（计算机软件与理论专业论文）ngnoss的研究及其计费子系统的设计与实现.pdf

摘要 摘要 近年来，随着网络技术的迅猛发展，宽带接入逐渐成为很多家庭应用的必要 设施之一，它墩是电信运营商大力推广的应用手段，当前广泛使用的宽带接八方 案如a d s l ，小区宽蒂，x d s l 和c a b l em o d e m 与人们的需求还有定差距，也不 能为新兴网络业务如视频会议、v o d 、v o i p 提供足够的带宽以及相关业务的性能 鞫质量保证。n g n ( 下一代网络) 是三网融合的产扬，是一种可以提供包括话蒲、数 据和多媒体等备种业务的综合开放的网络。n g n 的体系架构和实施已经成为国内 外颇为关注的焦点。 新的网络基础设施，需要一个强大而稳定的运营支撑系统对其进行管理和运 营，这样既可使用户方馁虽可靠缝接入赢效雏网络，也让运营意能对网络实旌高 效的管理和灵活的操作，使双方的利益得到保障。n g o s s 是适应n g n 的新一代 运营支撑系统，计费子系统是其核心所在。本文对n g n 和n g o s s 的发展趋势和 框架进行了较深入垒面的研究，并设计实现了其计费子系统，主要包括以下的内 容： 研究n g n 的特点、架构、发展现状和需求，针对需求，分析n g n 的发展趋 势和策略； 分析适应n g n 昀n g o s s 的特点和发展现状，介绍n g o s s 的框架结构和涉 及到的关键技术； 参考n g o s s 框粱和e t o m 模型，结合运营商的需求，对本文中的h y o s s 进 行详细系统分析，完成各个子系统的划分和接口的定义，并对使用的主要技术 作崮分缓。 详细介绍了o s s 中计费子系统的设计过程及实现方法。对系统的功能、体系 结构、具体设计和实现等方面进行了充分的分帮亍和讨论。 关键词：n g o s s ，计费子系统，优惠策略，f a r a b s t r a c t a b s t & a c t t h e s ey e a r s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g y , b r o a d b a n da c c e s s b e c a m en e c e s s a r yt oa p p l i c a t i o n si nh o m en e t w o r k ，a n di t i st h eo n et h a tc a r r i e r c o m p a n y w a n t st op u s ho n 。c u r r e n t l ) a d s l 。x d s l , f t t ba n dc a b l em o d e ms t i l l h a v es o m ed i s t a n c et op e o p l e sr e q u i r e m e n t , s i n c et h e ye a r l to f f e re n o u 出p e r f o r m a n c e a n dq u a l i t yt on e t - m e e t i n g ，v o da n dv o i en g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) i so p e n n e t w o r kt h a tc o u l dp r o v i d ev e r yn e ws e r v i c e s ，s u c ha sa u d i o ，v i d e oa n dd a t a n g nn o w b e c o m e sah o tt o p i ci nt h ew o r l d w i d e a s t r o n ga n ds t a b l eo s s ，w h i c hn o to n l ye n s u r e se a s e - o f - u s ea n dr e l i a b l en e t w o r k f o ru s e r , b u ta l s om a n a g e a b l ea n df l e x i b l ei n f r a s t r u c t u r ef o rc a r t i e r , i sn e c e s s a r yt ot h i s n e wn e t w o r ki n f r a s t r u c t u r ea n dw i l lb e n e f i tb o t