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對下一代網(wǎng)的期待與思考

中國工程院副院長 鄔賀銓 2003/10/09

下一代網(wǎng)（NGN）的提出背景

　　數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的興起特別是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的擴(kuò)展從體系結(jié)構(gòu)、管理理念、服務(wù)質(zhì)量、商業(yè)模式等方面對傳統(tǒng)電信網(wǎng)發(fā)起了沖擊，互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)對固定網(wǎng)業(yè)務(wù)的分流日益增加，而互聯(lián)網(wǎng)也遭遇困境，互聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的難題在網(wǎng)絡(luò)泡沫過后突顯。移動電話的快速普及加速提升了人們對更廣泛業(yè)務(wù)的移動性要求，回復(fù)到理性的寬帶和多媒體業(yè)務(wù)增長給通信業(yè)帶來變暖跡象的同時(shí)暴露了網(wǎng)絡(luò)的不適應(yīng)，用戶對通信永遠(yuǎn)在線與無處不在的期望對網(wǎng)絡(luò)資源的管理和利用提出了新的要求，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性尚難以應(yīng)對通信對象從P2P（人與人）擴(kuò)大到P2M（人與機(jī)器）、M2M（機(jī)器與機(jī)器），又面臨未來遍布各地的傳感器聯(lián)網(wǎng)和可嵌入各種商品和用品的無線識別（RFID）芯片聯(lián)網(wǎng)更大的挑戰(zhàn)。競爭日益激烈的電信環(huán)境在拉長電信業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí)打破了原來由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商包攬產(chǎn)業(yè)鏈的格局，出現(xiàn)了NP（網(wǎng)絡(luò)提供商）、SP（業(yè)務(wù)提供商）和CP（內(nèi)容提供商）分離的局面，以太網(wǎng)包括WLAN等技術(shù)從局域網(wǎng)擴(kuò)展到城域網(wǎng)的應(yīng)用模糊了公用網(wǎng)與專網(wǎng)以及駐地網(wǎng)（CPN）的邊界，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨適應(yīng)競爭和監(jiān)管以及方便用戶自由選擇業(yè)務(wù)提供者的壓力。由于目前網(wǎng)絡(luò)的主要收入來源（話音）與投資重點(diǎn)（寬帶）不一致，運(yùn)營公司既顧慮升級網(wǎng)絡(luò)的投資能否回收又擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)不改造會流失用戶特別是大客戶，總之無論傳統(tǒng)電信網(wǎng)還是互聯(lián)網(wǎng)都不同程度感受到這種發(fā)展與變革的潮流，經(jīng)歷電信低谷而尚未完全復(fù)蘇的電信運(yùn)營公司把重振的希望寄托在下一代網(wǎng)（NGN）身上，肩負(fù)21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)重?fù)?dān)的NGN成為電信界關(guān)注的熱點(diǎn)。與此類似的是NGI被看作新世紀(jì)的互聯(lián)網(wǎng)。雖然迄今為止對NGN和NGI還沒有公認(rèn)的嚴(yán)格定義，但就希望達(dá)到的目標(biāo)而言，NGN與NGI沒有本質(zhì)的不同，如果說有點(diǎn)區(qū)別的話，那就是NGN的概念源于電信背景的標(biāo)準(zhǔn)化組織（例如ITU－T和ETSI），而NGI的術(shù)語則為互聯(lián)網(wǎng)研究部門和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)體（例如IETF）所提出，兩者從不同的源點(diǎn)（對電話優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)和對數(shù)據(jù)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)）出發(fā)朝著幾乎相同的目標(biāo)發(fā)展。

　　ITU－T將NGN應(yīng)具有的基本特征概括為以下幾點(diǎn)：多業(yè)務(wù)（話音與數(shù)據(jù)、固定與移動、點(diǎn)到點(diǎn)與廣播的會聚）、寬帶化（具有端到端透明性）、分組化、開放性（控制功能與承載能力分離，業(yè)務(wù)功能與傳送功能分離，用戶接入與業(yè)務(wù)提供分離）、移動性、兼容性（與現(xiàn)有網(wǎng)的互通）。除此之外，安全性和可管理性（包括QoS的保證）是電信運(yùn)營公司和用戶所普遍關(guān)心的，也是NGN與目前的互聯(lián)網(wǎng)的主要區(qū)別。

