（管理科学与工程专业论文）下一代网络的对比与演进研究.pdf

北京1 | j _ j 电大学碗士生论文 下一代网络的对比与演进研究 摘要 在过去的5 - 6 年里，v o i p 给电信业所带来的冲击无疑是影响最大的一次，这 使得v o i p 在电信n g n 的演进中带有更多的负面和消极印象。与此同时，各种与 v o i p 听上去相似看上去相近的新词异语在电信界可卧说是层出不穷，最常见和最 有代表性的可能就是n g n 和n g i 。 n g n 与n g i 作为通信网络建设的下一代技术，是近年来通信业关注的焦点。 本文介绍了n g n 与n g i 韵产生背景和概念，n g n 的总体结构标准醴及其中的l p 多媒体子系统( i m s ) 、p s t n 仿真子系统( p e s ) 的功能，提出n g n 的核心技术和业 务，分柝探讨了n g n 的齑业模型和业务模式，芳从n g i 与n g n 的提出背景入手， 分析n g i 与n g n 的区别和不同的发展路线，时论n g n 技术体制和提出向n g n 滇进的看法，最后介绍我国关于n g i 和n g n 的试验，特别是c n g i 项目。 本文的另一部分介绍了国内外n g n 的发展状况，并从成本方向对n g n 演进 作了个分析。论文总结了软交换网络出现的必然性，指出目前正处在电信网络技 术变革的关键时期；分析了在国内电信市场格局已定的情况下，各电信公司面临m 络建设的紧迫问题；建立了网络技术经济评价的模型体系。 关键字：一r 一代网，下一代因特网，公众交换电话网络，i p v 6 北京邮电太学砸士生论文 a s t u d yo ft h ec o m p a r i s o na n de v o l u t i o no fn g na n dn g i a b s t r a c t i nt h ep a s t5o r6y e a r s ，v o i ph a sg r e a t l yi m p a c t e dt e l e c o mi n d u s t d ，t h e r e f o r e ，i nt h e e v o l u t i o no ft e l e c u mn g n ，v o i pp o s s e s s e sm o r en e g a t i v ea n dp a s s i v ei m p r e s s i o n s m e a n w h i l e ，n u m e r o u sn e ww o r d sa n de x p r e s s i o n st h a ta r ef a m i l i a rw i t hv o i pc o m e i n t ob e i n gi nt e l e c o ma r e a ，a m o n gw h i c ht h em o s tc o m m o n l yu s e da n dr e p r e s e n t a t i v e o e e sa r e n g na n d n g i a st h en e x tg e n e r a t i o nt e c h n i q u eo f t h ec o n s t r u c t i o no f t h ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，t h e n g na n dn o ia r et h ef o e a lp o i n tt h a ta r o u s i n gt h ec o n c e r no f t h ec o m m u n i c a t i o nt r a d e t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o t m da n dt h ec o n c e p t i o no ft h en g na n dn g i ，n g n a r c h i t e c t u r es t a n d a r d s ，a n ds o m e s u b s y s t e n l f u n o t i o n s 。s u c ha si pm u l t i m e d i a s u b s y s t e m ，p s t n i s d ne m u l a t i o ns u b s y s t e m ，p u t sf o r w a r dt h ec o r et e c h n i q u e sa n d s e r v i c e so f t h en g n ，a n dp r o b e si n t ot h ec o m m e r c i a im o d e la n ds e r v i c ep a t t e r no ft h e n g na n dia l s op r e s e n t e dt h eb a c k g r o u n do f n g la n dn g n a n dt h c na n a l y z e dt h e i r d i f f e r e n c e sa n dd e v e l o p m e n tr o a d t h et h e s i sa l s od i s c u s s e dn g ns p e c i f i c a t i o n sa n d p u tf o r w a r da u t