm 提供话音业务；各种数据网 （atm、ip、x.25、fr）提供数据业务；catv（有线电视）提供 宽带模拟视频业务。为不同的业务组建不同的网络，是非常不 经济的，不利于降低运营成本，因而，三网（电话网、数据网 和catv 网）融合是大势所趋。而三网融合的手段只能是基于灵 活的、分组交换的宽带网。 (4) 设备接入综合化 下一代网络将支持众多的协议，通过这些协议对各种接入 设备进行统一控制，从而最大限度地发挥网络的性能。 (5) 设备控制策略化 下一代网络将采用基于策略的设备控制机制，通过专门的 策略服务器可以对相关策略进行增加、修改和删除，便于对网 络设备的工作过程进行动态干预和集中维护。 2.32.3 下一代网络的体系结构下一代网络的体系结构 分组化的、开放的、分层的网络架构体系是下一代网络的 显着特征。业界基本上按业务层、控制层、各层之间通过标准 的开放接口互连6,15,19。这一模型经过几年的论证现已广为接 受。下一代网络的参考模型如图 2.1 所示，自下而上分为 4 层： 接入和传输层、媒体层、控制层和业务/应用层。 图2.1 下一代网络的体系结构 接入和传输层(access and transport layer)：将用户连 接至网络，集中用户业务并将它们传递至目的地，提供宽带、 移动、固定用户等各种接入手段。 媒体层(media layer)：将信息格式转换成为能够在网络上 传递的格式。例如：将话音信号分割成atm信元或ip 包。此外， 媒体层可以将信息选路至目的地。 控制层(control layer)：包含呼叫智能。此层决定用户收 到的业务，并能控制低层网络元素对业务流的处理。主要完成 接续控制、资源管理等功能，其核心是软交换(softswitch)， softswitch是ngn的核心控制构件，体现了ngn 的网络融合思想。 业务/应用层(network service/application layer)：在呼 叫建立的基础上提供额外的服务。由一系列的业务应用服务器 组成，提供各种各样的业务控制逻辑，完成增值业务处理，同 时提供开放的第三方接口，易于引入新型业务。 将现有网络演变成下一代网络并非一日之工，原有的网络与 新网络将并存相当长的时间，所以新网络还需能够和原有网络 互通，这要求新的网络体系能够完成以下功能： 采用tdm 传输网与现有ss7信令网互通； 与现有的业务（如智能网提供的业务）互通； 与现有的pstn 网络体系融合。 2.42.4 ngnngn 的核心技术的核心技术软交换软交换 软交换技术作为业务与控制、传送与接入分离思想的体现, 是 ngn 体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通 过软件来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能。各 实体之间通过标准的协议进行连接和通信，便于在 ngn 中更快 地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务,集中体现了“业务 与网络分离，控制与承载分离”的思想。相信未来的软交换应 该是尽可能简单的，智能则尽可能移至外部的业务服务器和/或 业务层。 软交换（softswitch）的概念最初是 1997 年由朗讯公司贝 尔实验室（bell core）提出来的，初衷是为了将现有的传统 pstn 电路交换网与 ip/atm 数据网融合。要改变网络设计，先将 呼叫逻辑与接入信号分离。这种创新性的体系结构改变了人们 在 pstn 网上传统的通信方式，并于 1999 年 5 月发起成立了国 际软交换协会（iscinternational softswitch consortium） 。 