下一代网络专题报告终极版.doc

计算机网络通信基础2011-2012(1)研讨专题报告袂葿薈袈羄芁蒄袈膆蒇蒀袇艿莀螈袆羈膂蚄袅肁莈薀袄膃膁蒆袃袃莆莂羂羅腿蚁羂肇莅薇羁芀膇薃羀罿蒃葿罿肂芆螇羈膄蒁蚃羇芆芄蕿羆羆葿蒅蚃肈节莁蚂膀蒈蚀蚁袀芁蚆蚀肂薆薂虿膅荿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿螆膁莅蒅螅袁膈莁螄羃莄蝿螄膆芆蚅螃芈蒂薁螂羈芅蒇螁肀蒀莃螀膂芃蚂衿袂葿薈袈羄芁蒄袈膆蒇蒀袇艿莀螈袆羈膂蚄袅肁莈薀袄膃膁蒆袃袃莆莂羂羅腿蚁羂肇莅薇羁芀膇薃羀罿蒃葿罿肂芆螇羈膄蒁蚃羇芆芄蕿羆羆葿蒅蚃肈节莁蚂膀蒈蚀蚁袀芁蚆蚀肂薆薂虿膅荿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿螆膁莅蒅螅袁膈莁螄羃莄蝿螄膆芆蚅螃芈蒂薁螂羈芅蒇螁肀蒀莃螀膂芃蚂衿袂葿薈袈羄芁蒄袈膆蒇蒀袇艿莀螈袆羈膂蚄袅肁莈薀袄膃膁蒆袃袃莆莂羂羅腿蚁羂肇莅薇羁芀膇薃羀罿蒃葿罿肂芆螇羈膄蒁蚃羇芆芄蕿羆羆葿蒅蚃肈节莁蚂膀蒈蚀蚁袀芁蚆蚀肂薆薂虿膅荿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿螆膁莅蒅螅袁膈莁螄羃莄蝿螄膆芆蚅螃芈蒂薁螂羈芅蒇螁肀蒀莃螀膂芃蚂衿袂葿薈袈羄芁蒄袈膆蒇蒀袇艿莀螈袆羈膂蚄袅肁莈薀袄膃膁蒆袃袃莆莂羂羅腿蚁羂肇莅薇羁芀膇薃羀罿蒃葿罿肂芆螇羈膄蒁蚃羇芆芄蕿羆羆葿蒅蚃肈节莁蚂膀蒈蚀蚁袀芁蚆蚀肂薆薂虿膅荿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿螆膁莅蒅螅袁膈莁螄羃莄蝿螄膆芆蚅螃芈蒂薁 下一代网络摘 要: 本报告主要介绍了下一代网络的相关知识，其中包括对下一代网络概念及特征的了解，从而引出关于下一代网络的体系结构和主要协议的介绍。另外，下一代网络作为当今非常热门的一个话题，我们需要应用它服务于人类就需要掌握一些关键技术，在本报告中对一些关键技术也有所介绍。其次，在本报告中重点介绍了下一代网络中的一项重要技术软交换技术，文中介绍了软交换技术的概念，核心思想及主要特征，重点介绍了软交换技术的网络体系结构及各个层的主要功能和特点，还介绍了软交换技术的主要功能结构，最后对这项技术的发展进行了展望。总之，通过本文使我们对下一代网络有了更进一步的认识和了解。关键词：下一代网络；软交换；体系结构Next Generation NetworkHu Lei, Xu Qiuju,Chen Miao,Liu Liang,Lv Jing,Guo Yanzhen, Li YingAbstract: The report mainly introduces the related knowledge of NGN,which contains the cognition about the conception and the feture of the NGN.Then we introduce the architecture and the main protocols of the NGN.As we all known,the NGN is a hot topic in nowdays.In order to apply it in our humans life to serve for us.we must master many key technologies abput it.Certainly we will introduce some of these key technologies in our report.We mainly introduce an impoetant technology of Softswitch,including the conception,core ideas and the distinction of the technology.We pay more attention on the system structure,which contains every layers function and feature.Also we recommend the function structure of the Softswitch.Fainally,we make a promising prospect about this technology.In a word,we will learn more about the NGN from this report. Keywords: NGN; Softswitch; System structure1.引言 下一代网络（NGN）是一个建立在IP 技术基础上的新型公共电信网络，能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接入一体化的综合业务网络。Internet是下一代网络的主体,IP技术是实现计算机互联网、传统的电话网和有线电视网三网融合的关键技术。随着Internet技术的发展，最终将实现计算机互联网、电话网（PSTN）和有线电视网三网融合。下一代网络除了能向用户提供语音、高速数据、视频信息业务外，还能向用户方便地提供视频会议、电话会议功能，而且能像广播网一样，向有此项要求的用户提供统一的消息、时事新闻等。