h o f si d e ao nn g ne v o l v e m e n tt h ei n t r o d u c t i o n st on g ia n dn g nt r i a l p a r t i c u l a rc n g lw e r ea l s oa v a i l a b l e t h eo t h e rp a r t so f t h i sa r t i c l ea l s oi n t r o d u c et h ed e v e l o p m e n to f n g na l lo v e rt h ew o r l d ， a n da n a l y s i st h ec o s to fn g n s u m m a r i z et h ei n e v i t a b i l i wo fs o f ts w i t c h b a s e dt e l e c o m n e t w o r ko fc a r r i e r s ，a f t e rt h er e f o r mo ft e l e c o ms y s t e m ，s e t u pam o d e lf r a m e w o r ko f n e t w o r ke c o n o m i ea n a l y s i s k e yw o r d s ：n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，n e x tg e n e r a t i o ni n t e r u e t ，p s t n ，l p v 6 北京邮电大学硕士生论文 第1 页共4 4 砸 第一章下一代网概述 1 1 下一代网简介 下一代网指的是下代业务网、承载网和传送网的集合，下代网包含下一代 电信网和下一代因特网。f 一代电信网和下一代因特网技术上是共源的，它们都建 立在i p ( i n t e r d c tp r o t o c 0 1 ) 技术的基础上，因此它们发展的最终趋势是成为一个网， 即下一代网，并成为国家和社会信息基础设施的重要组成部分。 1 1 1 下一代电信网( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，n g n ) 通常认为下一代电信网就是n g n 。n g n 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，能够提供丰富业务的下 一代网络。它是电信史上的一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。从发 展的角度来看，n g n 是从传统的以电路交换为主的公众交换电话网络( p u b l i c s w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ，p s t n ) 网络逐渐迈向以分组交换为主，它承载了原 有p s t n 网络的所有业务，把大量的数据传输卸载到i p 网络中以减轻p s t n 网络 的重荷，又以i p 技术的新特性增加和增强u r 许多新老业务。从这个意义上讲，n g n 是基于时分复用( t i m ed i v i s i o r ( m u l t i p l e x ，t d m ) 的p s t n 语音网络和基于i p a t m 的分组网络融合的产物，它使得在新代网络上语音、视频、数据等综合业务成为 了可能。 jn g n 伞f 一一一一：j 霄：= 二= 二= = = 下一代交换网：下代接入网：下一代传送两： 下一代互联网：下一代移动网 软交换 i n s g p o n w i m a x a s o n 新一代 m s t p ip 1 ，6 为基 础的n g i 3 g ， e 3 g b s g i p t v 图1 1 ：下一代网的发展方列 注：i m s ( i pm u l t i m e d i as u b 3 y s l e m ，i p 多媒体子系统) g p o n ( g i g a b i tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，吉比特无源光钎网络) w i m a x ( w o r l d w i d e i n t e r o p e r a b i l i t y f o r m i c r o w a v e a c c e s s ，微波接入全球互通) i p t v ( i n t c m e tp r o t o c o l t e l e v i s i o n ，互联网协议电视) a s o n ( a u t o m a t i cs w i t c ho p t i c a ln e t w o r k ，自动交换光网络) m s t p ( m u l t i s e r v i c et r a n s p o r tp l a t f o r m ，多业务传送平台) i p v 6 ( 互联网协议第6 版) 下一代舟络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第2 页共4 4 页 3 g ( 3 r dg e n e r a t i o n ，第三代移动通信) e 3 g b 3 g ( 超3 g ) 1 、n g n 标准的确定 国际上研究n g n 的比较权威的标准化组织分别是i t u t ( i