在我国，对软交换技术的研究始终保持与世界同步，信息产业 部电信传输研究所已制定软交换的标准，国内各运营商也对软 交换非常关注。软交换所面临的主要问题就是多协议，由于支 持的协议很多，而且这些协议来自于不同的标准化组织，因此 给技术研究、设备生产、通信运营等各方面都带来了一些困难， 但我们相信在不远的将来，我国通信行业必将顺利实现向下一 代网络的顺利过渡。 第三章第三章 传统语音网络的特征传统语音网络的特征 3.13.1 pstnpstn 网的网络结构及主要业务网的网络结构及主要业务 现代电信网主要存在三大网络:固定电话网、移动通信网与 数据通信网。在现代电信网络的发展史上，传统电话网络的组 织结构和现代的数据通信网是共同成熟、互相借鉴、互相促进 发展的，数据通信网得益于电话网络和程控交换技术的发展， 而传统电话网络也因为计算机网络的发展使其路由组织更加完 善和安全，从而达到现在的99.999%的安全级别。 图 3.1 pstn网网络结构图 电话网是目前覆盖范围最广，业务量最大的网络。电话网 分为本地电话网和长途电话网。本地电话网是在同一编号区内 的网络，由端局、汇接局和传输链路组成;长途电话网是在不同 的编号区之间通话的网络，由长途交换局和传输链路组成。目 前，电话交换局是电话网中的核心，采用数字程控交换设备， 每一路电话编码为64kbitls的数字信号，占据一次群中的某一 时隙，在信令的控制下进行时隙(time slot)交换，从而和各个 不同的用户相连。由于计算机程控交换技术的大发展，我国电 话网络从90年代的五级网络演变为目前的三级网络。根据服务 区域的大小，电话交换局可以分为一级中心、二级中心、三级 中心、四级中心和五级中心，即c1,c2,c3,c4和c5.其中cl, c2, c3, c4为长途转接局，c5为端局。如图3.1所示的pstn电信网， 目前c1, c2合并为一级，即dc1, c3, c4合并为一级，即dc2， 一级交换中心之间形成网状连接4 目前传统语音网络承载的业务主要是基于窄带语音的传统 电话拨号业务和增值业务，主要有:国内、国际长途电话，市话 业务，isdn语音和视频通信业务，窄带调制数据业务，来电显 示、短信、信息台等增值业务，110, 119, 120等免费的紧急服 务业务。 3.23.2 传统网络发展面临的主要问题和困难传统网络发展面临的主要问题和困难 传统电话网络目前面临着很大的困难20，主要表现在: 1) 业务方面:一是社会的发展使人们活动的空间越来越大， 生活、工作的快节奏让人们很难再到固定地点接听电话，因此， 移动电话的普及导致固定电话用户大量转网，竞争导致arpu(单 机产出)变得很低，固定电话网络的利润难以再维系其高额的运 营成本;二是世界各国电信都逐渐由国家垄断经营转变为开放性 经营，运营商的竞争机制，使得传统电信运营商再一次付出惨 重的代价;三是窄带网络已经无法满足人们对网络时代下不断涌 现的各种新业务的需求，新兴业务提供商不断使用增值类业务 蚕食现有运营商的增长空间，在原有业务不能继续创造收入增 长的情况下传统运营商竞争力大幅度下滑。 2) 运行成本方面:传统窄带电话网络由于使用的是时间片 的独占，无空闲利用、无信息压缩，意味着占用更大的资源和 带宽，其通道利用率通常只有voip宽带电话的40%左右，导致每 一次通话成本偏高:另一方面，程控电话交换机一般都是在九十 年代建立的，由于当时计算机技术的不成熟，设备一般都体积 庞大，能源消耗和维护费用高居不下。 3) 建设成本方面:传统电话网络需要使用昂贵的铜缆从程 控交换机开始接到每一个用户家里，而这些电缆并非一劳永逸， 加上国内今年发展迅速，市政迁改、土地开发此起彼伏，电信 公司不堪重负;这些用户电缆由于常年暴露在风吹、日晒、雨淋 或碾压、水沁下，每年的维护费用也非常高。