2.发展背景介绍NGN是“下一代网络(Next Generation Network)的缩写。NGN是以软交换为核心，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务，采用开放、标准体系结构，并提供丰富业务的下一代网络。下一代网络的产生有着深刻的背景和原因，它将会以低廉的成本让我们的生活变得丰富多彩，积极发展下一代网络是网络通信发展的必然趋势。在贝尔发明了电话机后，电话网，也就是以音声传导为目的的回线交换技术被使用至今。相对于它，数据通信为主要目的的分组交换通信也渐渐被使用。至2000年为止，第1代以音声为主的网络通信量占有优势。而现今，因数据通信大量增加的原因，更佳节省费用的并同样可以支持音声传送的分组交换传送通信网络渐渐被使用。音声通信与数据通信相结合的第2代网络被赋予运用。因特网与电话网相比，简单性与安全性是一个弱点。因此，基于软交换技术的下一代通信网络NGN出现了。近年来，随着通信技术的发展，业务需求也趋于多样化，运营商必须提供更多的多媒体业务才能吸引住用户，因此网络面临的压力越来越大。通信网络发展表现的新特点，首先是新业务层出不穷，数据业务快速发展，数据业务量迅速膨胀。业务量组成发生了根本性变化。其次是IP的迅速扩张和IPv6技术的基本成熟， 新的语音压缩技术已经将话音信号压缩在低于64kb/s的信道上传输。这种技术已经在IP电话、第二代和第三代移动通信系统中得到了广泛应用。未来网络的宽带资源将主要用于数据业务，而话音业务则可用于固定不变的甚至更少的宽带。然后是计算机互连需求的增加，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达，而且网络资源利用率非常高。最后是运营商以数据形式的业务收入持续增加， 截至到2009年已经超过总收入的90。行业竞争愈加愈烈，给运营商带来更多的机遇和挑战。随着计算机的普及和全球通信运营市场逐步开放，人们对数据通信的需要日趋增长。以固定电话、手机、电视等终端设备，用多媒体代替单纯的语音来实现互通，实现无论何时、无论何处都可以作为网络的一员的美好愿望。从电信运营商的角度来看，电信行业垄断状况正在逐步打破，新兴的运营商不断地给传统的运营商带来竞争的压力。在竞争中，业务成为了关键。谁能提供便宜的、灵活的、个性化的业务，谁就能在竞争中取得优势。计算机技术、网络技术的飞速发展，硬软件技术的不断提高，使数据业务和传统的语音业务出现了融合，现在的相互独立的电信网、计算机网和有线电视网有了一个公共点，三网融合已成为可能，这个公共点就是IP。然而，现有的基于IP的数据网络在承载语音，视频等多媒体业务时还存在一些缺限，主要体现在带宽不够，QoS还不能充分保证等方面。总之，正是由于现代科技的进步，企业的竞争，人们的需求促进了通信的发展和下一代网络的提出。“在任何地方、任何时间、以任何方式进行通信”是信息和通信的发展趋势。为了能够适应未来的发展需求，通信网络和业务基础设施的转变势在必行。现有网络存在的问题是多业务并存、独立发展、功能单一、资源无法共享，业务网络间互联互通比较困难，同时也出现重复投资问题。显然，实现未来信息和通信发展目标的前提条件是：当前的基于不同传输和控制技术的各种网络必须融合为一个统一多业务的、以数据网络为中心的、在开放的业务平台上提供不同服务质量业务的下一代网络。实际上，下一代业务提供商已经开始在现有的网络基础上附加必要的技术来进行网络转变，从而能够快速、经济、大规模地部署有差别的、新型的、有创新的业务。系统集成商、设备提供商、特别是软件系统提供商必需改变和调整其产品策略，以满足下一代网络融合的挑战。最终将通过NGN网络的发展使得网络资源得到整合，运营效率提高，资源得到共享。分析通信行业的发展规律，有三个主要的驱动力在驱动着通信网络的不断发展。从较高层面来说，下一代网络最基本的驱动力可以归纳为下面三个方面：(1) 业务驱动业务驱动，主要是人们对于信息的需求的快速增长，对通信的多样化，个性化，服务质量，安全保障等要求不断提高，电信网需要向多业务，多接入方式，高质量，高保障的方面发展。用户对带宽和多媒体、个性化的新业务需求也在不断增长。业务市场驱动力反映在为了满足客户不断变化的、个人的、特殊的需求，网络能力和业务特征必须进行不断地扩展。例如，用户终端的移动性、接入设备的移动性或应用的移动性已经成为最主要的市场需求和业务驱动力。其它驱动市场的需求包括：信息的快速接入、通信能力的方便使用、终端用户对业务的更多控制以及用于娱乐和教育目的的高质量内容的大量传送等。在受到其它因素影响的同时，业务和市场驱动力已经毫无疑问地成为网络结构演进的最终动力，因为用户使用的正是业务。（2） 资源与成本驱动由于资源的有限性，对于降低资源占用成本，提高资源的利用率，增强资源的管理水平等方面的需求，也驱动着通信网络的继续发展。NGN在生产成本、使用成本、发展成本等多个方面都得到了更大的优化。从投资角度看,由于基于NGN的综合产品是技术创新和发展的结果,而不是传统设备和技术的简单堆砌,因此作为提供综合业务的设备在建设成本上将大大降低。从运营成本角度看,由于NGN技术以分组网为基础所有的业务和网关都是统一起来的,运维成本根据国外运营商的经验可以大约节省30%。从实际网络上的现状看,运营成木的降低对运营商意义更加重要。