hs i d e s n g o s si sag o o ds u p p o r tt o n g n b i l l i n gs u b s y s t e mi s t h ek e yo fi t i nt h i st h e s i s ，t h en g na n dn g o s s s a r c h i t e c t u r ea n dr e q u i r e m e n ta r ea n a l y z e d 斑欢a n dt h e nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o f b i l l i n gs u b s y s t e ma r ed e s c r i b e di nd e t a i la sf o l l o w i n g , r e s e a r c h i n go i lt h en g n sc h a r a c t e r s ，a r c h i t e c t u r e ，a c t u a l i t ya n dr e q u i r e m e n t ，a n d a n a l y z i n gt h ef u t u r eo f n g n ； t os u p p o nn g n ，a n a l y z i n gn g o s s sc h a r a c t e r sa n da c t u a l i t y ；a n di n t r o d u c i n gt h e a r c h i t e c t u r eo f n g o s sa n d t e c h n o l o g i e su s e di nn g o s s ； w i t ht h er e s e a r c ho nn g o s sa n de t o mm o d e l ，a n df o l l o w i n gt h ec a r r i e r c o m p a n y sr e q u i r e m e n t ；as y s t e m a t i ca n a l y s i so f h y o s ss y s t e mi sd e s i r e da n d d i v i d i n gi ti n t os i xs u b s y s t e m s t h eb i l l i n gs u b s y s t e mi so n eo f t h e m ，a n dt h e n i n t r o d u c i n gt h et e c h n o l o g i e su s e di no u rs y s t e m ； a n a l y z i n ga n dd e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gb i l l i n gs u b s y s t e mi nd e t a i l ； k e y w o r d s ：n g o s s ，b i l l i n gs u b s y s t e m ，p r e f e r e n t i a lp o l i c y ，e j b i l 独创性声明 本人声甓所呈交媳学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成采。据我所知，除了文中特别翔以标注翻致谢豹地 方外，论文中不包含其他人巴经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获干罨电子科技大学或其它教育祝构的学位或证书衙使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：痘蒸日期：枷f 年6 月2 目 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保鼹、使用学位论文 的规定，有权保留并岛国家有关郝f 1 或机构送交论文的复e 口件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据麾进行检索，可以聚用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：盟导师签名： 臼期：珈5 年占月2 日 第一章引言 1 1 课题背景 第一章引言 我国对n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代网络) 的跟踪和研究一直尽 量保持着与世界相对同步。