北 华 航 天 工 业 学 院

课程设计报告（论文）

课 题 NGN技术介绍及发展前景

姓 名 董晓琳

班 级 B08231

学 号 20084023101

专 业 通信工程

指导老师 武壮

设计时间 2011年11月

NGN技术介绍及发展前景

【摘要】NGN新一代网络是以软交换为核心，采用开放、标准化体系结构提供话音、视频、数据等多种媒体业务服务的下一代网络。本文介绍了NGN网络在国内外发展的状况，并对NGN网络的两种关键技术——软交换技术和IMS技术——进行比较，以分析其适合的应用。最后详细说明一下NGN网络中存在的问题，并对其发展前景进行展望，包括商业模式等方面简要作了介绍。

关键词：NGN软交换技术 IMS技术 融合

1、前言

NGN（NextGenerationNetwork）即为下一代网络，它是一种全新的电信网络体系架构,它融合了IP技术和多媒体通信技术，提出了分组、分层、开放的概念，从面向管理的传统电信网络转变成面向客户、面向业务的新一代网络。

NGN作为一个发展中的新技术，还需要相当长的时间来完善。目前NGN从信令系统到体系结构都还需要进一步研究，相应的产品仍在探索之中，特别是在网络安全、承载网的QoS、网络互联互通、业务开发、网络管理方面还有很多问题需要研究解决。

2、国内外NGN网络发展及现状

NGN的概念于1997年提出，并以极快的速度，迅速在世界范围内不断推广、应用,概括一下，NGN在全球的发展可以分为以下四个阶段：

从1996年到1998年为尝试阶段：首先国际电联提出了H.323VoIP协议,应用H.323体系构建分组长途电话网络，获得了可观的收益，为今后NGN相关协议和应用的发展打下了一定的技术基础，且从另一方面说明了语音的IP化承载的必然性，在这个阶段，国内部分运营商也建设了长途IP电话网络。

从1999年到2004年为软交换试验阶段：自从提出软交换概念以来，得到众多制造商和运营商的认可，并加以投资，使得软交换产品逐步趋于成熟，功能日益丰富，标准化过程也正平稳推进，软交换技术开始逐步走向市场。

预计从2005年到2009年为规模部署阶段：在这几年的发展中，随着软交换体系的完善以及相关企业的成熟、商品实现商用化，越来越多的运营商为了应对外界的挑战，开始大规模部署NGN的商用网络，主要集中于NGN基础结构的建设和现有PSTN网络怎么向NGN过渡以及采用NGN技术进行交换机的网改和替换工作。

稳定发展阶段(2010年以后)：在这一发展过程中,NGN的重点转移到开发更先进的业务上，运营商可以寻找更多的业务收入增长点进行业务开发，在这个过程中也可以逐步实现固网和移动网的融合。在2010年以后随着网络自身业务的完善，包括承载网QoS的完善，网络业务逐步转向以提供多媒体业务为特征的业务。在电子商务的发展过程中，NGN可以为电子商务提供更多的保障，给运营商带来更多的利润。

按NGN的技术发展来说，可以分为两个阶段，第一阶段是2004－2005年的全球范围内软交换（SoftSwitch）技术发展阶段。据国外报告分析显示，中国、美国、英国是2004年向软交换过渡的3大国家。在对78个国家的调查中，这3个国家占到了软交换已装端口数的66.7%。其中中国为27.52％，美国为25.99％，英国为13.18％。

NGN网络发展的第二个阶段，就是从2005年开始的向IMS（IP多媒体子系统）发展的阶段。IMS是3GPP这个标准组织首先提出的，是其Release5标准中的核心网控制架构。IMS是基于SIP（sessioninitiationprotocol，会话启始协议）的系统，它为多媒体服务提供了一整套标准体系架构。IMS技术允许运营商能更好地控制业务层，能更快地集成和开展IMS多媒体服务，并减少网络投资和运营开销，同时，IMS技术也能给用户带来统一的用户体验，用户将会获得更多质量和安全都有保障的IMS服务。IMS的提出，顺应了通信网络技术融合与业务融合发展的趋势，它将在未来通信网络中发挥重要作用。