NGN標(biāo)準(zhǔn)化的研究領(lǐng)域

　　越是開放體系，需要標(biāo)準(zhǔn)化的程度越高。NGN面臨繁重的標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)，人們對NGN傾注了太多甚至過高的期望，多方面的約束條件使NGN的標(biāo)準(zhǔn)化起步維艱，連ITU都有點(diǎn)不知從何入手的感覺。ITU經(jīng)過多年的研究組會議和一些研討會，初步考慮從以下的領(lǐng)域開始研究。

　　網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和功能體系模型。體系架構(gòu)涉及尋址、選路、QoS保證、安全、計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)方案、商業(yè)模式和演進(jìn)路線等方面。傳統(tǒng)電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)思想的差異導(dǎo)致兩網(wǎng)上述各方面截然不同，選擇何種體系架構(gòu)對能否全面實(shí)現(xiàn)NGN上述基本特征至關(guān)重要，設(shè)計(jì)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方便利用現(xiàn)有網(wǎng)的一些功能模塊并具有靈活的擴(kuò)展能力是NGN標(biāo)準(zhǔn)化的首要任務(wù)。功能體系模型是規(guī)范網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的有效方法，用參考點(diǎn)將NGN分解為一組功能，一些參考點(diǎn)將被定義為接口，功能群則用于表示某些實(shí)際的物理實(shí)現(xiàn)。需要指出，目前已存在的服務(wù)于同一功能的協(xié)議太多，從實(shí)現(xiàn)和運(yùn)用上難于管理，缺乏互操作性，如何選擇合適的功能模塊和協(xié)議是體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的一大難題。

　　端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）。這是目前基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)面臨的難題，因而端到端的QoS成為NGN跨越互聯(lián)網(wǎng)的第一標(biāo)志。標(biāo)準(zhǔn)化的工作首先從端用戶對QoS的感受出發(fā)，定義電話和多媒體業(yè)務(wù)的端到端QoS類型及要求，明確對多媒體業(yè)務(wù)中的各業(yè)務(wù)成分分別登記QoS類別的方法，給出對域間低層QoS的控制（即不同域與網(wǎng)絡(luò)間的低層QoS的“水平”關(guān)聯(lián)）規(guī)范以及利用低層QoS的機(jī)理保證上層QoS（即上下層QoS機(jī)理的“垂直”協(xié)議關(guān)聯(lián)）的規(guī)范。在多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)相連時(shí)可能涉及不同的QoS機(jī)制（例如RSVP、MPLS、Diffserv和VPN），如何將端到端的QoS指標(biāo)分解和落實(shí)到由不同的QoS措施來保證是NGN標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)艱巨任務(wù)。

　　業(yè)務(wù)平臺。業(yè)務(wù)的多樣性以及業(yè)務(wù)控制與承載網(wǎng)絡(luò)分離必然要求業(yè)務(wù)平臺提供開放的接口，以便借助API（應(yīng)用程序接口）和代理服務(wù)器引入第三方業(yè)務(wù)提供者。為此NGN的標(biāo)準(zhǔn)化工作需要對包括API和代理服務(wù)器的業(yè)務(wù)控制體系重新定義，涉及到對用戶移動性的支持和對跨網(wǎng)業(yè)務(wù)漫游及業(yè)務(wù)互連性的提供機(jī)理的規(guī)范以及對由用戶控制業(yè)務(wù)客戶化與屬性的機(jī)理的開發(fā)。自從提出智能網(wǎng)概念以來業(yè)界就一直追求上述這些能力，但實(shí)現(xiàn)的程度距離目標(biāo)甚遠(yuǎn)，尤其是在生成新業(yè)務(wù)的能力和運(yùn)用的靈活性與方便性方面，更談不到在異構(gòu)網(wǎng)的環(huán)境下對這些能力的支持。由此可知標(biāo)準(zhǔn)化NGN業(yè)務(wù)開放平臺的難度。