在农村， 一条每 月产出仅30元的用户线从1:干电缆、配线电缆到户线建设成本 竟然可以达到1500元以上(还不算局端设备和赠送的终端)，而 铜缆由于在户外还常常会遭受盗割的风险，固定电话运营商的 难处显而易见。 3.33.3 传统网络未来发展的前景传统网络未来发展的前景 由前面的内容可见，传统电话网络在未来发展不容乐观， 但传统电话是否会像原来的大哥大、寻呼机那样突然间就在群 中消失呢?答案是不会，至少未来5年，甚至10年内不会。主要 有以下的原因:固定电话网络己经在全国布设到位，电信运营商 绝对不会允许已经投入的资产白白烂掉;固定电话有一个得天独 厚的优点，高清晰、无辐射、待机不耗电，人们使用固定电话 聊天、讲话远比用移动电话自然、舒适:固定电话还不会因为停 电而中止服务，如果电信企业和用户耗能合并计算，固定电话 可能会比移动电话和宽带电话耗电更少;铜缆通过dsl技术可以 解决一部分要求不高的用户的数据接入问题，有较高的重复利 用价值;中国城乡差异很大，世界城乡差异更大，传统的电话在 承担普遍服务的能力上仍然是最强的。 voip电话的出现、gsm的普及、3g的发展对pstn网固定电话 用户来说无异是严重的打击，但至少在中国，传统网络不会像 当年纵横制交换机被程控交换机替代那样快速消失，它还将运 行一段时间，它会通过智能网升级和网关局接入等方法实现和 其他网络业务的综合和提升，从而使它的生命尽可能的延长， 直至最终退出历史舞台。 第四章第四章 单纯性单纯性 ngnngn 网络的组织网络的组织 4.14.1 ngnngn 网络结构与运作模式网络结构与运作模式 目前，由于ngn网络刚刚开始建设和应用，大多数业务仍 然是基于语音和流媒体的业务，且由于运营商本身运营的局限 性，ngn网在硬件层上还是在参考固定电话网络结构来建立，因 此网络结构比较简单，主要涉及两个层面：一是长途骨干层， 主要用于代替目前的pstn长途骨干网络，网络结构较清晰，提 供较少的多媒体应用；二是本地业务接入层，网络结构不明显， 主要是提供终端用户的接入，具备较灵活的媒体业务。图4.1显 示了长途骨干层网络和本地业务接入层，其中，在本地除使用 ngn终端设备外，还可以通过中继网关（tg）和信令网关（sg） 将窄带语音网络接入ngn网络，实现业务上的互通24 图 4.1 软交换网络的全面应用 4.24.2 ngnngn 长途骨干层的网络结构长途骨干层的网络结构 ngn 在网络组织的设计上，长途网络大多是参照原pstn骨 干网络长途交换局的地位进行规划和布局，在原来的少量的大 城市或地区中心，设置软交换平台，负责话路和业务的交换控 制，而在原来的dc1和dc2局位置，设置中继网关，负责与本地 pstn网进行业务和信令互通（中继网关和信令网关和一节点）， 由于一个软交换平台理论上具备能够处理上百万，甚至几百万 线条话路的能力，完全具备替代几个甚至几十个传统窄带长途 交换局中程控交换机的处理能力，在加上他可以采用互联网作 为业务和业务控制信令的媒介，业务提供不在受地域的限制， 从图中可以看出，ngn组网中充分利用了软交换平台处理能力很 强的特征，简化了长途层面的控制核心结构，因此各大城市间 不必再使用直连2m中继进行城市间的互联。只要宽带互联网 /atm网/帧中继等数据承载网络能够到达、带宽足够，就能够保 证业务接入和接出到相应的地域，并能够通过中继、语音网关 与现有的pstn或移动网络进行语音业务上的互通。 ip数据链路 软交换平台间逻辑路由 图 4.2 软交换平台间的路由关系 图4.2 表示了四个大城市间的软交换平台通过互联网进的 网状互联组织结构。