（3）技术驱动技术驱动为业务市场和资源利用提供了新的解决方案。技术驱动力包括支撑业务提供商和设备提供商在建造和组合其常用业务的过程中所能利用的所有技术。在当今的信息社会中，技术能够实现客户的各种需求，因此，技术驱动力也就能够影响和改变环境驱动力、业务市场驱动力。Internet及其相关的技术也许已经成为我们这个时代最突出的技术驱动力，因为它体现了和包含着传统的网络支撑技术。技术的驱动为下一代网络的诞生起着至关重要的作用。自1876年贝尔发明电话以来，通信的发展经历了若干阶段，时至今日，现代通信在经过100多年的发展后，已经深刻影响了人类社会的方方面面。无论是从满足用户的不断增长业务需求，还是提高国家的竞争力，提高产品制造商和网络运营商的利润方面来看，发展NGN都是必要的。3. 下一代网络的概念及特征3.1 下一代网络的概念下一代网络（Next Generation Network），又称为次世代网络。 主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供 多媒体业务，整合现有的市内 固定电话、移动电话的基础上 （统称FMC），增加多媒体数 据服务及其他增值型服务。其 中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信，其中VOIP将是下一代网络中的一个重点。在ETSI（欧洲电信标准化协会）中，对NGN有这样的定义：“NGN是一种规范和部署网络的概念，即通过采用分层、分布和开放业务接口的方式，为业务提供者和运营者提供一种能够通过逐步演进的策略，实现一个具有快速生成、提供、部署和管理新业务的平台。”3.2 软交换技术软交换技术是下一代网络中的核心设备，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、资源配置、协议处理、路由、认证、带宽等主要功能。同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，以及多样化的第三方业务。而是一个以软交换设备为控制核心的新的交换体系结构。 广义上讲： 软交换技术是一个分布式的网络体系结构，该网络中由集中的网络智能设备负责呼叫的建立和业务的提供。 狭义上讲： 软交换技术是一个设备，特指在软交换网络中的核心智能设备（软交换机）、呼叫性能服务器、媒体网关控制器和呼叫代理。 3.3 下一代网络的特征下一代网络是可以提供话音、数据和多媒体等各种业务的、综合开放的网络构架，有三大特征：首先，下一代网络采用开放的网络构架体系，其特点包括：（）将传统交换机的功能模块分离成独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分，各自独立发展。（）部件间的协议接口基于相应的标准。部件化使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商可以根据业务的需要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。第二，下一代网络是业务驱动的网络，其功能特点是：（）业务与呼叫控制分离。（）呼叫与承载分离。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。这使得业务和应用的提供有较大的灵活性。第三，下一代网络是基于统一协议的、基于分组的网络。现在的信息网络，无论是电信网、计算机网还是有线电视网，都不可能以其中某一网络为基础平台来建设信息基础设施，但近几年随着IP的发展，人们真正认识到电信网络、计算机网络及有线电视网络将最终汇集到统一的IP网络上，即人们通常所说的“三网”融合大趋势， IP协议使得各种以 IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通，人类首次具有了统一的为三大网都能接受的通信协议，在技术上为NII(国家资讯通信基本建设)奠定了最坚实的基础。 IP协议已经成为世界，乃至中国信息产业界的最热门话题，几乎成为信息网络的代名词，并将最终演化成为当今世界各国极力推行的NII和GII(全球信息基础结构)的核心。 4. 下一代网络的体系结构简介4.1 电信网络体系结构的演变 这里们所讲的电信网络是传统意思上的网络，即我们当下或者已经淘汰了的网络体系。在我们了解下一代网络之前，我们还是先来了解一下传统的网络体系结构，这样有助于我们更详细地认识下一代网络。电信网络体系结构的演变包括一下几个方面：（1） 传统话音网络的体系结构（2） 传统数据网络的体系结构（3） 智能网的体系结构（4） 电信信息网络体系结构（TINA）（5） 可编程交换体系结构4.1.1传统话音网络的体系结构传统的话音网络是基于7号信令控制系统。7号信令：又称为公共信道信令。即以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式，通常用于局间。在我国使用的7号信令系统称为中国7号信令系统。SS7网是一个带外数据通信网，它叠加在运营者的交换网之上，是支撑网的重要组成部分。