当然，在各个国家遇到的问题也同样会在我国遇到。 从总体来讲，n g n 前景广阔，但目前尚未完全成熟，主要体现在技术的发展和业 务的扩展等方面。对一个高新技术规划和部署只有在一个项目没有完全成熟的时 候才意味着发展和机遇，近年我国开展了若干n g n 项目，但是都带有试验性质。 目前这种类型项目的数量和规模都在不断扩大。另外，在进行各个试验项目的同 时，我国也对n g n 进行了一些技术上的研究，制定了自己的规范和建议。 随着我国对电信垄断格局的打破，各个电信运营商对n g n 的跟踪、研究和投 资具有相对独立的计划和重点。同时运营商们根据自己的计划和侧重点又进一步 选择电信设备提供商、电信设备提供商所提供的设备、所开展的业务和合适的开 展业务的方式等等。事实上在我国，各个运营商在面对n g n 所采取的策略已经显 示了比较明显的不同，并具有相对独立的灵活性。而就这一点来说，也正是n g n 所应该面对的发展环境。并且随着n g n 的进一步发展，从技术选择到业务的开展 将会给运营商带来更大的灵活性。 n g n 在我国发展的另一个特点是以软交换作为核心展开的。软交换作为n g n 网络控制平面的核心设备一直以来是n g n 网络中的关键技术。我国相当多的n g n 研究都是围绕软交换展开。这种情况反映了软交换技术在我国许多情况下具有的 特殊重要性。当然，和n g n 本身一样，软交换同样是一个定义非常灵活而不确定 的概念。软交换所涉及到的各个研究者和用户都可能对软交换有不同的观点。然 而，可以明确的是呼叫控制是软交换所具有的功能。从本质上说，软交换是从传 统交换机中分离出的呼叫逻辑。它可能包含不同的产品，并且通过多协议的操作， 来指挥媒体网关的交换行为。尽管有多种软交换产品已经出现在市场上，但是和 最初所制定的目标相比，现在的产品肯定还需要进一步的发展。与此同时，我相 信我国的n g n 研究重点也必然会逐渐扩大到软交换以外的范围，从更全面的角度 看待n g n 所面临的问题。 作为电信运营商管理和业务运营一体化、信息资源共享的支持系统，0 s s 电子科技大学硕士学位论文 ( o p e r a t i o ns u p p o r t s y s t e m s ，运营支撑系统) 已在电信运营商中得到广泛的运用， 并在国际上获得普遍的认可。 o s s 是电信业务开展和运营时所必须的支撑平台，它包含用于运行和监控网 络的所有系统，但它不是网络本身。它是整个运营基础结构，包括运营网络系统 和客户服务系统。 目前，国内的电信企业在网络规模和技术水平上居于世界前列。但是网络的 管理水平、运营水平、效益水平却与国际较大的运营公司存在很大的差距。有数 据表明北美的电信运营企业每年将2 0 的投资用于o s s 的建设，o s s 的增长速度 超过了整个电信市场的增长。而国内的电信企业在o s s 的建设力度上远远达不到 这个标准。随着中国加入w t o ，国内电信运营垄断局面的瓦解，国内电信市场呈 现竞争日趋规范和激烈、市场越来越开放的局面。在电信业整体格局发生巨变的 情况下，在内外双重挑战的压力下，企业要想在竞争中赢得优势地位，o s s 系统 的建设是必经之路。 在过去的2 0 年里，o s s 系统经历了一个长足的发展。从各种标准的制定到新 技术的发明，特别是i t 技术的突飞猛进( 例如，i n t e m e t ，w e b 技术，可重用软件 构件技术，等等) ，使得今天的运营商能够部署自己的运营支撑系统从而对规模庞 大的电信网络进行有效的管理。然而，实际中o s s 系统的复杂性使其运营维护成 本一直居高不下，关键的原因是在o s s 业界，一直都缺乏有效的标准接口，从而 导致了较高的系统集成成本。根据国际著名咨询公司g a r t n e r 的2 0 0 3 年分析报告， 系统集成成本相对于硬件、软件版权以及服务成本一直位于较高的水平，实际上， 如果假设有3 美元花在o s s 上，那么就有l 美元用在了系统集成。一个系统升级 的工作将导致一连串的对于其他系统的测试升级工作。 因此，o s s 的建设是一个规范的过程，需要遵照相应的标准来进行。在o s s 出现的早期b e l l c o r e 是主要的标准化机构。八十年代中期由b e l l c o r e 公司开发的许 多标准至今仍然有效。目前o s s 标准的制定主要是在不同的组织和团体的指导下 进行的，例如i t u t 和t m f ( t e l e c o m m a n a g e m e n t f o r u m ) 。