软交换平台向另一个软交换平台发起呼叫 可通过ip地址静态路由表或位置服务器动态查询受话端到达路 由，静态路由表适合于小的网络和较少的节点，建立专用位置 服务器实现动态路由可以适用于规模较大的网络24 。专用位置 服务器可存在于hlr（用户归属位置寄存器）内，与客户信息和 业务数据共同存在，还可以通过它对平台间业务支持能力、平 台活动状态进行注册，实现平台级的客户服务功能。在图3.1中 下半部分左侧虚框内所示，在一个城市范围内，可以通过城域 网与本地网软交换平台进行互联，由本地网软交换系统负责向 用户提供服务；如右侧虚框所示，还可以通过中继网关连接本 地网汇接局，实现ngn网长途业务呼叫本地pstn网用户在汇接层 的落地。 在传输层上考虑网络的安全和稳定性，建议骨干网络采用 专用实体网络。即在一工人电信企业内部，骨干层采用物理光 线组建专用ip网，如中国电信的cn2，它不直接承载互联网上的 各种业务，主要用于承载需qos和安全保证的内部业务、大客户、 重要客户的服务，以解决各种低级别服务和垃圾消息抢占资源 的问题，确保网络稳定，确保业务的各项qos指标。对于这样一 张网络，一般属于一个运营商拥有，不同运营商可以根据业务 规模，通过ip网关和业务网关互联，也可以以专用网的身份在 骨干层直接互联；专用网由于与internet隔离开来，还可以用 来出租如银行、军事、政治、企业等保密、稳定等要求很高的 专用虚通道，在成本上非常经济。 从以上文字说明和图片说明中，对于ngn网内长途和本地 之间的话务流向基本类似于pstn网当前网内话务情况；但对于 ngn网呼叫pstn网长途用户和pstn网呼叫ngn网长途用户却存在 一个网络识别的问题，由于远端网络可能实现了混合放号，本 地数据将无法确定话务应该流向哪一张长途网络更有效，为确 保拥护能够充分享受网络最大的支持，最好参照目前不同运营 商间使用的受端入网模式，即全部长途业务仍按照原来的区域 代码模式，优先使用同类型网络，等业务到达对端后，由对端 负责识别被叫用户具体位置，通过回送承载能力标识来保证用 户服务的有效性；对远端城市没有ngn的，用户呼叫时在本端进 入pstn，由本端直接回送承载能力特征，使用窄带语音进行通 话（也可能使用双信道isdn视频通信，但须杂网关转变为isdn 呼叫请求） 。 4.34.3 ngnngn 本地业务网本地业务网 ngn本地网以软交换平台为中心，与接入设备、媒体网关组 成星型网络。考虑电信级服务要求，以及当前各厂家推出设备 的负荷能力，可以在用户覆盖需求在400万左右的区域建立独立 的软交换本地网，网内以星型辐射方式实现业务网的全覆盖。 山于软交换平台用户话务处理能力非常大，如中兴软交换平台 据说可承载800万用户，对就足以满足一个1000 2000万人口的 大型城市应用，但是考虑服务的安全性，建议在一个区域设置 两对软交换平台共同覆盖一个地区，两者以负荷分担方式为主 备用承载用户的服务，网络在软交换层面基本消失，而数字终 端用户、用户接入层网关、传统业务网关、媒体网关等以逻辑 上的星型结构接入到本地软交换平台中，形成一个 如图4.3所 示的双星型本地网，同时对每一个终端设备，可以分别由两套 软交换平台进行主备用控制，确保网络的安全，而用户的身份 和业务定义由软交换所连接的hlr设备进行识别。本地ngn业务 网由于直接面向客户，不能够使用对业务有所限制的专用数据 网络，必须充分利internet的互联性和开放性特征，在开放的 网络中向不同用户提供业务，因此它不能将业务限制在某一特 定城市或地区使用，但恰恰是区域不确定的特性，即客户有可 能获取漫游性、标识唯一性的服务，如广域ip central，当然， 对于流媒体类业务，通过节点的多少、距离的长短，对通信的 性能和质量有较大的影响，因此，本地ngn组网时易充分发挥城 域网距离短，带宽冗余度大的优势，以人中城j卜为中心，建立 中、小型软交换平台和丰富的业务服务器和媒体网关，替代原 市话汇接局和端局的位置，为用户提供丰富的流媒体业务和各 种增值类业务。