在固定电话网或ISDN网局间，完成本地、长途和国际的自动、半自动电话接续；在移动网内的交换局间提供本地、长途和国际电话呼叫业务，以及相关的移动业务，如短信等业务；为固定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务；提供对运行管理和维护信息的传递和采集。为了实现电信业务的互联互通，不同通信运营商之间，特别是不同国家的运营商之间都会采用7号信令系统控制运营商之间业务交换的过程。许多的通信运营商也在自己的通信网络里面使用7号信令系统实现计费、漫游或者其他电信业务。因为各个国家在实现7号信令系统的不同，7号信令系统有很多不同的版本。美国、日本、加拿大等国家采用的版本是美国国家标准协会实现的版本，欧洲国家普遍采用的版本是欧洲电信标准协会实现的版本，还有一些国家和地区采用的版本是国际电信联盟实现的版本。为了让使用不同版本的系统之间能够传递信令，不同版本的七号信令系统之间会采用网关将其他版本的信令转换成国际电信联盟实现的版本进行传输。在我国使用的7号信令系统称为中国7号信令系统。SS7网是一个带外数据通信网，它叠加在运营者的交换网之上，是支撑网的重要组成部分。在固定电话网或ISDN网局间，完成本地、长途和国际的自动、半自动电话接续；在移动网内的交换局间提供本地、长途和国际电话呼叫业务，以及相关的移动业务，如短信等业务；为固定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务；提供对运行管理和维护信息的传递和采集。7号信令系统的设备主要可以分为三种：负责将交换机的查询信号转换成七号信令的业务交换点（SSP）、负责转发信令的信令传输点（STP）、负责业务逻辑的业务控制点（SCP）。有时候，包含用户信息的专用数据库系统会被认为是第四种7号信令系统的设备：业务数据点（SDP）。图4.1.1.1 7号信令7号信令网大致由以下几部分组成，信令点是SS7信令网中处理控制消息的节点，产生消息的信令点为该消息的源信令点，接收消息的信令点为该消息的目的信令点。有以下三类信令点：(1) Service Switching Point(SSP) 业务交换点是信令消息的产生或终结点，实质上就是本地交换系统（或交换中心CO），它发起呼叫或接收呼入。(2) Signal Transfer Point(STP)完成路由器的功能，查看由SSP发来的消息，然后通过网络把每一个消息交换到合适的地方。STP把其它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。(3) Service Control Point(SCP) 是典型的访问数据库服务器，SCP是智能网业务的控制中心，负责业务逻辑的执行，提供呼叫处理功能，接收SSP送来的查询信息和查询数据库，验证后向SSP发出呼叫处理指令，接收SSP产生的话单并进行相应的处理。在7号信令网中，ISUP信令（ISDN USER PART）消息是用来建立管理释放中心局话音交换机之间的话音中继电路的，提供话音和非话业务所需的信息交换，用以支持基本的承载业务和补充业务，例如：ISUP信令消息可以承载主叫ID， 主叫方的电话号码，用户名等。TCAP信令(Transaction Capabilities Application Part)消息 用以支持电话业务，如免费电话，本地号码可携带，卡业务，移动漫游以及认证业务。TCAP主要包括移动应用部分(MAP)和运营、维护和管理部分(OMAP)。MAP规定移动业务中漫游和频道越局转接等程序，OMAP仅提供MTP路由正式测试和SCCP路由正式测试程序。传统的话音网络体系结构采用的是分级形式，最高级分布在国内的省会城市，由省会接受来自省内各地的信令，所以第二级分布在省内各大城市，然后就是最低级的分布在我们的各家各户以及企业机构。基本架构如下图：图4.1.1.2 传统话音网络的体系结构4.1.2 传统数据网络的体系结构数据通信技术是从20世纪60年代开始，随着计算机技术的不断发展和计算机的逐步应用而发展起来的一种新的通信技术。数据通信业务则出现得更早，1837年莫尔斯发明电报，实现了单向延迟的文字传递，标志着现代电信的开始，各种电报业务，包括后来的传真业务等都属于数据通信业务。1876年贝尔发明电话，实现了人们之间双向实时的语言交流，并从此开始，电话在现代电信中占了优势。电报、电话以及传真机的相继问世，使人类在信息传递方面有了质的飞跃，但是这些通信业务的单一性，尤其是速率太低，不能满足人们快速、多样性通信的需要。大量数据、图像等方面的通信需求直接促使数据通信网络的出现。 在数据通信业务不断发展和数据通信技术逐渐成熟的过程中，数据通信网络的建设开始起步，并逐步发展到规模经营。数据通信网络的建设极大地适应并促进了现代社会生产力的发展，它以铺就信息社会基础设施的态势来迎接知识经济时代的到来，而数据通信网络本身在不断地运用更新、更成熟的计算机和通信技术的过程中发展演进，在现代通信中逐渐占据主导地位。 什么是数据通信网络？从数据通信网络的发展历程来看，传统数据通信网络指在20世纪60年代末出现，在80年代得到大力发展的初期阶段的数据通信网络，其业务相对单一、技术相对简单，它是在当时的传输技术、交换技术和计算机通信技术的条件下建设而成的。传统数据通信网主要提供低速（2Mbps以下）、单一的数据通信业务，可满足用户最基本的数据通信需求。