t m f 所大力倡导的 n g o s sm e x tg e n e r a t i o no p e r a t i o ns y s t e ma n ds o f t w a r e ，下一代运营系统和软件1 在业界具有很大的影响力。n g o s s 是新一代的o s s 标准，n g o s s 中的o s s 包 括运营支撑系统和相关软件，为了不引起混淆，本文中的o s s 专指o p e r a t i o n s u p p o r ts y s t e m s 。 第一章 | 言 t m f 由技术项目组负责整个n g o s s 的技术工作，包括n g o s s 技术项目组 ( n g o s s p r o g r a m ) 、催 艺齐l 壤医缝( c a t a l y s t p r o g r a m ) 、业界联系项匿缓( i n d u s t r y l i a i s o np r o g r a m ) 及其他项目组。n g o s s 技术项目组负责n g o s s 的相关柢架、 沆程帮缨节的编写工作。继化剂项目组负责实现和建立n g o s s 的d e m o ，组织 厂商验证n g o s s 的实现。业界联系组则负责同其他组织的关联，以采用最新的思 想和技术，并推广n g o s s 的成果。 计费系统楚电信运营企业开展经营活动的核心系统之一，该系统能否有效、 安全的运行不仅直接关系到电信运营企业的效益与发展，也将间接体现出电信运 营企j e 对广大用户服务水平的高低，因此计费系统在电信运营支撑系统o s s 中占 有重要的地位。事实上，电信运营企业的计费系统不但可以作为运营支撑系统的 重要缀成部分，蔼且由于其相对的独立救，因藤魄可以单独作为一个信息系统。 如果将计费系统作为个单独的信息系统，那就必须要考虑该系统与电信运营支 撑系统的接口翔题，实现系统豹无缝连接莘酲数据的有效共事。 目前，电信市场的激烈竞争对电信逡营企业的计费系统提出了新的要求。新 的市场环凌要求计费系统不仅要能够成功的处理好各种计赞业务和结算活动，还 要提供更高的自动化水平、系统维护管理水平和支持新业务的拓展性，并尽可能 的将计费结算的出错率降为零；更重要的是，通过计费系统的良好运作要够提 高企业的市场应对能力和竞争能力，能够为用户提供更加优质的服务。这就要求 计费系统的开发中要贯彻客户关系管理的思想，以客户为中心而不是以生产为中 心送行开发和建设。 对于n g o s s 的研究，国外的研究机构和相关企业正进行地如火如荼，并取得 了襁当的成果。丽国内对n g o s s 研究仍处于超始阶段。我们茜蓊应该把露光投 向国际上，学习并吸收国外先谶的研究成果，和国内的实际情况相结合，研发出 适合我嚣国情的新一代o s s 。 1 2 谍蘧任务 我们o s s 壤习组受汇源光通信段份有限公司的委托，为其光纤到户( f t t h ) 项目开发h y o s s ( 汇源o s s ) 。研究成员包括四川汇源光通信公司技术总监聂为 清博士，电予科大学卫士通实验室的实习生7 名，另有5 名通信专业的同学在研 电子科技大学硕士学位论文 究e p o n 的硬件实现，共1 3 人。 在这一次开发中，我们通过研究n g n 以及适应n g n 的o s s ，完成了一次j 2 e e 到n g o s s 的e t o m 模型的映射。我们遵循n g o s s 框架，将h y o s s 拆分成a a a ( 认证授权) 系统、n m s ( 网络管理系统) 、计费系统、帐务系统、系统管理系统 和用户管理系统。我们成功实现六个系统的独立开发，最后通过定义好的接口，完 成整合，并且交给用户进行使用。这一次开发让项目组的成员对n g n 和n g o s s 都有了一个初步认识，但是要跟上国际o s s 的发展水平，我们必须更深入的研究 n g o s s 框架和实现技术，这也是我们下一步要进行的工作。 在整个系统开发中，我的工作主要是计费系统的设计以及具体实现。包括计 费系统的需求分析、概要设计、详细设计、编码实现等。 1 3 内容组织 本文共分六章，具体内容如下： 第一章：引言。本章主要介绍了论文所讲述的o s s 计费子系统的开发背景以 及课题的任务，并对论文的整体结构做一个概括。 第二章：n g n 概述。本章首先介绍了n g n 的特征和架构，然后分析了n g n 的现状和需求，最后介绍了n g n 的发展策略。 第三章：n g o s s 框架概述。本章首先介绍n g n 驱动下n g o s s 的产生，然 后对n g o s s 的特点、关键技术和发展现状进行介绍，最后介绍了n g o s s 的框架 及其对n g n 的支持。 