　　網(wǎng)絡(luò)管理。技術(shù)的進(jìn)步和競爭的需要改變了傳統(tǒng)的對控制面和管理面功能劃分的思維定式（自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASON概念的提出就是一例），重新考慮并恰當(dāng)劃分控制面與管理面的功能對NGN尤其必要。注意到傳統(tǒng)電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)各自形成的對網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)的不同要求（例如前者基于CMIP協(xié)議，后者基于SNMP協(xié)議），而且NGN的多業(yè)務(wù)和移動性進(jìn)一步增加了網(wǎng)管的復(fù)雜性，諸如TML（電信標(biāo)記語言）等新技術(shù)和新體系概念的出現(xiàn)則為網(wǎng)管體系的技術(shù)進(jìn)步提供了機(jī)遇，因此需要根據(jù)NGN的要求（支持故障管理、性能管理、客戶管理、計(jì)費(fèi)與記賬、流量與路由管理等），應(yīng)用新技術(shù)，從基本網(wǎng)管業(yè)務(wù)和接口的定義入手重新規(guī)范適于NGN的網(wǎng)管。

　　安全性。相對于具有封閉信令系統(tǒng)的電路交換網(wǎng)，分組網(wǎng)易受到外來的入侵，以開放性為特征的NGN更面臨安全性的挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)的安全性與網(wǎng)絡(luò)體系、QoS、網(wǎng)管、移動性、計(jì)費(fèi)和支付等互相關(guān)聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)開放性不應(yīng)以損傷網(wǎng)絡(luò)的安全性來折中。除了網(wǎng)絡(luò)安全外，信息安全更為用戶所密切關(guān)注，網(wǎng)絡(luò)功能越強(qiáng)，用戶的行蹤無時(shí)無刻盡在網(wǎng)絡(luò)掌握之中，隱私保護(hù)問題無法回避，電子政務(wù)和電子商務(wù)的應(yīng)用，更顯信息保護(hù)的重要性。但安全性不應(yīng)以降低使用方便性和過多增加網(wǎng)絡(luò)成本為代價(jià)，需要綜合考慮體系的開放性與安全性設(shè)計(jì)NGN組合安全體系、開發(fā)特定的安全協(xié)議和API。

　　通用移動性。與現(xiàn)有移動網(wǎng)能力相比對NGN移動性有更高的要求，這首先表現(xiàn)在NGN終端的類型遠(yuǎn)不僅僅是手機(jī)，且可能涉及的接入手段和技術(shù)也是多種多樣的，其次既有在運(yùn)動過程中需要保持通信的用戶（真正意義上的移動通信）也有僅需支持漫游但不要求移動中通信的用戶（Nomadic），再者存在終端可能需要在NGN中支持移動接入的部分和支持固定接入的部分之間切換的要求，包括異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下支持全球移動性。上述要求稱為通用移動性，它包括終端移動性與個(gè)人移動性及它們的組合，即用戶可以從任何地方的任何接入點(diǎn)和接入終端獲得在該環(huán)境下可能得到的業(yè)務(wù)（包括第三方提供的業(yè)務(wù)），不論在何處接入，用戶有著相同的業(yè)務(wù)感受和操作，這些接入能力僅受所在網(wǎng)絡(luò)的條件或需要事先預(yù)約的限制。滿足上述通用移動性的要求意味著通信實(shí)現(xiàn)個(gè)人化，用戶可以只使用同一個(gè)地址便可實(shí)現(xiàn)在不同位置不同的終端上接入不同的業(yè)務(wù)，至于在哪一種終端上接受和發(fā)出呼叫則基于用戶的習(xí)慣和其當(dāng)前所處狀態(tài)。NGN需要以通用移動性為目標(biāo)來標(biāo)準(zhǔn)化以下方面功能：識別與認(rèn)證機(jī)理（將對使用者的識別與接入方式分離）；接入控制與授權(quán)功能；位置管理（包括幾何位置與接入點(diǎn)）；終端與會晤地址的分配和管理；構(gòu)造虛擬歸屬環(huán)境（VHE）和用戶屬性管理的能力（了解用戶所處環(huán)境、使用習(xí)慣、終端配置，按用戶實(shí)時(shí)狀況適配業(yè)務(wù)，使用戶有賓至如歸的感受）。這些功能的標(biāo)準(zhǔn)化涉及網(wǎng)絡(luò)參考體系（在NGN的固定接入部分可能也需要開發(fā)移動管理功能）、控制面與終端的接口、與應(yīng)用層的接口、與傳送層的接口等。