n t e r n a t i o n a l t e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，国际电信联盟电信标准部) 的f g n g n ( f o c u sg r o u po n n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代网热点组) 和e t s i ( e u r o p e a nt e l e c o m s t a n d a r d i z a t i o ni n s t i t u t e ，欧洲通信标准研究所) 的t i s p a n ( t e l e c o m m u n i c a t i o n sa n d i n t e r n e tc o n v e r g e ds e r v i c e sa n dp r o t o c o l sf o ra d v a n c e dn e t w o r k i n g ，电信和互联网融 合业务及高级网络协议) 2 0 0 5 年1 1 月1 8 日f g n g n 小组发放了n g n 的标准版本 一，分别在业务需求j 体系架构、服务质量、控制和信令、安全能力、网络演迸、 未来基于分组的网络这七个方面作出一些规定，其中在业务需求，体系架构，服务 质量和安全能力方面做了比较多的工作。 在n g n 版本一中n g n 提供的业务包括多媒体业务、p s t n i s d n ( i n t e g r a t e d s e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ，综合业务数字网) 仿真业务、p s t n i s d n 模拟业务、i n t e r n e t 接入业务、其他业务和公共业务。为了支持这些业务，在n g n 的功能体系架构中 定义了n g n 的总体架构，并根据总体架构定义了详细的包含很多功能实体的功能 体系架构，希望能够用统一的功能体系架构来提供各种业务。而在q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ，服务质量) 方面，n g n 服务质量的总体研究目前有一个输出文件： n g n 端到端o o s 框架的要求和架构”。此文件给出了n g n 端到端q o s 的总参考模型。 从此模型可以看出，不同的层面都有控制和管理功能，并且在传送层面，分为接入 网和核心网络的控制和管理，同时还有一个澄清三个概念的文件即“n g n 网络服务 质量和网络性能的概述”，此文件对网络服务质量、网络性能和服务质量体验这三 个概念进行了定义，目前r a c f ( r e s o u r c ea n da d m i s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n ，资源与 许可控制功能) 是服务质量研究中的重点，每次会议都会收到大量的文稿，但目前 还很难达成一致j 安全问题是目前各种网络面临的一个非常重要的问题。对于n g n 来讲，尤其要求其是一个能够保证安全性的网络。因此f g n g n 一直在对安全性进 行研究，但进展比较缓慢，收到的文稿也不是很多，但目前已经有一个输出文件 “n g n 安全性的导则”。文件中对n g n 的安全性关联模型和涉及的三个平面和四个 层面进行了描述。 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文 第3 页共4 4 页 用户网 络接口 辩彗全孽全簋蹲缘：一，核心传黪；蒿r - 1 “j 美j ；? 鬻 纠功能送弓2 段t 上塑能送功能隧功台i 囊 | 。 ：|传输功能黪。? 只是，誊l 遵整鐾竖鍪! i 鎏鋈鬻鋈鍪鎏銎鲨；鎏麴 下一代网络的对比与演进研究 应用网 络接口 网络接 点接口 北京邮电大学硕士生论文 第4 页共4 4 页 图1 3 ：n g n 端到端q o s 参考模型 人希l 袋1 2 1 网骚联i s 嗍强援i s l人秽l 摄口 i ihq i i n g n 网络性能 箍一三三焉焉手三 卜差萋 图1 4 ：n g nh 爱铒质量、网络忡能、月陧各质量体聆的含义 2 、n g n 的技术概述 n g n 需要得到许多新技术的支持，虽然i t u t2 0 0 5 年年底做了一个n g n 标 准的版本一的发放，但是技术介绍并不完全，目前为大多数人所接受的n g n 相关 技术是：采用软交换技术实现端到端业务的交换；采用i p 技术承载各种业务，实 现三网融合；采用i p v 6 技术解决地址问题，提高网络整体吞吐量；采用m p l s 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第5 页共4 4 页 ( m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ，多协议标签交换) 实现i p 层和多种链路层协议 ( a t m f r ( a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e f r a m er e l a y ，异步传输模式帧中继) 、 p p p 、以太网，或s d h 、光波) 的结合；采用o t n ( o p t i c a lt r a n s m i s s i o nn e t w o r k ， 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；采用强安全性的网络协议来解决事关信息安全的网络 安全问题。