第四章：h y o s s 系统的总体设计。本章结合e t o m 模型对整个h y o s s 系统 进行了功能模块的划分，并对各个模块的进行了简单介绍。对系统开发中用到的 关键技术也进行了说明。 第五章：计费子系统的设计与实现。本章是论文的重点部分，详细介绍了o s s 中计费子系统的设计过程及实现方法。对系统的功能、体系结构、具体设计和实 现等方面进行了充分的分析和讨论。 第六章：结束语。本章对整个论文和所做的工作做一个总结。 第二章n g n 概述 第二章n g n 概述 n g n 是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和q o s 保证 的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。n g n 使用户可以自由接入到 不同的业务提供商；n g n 支持通用移动性。n g n 是“下一代网络( n e x tg e n e r a t i o n n e t w o r k ) ”或“新一代网络( n e wg e n e r a t i o nn e t w o r k ) ”的缩写。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。它是电信史一块里程碑，标志着新一代电 信网络时代的到来【1 。从发展的角度来看，n g n 是从传统的以电路交换为主的 p s t n 网络中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 增加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，n g n 是基于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，它使得在新一代网络上语音、视频、 数据等综合业务成为了可能。目前，对n g n 的研究成为热点，在研讨下一代网络 体系及技术时，应从业务需求分析和网络装备的情况，研究新一代网络体系架构。 2 1n g n 的特征和结构 2 1 1 以软交换为核心的n g n 的特征 下一代网络n g n 是三网融合的产物，是可以提供包括话音、数据和多媒体等 各种业务的综合开放的网络【2 。n g n 的体系架构成为国内外颇为关注的焦点，在 向n g n 演进的过程中，网络发展的趋势是统一的i p 核心网、分层结构和开放的 接口。软交换体系是目前备受推崇的一种n g n 演进方案，是面向网络融合的新 一代多媒体业务整体解决方案。它通过优化网络结构不但实现了网络的融合，更 重要的是实现了业务的融合。软交换定位于n g n 的控制层，是n g n 的核心技术。 从现有的p s t n 网向基于软交换的n g n 网络演进，是电信网发展的必然方向。 而统一的d 核心网、分层结构和开放的接口，是n g n 的关键特征 3 。 电子科技大学硕士学位论文 分蓠网关的思恕 在传统的m 电话系统中，m 电话网关可以建立电路交换网( s c n ) 和m 网之 闻的呼日q 连接。传统网关不但要巍行媒钵臻式转按，还要遴行售令转换，奁i p 网 一侧执行h 3 2 3 或s i p 协议，在s c n 一侧执行i s d n p s t n 信令。除此之外，系统 还要控制网关内部资源，为每个呼叫建立网关内部的话音通路。 这种集成的网关结构对口电话的大规模部署具有相当大的制约力，主要表现 在：网关集多种功能于一身，过于复杂，导致了可扩展性差且没有故障保障机制， 于是业界提出了网关分解的概念。传统的网关被分解成三部分：媒体网关( m g ) 负责媒体变换以及s c n 和i p 两侧通路的连接；倍令网关( s g ) 负赏信令转换， 只是进行s c n 信令的底馐转换，即从t d m 电路方式转换成i p 网传送方式，并不 改变其应用层消息；软交换负责根据收到的信令控制媒体网关的连接建立和释放。 软交换才真正对信令消息遘行分橱和处毽，并进行应用层的互逯变换。软交换还 控制资源，负资认证和网络安全，是整个系统的控制者。软交换又称为呼叫代理 或媒体网关控制器。 网关分离导致出现了新的协议标准。软交换和m g 之间的接口a 采用m e g a c o ( 又称为h 2 4 8 ) 或m g c p ，软交换和s g 之间的接口b 采用s i g t r a n 。