世界上第一个数据通信网络是美国的ARPANET-1969年建成，因其采用的是分组交换技术（也称X.25技术）而被称作分组交换网。分组交换技术是在1961年由RAND公司的Paul Baran和他的同事在美国空军RAND计划的一篇研究报告中首先提出来的。该报告提出了利用分散网的形式将通信内容分割成块进行存储、传送，他们还预示了能够提供多种通信业务的数字、数据分散网络，进而建立包括传送语音信号在内的数字综合网络。分组交换技术是在冷战时期美国军方研究人员在如何确保军事电话安全的研究课题中提出来的，针对的是话音通信，而非数据通信。但当时的数据通信基于传输质量相对较差的电话通信网络，如何保证数据传输的安全、可靠是一个亟待解决的课题，分组交换技术的提出非常适合于解决这一问题，并且可以提供较为丰富和普遍的接入。因此，分组交换技术在数据通信方面得到了长足的发展和普遍的应用。符合开放系统互连（OSI）参考模型的X.25建议已经成为举世公认的分组交换数据网标准。X.25网因其地理覆盖范围是广域的，故称广域网（WAN）。20世纪70年代至80年代，绝大多数国家在兴建广域计算机网络时都采用了分组交换技术，中国的公用分组交换网（CHINAPAC）于1989年11月正式投入业务试用，它是以公用分组交换网为主体辅以公用电话网、用户电报网和低速数据网以及其它网路所构成。 传统数据网络体系结构如下图：图4.1.2.1 传统数据网络的体系结构4.1.3 智能网的体系结构智能网(IN)是在通信网上快速、经济、方便、有效地生成和提供智能业务的网络体系结构。它是在原有通信网络的基础上为用户提供新业务而设置的附加网络结构，它的最大特点是将网络的交换功能与控制功能分开。由于在原有通信网络中采用智能网技术可向用户提供业务特性强、功能全面、灵活多变的移动新业务，具有很大市场需求，因此，智能网已逐步成为现代通信提供新业务的首选解决方案。智能网的目标是为所有通信网络提供满足用户需要的新业务，包括PSTN、ISDN、PLMN、Internet等，智能化是通信网络的发展方向。由程控交换机节点、7号信令网及业务控制计算机构成的电话网。智能网是在现有电话网的基础上发展而来的，是指带有智能的电话网或综合业务数字网。它的网络智能配置于分布在全网中的若干个业务控制点中的计算机上，而由软件实现网络智能的控制，以提供更为灵活的智能控制功能。智能网在增加新业务时不用改造端局和交换机，而由电信公司人员甚至用户自己修改软件就能达到随时提供新业务的目的。 智能网（IN Intelligent Network）是在原有通信网络的基础上设置的一种附加网络，其目的是在多厂商环境下快速引入新业务。像以下的业务就是智能业务：缩位拨号、热线电话、外出后暂停、免打扰、追查恶意呼叫、呼叫跟踪、语音信箱。这些智能业务也可以在交换中心实现，但由于大多交换中心原先并未提供智能业务或只提供了一小部份，而要实现智能业务就要升级交换中心的软件，或甚至要升级硬件。而且智能业务主要是网络范围的业务，一般不会局限在一个交换中心或一个本地网范围之内，这样升级就涉及到网内所有的交换中心。要升级那么多交换中心肯定需要一段很长的时间，更不用说这种升级要投入大量的人力和物力了。正是以上这些原因导致了智能网的产生，智能网的主要特点就是将交换与业务控制分离，即交换中心只完成基本的接续功能，而在电信网中另设一些新的功能节点，由这些功能节点协同原来的交换中心共同来完成智能业务。智能网由业务交换点(SSP)、业务控制点(SCP)、信令转接点(STP)、智能外设(IP)、业务管理系统(SMS)和业务生成环境(SCE)等组成。业务交换点(SSP)具有呼叫处理功能和业务交换功能。呼叫处理功能接收用户呼叫；业务交换功能接收、识别智能业务呼叫，并向SCP报告，接收SCP发来的控制命令。SSP一般以原有的数字程控交换机为基础，升级软件，增加必要的硬件以及NO.7信令网的接口。目前我国智能网采用的SSP一般内置IP，SSP通常包括业务交换功能(SSF)和呼叫控制功能(CCF)，还可以含有一些可选功能，如专用资源功能(SRF)、业务控制功能(SCF)、业务数据功能(SDF)等。业务控制点(SCP)是智能网的核心。它存储用户数据和业务逻辑，主要功能是接收SSP送来的查询信息，并查询数据库，进行各种译码。它根据SSP送来的呼叫事件启动不同的业务逻辑，根据业务逻辑向相应的SSP发出呼叫控制指令，从而实现各种各样的智能呼叫。SCP一般由大、中型计算机和大型实时高速数据库构成，要求具有高度的可靠性，双备份配置。若数据库作为独立节点设置，则称为业务数据点(SDP)。目前我国智能网采用的SCP一般内置SDP，一个SCP含有业务控制功能(SCF)和业务数据功能(SDF)。信令转接点(STP)实际上是NO.7信令网的组成部分。在智能网中，STP双备份配置，用于沟通SSP与SCP之间的信令联系，其功能是转接NO.7信令。智能外设(IP)是协助完成智能业务的特殊资源，通常具有各种语音功能，如语声合成、播放录音通知、进行语音识别等。IP可以是一个独立的物理设备，也可以是SSP的一部分。它接受SCP的控制，执行SCP业务逻辑所指定的操作。IP含有专用资源功能(SRF)。业务管理系统(SMS)是一种计算机系统。具有业务逻辑管理、业务数据管理、用户数据管理，业务监测和业务量管理等功能。在SCE上创建的新业务逻辑由业务提供者输入到SMS中，SMS再将其装入SCP，就可在通信网上提供该项新业务。