因此，可以预见实现n g n 的关键技术是软交换技术、高速路由交换 技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。其中软交换技术是n g n 的核心技术。 1 1 2 下一代互联网( n e x tg e n e r a t i o ni n t e r n e t ，n g i ) 所谓“下一代互联网”，始于1 9 9 6 年美国克林顿政府的“n g i ( 下一代互联网) 计 划”。从技术上讲，它的传输速度更快、规模更大、更安全。许多国家在下一代互 联网研究上都开始“军备竞赛”，围绕目前的第一代互联网i p 地址资源的紧张竞争 就是其中一例。 。 、 本质上，“下一代i n t e r n e t ”并没有准确的定义，其最主要的项目有三：最初由 美国政府发起实施的n g i 计划，由美国国家科学基金会( n s f ) 主导的超高带宽网络 服务( v b n s ) ，由高校和科研机构主导的i n t e r n e t 2 。 1 、下一代互联网( n g i ) 简介 第一代互联网美国军方从2 0 世纪6 0 年代开始，7 0 年代正式进行开发建设， 1 9 9 4 年正式投入商业运营。经过多年的发展，原来的i p v 4 地址协议已经出现明显 的局限，最主要的问题就是i p 地址已经不能满足需要。i p - v 4 的i p 地址大约为4 0 多亿，但因为美国掌握了绝对的控制权，在i p 地址这种资源的分配上，明显偏袒 美国，加上不珍惜，目前i p 地址面临枯竭，以i p v 6 为核心的下一代互联网就提上 了日程。 1 9 9 3 年美国政府提出的“信息高速公路”计划不仅推动了互联网本身的发展， 也促进了对下一代互联网的研究。1 9 9 6 年1 0 月，美国政府宣布启动“下一代互联 网n g i 研究计划”，并建立了相应的高速网络试验床v b n s 。1 9 9 8 年，“先进互联 网开发大学组织u c a i d ”成立，开始i n t e r n e t 2 研究计划，并建立了高速网络试验 床a b i l e n e 。1 9 9 8 年亚太地区先进网络组织( a s i a p a c i f i ca d v a n c e dn e t w o r k ，a p a n ) 成立，建立了a p a n 主干网。2 0 0 1 年欧盟建成g e a n t 高速试验网。2 0 0 2 年，各 国发起“全球高速互联网g t r n ( g l o b a lt e r a b i tr e s e a r c hn e t w o r k ) 计划，积极推 动下一代互联网技术的研究和开发。 下一代互联网是一个建立在i p 技术基础上的新型公共网络，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。 随着宽带i p 网络的建设，各种形式的宽带接入技术得到大量应用，i n t e r n e t 基 本接入业务的种类就越来越多。不同的接入手段提供不同的接入带宽，带宽已经成 为一种商品，不同带宽等级将收取不同的费用。 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文 第6 页共4 4 页 传统的窄带业务( 如w w w 、f t p 、i p 电话、i d c 、电子商务、统一消息服务等) 继续存在和发展，同时在解决了带宽问题后，基于音频、视频流的各种新型的宽带 增值业务( 如视频点播、交互数字电视、远程教育、远程医疗、会议电视、v p n 等 业务) 真正进入了成熟期，并将得到大规模的应用和发展。服务类型进一步细分， 服务的内容更加个性化。最终需要满足按照不同用户的需求提供不同的业务种类和 不同的服务质量。 2 、n g i 技术概述 下一代互联网的特征是“更大、更快、更安全、更及时、更方便、更可管理和 更有效。“更大”指采用i p v 6 协议使得下一代互联网具有无比巨大的地址空间和网 络规模，以及接入网的终端种类和数量以及应用都将极其广泛；“更快”指可以实现 l0 0 m b p s 以上的端到端高性能通信；“更安全”指具有数据加密功能，实现一个可信 任的网络；“更及时”指可以提供组播服务，进行服务质量控制，开发出大规模实时 交互应用；“更方便”是指可提供无处不在的移动和无线通信应用；“更可管理”指可 实现有序的管理和及时的维护；“更有效”指更有效的运营和更有效的盈利模式。因 此，发展中国下一代互联网c n g i ( c h i n an e x tg e n e r a t i o ni n t e r n e t ，中国下一代互 联网) 就要解决以下关键技术和问题涉及网络安全也涉及信息安全的i p s e c ( i n t e r n e tp r o t o c o ls e c u r i t y ，i n t e r n e t 协议安全) 协议，保证足够多的i p 地址的i p v 6 协议以及涉及移动i p 及在i p 网上对个人的移动性、终端的移动性和系统的移动性 的支持的移动i p v 6 技术。 3 、两代互联网的不同 目前达到的共识是与现在使用的互联网相比，下一代互联网在五个方面与现代 互联网的区别：更快、更大、更安全、更及时、更方便。更快，下一代互联网将比 现在的网络传输速度提高1 0 0 0 1 0 0 0 0 倍。