软交换中有 m e g a c o 协议栈和s i g t r a n 协议栈；m g 中有m e g a c o 协议栈；s g 中四侧是与软交 换中致的s i g t r a n 协议栈，s c n 侧是s s 7 协议栈。 统一的四核心网 n g n 采用统一的辨核心潮结构，从上到下出业务层、控制层、媒体层和接入 层四层构成。应用服务器位于弛务层，负责提供增值业务和管理功熊；软交换在 控制层，负责宪成各种呼叫控制和相应业务处理信息的传送，是n g n 的核心控制 设备；网关在媒体层，负责用户送来的信息与p 嘲上传送格式的转换；无线网、 电话网、有线电视网在接入层，都将作为接入网存在。 传统的有线和移动电话有备自独立的交换和传输网络，丽移动电话的接入网 络更是复杂，它们有着不同的空中传输标准，这不仅增加了成本，也给使用者、 管理卷带来不便。在n g n 中将实珉霾定潮葙移动网的融合，霾定鞠移动透信仅钗 是接入方法不同。 猎网采用开放豹体系结构、统一的标准协议，任何接入网络只要是采鬻p 协 议都w 以和它互通互适。接入网可以是固定电话网、移动电话网、有线电视网、 6 第二章n g n 概述 a d s l 、l a n 接入等。统一的p 核心网用一套统一的设备代替了原来各系统的独 立设各，可以大大降低开发和运营成本。 从现有网络到n g n 是一个渐进演化的过程，为了充分利用现有设备，以软交 换为核心的重叠网策略是一种可行的过渡策略。软交换是下一代分组网络的核心 设备，它独立于接入网，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、 计费等功能，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，并向第 三方提供可编程能力。软交换是s c n 和i p 网协调的中心，通过对各种网关( 如： s g 和m g ) 的控制实现不同网络之间的业务层的融合。 开放的接口 以软交换为核心是n g n 的主要特征之一，和传统的电路交换相比，它有诸多 优势。传统的电路交换是一体化的，不同的予系统间通信采用专有的协议；软交 换是开放、分层的体系结构，层间有开放的a p i 接口。这样，某一层的改变，不 会影响其他层。 软交换又称为软s s p ，因为它的功能相当于传统智能网中的s s p 。但软交换的 体系结构是开放的并且是可编程的。一方面，软交换与下层的接口是协议a p i ，融 合了口网中的多种协议。如：s i p 、h 3 2 3 、m e g a c o 、i s u p i p 等。另一方面，软 交换与上层的接口是应用a p i ，对于业务的提供者和第三方开发者是可编程的。软 交换真正实现了业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载业务分离。“业务由用户 编程实现”这一思想并非软交换首创，传统智能网就是基于这种思想的。但是， 由于智能网建立在电路交换网络之上，因此业务和交换的分离是不彻底的；同时， 其接入和控制功能也没有分离，不便于设备在多种网络融合时的综合接入；而且 智能网的s c e ( 业务生成环境) 是依靠s i b ( 与业务无关的构成块) 来实现的， s i b 又与复杂的i n a p ( 智能网应用协议) 密切相关，不利于第三方应用商的大规 模参与，无法方便、快捷地生成新业务。 软交换吸取了i p 、a t m 、1 n ( 智能网) 和t d m 等众家之长，形成分层、全 开放的体系架构，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合。业务 真正独立于网络，能够灵活有效地实现业务的提供。 电子科技大学硕士学位论文 2 i 2n g n 的 龙势 n g n 优势表现在以下几个方面： 开放性：n g n 可以根据所处网络的不同，所提供功能的不同划分为几 个模块，每个模块能独立发展，互不干涉，又能有机组合成一个整体；同时这 种开放性也表现在各运营商可根据自己的需求来选择市场上的优势产品，丽不 必担心不同设备问的互连互通上。 嵩效：因为n g n 网终能实现渡务与呼目q 控铺的分离，为业务真正豹从 网络中独立出来，有效的缩短新业务的开发周期提供了良好的条件；而且随着 多网互逶的实瑰，诲多毅兴业务也应运丙生。 多用户：n g n 综合了固定电话网，移动电话网和i p 网络的优势，使 得摸接用户，数字两户，移动震户，a d s l 用户，i s d n 用户，l p 窄带弱终塌 户，i p 宽带网络用户甚至是通过卫星接入的用户都能作为下一代网络中的一员 相互通信。 多媒体：语音、视频以及其它多媒体流在下一代网络中的实时传输成 为了n g n 的又一亮点。 