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影響NGN業(yè)務開展的主要因素分析
2008/08/21
1．前言
不同國家、標準化組織、電信運營商、制造商和服務提供商在NGN領域的側重點各有千秋，然而他們的目標都是一致的，即研究和部署面向下一代的技術與業(yè)務。概括來說，NGN網絡是一個可以提供固定/移動話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務等多種業(yè)務的分組網絡。因此，基于多種業(yè)務提供的軟交換技術是NGN網絡發(fā)展的基礎，也一直是NGN領域研究的熱點和焦點。自1997年貝爾實驗室提出軟交換概念以來，經過軟交換論壇、ITU-T和IETF等標準化組織的努力，在短短幾年時間內其技術和應用日趨完善。經過前期的技術貯備，基于軟交換技術構造的NGN網絡發(fā)展大致經歷了三個階段：實驗室階段、試驗網階段和規(guī)模商用階段。目前，國內各大運營商都相繼開展軟交換實驗網的建設，少數(shù)地區(qū)已部分開展商用，然而隨著網絡規(guī)模的不斷擴大，軟交換試驗網面臨著地址匱乏、用戶不受控、用戶接入安全隱患等諸多問題。因此，本文將在簡要介紹下一代網絡技術的基礎上，從技術和商用模式兩個方面對當前NGN網絡開展業(yè)務所面臨的主要問題和策略作進一步分析和闡述。
2．NGN網絡分層模型
軟交換技術的核心是控制、承載和業(yè)務三者分離的開放性網絡。因此，基于軟交換技術構造的NGN網絡從功能上可以分為4個層面：接入層、傳送層、控制層和業(yè)務層。
接入層包括各種接入網關、中繼網關、無線接入網關、智能終端以及與處理媒體有關的媒體服務器和多點處理器(mp)。各類網關和智能終端主要實現(xiàn)媒體流格式的轉換和傳送，實現(xiàn)語音分組在分組網的承載和傳輸。媒體資源服務器用于向用戶提供豐富的信號音資源以及多方會話功能。mp是基于h.323的視頻會議系統(tǒng)中實現(xiàn)混音和視頻混合等多媒體會議媒體處理功能的設備，該設備用于向ngn網絡內的h.323視頻終端提供視頻會議業(yè)務。
傳送層即包括提供ip包轉發(fā)的各種承載網功能實體。目前，ngn網絡傳送層技術發(fā)展包含兩個層面：即以mpls、ipv6為重點的下一代ip網和自動交換光傳送網(astn/ason)。在ipv6網絡暫時無法部署的前提下，基于私網地址的nat/fw穿越是在ngn網絡有效開展語音和視頻業(yè)務的主要技術。
控制層是ngn網絡的核心，主要包括軟交換設備、信令網關和多點處理器。軟交換設備是呼叫控制的核心，主要完成呼叫連接的建立和釋放，以及媒體網關接入功能、媒體網關資源管理、帶寬管理、選路、信令互通和安全管理等功能。信令網關則實現(xiàn)將傳統(tǒng)no.7信令網信令適配成ip網傳送的sigtran信令的功能。mc是基于h.323的視頻會議系統(tǒng)中實現(xiàn)會議控制和管理功能的實體。
業(yè)務層主要包括應用服務器、第三方應用接口和傳統(tǒng)智能網功能。該業(yè)務層通過開放的業(yè)務層接口向用戶提供傳統(tǒng)智能網業(yè)務、多樣化的第三方業(yè)務和增值業(yè)務。
采用控制、承載和業(yè)務分離構造的ngn網絡的最大優(yōu)勢是網絡的開放性，這種開放性主要體現(xiàn)在3個方面：1)各個功能實體之間采用標準的接口協(xié)議進行通信；2)承載網絡的技術革新發(fā)展不會影響到業(yè)務的提供；3)引入應用服務器和第三方應用接口可以快速部署比增值業(yè)務。
3．影響ngn業(yè)務開展的技術問題
ngn網絡的目標是構造具有一定服務質量、可運營和可管理的電信級網絡來提供語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務。然而，要實現(xiàn)這一目標，ngn網絡面臨著承載網服務質量問題、控制和承載分離所帶來用戶不受控、終端接入安全隱患、終端網絡管理、用戶側ip地址匱乏、控制層組網模式不確定等諸多問題。