　　網(wǎng)絡(luò)控制體系和協(xié)議。為了支持NGN中控制功能的分布特性，需要定義作為標(biāo)準(zhǔn)化控制協(xié)議基礎(chǔ)的參考點(diǎn)和對應(yīng)的接口以及它們之間的功能群。這些接口包括用戶與網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)間接口、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)/應(yīng)用提供者的接口。功能群則包括媒體接入網(wǎng)關(guān)（例如防火墻、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯功能、轉(zhuǎn)送策略實(shí)施功能）、資源控制（例如接納控制、接入請求處理）、接入會晤控制（例如斗爭分配、用戶位置管理、用戶接入屬性管理）、業(yè)務(wù)控制（例如用戶注冊、用戶業(yè)務(wù)屬性管理、業(yè)務(wù)請求處理、業(yè)務(wù)交互管理）。

　　編號、命名和尋址。NGN的許多業(yè)務(wù)將需要同時(shí)支持E.164編號和IP尋址，通常需要實(shí)現(xiàn)E.164編號和IP地址間翻譯，ENUM可以提供這方面的一些功能，但還不能滿足用戶和運(yùn)營公司關(guān)于可靠性、安全性的要求以及端用戶關(guān)心的隱私要求。

對NGN實(shí)現(xiàn)路線的思考

　　雖然進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究時(shí)不宜過早聚焦到實(shí)現(xiàn)技術(shù)，但對NGN從何處來和將要走到何處以及如何發(fā)展需要有一些設(shè)想。

首先是NGN的演進(jìn)基礎(chǔ)。

　　目前業(yè)界已經(jīng)提到的有基于互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)、基于移動網(wǎng)（例如3GPP體系架構(gòu)）過渡和基于電信網(wǎng)發(fā)展的幾種路線。

　　IETF專家認(rèn)為NGN與互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上沒有區(qū)別。但基于互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)方式其端到端的連接性取決于互通的終端設(shè)備的能力，就像IP電話一樣，從互聯(lián)網(wǎng)呼叫PSTN比較容易，而從PSTN呼叫互聯(lián)網(wǎng)終端很不方便，基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的NGN也難于改變這一狀況。而且目前IETF在提供保證QoS方面的幾乎所有研究都僅限于單個(gè)網(wǎng)而不是多個(gè)網(wǎng)/自治域，也就是說IETF還沒有找到跨過多個(gè)網(wǎng)保證端到端QoS的清晰的技術(shù)路線。因此有人建議NGN可以采用互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)（IP或與IP友好的傳送技術(shù)）但不是其機(jī)理，即不再讓網(wǎng)絡(luò)作為“傻瓜”把復(fù)雜功能推給終端，而是將智能引入到網(wǎng)絡(luò)來提供業(yè)務(wù)的交互性。

　　提出基于移動網(wǎng)過渡的主要原因是3GPP的R5版本定義了第三代移動通信（3G）將發(fā)展為全I(xiàn)P體系，由3GPP提出的IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的概念能夠應(yīng)用到固定網(wǎng)實(shí)現(xiàn)固定與移動會聚（FMC）的無縫業(yè)務(wù)傳遞，IMS被提議作為NGN的重要平臺。但對大量的一般固定業(yè)務(wù)應(yīng)用來說，并不需要移動性管理等功能，而且就核心網(wǎng)而言，移動網(wǎng)與固定網(wǎng)沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別。

　　在現(xiàn)有電信網(wǎng)上增強(qiáng)分組交換能力向NGN過渡的技術(shù)路線為相當(dāng)一部分電信背景的人士所期待，軟交換機(jī)的應(yīng)用是在這一方向上的有益嘗試，利用在開放接口上開發(fā)的端到端高層業(yè)務(wù)來擴(kuò)展業(yè)務(wù)能力，綜合FMC的能力支持移動性管理。提供電信級QoS是這一方案的強(qiáng)項(xiàng)，不足之處是承載IP的效率和可擴(kuò)展性。

　　從具有在運(yùn)營者的域內(nèi)或域間跨過異構(gòu)網(wǎng)支持端到端的業(yè)務(wù)能力，以及從與現(xiàn)有網(wǎng)無縫互通的要求來看，上述方案都不理想，或者至少未能清晰的給出如何演進(jìn)能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)以及需要付出多大代價(jià)�？磥磉@方面的研究才剛剛開始。