资源共享：围际互联网的丰富信息资源一直是电信运营商面前的一块 腮肉，由予采用了i p 技术，n g n 的出现使褥在呼叫过程中获取国际互联网的 资源变得不再是难攀。 低成本：采用了相对廉价的i p 等网络作为中间传输的载体，因而n g n 的通信费用将大大降低，这种优势尤其体现在长途，越洋电话上。 2 1 3n g n 的层次结构 传统网络邋常都是分层描述的。在互联网上通常可以采用五罄模型，即互联 网层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。i s o 有o s i 七层模型，即应用层、 表示麓、会话屡、传竣层、网络层、数撵链鼹层和物理层。同理，传输网络、电 话网络都是分屡描述和实现的。n g n 同样也需要分层描述和实现 4 】。n g n 分层原 则为：分层必须保证通信系统完备高效，每一层必须独立完成菜静特定功能，每 一层应当使用下层为上层提供服务，每一层实体与同层实体对等通信，层间逻辑 第二章n g n 概述 独立。根据这种原则，n g n 从上到下可以分成三层( 如图2 一l 所示) ，即业务层、 业务承载层与传输层。 图2 1n g n 的层次结构 业务层。可以分成业务层管理维护、业务层控制和业务层会话。业务层负责 业务提供，例如电话业务、视频业务、w e b 浏览业务、邮件业务等。每一种业务 拥有自己的会话层、控制层和管理维护。不同的业务采用同一个业务承载层承载。 在n g n 业务层中控制必须与业务相分离。 业务承载层。可以分成网络层管理维护、网络层控制( 选路) 和分组层。业 务承载层采用分组格式。业务承载层负责分组寻址、复用及路由功能。n g n 业务 承载层必须在同一个承载网上提供多种业务。n g n 采用的分组承载必须安全可靠 并且保证服务质量。 传输层。可以分为传输层管理维护、传输层控制和传送层。传输层主要为业 务承载层提供专线，将业务承载层节点连接起来。n g n 传输层必须匹配分组传输 特征。 n g n 业务承载网利用n g n 传输层提供的服务，为业务层提供服务的层面。 n g n 传输层利用传输和传送技术，为n g n 业务承载层提供专线传输服务，将业 务承载层节点连接起来。n g n 业务承载网利用n g n 传输层提供的专线服务构造 一个透明、与传输接入帧格式无关的平台，在该平台上利用寻址、复用、选路技 术为n g n 业务层提供点到点通信服务和多点到多点通信服务。 电子科技大学硕士学位论文 2 2n g n 的发展策略研究 2 2 1 互联网的现状 当前，我国互联网服务主要由中国电信( c h i n a n e t ) 、中国网通( c n c n e t ) 、 中国联通( u n i n e t ) 、中国移动( c m n e t ) 、中国卫通( c s n e t ) 等运营商提供。其他 提供互联网服务的还有中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) 、中国科技网 ( c s t n e t ) 、中国长城互联网( c g w n e t ) 等机构。 据中国互联网信息中心提供的中国互联网发展状况统计报告内容，截止到 2 0 0 4 年6 月为止，我国上网用户总数为8 7 0 0 万，上网计算机总数为3 6 3 0 万，c n 域名总数达3 8 2 2 1 6 万个；w w w 站点总数达6 2 6 6 0 0 万个，国际出口带宽总量为 5 3 9 4 1 m ，连接的国家有美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、法国、日本和韩 国。大陆i p v 4 地址总数为4 9 4 2 1 8 2 4 万个，折合2 a + 2 4 2 b + 3 0 c 。不过，当前互联 网也存在其不足之处，主要体现在服务质量、商务模式、网络与信息安全以及地 址空间等方面。 当前，互联网上的服务普遍采用“尽力而为”的模式。也就是说，客户接入互联 网以后，网络尽其所能提供服务，即使服务质量不尽如人意，也毫无办法。客户 要么接受这样的服务质量，要么不使用互联网服务。提供服务质量保障有很多种 方式，诸如为每个业务流预留资源、提供大带宽轻载网络，在控制接入的条件下， 根据流量的流向配置资源等方式。由于互联网是一个网络层非基于连接的网络， 因此很难为每个业务流预留资源。互联网的典型业务，如w e b 浏览，也不适合传 输层基于连接预留资源。此外，由于当前互联网流量模型没有定论，也很难仿照 传统电信网的爱尔兰算法，在限制接入的条件下基于流量流向配置资源。