正是业务的开放需求和软交换系统的处理能力 决定了本地ngn网网络结构的简化和服务范围的延伸。由于业务 的开放性和网络的简化，ngn本地网层面的网络管理将被淡化， 而被加强的是面向客户的接入管理、业务管理和服务管理。对 于ngn承载网的网络管理则主要交给基础数据网进行规划、维护 和管理，ngn中央网管则主要负责业务功能、业务通达、业务开 放、计费帐务、安全、软交换及接入设备等方面进行维护和管 理 图4.3 本地网的路由双归属星型网络 本地ngn网不算是真正的本地化网络，它是以本地用户群为 基础，依靠本地用户内外存在的密切关系进行发展壮大和提供 服务的业务网。并有可能在一个范围相对较大地区进行辐射， 由于业务的开放性，多个本地ngn网将存在一定的业务交叉和用 户交叉，并继承了传统电话网的一些有益的特征，给临时离开 居住点的客户提供了很大的便利。 4.44.4 ngnngn 网络应用中存在的问题与解决办法网络应用中存在的问题与解决办法 1) ngn网络存在的主要问题 目前，ngn存在的问题表现在: （1）标准众多且各标准间存在兼容性问题。目前标准制 订活动在ngn领域的标准化组织如itu-t的第11和16工作组、 ietf的ep telephony工作组、信令传输工作组(sigtran),媒体 网关控制工作组(megaco),et si的tiphon、国际软交换协会 (isc),3gpp, 3gpp2, dsl论坛、parlay等，都在制订大量的标 准，某些标准之间还并不兼容; 在一定程度上给ngn的全球性运 营带来障碍 （2）标准体系接口太多，网间互操作性是个问题，管理 起来也非常复杂 （3）开放接口也多，安全性控制相对复杂; （4）由于内部接日众多，很难形成统一的api接口，即使 有，应用起来也涉及多方互通导致成本过高； （5）没有大规模实践的例子，缺乏经验指导，很难及时 从实践中得到有用的反馈； （6）大而全全的协议体系导致复杂的实现，复杂的实现 又造成设备和业务成本较高，对ngn的推广形成阻力。 （7）用户端网络供电问题和终端价格是限制ngn固定电话 成为电话新的生力军的因素。 2) 统一标准一问题解决的必由之路 从tc p/ ip协议取得的成功来看，简单、规范、标准化的 协议更容易得到普及化和有效益的应用，ngn必须规范标准，简 化协议才能够得到较好的发展。至于简化标准和协议所带来的 安全隐患，恰恰是计算机时代比较容易解决的问题，可以使用 标准以外的加密和软件处理来解决。目前ngn正在向如sip这样 的协议进行标准化，所以ngn统制的时代应该会很快就会到来。 (1)对于标准不统一类的问题，由于前期h.323等协议技术 在与pstn互通、移动性、多业务管理不成熟，qos也不能保证， 目前各种协议正在向ngn协议进行汇总和归并，目前h.323己经 是ngn协议的一个子集，ngn协议已经逐步实现标准化，协议不 统一问题基本得到解决，随之而来的终端统一也将在大发展时 逐步得到统一 (2)业务开放复杂同样是不统一引起，只要在业务应用层面 建立强大的业务生成环境和业务服务控制服务器，将业务服务 由原来的集中存放改为分布式管理，即电信运营商在业务层以 对icp开放的对节点内星型网络结构负责最上层的业务部署和控 制，同时利用sip等协议内部为业务类别和业务信息结构所设计 的字段结构来实现业务信息流的标准化，业务实现的内藏化， 必将大大简化业务开放的复杂度，为用户提供丰富灵活的多媒 体电信业务 (3)对于用户端供电问题的解决，目前仍存在一定的困难。 