更大，下一代互联网将逐渐放弃! p v 4 ， 启用i p v 6 地址协议( 二者的区别有点像电话号码的升级) ，几乎可以给你家中的每 一样东西分配一个自己的i p ，让数字化生活变成现实。在目前的i p v 4 协议下，现 有地址中的7 0 已经分配光了，明显制约着互联网的发展。更安全，目前的计算 机网络因为种种原因，存在大量安全隐患，下一代互联网将在建设之初就充分考虑 安全问题，可以有效控制、解决网络安全问题，不会像现在这样束手无策。 另外，时下宽带网概念被炒得热火朝天，许多人便误以为宽带网就是下一代互 联网。但是这是两个截然不同的概念。宽带仅仅是指速度，仅仅是下一代互联网包 含的一个方面。下一代互联网肯定是宽带的，但宽带网，绝不是下一代互联网，它 仅仅是对网速的改良，而非革命。 同时，目前的宽带概念，更多是指一种接入方式，与下一代互联网高速概念也 有本质区别。比如某小区有1 0 0 0 户人家，每家都是i o m 宽带接入，但接入小区的 总带宽仅有1 0 0 m ，这样往往会发生拥塞，实际难以称得上是真正宽带；但下一代 互联网，任何一个端到端的速度都可能是1 0 m 或者更高。 基于以上特点，未来的互联网将更方便，更及时，真正的数字化生活将来临。 随时、随地，我们可以用任何一种方式高速上网，任何可能的东西都会成为网络化 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第7 页共4 4 页 生活的一部分。 1 1 3 下一代移动通信 移动通信发展到今天更确切地说是一种接入方式，因为它的核心网络正在趋向 与固定网络融合，逐渐向承载层、控制层、业务层分离方向演进。移动通信网的下 一代化正是下一代网络的一个组成部分，多方面吸收了下一代网络的思想，例如软 交换技术、分组承载和交换技术等。 移动通信的呼叫处理与p s t n 网络有很多相似之处，但由于有移动性管理，它 的核心网络与传统的p s t n 网络又存在一些差异，这也是为何很多移动运营商要单 独建设移动的核心网络的原因。但随着智能网的发展，随着控制层、承载层与业务 层的逐渐分离，下一代网络的架构逐渐形成，移动通信越来越趋向是一种无线接入 手段，许多移动的特殊功能可由控制层的一些专门的节点来完成。可见移动与固定 的核心网络在架构上越来越趋向一致，只是接入的方式不一样。这些差别仅在于接 入层的媒体网关的区别。 下一代移动通信的典型代表就是基于r 4 构架的3 g 核心软交换移动通信网。 它主要是对核心网中的电路域进行改造，将在电路域中传送的话音等业务放到i p 承载网上，呼叫控制由软交换来实现。但此i p 承载网不是原来的分组域，因为这 时的分组域还未经过改造，无法保证实时业务的质量。r 4 的特点是将控制与承载 分开，软交换m s cs e r v e r ( m o b i l es w i t c hc e n t e rs e r v e r ，移动交换中心服务器) 为 其控制节点，从r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l ，无线网络控制器) 开始控制流与信 息流分开，信息流经过网关进入i p 承载网，控制信息到m s cs e r v e r ，进入控制层。 j 1 2 下一代网主要技术 。 目前，网络正在走向下一代。电信网正在走向n g n ，互联网正在走向n g i ， 移动网正在走向3 g 和b 3 g ，下一代电信网和下一代因特网技术以及下一代移动网 在技术上是共源的，它们都建立i p 技术的基础上。 1 2 1i p v 6 p s t n i n t e r n e t m o b i l e 书 日 茜 n g n n g i 3 g b 3 g 图1 5 ：下一代网演进1 下 代 网 现在已经取得共识，电信网、互联网、移动网在走向下一代的进程中，都将演 进成基于i p 的分组网。我们知道，网络协议是完成有效、可靠通信的一套规则， 它是任何一个网络的基础。建网前首先要选定网络协议，一旦选定后，其它一切都 将围着协议转。从横向来看，i p v 6 将在电信网络演进和转型中扮演重要角色。3 g 、 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第8 页共4 4 页 n g n 都将i p v 6 作为未来的承载协议。家庭网络、移动与固定融合( f i x e d m o b i l e c o n v e r g e n c e ，f m c ) 等信息技术也需要i p v 6 的应用。这些都将成为i p v 6 发展的动力， 使i p v 6 技术和应用发展的步伐进一步加快。因此，可以说，电信网、互联网、移 动网都将演进成基于i p v 6 的分组网。i p v 6 相对于i p v 4 的主要优势是：扩大了地址 空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、 支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。 