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NGN融合通信的关键技术

NGN需要得到许多新技术的支待,NGN网络架构中的每一个层面都有它相应的技术。比如:采用软交换技术或 IMS技术实现端到端的业务控制;采用1Pv6技术解决地址问题,提高网络整体吞吐屈;采用MPLS技术实现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……下面将对下一代网络涉及的几种主要技术做一个简单介绍。
I. 以开放体系架构为主要特征的软交换技术和IMS技术
(1)软交换技术
软交换(Softswitch)技术是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术,它具有开放的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点,可以提供语音、多媒体等多种实时业务,已经逐渐成为电路交换向分组交换演进的主流技术。采用软交换技术实现电路交换向分组交换演进是电话网发展的重要技术举措,它已成为电信网发展的一块里程碑,标志着新一代电信网络时代的到来。
软交换技术在继承的基础上突破了仅在各单一业务网络(如PSTN/ISDN、PLMN及Internet等)之间进行互通的思想局限。它通过优化网络结构不但实现了网络的融合,更重要的是支持了业务层的融合,使得分组交换网络能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能,同时可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新业务。
(2)IMS技术
IP多媒体子系统OMS)是一个基于SIP协议的会话控制系统,最初由3GPP提出,并得到ITU-T和TISPAN等国际标准化组织的广泛认可,目前已经成为NGN发展的主要技术方向之一。IMS技术在基本原理上与软交换技术是一种继承和发展的关系。IMS技术具有更加清晰开放的分层结构;其体系是完整的,可以用千组建大网;其业务能力更加强大,可以开发基千会话的下一代多媒体业务网。软交换技术和IMS技术都是支撑下一代网络的核心技术。软交换体系架构和IMS体系架构虽然都采用了应用、控制和承载相互分离的分层架构思想,但又各具特色。与软交换相比,IMS确实前进了一大步。同样作为控制层技术,IMS在体系设计上较软交换系统要高明许多。从总体上说,可以把软交换看成是NGN发展的初级阶段,而IMS将是构造固定和移动融合网络架构的目标技术,可以认为是NGN发展的中级阶段。
2. 基千MPLS、逐步引入1Pv6的网络技术
(1) MPLS技术
基于MPLS的IP网络技术是目前国内外主流运营商的一致选择。从今后的整体网络定位和业务发展趋势来看,逐步向网络边缘扩展的MPLS是面向传统和新型业务的核心承载技术,是实现网络融合的统一基础承载平台。随着技术及应用的发展,需要在MPLS网络中逐步部署MPLSOAM功能。MPLS主要用来提供成熟的BGP/MPLS方式的三层VPN和Martini方式的二层VPN业务。在全网统一策略的前提下,IP网络以
DiffServ(区分服务)模式为主,结合多种节点QoS保证技术,逐步实现业务的分类控制,用来满足关键业务及用户对网络传送的带宽、时延、抖动等性能要求。
(2) IPv6技术
互联网当前使用的1Pv4版本正因为各种自身的缺陷而举步维艰。在1Pv4面临的一系列问题中,IP地址即将耗尽无疑是最为严重的。尽管使用NAT(NetworkAddressTranslate,网络地址转换)技术、CIDR(ClasslessInter-DomainRouting,无分类域间路由选择)技术在一定程度上延缓了IP地址的紧张局面,但是移动通信技术的发展对IP地址空间提出了更大的需求,引入并采用新的地址方案势在必行。同时由千多媒体数据流的加入,对数据流真实性的鉴别,以及出于安全性等方面的需求都迫切要求新一代IP的出现。IPv6正是在这一背景下产生的。与1Pv4相比,1Pv6具有许多新的特点,它采用了新型IP报头、新型QoS字段、主机地址自动配置、内置的认证和加密等许多技术。1Pv6可以彻底解决1Pv4网络地址不足的问题,并对于移动数据业务有较好的支持。
3. 基千API模式的多层次业务开发技术
(1) API技术