如家庭网关设备或onu日前本身在待机状态至少耗电10w以上， 需要专门的备用电池才能解决短时间停电问题。当前较好的解 决办法是用户端仍然采用传统电话，即用户端建立onu接入单元 的接入点，提供pots和数据两种接口，电源由电信公司统一提 供，前者牺牡功能，后者增加电信的成本;另外一个办法是进快 开发低能耗一体化家庭onu设备，将待机能耗降低到5w以下，将 成本降低到500元以下，将是ngn大发展的最佳驱动。 4.54.5 ngnngn 网络管理网络管理 ngn是以软交换为核心、基于分层结构的网络，具有丰富的 业务功能，使其虽然不全是实实在在的硬件网络，也有相对应 的网络管理平台。由于ngn网络的出发点是开放的协议，支持各 种不同业务的接入，对不同设备提供良好的兼容性，因此，虽 然ngn网管要求具有统一性、远程性、安全性、主动性等特征， 且管理的对象也要复杂的多，但实际管理起来比现有网络将更 加方便和简单。 图4.4 ngn网管系统结构 1) ngn网络管理的对象和基本功能 (1) 以软交换为核心的ngn管理的对象主要是ngn中的各种 网元设备、由网元设备组成的网络和资源、网络上可提供的各 种业务等。目前主要网儿设备有软交换设备、中继网关设备、 接入网关设备、信令网关设备、综合接入设备、应用服务器、 媒体服务器等。 (2) 如图4.4所示为ngn网管系统结构，ngn网管系统在功能 上覆盖了从网元管理、网络管理到业务管理的所有层面，网管 人员即可以对网元进行操作、维护和管理，也可以轻松地处理 各种数据和语音的组合功能。 其基本系统的管理除操作更灵活方便、管理内容更多和实 现方式不同外，与传统网络管理在实质上区别不大，本文不深 加深述。 其应用系统的管理又应可分为网络管理和业务管理: 网络管理:包含长期管理和短期管理。短周期的实时管理 和瞬间反应管理，如流量控制、在线修改路由等呼叫数据;长期 管理主要是实现长期的话务流量控制、长期和相对稳定的局数 据的配置管理等。 业务管理:含业务提供、业务保证、计费和成本管理等业 务直接相关内容，是面向客户的服务流程的定义和管理。 2) ngn网络的安全 由于ngn网络的开放性，ngn需支持对运营网络的所有层面 实施保护措施，即建设中须充分考虑网络设备的安全、数据通 信的安全、远程接入的安全。 （1）对网络设备(含ngn各网元和网管管中心设备)的安全 主要可完善身份认证和授权体系，并通过告警体系和安全日志 进行监控和管理。 （2）对远程接入的安全机制须应用防火墙系统和相应的加 密系统解决，对部分网络通道可以采用定制vpn或专用网络限制 开放网络的流量冲击非自然攻击，特别是需要将软交换系统及 上层业务控制服务器设置在防火墙保护之内。还可设定专门的 安全陷阱服务器，即对非授权攻击进行假认证，防止连续攻击， 并及时告警和查找攻击来源。 (3) 对数据通信安全则可以采用专用网络加防火墙隔离， 也可以使用mpls, ipv6支持的vpn功等解决，对用户的通信数据 主要使用加密和安全通道租用等方式解决。同时，对用户隐私 需要可由软交换支持直通式(p2p点对点，不经第三方服务节点 转接，地址在两个会话对象间透明)、转接式(即通信经第三方 服务器转接，用户看不到会话对方的通信地址)、随机式(即可 以，方使用直通式呼出，保持高效，另一方使用转接，保持隐 私，通过会话的不完全性实现信道的保密)。 3) 分权分域管理 由于软交换平台容量能力很大，涉及到对用户覆盖的分区 域性和服务的分区域性问题，统一管理将会引起对客户业务管 理中的服务问题，各种业务和服务调度相应缓慢。因此，ngn网 络应能够实现用户业务、网元设备的分权，按照服务范围、用 户规模的分区域管理。 