3.1 承載網服務質量問題
業(yè)務層端到端服務質量的提供離不開承載網服務質量的保障。NGN網絡的承載網是基于分組網絡(主要是IP網)，其特征是按照盡力而為策略提供業(yè)務的無連接網絡。盡管IETF和ITU-T等標準化組織已經投入了巨大的精力致力于承載網QoS方面研究，然而并沒有獲得一個公認標準。當前，基于MPLS的流量工程技術和基于MPLS的VPN技術被認為是解決IP承載網QoS問題主流技術，這些技術已在部分企業(yè)網或運營商網中使用，然而，基于MPLS的VPN組網是否會給不同運營商網絡互通帶來新的問題還有待進一步研究。除此之外，對網絡節(jié)點設備的資源進行集中控制也是解決承載網QoS的一個思路，如公共開放策略服務(COPS)。然而，這些策略是否適用于商用網絡還有待進一步驗證。
3.2 用戶不受控
控制和承載分離所帶來的一個突出問題是用戶不受控，造成該問題的一個主要因素是軟交換設備僅完成呼叫控制功能，用戶之間的媒體流交互在媒體網關之間直通。盡管H.248或MGCP等網關控制協(xié)議可以上報媒體資源使用狀況，然而卻無法滿足對用戶的實時監(jiān)控功能。最為突出的是軟交換設備被動獲知用戶通話開始和結束時刻，該信息需由網關上報。當軟交換與網關之間的網絡連接出現(xiàn)異常中斷時，軟交換將難以獲知網關的工作狀態(tài)，即軟交換與網關通信狀態(tài)不同步。目前，軟交換設備向網關發(fā)送AuditValue或AuditCapablities消息作為心跳消息來檢測網關或用戶存活狀態(tài)可以有效解決以上問題。然而，如果部分非法終端生成一個通話中止的虛假消息來觸發(fā)軟交換提前中止呼叫計費，將給運營商造成不可預見的經濟損失。除此之外，H.323和SIP等智能終端用戶之間的呼叫建立甚至可以旁路軟交換設備。因此，如何避免非法用戶的通信資源盜用和避免用戶旁路軟交換設備是NGN網絡業(yè)務開展所面臨的一個難題。當前，在承載接入層面增加接入控制設備實現(xiàn)對終端用戶媒體連接的實時監(jiān)控，可以降低以上問題所帶來的運營風險問題。
3.3 終端接入安全風險
控制和承載分離所帶來的另一個問題是終端接入安全風險。在NGN網絡中，終端用戶可通過窄帶Modem接入、ADSL、以太網接入和CABLE等多種接入方式接入到城域網。通常，軟交換設備采用IP地址和端點標識等參數(shù)來對終端接入進行認證，因此，如何防止端點偽裝和IP地址盜用等非法行為也是運營NGN網絡所面臨的一個難題。目前，H.323、SIP、H.248和MGCP協(xié)議都增加了安全認證機制，采用MD5等算法對關鍵參數(shù)進行加密傳送，軟交換設備通過關鍵參數(shù)對終端接入進行鑒權，從而降低終端接入安全風險。除此之外，H.248和MGCP還定義了采用IPSec協(xié)議進行傳送的機制，不僅保證終端接入的安全，還可以保證信令傳送的安全。
3.4 地址匱乏問題
NGN網絡的大規(guī)模應用將極大地增加對IP地址的需求。當前，解決IP地址匱乏的方案有兩種，一是統(tǒng)一部署IPv6地址，二是采用NAT(Network Address Translator)穿越技術。由于IPv6方案的實施對現(xiàn)有網絡會帶來革命性的變化，因此部署IPv6地址應是下一階段重點考慮的問題，當前應重點考慮NAT穿越技術來解決地址匱乏的問題。NAT穿越技術是指企業(yè)網用戶和用戶駐地網內的終端用戶采用私有IP地址通過出口的NAT/FW(防火墻)接入公網。與支持HTTP等數(shù)據(jù)穿越的傳統(tǒng)NAT/FW不同，基于H323、SIP、MGCP和H248等協(xié)議的語音和視頻應用需通過信令消息中的IP地址和端口參數(shù)來實現(xiàn)目的地尋址，因此NAT穿越時不僅需要對TCP/UCP層的端口信息以及IP層的源地址和目的地址進行變換，還需對IP包載荷中的相關地址信息進行變換。NAT穿越技術主要有應用級網關(ALG)、代理方式(Proxy)、MIDCOM協(xié)議、隧道機制和協(xié)議擴展等。因此，當NGN網絡采用多種NAT穿越機制開展語音和視頻業(yè)務時，不僅要保證多種NAT/FW穿越機制的兼容，而且在引入NAT/FW穿越機制后還應保證業(yè)務的可繼承性和可擴展性,以及不影響現(xiàn)有網絡的安全性、原有的業(yè)務安全性和服務質量要求。