IMS的这些特点，使固定和移动运营商都对IMS寄予厚望。英国电信、法国电信、西班牙Telefonia、北欧的TeliaSonera、荷兰的KPT等已经选择了爱立信、西门子等厂商作为合作伙伴，希望用IMS提供固定移动融合业务和IP多媒体业务。

在国内，中国移动，中国电信，中国网通等国内主要运营商也开始关注IMS。各运营商不仅积极跟踪IMS技术在国际上的发展，参与到相关标准的制订中，而且，在2006年分别组织了IMS相关测试。

3、NGN的关键技术介绍及比较

下面，将就软交换技术和IMS技术进行比较，以分析其适合的应用。

3.1技术的基本特征

3.1.1网络架构

图1示出的是国标中关于软交换的网络架构图，图2示出的是TISPAN所定义IMS网络架构图。

图一 软交换的网络架构图

图2 IMS子系统结构

从图1和图2可以看出，软交换网络和IMS网络都是基于分组承载，采用了承载与控制、业务与控制分离的架构。

软交换定义的是一个物理部件，实际部署时软交换会作为一个网络实体去部署。软交换设备实现集中的呼叫控制和部分业务的控制，通过对网关设备的控制实现媒体的传送和转换，通过和应用服务器的互通实现更丰富的业务提供。

IMS定义的是一个子系统，更大程度上是一个网络架构。图2中的IMS由多个逻辑的控制部件组成，如CSCF完成基于SIP的核心呼叫控制、MGCF完成网关的控制、BGCF负责选择CS域的出口和位置、MRCF负责媒体资源的控制。

与软交换网络相比，IMS网络还考虑了用户移动性的需求，在用户注册、路由寻址等方面考虑了更多的分离性，同时基于业务开放性的要求，在业务提供方面也采用了业务处理和业务分发分离的架构，因此IMS的各功能实体体现了更多的开放性和灵活性。

虽然IMS定义的这些逻辑实体原则上讲可以放置在同一个物理部件上，但在实际部署时，往往从整体网络的移动性、业务开放性等方面考虑，而选择分散的部署方式。

3.1.2业务触发

软交换要求对PSTN／ISDN业务完全继承，因此它继承了传统智能网的业务触发模型。从目前智能网的业务模型来看，主要的触发方式是采用接入码的触发方式，实现在DP3的业务触发逻辑。本质上讲，智能网的触发方式是与呼叫状态强相关的。

软交换本身也支持SIP协议，也可以利用SIP协议接入SIP应用服务器，但从目前的SIPAS的触发模型上讲，更多的是利用SIP协议的呼叫消息来完成业务的触发，本质上还是与呼叫状态相关的。

IMS的触发方式则完全不同，其业务触发基于签约数据中的IFC检测机制。IFC是存储在HSS的用户签约数据中的一部分，在用户注册时下载到为用户分配的S－CSCF；IFC按照不同优先级定义了业务触发的条件和目的AS，S－CSCF在处理用户业务请求时进行IFC匹配检测，符合触发条件则向指定的AS触发，使得AS可以对该次业务按照AS内既定的业务逻辑进行控制。

IMS的业务触发模型本质上是基于SIP协议的过滤机制，与呼叫状态没有紧密的关联关系，这样就保证了IMS的业务触发更灵活，对于连接类和非连接的业务触发都可以保证，同时由于触发规则都在HSS上定义，因此对于一个用户来讲，可以实现多个AS共同完成一组业务逻辑，实现融合业务。

3.1.3用户数据管理

软交换网络没有集中的用户数据库，用户业务数据存放在软交换设备中，由软交换设备完成用户数据和业务数据的管理，固网运营商还根据网络改造的需求，引入了一个集中的数据库，但目前仅存放除基本补充业务以外的增值业务签约数据，便于增值业务的触发。

IMS作为3GPP在R5版本中提出的IP多媒体架构，其提出的初衷是为移动网络提供多媒体的业务应用，因此在用户数据的存储方面基本沿用了原有移动网络的方式，设置了集中的用户数据库，实现用户数据的集中存放和管理。另外，由于IMS与原有移动网的一些区别，IMS网络的数据结构与传统的移动网络还存在着不少的差别，集中体现在用户数据结构、移动性管理、用户的安全和鉴权等方面，由于篇幅的关系，这里就不再一一详述。