NGN的一个重要特点是实现了业务能力的开放,从而有利千打破传统电信网封闭的格局,实现相对独立的业务体系。当然网络开放的前提是必须有相应程度的网络安全性保障,新业务的配置和网络安全域以外的应用对网络资源的访问不能影响电信网络的可靠性和安全性。在NGN的业务体系中,主要采用API(ApplicationProgrammingInter­face,应用编程接口)技术为高层应用业务提供访问网络资源和信息的能力。根据与具体协议的耦合关系,可以把API分为与具体协议无关和基千具体协议两类。与具体协议无关的API使得业务的开发与底层具体的网络协议无关,从而方便地实现跨网业务,其典型代表是ParlayAPI和JAIN。而使用基千具体协议的API进行业务开发,虽然使业务与具体的协议相关,但却可以充分利用协议的特性开发新颖的业务,其典型代表是基于SIP(SessionInitiationProtocol,会话发起协议)的SIPServletAPI,该规范由IETF制定。基于开放的业务平台、采用标准的API接口,为网络运营商提供新业务开创了未来美好的前景。
(2)业务开发技术
NGN的业务体系需要提供多种层次的业务开发模式,以适应不同级别的业务开发环境。根据抽象层次的不同,大致可以把NGN的业务生成技术分为API级、脚本(Script)级和构件/框架级3类。API级的业务生成方法是指基千相应的API规范直接开发业务,与脚本级和构件/框架级的业务生成技术相比,可以获得最大的灵活性。脚本级业务开发比API级业务开发的抽象层次更高,它屏蔽了底层软件的线程控制、资源提供、API调用等复杂的编程问题,更适合对业务流程较为了解而编程能力不强的业务开发人员,而且通过限制脚本语言的能力,还可以确保基千脚本的业务逻辑不能进行一些容易出错的操作,提高系统的安全性。构件/框架级业务生成方法的主要思路是把API封装成具有一定功能的构件,基于这些构件来搭建更高抽象层次的业务框架,业务的开发基千构件和框架进行。
4. 基千策略的动态网络管理技术
在向NGN迈进的同时,伴随着网络体系结构的改变和网络规模的急剧扩大,网络的管理问题将日益突出。与现在的网络管理相比,NGN对网管系统的功能和管理质量等不断提出新的要求,NGN网管系统的建设面临着若干挑战:实现管理重点向业务层和事务层的转移;解决网管系统的综合化和智能化要求;加强网络安全管理和用户管理;提供保证网络管理质量的技术。
另外,用户的管理是NGN中的新问题。传统电信网管理到交换机的用户端口就可以对用户权限、QoS、用户业务、计费进行管理,这是因为从交换机用户端口到用户设备都是用户独享的。互联网通过AAA(授权、鉴权、记账)对共享资源的用户进行上网管理,但它在带宽、QoS、用户业务、网络资源占用、安全等级等管理方面还有所欠缺。忽视用户管理,或者用户管理功能不全、不细是不能实现好的业务模式,从而达到好的赢利模式的关键因素之一。
随着对网络管理的深入研究,现在人们认识到仅仅依赖千通信协议和设备导向数据库是不足以对具有复杂分层服务的网络进行协调和配置的。因此基千策略的管理就应运而生了。概括地说,策略是一组规则,每条规则由一组条件和动作组成。在策略管理系统中,网络管理人员通过制定策略,并使这些策略自动转换成设备特有的指令,从而控制和管理网络。
应用策略对网络进行管理的好处是能够真正体现动态网络管理的优势,其中包括增加对时刻变化的业务量的控制能力、使管理经营更易千伸缩、简化设备配置、提供对不同厂商的设备的统一管理等。基于策略的管理能够把传统的以网络和设备为中心的管理模式转化为以业务为中心的管理模式,使网络管理人员把工作的着眼点放在业务需求而不是设备配置的细节上,从而提高管理效能。这与NGN网络基千业务驱动的初衷十分吻合。因此,基于策略的网络管理技术已成为目前公认的新型网络管理的解决方案。基于策略的网络管理方案主要采用COPS协议。
5. 立体化的网络安全保障技术
互联网的高速发展推动了整个社会进入信息时代的进程,掀起了一场网络热潮,人们的生活方式也因此而改变。但是,作为第一代互联网,IP分组交换网络在设计之初没能充分考虑信息安全问题,从而导致现在全世界不得不成天忙于“打补丁”来应对与日俱增的安全问题。NGN网络架构在IP分组交换网络之上,不但IP网中存在的各种安全威胁和脆弱性都将被继承到NGN网络中,并且增加了其他以前不曾面对的新的威胁。
网络安全与信息安全是休戚相关的,如果网络不安全,就谈不上信息安全。NGN的安全是一个内在的、但是非常重要的、涉及多个领域的问题。在NGN的运行环境中,安全问题需要在体系结构、QoS、网络管理、移动性、计费等领域共同努力才可能得到解决。现在,除了常用的防火墙、代理服务器、安全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技术外,今后还要采取更多的措施来加强网络的安全。立体化的NGN安全保障体系至少应该包括3种机制:安全防护机制、安全监测机制和安全恢复机制。安全防护机制是根据具体网络系统存在的各种安全漏洞和安全威胁采取相应的防护措施,避免非法攻击的进行;安全监测机制是监测系统的运行情况,及时发现和制止对系统进行的各种攻击;安全恢复机制是在安全防护机制失效的情况下,进行应急处理和尽最、及时地恢复信息,减少攻击的破坏程度。