p s t n 日n g n i n te r n e t m o b i l e 日 日 n g i 3 g b 3 图1 6 ：下一代网演进2 i p v 6 核心协议集包括：i p v 6 协议( i p v 6 p r o t o c 0 1 ) ，i p v 6 地址体系架构 ( i p v 6 a d d r e s s a r c h i t e c t u r e ) ，i c m p v 6 ，i p v 6 邻居发现( i p v 6 n e i g h b o r d i s c o v e r y ) ，i p v 6 自动配置( i p v 6 a u t o c o n f i g u r a t i o n ) ，路径m t u 发现( p a t h m t u d i s c o v e r y ) ，其他 d n s ( d o m a i nn a m es y s t e m ，域名解析系统) 等。从2 0 0 5 年1 月到2 0 0 5 年8 月，i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，互联网工程任务组) 最新的6 篇有关 i p v 6 的r f c ( j t l 表所示) ，主要是关于i p v 6 部署和应用方面的文档，涉及移动性、 应用演进和网络部署等内容，对i p v 6 应用及部署面临的新问题、新需求进行分析 并提出解决方案。这些r f c ( r e q u e s tf o rc o m m e n t s ) 涉及移动i p v 6 的有3 篇，表 明最近一段时间以来，i p v 6 业务和应用方面的研究已经日趋深入，尤其是在移动 i p v 6 方面。 。 表1 1i e t f 最新的6 篇i p v 6 的r f c r f c 编号及标题发布日期简要内容 r f c3 9 6 3 ：网络移动性基础协议是m i p v 6 的扩展，保证i p 节点在移动时通信的 2 0 0 5 1 支持协议连续性。 r f c4 0 3 8 ：i p v 6 演进的应用 讨论网络向i p v 6 演进时应用程序移植的问题，详细说 2 0 0 5 3 明了应用程序移植的各种情况，还涉及独立于不同l p 程序方面问题 协议版本的应用开发问题。 r f c4 0 7 6 ：无状态动态主机 提出i p v 6 主机采用无状态自动配置时，其他服务对 2 0 0 5 5 d h c pv 6 重编号支持的需求。这篇r f c 只是提出了上 配置的重编号需求 述问题，解决方案将在后续的r f c 中涉及。 r f c4 0 3 8 ：i p v 6 演进的应用 描述了i p v 6 在企业网络部署的几种模式。定义了一个 2 0 0 5 6 基本企业应用模式集合，包括与i p v 4 节点的共存、网 程序方面问题 络应用以及部署i p v 6 的基本网络条件等。 r f c4 0 6 8 ：移动i p v 6 的快速提供了一个协议，用于降低移动终端在不同区域实现 2 0 0 5 7 切换切换的时延。 r f c4 1 4 0 ：分等级移动i p v 6提出了一个分等级移动性管理的体系，可以降低移动 2 0 0 5 8 移动性管理管理中大量的信令开销。 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文 第9 页共4 4 页 1 2 2 光纤高速传输技术 下一代网需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能 实现的最理想传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光 纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用 ( d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，d w d m ) 系统三个方向在发展。单一光 纤的传输容量自1 9 8 0 至2 0 0 0 年这2 0 年里增加了大约1 万倍。目前已做到4 0 g b s ， 预计几年后将再增加1 6 倍，达到6 4t b s 。超长距离实现了1 2 8 t ( 1 2 8 x 1 0 g ) 无再 生传送8 0 0 0 k m 。波分复用实验室最高水平已做到2 7 3 个波长、每波长4 0 g b ( 日本 n e c ) 。 其中a s o n 技术是在传统的传输网络中，引入控制层来实现对传输平面的实 时控制，是目前传输技术中唯一体现控制和传输分离、呼叫与控制分离思想的技术。 由于向下一代网络过渡需要一个长期的过程，也为了和现有的传输网络兼容，该技 术中不仅引入了仅仅由传输平面参与的交换连接( s c ) ，还引入了管理平面和控制 平面一同参与的软永久连接( s p c ) ，同时还保留了传统的仅仅由网管指配的永久 连接( p c ) 方式。仅仅由控制平面实现的s c 连接方式实现了控制和传输的分离， 其由u n i ( u s e rt on e t w o r ki n t e r f a c e ，用户网络接口) 接口发起的特性也提供了呼 叫和控制分离的基础；s p c 连接则是为a s o n 技术和传统传输网络技术共存提供 的一种混合的、非常实用的连接方式，当前商用的a s o n 网络大多数业务均是采 用s p c 的连接方式，在u n i 接口尚不完善或者说现有网络中无法提供u n i 功能时， s p c 将会一直担当建立业务连接的主要任务；p c 连接方式是网络运维和管理中不 可缺少的一种方式。不同连接技术使得a s o n 不仅可以和当前的传输网络共存， 而且为向下一代传输网络过渡打下了坚实的基础。 就目前s d h 、o t n 以及a s o n 技术的发展成熟度、市场需求的比较来看，实 际上，a s o n 本身并不依赖于传送平面采用何种传送技术，a s o n 解决的主要是传 送网络所承载业务的“自动交换”的智能性问题，包括快速端到端自动建立连接、带 宽的自动分配、动态路由选择、网络的自动保护与恢复、业务的识别与接纳、网络 负载流量的自动均衡调节以及q o s 问题等。 