3.1.4安全和漫游管理

软交换网络目前关于用户安全和漫游控制还不成熟，原有的规范也没有充分考虑这方面的问题，目前主要是基于承载网的QoS（如通过MPLSVPN、内网和外网区的划分来保证软交换核心设备的安全）。对于用户的漫游，目前还没有很好的解决方案，基本是基于IP地址段的管控和限制。

IMS网络对于移动接入，其安全性通过鉴权认证、接入安全IPSecSA建立、信令加密、承载和业务流的安全控制、划分安全域等方式来保证网络的安全性，能够较好地实现接入的安全和漫游控制。

对于固网接入，目前TISPAN定义RACS和NASS系统来保证核心网的QoS和安全相关的问题，但是RACS和NASS的研究进展落后于核心网的研究，目前成熟的设备还很少。3.2业务实现

3.2.1软交换网络

软交换解决的重点在于语音类的业务，同时有一些语音与ＩＰ网结合的业务。从目前的应用来看，在长途、汇接层面的应用较为普遍，在PSTN端局替代和增值业务的提供方面也有一定的应用范围。

在业务的提供方面，软交换网络具有以下特点。

(1）平滑继承PSTN的语音业务和智能网业务。

（2）语音增值业务提供能力更为灵活，且具备支持多媒体业务的能力。

(3）由于业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载传送分离，降低了业务与网络的耦合程度，使得业务开发与部署更为灵活快捷。

（4）PSTN／ISDN补充业务还是在软交换设备内部实现。

当前软交换网络中主要开展的业务包括C3、C4、C5类基本业务和补充业务，一号通彩铃，IPCentrex、Web800、视频通信、统一通信等。

3.2.2IMS网络

IMS的重点是IP多媒体业务，包括文本、消息、视频、网络内容、流媒体等综合业务，这是移动网和固网共同的需求。

在业务的提供方面，IMS网络具有以下特点。

（1）完全的业务与控制分离的架构，所有的业务都由应用服务器实现。

（2）通过标准的ISC接口进行业务提供。

（3）全IP的多媒体业务提供，提供固定和移动用户的统一业务接入和融合业务。

（4）通过PES／PSS（业务服务器）提供PSTN／ISDN的仿真业务，完全继承PSTN业务的能力有限。

目前IMS网络提供的典型业务包括PoC（Push-to-talkoverCellular）、即时消息（InstantMessage）、聊天（Chat）、呈现业务（Presence）、群组（Group）、多媒体会议等。

4、NGN发展中存在的问题

4.1网络安全

NGN网络的一个特点是开放性端口增多，导致其安全性下降。

NGN网络的安全问题主要包括网络安全和用户数据安全两个方面。网络安全是指交换网络本身的安全，即交换网络中的网关、交换机、服务器不会受到非法攻击。需要在IP网上采用合适的安全策略，以保证交换网的网络安全。用户数据安全是指用户的账户信息和通信信息的安全，即不会被非法的第三方窃取和监听。则要求有相应的安全认证策略保证用户账户信息的安全，同时无论是用户的账户信息还是用户的通信信息的安全均需要IP网的安全策略作为保证。

4.2承载网的QoS

IP、ATM都是可供选择的技术，其中ATM的QoS问题解决得比较彻底，对实时性较高的业务会比较有利。但是，它由于是面向连接的技术，信令比较复杂，另外，ATM的问题很多并没有解决。因此，未来的承载网采用IP的可能性极大。但是，IP网本身亦有许多问题需要解决，如服务质量QoS如何保证?目前的分组数据网是为传送非实时、突发性数据业务而设计的，能否为下一代网络所承载的话音及视频等实时业务提供所需的QoS服务保证，是下一代网络发展所面临的主要问题。

4.3网络互联互通

随着NGN技术本身在不断发展，协议本身也需要根据业务需求不断完善和补充。个厂家采用的协议不行同，而设备要在今后几年实现互联互通，这是关键问题。互联互通至少

包括3个方面的内容：水平互通、垂直互通以及信令网间的互通。

.目前，软交换技术没有一个国际统一的标准组织，协议主要参照ITU-T和IETF定义的协议，但是针对实际的应用，很多国家和运营商都在技术规范上做了补充定义。我国通信标准化协会网络与交换技术委员会从2001年起开始制定软交换系统相关规范及标准，主要包括设备规范、协议规范、接口规范和业务相关规范等，共完成相关规范59个。