设备管理的分权分域:不同地区的本地网只能维护其自身的 网元设备，不能对其他区域的设备进行任何配置和操作。分权 标识可以通过ip地址、设备进网标识、用户地址信息等核定分 权管理的区域。 业务管理的分权和分域:对同一个本地网的不同区域，按照 该区域用户和漫游至该区域的用户接入流量进行业务和收入进 行统计和管理，本地网提供面向客户的集中管理，统一服务界 面;对不同本地网共享一套软交换系统的，各自使用所分配的号 码资源在其内部网关上开展业务，不能在其它城市网关或利用 其他城市号码资源开展业务，对不同城市间的用户漫游，需由 其主管部门或两城市间另行签订漫游协议后在软 交换hlr中进行注册，才能够实现保证qos的处理。 4) 终端进网设备的安全 由于ngn网络的开放性和协议的标准化，在用户家庭实现三 网合一后很容易出现用户身份被盗用的危险。为保证用户身份 不被盗用，确保业务的安全性和用户费用的可靠性，用户硬件 终端或软终端需具备设备识别码和密钥，并可参照银行系统下 发专门的用户数字认证信息，对认证过程进行加密，防止非法 盗用;也可以发放如手机中的sim卡，保证用户可以方便的使用 任何一台终端以自己的身份和主叫标识呼出话务;用户平时为系 统在线模式，如出现其他连接尝试时及时向用户发送告警信息， 督促用户加强安全管理，同时，系统对在线用户不允许二次登 陆。对用户终端不需要漫游的，还可以限制网络、网址，以确 保用户接入的合法性。在ipv6普及后，应可以用限制网址的方 式实现接入的唯一性控制。 第五章第五章 ngnngn 与与 pstnpstn 网络的组网网络的组网 5.15.1 ngnngn 网络在全球化应用中的组网思想总体概述网络在全球化应用中的组网思想总体概述 1) 通过前而单纯化网络的分析和我们在pstn等传统网络的 运营经验，为保证ngn网络向电信级可运营化网络发展，ngn与其 它运营商和其它类型的网络共同组网时的组网模式应该采用虚拟 的分级化网络即网间级、网内级和接入级 网间级：负责不同国家、不同运营商之间的接口，负责网关 功能，提供网间的互通控制、收入结算、安全检测等功能。 网内级：是对同一个运营商在一个相对稳定的区域内建立的 分担负荷并稳定网络业务性能的ngn骨干级软交换节点，不同地 域的骨干节点互联形成运营商的骨干ngn网络。它主要避免网上 数据流占据过多的带宽资源，将地域性数据流限制在一特定范围 地域互联网络内流动，缩小时延，对跨地域通信通过骨干节点进 行互通和分配，骨干节点不承担细致化业务，类似于原长途交换 局的位置。 接入级：一般仅限于一个中心城市和周边的经济带，用户正 常情况下在同一个城域网上使用ngn提供的业务。特殊情况下允 许用户直接或间接(在其他接入级注册)漫游到其他地区使用。 2) 对ngn和传统网络的组网，一般可在对等级上使用网关 (gw)进行互联。如在pstn国内长途网上发送的呼叫远端ngn用户 业务，需要到达异地网络后识别为ngn本地网用户，则可以选择 pstn长途骨干交换机与落地端本地网内级ngn软交换平台:同时 ngn骨干网也承担备用长途网的作用，反之同样成立。这样的网 络结构清晰，便于管理。 3) ngn与pstn网组网在当前pstn网用户优势情况下的优点: ngn与pstn组网可以形成两张平行的，管理上互不千扰且在业务 流量承载能力上能够进行弹性互补的网络。当一张网络资源不足 时可以利用另外一张网络的富余能力疏通业务;当一个网络出现 瘫痪时可以快速通过另一个网络进行业务疏通或对重要客户的关 键业务进行保证。 4）网间互通安全问题。在ngn网与传统网络用户通信的过程 中，由于pstn网络只能够传递业务信息，不能够传递上层控制信 息，因此软交换侧和程控交换侧双方都不具备控制对方网络设备 和业务的能力，网络安全类似于传统网络间业务所涉及的安全问 题。 