最初，人们希望在w d m ( w a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，波分复用) 的 o t n 光网络中实现a s o n 功能，但由于国内光纤建设超前，大量的光纤闲置，因 此运营商等根本不考虑用哪种传输技术更加的经济，所以o t n 的发展和需求相对 缓慢，而以m s t p m s p p 为代表的基于s d h 的多业务传送技术发展迅速，所承载 的数据业务要求传送平面应具备上述功能。 因此，人们首先将注意力转向s d h 网络，这也是目前众多厂商实现的a s o n 功能都是基于s d h 的主要原因。目前主流a s o n 厂商的产品，包括l u c e n t 、n o r t e l 、 a l c a t e l 、s i e m e n s s y c a m o r e 以及c i e n a 等的a s o n 设备，都是基于s d h 层面上的 产品。虽然在早期，有些厂商试图在基于全光o t n 的层面上实现a s o n 功能，但 后来由于技术和需求的原因不得不放弃产品计划。业界已达成的一致共识是：在基 于s d h 网络的物理传送平面上构造a s o n 是目前比较切实可行的方法，只有o t n 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第1 0 页共4 4 页 的技术和需求上升到一定程度时，再考虑基于o t n 的a s o n 才是符合市场需求的 做法。 、 1 2 3 光交换与智能光网 光有高速传输是不够的，下一代网需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网 技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光 网发展，从环形网向网状网发展，从光- 电- 光交换向全光交换发展。智能光网能在 容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务灵活性、用户自助性、覆盖性和可 靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。 1 2 4 宽带接入 ! 下一代网必须要有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开， 各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术 五花八门，主要有以下四种技术，一是基于高速数字用户线( v e r yh i g hb i tr a t ed i g i t a l s u b s c r i b e rl i n e ，v d s l ) ；二是基于以太网无源光网f e p o n ) 的光纤到家( f i b e rt ot h e h o m e ，f t t h ) ；三是自由空间光系统( f r e es p a c eo p t i c s ，f s o ) ；四是无线局域网 ( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，w l a n ) 。 1 2 5 城域网 城域网也是n g n 中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃，有基于 s o n e t s d h s d h 的、基于a t m 的、也有基于以太网或w d m 的，以及m p l s 和 r p r ( r e s i l i e n tp a c k e tt r a n s p o r t ，弹性分组环技术) 等。 这里需要一提的是弹性分组环( r p r ) 和城域光网( m o n ) 。弹性分组环是面向数 据( 特别是以太网) 的一种光环新技术，它利用了大部分数据业务的实时性不如话音 那样强的事实，使用双环工作的方式。r p r 与媒介无关，可扩展，采用分布式的 管理、拥塞控制与保护机制，具备分服务等级的能力。能比s o n e t ，s d h ( s y n c h r o n o u so p t i c a ln e t w o r k s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y , 同步光网络同步数 字传输体制) 更有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商及其企业客户的成本。 使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。城域光网是代表发展 方向的城域网技术，其目的是把光网在成本与网络效率方面的好处带给最终用户。 城域光网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台，能 提供动态的、基于标准的多协议支持，同时具备高效的配置能力、生存能力和综合 网络管理的能力。 1 2 6 软交换 软交换是一种正在发展的概念，包含许多功能。其核心是个采用标准化协议 和应用编程接口( a p i ) 的开放体系结构。这就为第三方开发新应用和新业务敞开 下一代网络的对比与演进研究 北京邮电大学硕士生论文第“页共4 4 页 了大门。