一个智能网一般仅配置一个SMS。业务生成环境(SCE)的功能是根据客户需求生成新的业务逻辑。智能网的体系结构如下图：图4.1.3.1 智能网的体系结构4.1.4电信信息网络体系结构TINA网络体系结构提供一系列通用原则，采用与技术无关的方式来描述传送网，并提供网络连接的建立、修改和释放机制。网络体系结构同时定义了网络资源层的可操作的抽象表示，一方面它向业务提供网络连接的高层视角，另一方面针对可转化到具体技术及产品的网元进行了一般性描述。从信息观点来看，业务体系结构提供了描述业务行为、业务管理、业务和终端的移动特征等的框架。它强调两个分离原则：呼叫控制与连接控制的分离；用户与终端的分离。前者使得用户行为的引入、协商与通信资源的引入、协商相分离；后者有助于刻画用户与终端的移动特征。这样就保证了业务的处理具有高度的灵活性。尽管不同的业务在具体内容上彼此不同，但其基本特征在于它们都能提供业务相关活动的上下文关系，这样的一种上下文关系称为会话。会话一词表示一组资源之间的临时关系，这些资源在一段时间内合作完成一项任务或实现一定的目标。TINA体系结构定义了4种类型的会话：（1）业务会话是业务的单个行为实例，它将业务与用户相连接以使它们能彼此交互。业务会话包含业务逻辑。在计算模型中业务会话由业务会话管理器表示。（2）用户会话表示与业务会话交互的单个用户。用户会话保持用户行为的状态以及在业务会话中分配的资源。在计算模型中用户会话由代理表示。（3）通信会话表示与业务会话相关联的连接，描述在传送网中面向业务的连接抽象，维护关于特定业务会话连接的状态，例如通信通路、端点和业务质量特征。在计算模型中通信会话由通信会话管理器提供。（4）接入会话表示用户与网络连接并参与到业务中，维护用户和系统连接的状态及用户在业务中的参与状态。在计算模型中接入会话由代理表示。引入会话概念的目的是分解所关心的不同对象并提高功能的分布性。接入会话和业务会话的分解既要考虑到不同用户接入的方式和技术的不同，也要考虑到在业务进行中接入业务的用户位置的改变。业务会话和通信会话的分解，使业务行为从具体通信连接中分离。TINA管理体系结构提供了一套用于建立能够管理TINA系统中实体的管理系统的概念和原则。TINA中有计算管理和电信管理两种基本管理类型。计算管理包括对计算机、分布式处理环境及运行于此环境上的软件的管理，它不关心具体的应用以及与具体应用相关的管理，而主要关心软件和计算节点的加载、安装和操作。电信应用软件位于DPE之上，与业务、网络和网络单元相关联，对它们的管理称为电信管理。上述两种类型的管理涉及范围很广，可以进一步分解为子类型管理。其中电信管理分为业务管理、资源管理和单元管理，采用与TMN系统几乎相同的管理体系；计算管理分为一般的软件管理(如软件的加载、配置及实例化等)和分布式处理、计算环境的管理。尽管对管理划分了不同的类型，TINA体系结构仍然定义了一系列通用的管理概念和原则，使管理系统趋于一致并易于理解：（1）功能分解将管理问题分解为故障、配置、计费、性能和安全等不同的领域。（2）管理系统的建模定义如何表示管理系统的关系和操作。TINA系统的管理，通过建立与计算体系结构相一致的模型来获得。电信管理主要包括业务管理和网络管理。业务管理包括业务故障管理(如业务恢复、故障申告单管理等)、配置管理(包括业务生命周期管理和客户生命周期管理)、记费管理(包括业务使用费率管理、账务管理等)、性能管理(维护客户业务的QoS等)、安全管理(业务加入控制等方面管理)。网络管理包括网络体系结构中定义的网络资源信息模型的管理以及连接管理。计算管理包括软件管理和基础设施管理两个方面。软件管理包括如何安装、创建、删除和撤销软件；而基础设施管理则包括如何管理NCCE、DPE和KTN。4.1.5 可编程交换体系结构可编程网络（Programmable network）又称活动网络（Active Network）是一种新型的网络结构。传统的网络概念基于“端到端”模型，即与应用相关的计算和控制工作是在发送和接收的“端点”进行，网络只完成具有共性的基本处理工作。由HSalzer，DReed，DClark在1984年提出的“端到端命题”成为十多年来网络设计的基本原则。可编程网络对这个概念有所突破，它赋予网络“编程”的功能，即网络的行为是可控制的并且是与应用相关的。整个网络成为分布式的计算体系，作用超出“通信子网”的范畴。例如使路由器和交换机执行一些用户的应用程序，成为“活动”的网络。可编程网络在两年内迅速发展，如MIT的DJWhetherall在Linux平台上的活动网络开发工具（ANTS），宾西法尼亚大学开发的PLANet，DARPA支持的可编程网络计划。然而由于可编程网络尚处于萌芽阶段，对于其机理是否合乎网络的规律，是否有发展前景，甚至是否会造成危害，都有一定的争论。因而可编程网络合理体系的建立将成为其能否快速发展的基础。本文在可编程网络的体系结构和实现原则方面进行了设计和分析，试图建立安全、高效的可编程网络体系。可编程网络通过将程序嵌入数据包，使程序在网络的中间节点运行，以达到对网络实时编程的目的。可编程网络的主干是网络的节点。为了构筑可编程网络，各个网络节点必须具有“活动”能力。各个节点通过运行包中的程序，形成分布式的满足用户需要的计算结构。可编程网络的主要特点可以概括为：（1）数据包中嵌入程序。