其次是多業(yè)務(wù)綜合網(wǎng)與多種業(yè)務(wù)網(wǎng)的綜合。

　　就人們的愿望來說，總是希望用一個(gè)網(wǎng)完成全業(yè)務(wù)的所有功能，從ISDN到B－ISDN都是從這一目標(biāo)開始的，互聯(lián)網(wǎng)走向商業(yè)化之初雖無此意，但VoIP的嘗試加快了其向全業(yè)務(wù)滲透的步伐�？陀^地說B－ISDN和互聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)上都有發(fā)展為全業(yè)務(wù)網(wǎng)的可能，問題僅僅是在復(fù)雜性代價(jià)與性能方面有無其他挑戰(zhàn)方案可以取代，B－ISDN作為目標(biāo)網(wǎng)之夢已經(jīng)破滅，NGN概念的提出一定意義上宣告從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為全業(yè)務(wù)網(wǎng)之路遭到懷疑。盡管有前車之鑒，但人們不會輕易放棄追求一網(wǎng)綜合的目標(biāo)，這一期待便落在NGN身上。目前議論NGN能否擔(dān)當(dāng)此任尚為時(shí)過早，但以下的一些觀點(diǎn)值得重視。反映用戶要求的業(yè)務(wù)差異化越來越明顯，網(wǎng)絡(luò)能力客戶化的呼聲漸起，不同的網(wǎng)絡(luò)各具所長，當(dāng)用一個(gè)網(wǎng)來綜合時(shí)一些特點(diǎn)可能難以體現(xiàn)。如果能做到在多個(gè)網(wǎng)上的業(yè)務(wù)會聚，實(shí)現(xiàn)一個(gè)號碼的綜合接入，從用戶使用的感覺仍是一個(gè)多業(yè)務(wù)的綜合網(wǎng)。3G以公共的接入手段同時(shí)連到電路交換子系統(tǒng)（CS）、分組交換子系統(tǒng)（PS）和IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），按需提供移動多業(yè)務(wù)能力的方式就是一例。甚至有人明確提出固定業(yè)務(wù)與移動業(yè)務(wù)在很多方面（例如營業(yè)許可、競爭環(huán)境、適用法規(guī)、編號方式、資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)）不同，不要試圖為固定與移動業(yè)務(wù)的綜合產(chǎn)生一個(gè)單一的NGN。ITU在一些文件中提出“NGN被看作是GII的‘網(wǎng)絡(luò)聯(lián)邦’（用IP能力增強(qiáng)的傳統(tǒng)電信、廣播和數(shù)據(jù)網(wǎng)的聯(lián)合）的一部分”的觀點(diǎn)，由此看出ITU并不排除用幾個(gè)網(wǎng)的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)NGN的方式，至少在NGN的初期總要面對與多個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)互通的現(xiàn)實(shí)。

再者是面向連接與無連接。

　　有很多種技術(shù)可支持分組傳送，其中IP和Ethernet是無連接協(xié)議，ATM是面向連接協(xié)議，MPLS是利用面向連接的技術(shù)（標(biāo)簽交換）支持無連接傳送的協(xié)議。在NGN的候選傳送協(xié)議中IP因其已廣泛應(yīng)用而呼聲較高，但無連接方式在QoS方面先天不足，因此已有提議考慮與IP友好的協(xié)議，雖然沒有明確的對象，但對IP輔以具有面向連接能力的信令是值得注意的研究動向。

　　關(guān)于NGN實(shí)現(xiàn)方式的研究目前僅僅是起步，經(jīng)歷低谷的電信界對涉及網(wǎng)絡(luò)改造甚為謹(jǐn)慎，NGN的很多方面有待深入研究，短期難有定論。ITU計(jì)劃2004年2月出臺有關(guān)NGN的第一個(gè)建議（NGN通用參考模型），但基本完成NGN的標(biāo)準(zhǔn)化框架至少還要一個(gè)研究期（四年）或更長一些。這使我們可以與國外同步參與NGN的研究，相對于過去在電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究方面我們起步比發(fā)達(dá)國家晚十年八年的狀況，這是難得的機(jī)遇。我國的電信網(wǎng)就用戶規(guī)模而言已經(jīng)是世界最 大的網(wǎng)絡(luò)，但仍有很大發(fā)展余地，這也給我們提供了在NGN體系和實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面創(chuàng)新的空間，積極慎重地參與對NGN的研究，在國際標(biāo)準(zhǔn)化方面中國將大有作為。

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