3.5 終端網絡管理
大量終端設備的引入使得公開IPv4地址匱乏的矛盾更加突出。除地址問題外，如何實現(xiàn)對大量終端設備的網絡管理也是NGN網絡大規(guī)模商用所面臨的難題。配置管理是網絡管理的重要組成部分。與傳統(tǒng)PSTN終端不同，NGN網絡中的終端都是智能終端，除需要進行IPv4地址配置外，還需要進行功能配置等配置管理操作。目前，采用DHCP方式配置終端IPv4地址和采用TFTP服務器自動下載配置文件可以緩解靜態(tài)配置所帶來的巨大工作量問題，然而，終端的多樣化給自動配置帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也給終端設備提出了更高的要求。此外，終端的網絡連接狀態(tài)故障告警也是網絡管理的重要內容。因此，如何在一個平臺下保證終端多樣化接入，以及保證網絡故障定位的即時率和準確率是NGN網絡運營所面臨的關鍵問題。
3.6 控制層組網模型
控制層軟交換設備所采用的組網策略也是NGN網絡大規(guī)模商用所面臨的關鍵問題。在軟交換實驗網初期，軟交換設備之間通常采用平面路由的方式完成呼叫路由功能，即軟交換設備建立點到點的網狀連接，因此不可避免地帶來了N2問題。隨著網絡規(guī)模的擴大，平面路由方式已不能滿足實際運營需求，采用分層結構的組網模式是NGN網絡發(fā)展的方向。目前，分層結構有兩種方式，一種是軟交換設備分層組網，另外一種是位置服務器分層組網。在軟交換設備分層組網模型下，軟交換設備分層端局軟交換、匯接軟交換和頂級軟交換，各級軟交換分別維護不同的用戶數(shù)據(jù)和路由信息。當采用位置服務器分層組網時，通過增加位置服務器存貯用戶路由信息，位置服務器之間，以及位置服務器與軟交換設備之間可采用TRIP和其他協(xié)議進行互通實現(xiàn)軟交換設備之間的呼叫路由。然而，究竟采用哪一種分層組網模式更加有效，更加適應于中國國情，還有待于進一步研究。
4．影響NGN業(yè)務開展的商用模式問題
除技術因素外，缺乏鮮明特色業(yè)務的市場驅動以及缺乏明確商業(yè)模式指導也是制約NGN網絡發(fā)展的一個因素。業(yè)務和控制的分離是軟交換網絡的核心，業(yè)務的分離使得NGN業(yè)務提供更加開放。目前，除傳統(tǒng)PSTN基本業(yè)務、補充業(yè)務和傳統(tǒng)智能網業(yè)務外，基于業(yè)務分離的軟交換網絡還可以提供許多增值業(yè)務，如WEB800、點擊撥號、點擊傳真、IP Centrex和即時消息等。然而，這些業(yè)務的共同特征是“多而不精”，尤其是在沒有明確商業(yè)模型和資費政策的指導下，這些業(yè)務難以起到吸引更多用戶和刺激市場發(fā)展的作用。因此，開發(fā)具有鮮明特色的可盈利新業(yè)務是運營商和設備制造商下一步的重點,而制定適合NGN網絡發(fā)展的資費政策則是政府監(jiān)管部門應考慮的問題。
5．總結
技術問題制約NGN業(yè)務的開展，市場問題則制約著NGN網絡的規(guī)模商用。因此，運營商和設備制造商應在致力于技術研究以達到提供服務質量保證、安全保障、實現(xiàn)對網元的可控管理等目的同時，積極開發(fā)具有鮮明業(yè)務的可盈利增值的業(yè)務和積極探索NGN網絡運營商業(yè)模式。只有當技術和商業(yè)兩方面因素全面解決后，NGN網絡發(fā)展才可步入良性循環(huán)的軌道。
全球IP通信聯(lián)盟
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