（2）嵌入的程序在网络节点运行。（3）程序运行的目的是使网络特性与用户应用相匹配。可编程交换体系结构如下图：图4.1.4.1 可编程交换体系结构4.2 下一代网络的体系结构4.2.1 对下一代网络的基本共识（1）光纤通信技术发展速度超过Moore定律，DWDM将成为光纤通信的主流技术。（2）基于IP协议的数字业务将逐步成为通信与网络的主要业务（3）无线与移动通信是下一代网络的重要组成部分，固定与移动网络的融合是重要的发展方向。（4）近期内还不能实现光分组交换，建设下一代网络需要光(子)技术(线路交换)与电子技术(分组交换)互补结合。（5）下一代网络应具有可扩展性、灵活性、QoS、安全性及电信运行级的可靠性，提供充分的地址(IPv6)。（6）下一代网络应致力于信息共享与协同工作，在TCP/IP、Web协议基础上形成更易于共享与协作的新标准与新协议。4.2.2 对下一代网络认识上的某些分歧（1）分布式服务(自助餐厅式)还是集中式服务(超级市场式)？（2）网络的智能在边缘还是在中央？Internet 的基本论点End to End Argument是否仍然成立？骨干网做简单些还是做复杂些？（3）按功能分割网络设备，即按服务器路由器交换机等几个层次实行横向集成还是按业务分割如话音、数据等实现纵向集成。（4）是客户/服务器(client/server)结构还是对等结构(peer to peer)?（5）是试图取消信令减少控制还有强调信令与控制？需不需要独立于数据层的控制网？（6）从较长的时间(1015年)来看，分歧在于是重点发展全光网络还是光电混合网络。（7）从较短时间来看，分歧的焦点集中在数据链路层的实现，即IP层与物理层之间采用什么技术，重点发展IP over DWDM还是IP/SDH/DWDM?在指导思想上是 Internet 替代战略还是在话音业务基础上逐步增加业务能力的渐进战略？是强调三网在竞争中走向一种技术为主的统一还是强调技术融合(convergence)？4.2.3 对下一代网络存在分歧的原因由于技术背景的不同(计算机、邮电通信、广电等)，每个学者对下一代网络技术的侧重有所不同。由于不同行业有不同的经济利益，对网络发展发展前景尤其是过渡措施的不同看法实际上反映了不同的经济利益要求。（1）下一代网络的预测与规划不完全是技术问题，而是国家经济结构的优化问题，应注意听取经济学家的意见。（2）认识上的分歧往往如同一个硬币的两面，都有合理的成分。4.2.4 发展远景与摸石头过河不管对下一代网络的发展趋势有多大分歧，但目前进行网络建设基本上都是采用外国大公司的设备。因此，从某种意义上讲目前是几家大网络公司的产品决定网络发展的方向，而大公司是从市场短期需求出发开发新产品，采取摸石头过河的技术路线。是跟着外国大公司走还是要独立思考，做一些前瞻性研究，以我国的自主技术影响下一代网络标准，值得深思。4.2.5 下一代网络体系结构（1） 应高度重视网络体系结构研究所谓网络体系结构(network architecture)有时也称为网络顶层设计，是一个网络系统(从物理连接到应用)的总体结构，包括描述协议和通信机制的设计原则。网络系统结构是基于对网络各种应用的深入了解抽象出来的设计原则的选择。我国在水利、交通、建筑等大型工程中历来十分重视总体设计，但一到网络建设常常忽略了体系结构。网络技术发展十分迅速，更需要有前瞻性的体系结构设计。我们目前网络建设中出现的许多问题其源皆出于忽视体系结构。在讨论下一代网络时一定要十分重视网络体系结构研究。（2） Internet体系结构的初衷与需求变化Internet体系结构是20世纪70年代确定的。在近10年内IETF制定的各种标准(RFC)中有40多项标准涉及体系结构(标题中有architecture)。在Internet协会中除了大家熟悉的IETF外还有一个重要的机构ITB(internet architecture board)，它起到Internet体系结构看门狗的作用，使得Internet的设计原则30年来没有大的改变。在Internet的发展初期面对的主要需求是网络互相连通，网络的健壮性、网络设备的异构性、分布式的管理、低成本和容易上网，因此当时确定的Internet网络体系结构是无连接的分组交换结构(dumb network)，高层的功能放在网络边缘，采用路由机制和尽力服务(best effort)原则。30年来Internet已有巨大发展，全世界已有5亿人通过家庭电脑上网，各种以前未想到的应用对网络体系结构提出了许多新的需求，例如移动性、随时变化的资源、流媒体服务、网络能力的分配(不完全根据公平性，同时要考虑付费多少)等等。这些新的应用要求迫使我们不得不重新审视Internet体系结构，甚至考虑要进行革命性的变革。但网络体系结构的改变不仅要考虑技术上需求，还要考虑许多非技术的因素，包括企业模式、法律法规等等，因此不能完全采用自顶向下的方式，应采用迭代改进的方式。新的体系结构不可能完全满足所有的应用要求，必须抽取最基本的较共同的需求(称为元需求)。根据元需求定义全球网络机制的最小集合，再定义满足不同需求的子体系结构。（3） 边缘论(End-to-End Argument)受到挑战20世纪80年代初总结出Internet边缘论原则的MIT教授David Clark(ITB首届主席)最近发表了一篇要重新思考Internet设计原则的重要论文。