5.25.2 ngnngn 在国际网络上的组织在国际网络上的组织 ngn 在国际电话业务中可以承载或代替现有国际网络。现有 国际电话网使部分较贫穷国家往往通过第三方转接国际长途电话， 导致国际电话成本偏高，效果差。而使用ngn模式，各个国家可 以轻松地应用软交换国际网关局通过数据承载网沟通实现国家间 直接的互联互通，一些小国甚至可以根据需要，租用其他国家软 交换系统的富余能力，只要建立廉价的中继网关（tg）和专用业 务管理平台即可快速组建和扩充民用网络，解决民众不断膨胀的 国际电话业务需求。 图 5.1 各种国际网关局 pstn 国际电话网和ngn国际电话网可以平行存在，而后者 将比现有国际电话网具备更多的优势。首先，ngn国际电话网具 备路由自愈合功能，只要一个国家互联网出口没有全断，它就能 够建立有效的业务通道；其次，它的成本也更低，一个国家在不 向多个主要国家建立直达物理路由的情况下就可以实现p2p（端 到端）结算，降低了结算成本，从而降低通话资费；第三，使用 ngn后，一些小国可以利用有限的传输资源获取更多的数据宽带， 即原来用于窄带语音的通道可以改为宽带网络出口使用，增加宽 带出口能力；另外，一些较发达国家可以拥有真正的物理的、路 由的、协议的、软件的双备份国际网络，国际业务将更加安全可 靠。 未来将出现不依赖于国家和政府的第三方独立电信运营商的 ngn国际电话网，满足一些不具备建立国际出口同时由不希望受 制于国外政治势力的国家、地区、小型电信企业的需要，如图 5.1所示，一个较小的国家完全可以就近（即保证时延和qos允许 质量）租用一个较大的软交换平台的部分能力来支持本国国际业 务的接口并通过远程管理平台对所辖业务进行管理。 5.35.3 ngnngn 在国家骨干长途网上的组网模式在国家骨干长途网上的组网模式 ngn网络在国家内长途骨干网上的组织结构，在当前，ngn网 络发展的初期，应考虑逐步发展、逐步替换的思路。逐步发展指 在当前电话通信业务还主要集中在窄带语音的pstn网的情况下， 应考虑新建交换局以小容量的长途软交换核心节点代替，满足当 前pstn网承载能力不足和下一代网有专有业务承载，在窄带话音 类业务方面，与传统pstn网形成平行网，并在核心节点层次与长 途dc1、dc2交换节点进行互联，原则上，ngn网核心节点不与 pstn网核心节点进行网状互联，仅在如图5.2所示ngn核软交换节 点覆盖区域内应用tg与对应dc1局ts进行互联，实现对区内业务 的全分担结构，同时在语音业务层面实现两网能力的弹性互补、 安全性的弹性互补、维护保障的弹性互补；逐步替换是指随着技 术的进步，在本地网大规模应用软交换技术后，由于ngn承载的 业务量的进一步增大和扩容、传统交换设备逐渐老化和淘汰，实 现全业务向数据承载网上转移。 ngn在国家骨干长途网上的组织规模应该考虑国家的大小， 对于总人口较小的国家，一个电信运营商可能只要建立一对中央 软交换平台的国际、国内合一节点负责国际和国内各地区间的沟 通即可，不必建立专门的国内长途网络，国内长途ngn与patn间 的通信只需要tg来解决即可；对于像中国、美国、日本等人口多 且业务需求大的国家，则应该考虑人口和业务量的情况单个或多 个省、地区内建立一套软交换平台的模式，即类似于原中国电信 的大区中心模式，一台软交换负责多个地区的长途呼叫控制，对 ngn与pstn或其他窄带语音通信的，在各省须落地处建立中继网 关，保证电话的到达。这样的网络可以与原有的窄带pstn网形成 弹性补充，满足节日高峰话务激增情况下用户电话通信的需求。 图 5.2 a、b两个地区长途层面pstn网与ngn网互联 ngn的使用不同运营商间互联互通问题日益突出。多运营