软交换体系结构的其它重要特性还包括应用分离( d e c o u p l i n go f a p p l i c a t i o n s ) 、呼叫控制和承载控制。软交换是一种功能实体，为下一代网络n g n 提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制 的核心。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统 的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不 同，而软交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基 本呼叫控制。为了把控制功能( 包括服务控制功能和网络资源控制功能) 与传送功能 完全分开，n g n 需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络分层模型f 接入 与传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层) 概念，从而对各种功能作不同程度 的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以非常灵活地将业 务传送协议和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不同网络 并存互通的需要，也适用于从话音网向多业务多媒体网的演进。 1 2 73 g 和后3 g 移动通信系统 3 g 定位于多媒体i p 业务，传输容量更大，灵活性更高，并将引入新的商业模 式，目前正处在走向大规模商用的关键时刻。制定3 g 标准的3 g p p 组织于2 0 0 0 年5 月已经决定以i p v 6 为基础构筑下一代移动网，使i p v 6 成为3 g 必须遵循的标 准。包括4 g 在内的后3 g 系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，使传 输容量再上一个台阶。在不同网络间可无缝提供服务，网络可以自行组织，终端可 以重新配置和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端i p 系统，与其他技术 共享一个i p 核心网。它们都是支持n g n 的基础设施。 1 2 8i p 终端 随着政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等等的 普及，必须要开发相应的i p 终端来与之适配。许多公司现正在从固定电话机开始 开发基于i p 的用户设备，包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统以及家用电器， 从音响设备和电冰箱到调光开关和电咖啡壶。所有这些设备都将挂在网上，可以通 过家庭l a n 或个人网f p a n ) 接入或从远端p c 机接入。 未来的网络可以想象是可以让家庭的任何电器都上网，都是作为i p 终端连接 上网，也正是因为如此，业务的开发更应该放在i p 终端，可以根据终端的不同特 性，设计不同的业务。 1 2 9 网络安全技术 网络安全与信息安全是休戚相关的，网络不安全，就谈不上信息安全。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，例如，针对现有路由器、交换机、边界网关协议( b g p ) 、域名系统( d n s ) 所存 下一代网络的对比与演进研究 j ! 室塑皇奎堂堡主竺笙茎笙! ! 蔓茎竺里 在的安全弱点提出解决办法；迅速采用强安全性的网络协议( 特别是i p v 6 ) ；对关键 的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护；实时全面地观察了解整个 网络的情况，对传送的信息内容负有责任，不盲目传递病毒或攻击；严格控制新技 术和新系统，在找到和克服安全弱点之前不允许把它们匆忙推向市场。 1 2 1 0 网格计算( g r i dc o m p u t i n g ) 技术 i b m 之前提出了类似的概念，称为“网络计算机”。但在具体的应用以及商业 化方面并没有得到推广，因此这项技术也就慢慢消失，没有得到应用。 网格计算是伴随互联网的发展而提出的的新技术，在条件成立的情况下它会具 有超强的数据处理能力，并且造价低廉。这种计算模式的构想是利用互联网把分散 在不同地方的电脑，组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每台参与计算的电脑就 是一个节点。成千上万个节点上的电脑，组成了一张网络，构成具有超强计算能力、 并能充分利用网上闲置处理能力的“虚拟的超级计算机”。由于它是一种分布式的结 构，具有系统的可靠性，部分节点损坏，并不会影响全网的正常工作。网格计算研 究的一个重点是如何消除信息孤岛和知识孤岛，实现信息资源和知识资源的共享。 传统互联实现了计算机硬件的连通，w e b 实现了网页的连通，而网格计算希望实现 互联网上所有资源的全面连通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源和 知识资源等。 但实际上这种构想是在计算机技术不能快速增长的情况下才有实际的作用，而 现在计算机的增长遵从摩尔定律，1 8 个月翻一番