与软交换相比，IMS标准化和开放性程度相对高，国际上多个机构和组织都在进行相关标准的研究和定义。从标准的成熟程度来看，移动应用标准比较成熟。目前3GPPR6认为是移动网可以用的标准。3GPPR7标准从2005年3月启动，在引入新业务，如CSI、VCC、E2EQoS、PCC、IMS拓展到固网领域等方面开展更深入的研究。

4.4业务开发

NGN的业务层是对网络运营商、ISP、ICP、ASP和用户完全开放的，他们都可以在NGN的业务层上创建业务、经营业务.最典型的是IP电话,网络运营商提供电话到电话的IP电话服务,ISP、ICP、甚至用户可以开展PC到PC的IP电话服务，能够快速、灵活地提供丰富的业务，这是NGN的一个优势，但目前厂家能够提供的业务多集中为基本语音业务及补充业务、智能网业务、PINT业务、多媒体终端之间的同步浏览、统一消息、多媒体会议等，究竟什么业务才是运营商真正带来收益的业务，目前并未出现特别值得提出的业务。

4.5网络管理

即使到了，网络资源有限，到了NGN时代也如此。要使NGN有序、有效地发挥作用，管理是十分重要的方面。NGN的网络管理有两个内容：网络资源的管理和用户的管理。网络资源管理同现在的电信网的网管功能基本相同，具有五大管理功能，性能、配置、故障、安全、计费。它也是采用网元管理、网络管理和业务管理的分层管理模型。其中NGN的网络的安全管理、NGN中端到端的QoS管理、四级网络和众多运营商网络的协调管理都是NGN的网络资源管理的重大课题。

5 NGN发展的前景展望

5.1NGN的目标就是要成为能够提供多种业务的融合网络。

融合可以向用户提供各种形式的业务和一站式的服务，使用户不管是在固定环境中还是在移动环境中都能享受同样的服务;融合还给运营商带来增加收入的机会，减少引进新业务的风险.特别是适合全业务的经营。而NGN的目标就是这样一个能够提供多种业务的融合网络。

融合是大势所趋，融合将打破产业发展的瓶颈并形成对分业经营行业架构的有力挑战。从美国电信和有线电视业的发展历程来看，分业经营持续了26年，直到1996年电信法的实施才最终被打破。从电信业自身看，从当初的1家垄断到出现3家长途公司、7家本地公司、6家移动公司，外加数千家小公司，由于规模经济的需要和竞争的压力，近几年又出现融合趋势，逐渐形成3家寡头垄断的局面。显然，在产业融合的大背景下，有效竞争将成为健康电信市场的合理取向和政府监管的现实选择，融合将有力地推动电信市场化并进一步深化信息产业改革，任何试图阻挡融合大潮的体制和做法都是不可能持久维系的。

5.2向以软交换/IMS为核心的下一代交换网演进

目前，在行业转型的大背景下，全业务运营成为中国各大运营商考虑得最多的问题，而全业务运营必然要求在网络和业务层面全面实现固定移动融合。从网络发展的趋势看，固定移动融合吓MC)是网络发展的目标和方向，FMC首先是业务层的融合，但FMC的最终演进方向必然是网络层的融合。而IMS为NGN指明了融合的方向。

目前，运营商向下一代网络演进的过程中，还存在一些重大挑战，如在网络层面，如何处理保护原有的网络投资和整个网络演进之间的矛盾，如何使单一融合网络能有效地承载所有业务?在业务层面，如何提供真正对用户有吸引力的新业务，如何应对互联网上业务的竞争?这是运营商面临的最大困难。虽然说NGN可以提供这样那样的新业务，但这些业务对用户是不是适合?是不是能够给运营商带来收益?这是问题的关键点。所以，很多内容需要继续探讨，继续发展，但是NGN是大势所趋，发展前景良好。

电子工程系 专业综合 课程设计成绩评定表

专业： 通信工程 班级： B08231 学号：20084023101 姓名： 董晓琳

2011年11 月

讲座论文 NGN