20年前他提出的End-to-End Argument表述为：“一种应用功能只有当其知识和帮助置于通信系统的边缘才能完全和正确地实现，因此将提出这种应用功能作为通信系统本身的性质是不可能的。” 当时提出这种论断的依据是网络是不可靠的，最终检查是否正确执行只能在处于传输终端的应用层。让网络核心部分只做最通用的数据传输而不实现特殊应用有不少优点：如降低核心网络复杂性，便于升级；提高网络通用性和灵活性，增加新应用不必改变核心网络；提高可靠性等等。但是20年后网络应用环境已大大改变。由于用户急剧增加而互不了解，Internet已变成没有信用的世界，必须在网络的核心部分增加认证、授权等机制使网络更可信。尽力服务不能保证服务质量，特别是流媒体服务质量，需要在网络中间增加存储节点。ISP服务的多样化，要求基于中间服务器的应用。出于信息安全等方面的考虑，政府与中介组织参与网络内容与服务的监督管理，网络核心不可能再是Dumb网。Internet初期的用户都属于技术型，而现今已普及到一般老百姓，许多复杂的软件放在服务器而不是“end”。所有这些变化都要求增加核心网络的功能。今天的商业模式不再是“end to end”，而主要是service inside the network。我们面临十分复杂的应用需求，但不可能走回头路，用简单集中服务代替边缘论。当寻求新的网络体系结构时，end to end 原则所追求的灵活性和开放性应当保留。（4） 光通信与分组交换技术的融合线路交换(circuit switch)和分组交换(packet switch)是当代通信网络两大主流技术，前者与光技术紧密相连，后者与电子技术相连。从某种意义上讲，未来的网络就是在光与电的技术融合上做文章。近几年来，光纤通信技术发展基本上每半年翻一番，而电子技术发展已从18个月翻一番逐步降低到二三年翻一番，差距越来越大。今后一二十年，大量的原始创新将致力于缩小这两者的间隔。当代物理学研究揭示光电交接的THz区域有许多奇妙的特性。目前线路交换的瓶颈在于光电转换。所谓光交叉连接设备(OXC)至今还是先转成电信号再交换。如果在THz附近发明一种新技术，有可能直接用光实现分组交换，则将引起网络与通信的一场革命。路由器带宽利用率极低，只有5 %50 %，通信行业是所有工业部门中能力利用率最低的产业。当今的路由器太傻，出现阻塞唯一的办法就是丢包，不能识别语音流、图像流和文字流。最需要攻克的不仅仅是提高路由器的速度，而是提高其智能。用全光技术实现交换和路由是许多网络通信科研人员的理想。目前OXC只比电分组交换密集23倍，竞争力还不够，今后发展到光子交叉互连(photon cross connect switch)可以在更大粒度上实现交换。由于传输的光波如何延迟和存储的技术还处于实验室阶段，全光路由器实用化的路还很长。但如同程控交换机代替了手工话务员一样，全光网的自动控制、智能化的全光分组交换网络可能会取代今天光网上的手工操作，值得探索。（5） UNI和NNI模式网络上有两种控制机制，路由机制与信令控制机制，无连接的网络用路由机制，有连接的网络靠信令控制建立连接。这两者是水火不容还是可以互相融合是值得研究的问题。其实路由和信令都是实现网络自动化需要的控制技术。线路交换网要全自动，也必须有路由信息。即使IP over optical network也必须在光器件内增加路由与交换功能。国外学者目前在研究两种模式，试图统一分组交换和线路交换。第一种模式是UNI模式，即User-Network Interface。这是一种层次迭加型的体系结构，将光网络看成服务层，而IP层看成客户层。它提供改进的信令协议，允许客户端向网络要求服务。在这种模式中，分组交换和光学网的路由及控制过程是分离的，两个网络域通过UNI界面动态交互联系，UNI使得双方能互相知道双方。UNI要求新一代的光学服务。 ITU-T提出的自动交换光网络(ASON)是这种模型的代表。这是一种渐进型的模式，技术上相对较成熟。缺点是不利于网络资源全面优化，两个控制面带来管理上的麻烦。UNI的界面定在什么地方也是引起争议的大问题，如果网络层只管点到点的传输即只批发骨干网带宽，前几年的事实已证明纯宽带网公司难以生存，但如果网络层一直管到应用，用户自主的灵活性等Internet优点将会丢失。另一种模式是NNI(network-network interface)。这是一种集成模式或者称为对等模式，即采用统一的控制平面，实现对等的交换，线路交换与分组交换可集成在一个设备中。进一步发展是在光网上实现动态控制，按需建立和撤销光线路。这就需要光器件之间有路由协议发现邻居和拓扑结构，也需要信令协议建立NNI。在光网中采用基于IP的路由机制和信令协议提出了新的挑战，需要修改IP控制以适应光器件的体系结构。这种模式的优点是采用统一的控制平台，可进行综合优化设计实现更有效的流量工程管理。由于IP路由器了解光网络拓扑信息，可进行显式路由。集成模式的缺点是技术上难度较大，尤其是要求网络运行商提供网络拓扑信息，商业上整合不容易。分组交换与光网的更紧密耦合是下一代网络的发展方向。Internet之父Robert教授最近多次发表文章和讲话，阐明这一发展方向， Robert教授推测的下一代网络发展方向，值得重视。我国已开展示范网研究工作并正在组织新的示范网工程。从过去经验来