因此， 当前服务质量方面做得最多的就是采用大带宽轻载模式。然而，由于互联网商务 模式不清晰，在网络不挣钱的条件下，没有人愿意为互联网配置无限资源来保障 服务质量。 当前的互联网没有建立有效的商务模式，因网络与业务分离，运营商很难将 业务绑定到终端或者网络上来开展。用户已习惯于传统上免费的互联网服务，不 第二章n g n 概述 愿为互联网服务付费，多数运营商只能通过接入来收费。随着宽带接入方式的开 展，接入市场的竞争越来越激烈。当前，已不可能通过垄断接入手段来收取高昂 的费用。同时，网络上还有p 2 p 应用、即时通信等技术手段在蚕食传统电信市场。 如果电信运营商只能收取接入费用，那么电信产业的未来将很可悲，成为没有技 术含量、低附加值的产业。 互联网现已成为国家重要基础设施，支持国民经济快速发展。网络瘫痪可能 导致种种严重问题。网络安全性已成为维护国家安全和社会稳定的焦点。虽然网 络安全备受关注，但是网络安全的现状不容乐观。新华社曾报道，中国近6 0 的 单位网络曾发生过安全事件，其中包括国防部等政府部门。据新华社报道，我国 公安部进行的一项调查表明，在被调查的7 0 7 2 家单位网络中，有5 8 曾在2 0 0 4 年遭到过攻击。这些单位包括金融机构和国防、商贸、能源和电信等政府部门。 公安部对8 4 0 0 台计算机进行的另一项调查表明，在过去1 2 个月中，有近8 8 的 个人计算机遭到过病毒的攻击。仅2 0 0 4 年上半年，各大运营商就曾发生过超过1 0 次的重大通信事故。 在地址空间方面，我国目前拥有的地址不到3 个a 类地址，大约5 0 0 万个地 址。相对于我国1 3 亿人口的基数，显然是杯水车薪。即使是针对当前8 7 0 0 万网 民以及3 6 3 0 万上网计算机而言，也是远远不够的。随着业务需求的进一步发展， 例如永远在线、家庭网络、家电上网等，地址需求将不断上扬。由于地址有限， 地址分配机构表示将不为手机分配i p v 4 地址。在3 g 技术的发展中，i p v 4 地址资 源可能会成为移动通信进一步发展的瓶颈。 2 2 2n g n 的需求与现状 经过以上当前，互联网面临着诸如服务质量、网络与信息安全、商务模式以 及地址空间等方方面面的挑战，于是出现了对下一代互联网的需求 5 。人们普遍期 待，下一代互联网( n g i ) 能成为一个无处不在、无所不达，永远在线、应用为先， 我行我素、可信可管、资源共享、良性互动的网络。下一代网络的相关技术有i p v 6 ， 服务质量保障与网络安全，s o f t s w i t c h 及流媒体、交互多媒体等，而不是仅仅局限 在i p v 6 上。 在上述需求的推动下，5 7 位院士致函有关部门，建议建设我国下一代互联网 试验平台。其后，国家计委组织专家组研究并起草了“下一代互联网发展战略报告” 电子科技大学硕士学位论文 积“中嚣下一代互联瓤示范工程c n g i 项醺实施方案建议”。最后，该矮匡被列为国 家重大高科技工程项目。 c n g i 由信产部、秘技部、教育帮、发改委、工程院、中秘院、蠡然基金委葙 国信办八个部委联合部署。其总体目标是，在国家统一协调下，抓住时机，在改 进和提高现有网络和大力推广应用的同时，实藏中国下一代互联网示范工程，攻 克下一代互联网及其重大应用的关键技术，实现下一代互联网的产业化。 c n g i 的研究周期为2 0 0 3 年至2 0 1 0 年。2 0 0 5 年将完成中国下一代互联网示 范工程并初步实现产业化。2 0 1 0 年，将建成全球最大规模的下一代互联网络。该 网络的建成将在下一代互联网的标准、技术和产业上占有藿要地位，从而将大大 推动我国的信息化建设，增强我国的综合国力和可持续发展能力，为实现潮民经 济和社会进步的跨越式发展作出贡献。 c n g ii 芟目第一期( 2 0 0 3 2 0 0 5 年) 的经费为1 4 亿元人民币。其中，平台建设 为6 亿元，网络技术试验和应用示范为3 亿元，技术开发和应用推广为5 亿元。 2 0 0 4 年初步建成约2 0 个核心节点，1 0 0 令蔹入潮络豹全圈示范网络。到2 0 0 5 年 底，将逐步建成约3 0 个核心节点，3 0 0 个接入网络的全国示范网络，并完成基本 网络试验和一批重点应用示范系统的建设。技术开发将裙步完成，将开发出2 - - 3 个有前景的应用并开始进行推广。同时，我国还将积极参与国际下一代互联网络 的研究，争取完成一批核心技术专利和提交若干个相关标准。 第二阶段为2 0 0 6 2 0 1 0 年。2 0 0 6 年运营商将开始大规模建设下代互联网或 下一代网。2 0 1 0 年前，中国下一代互联网将在全世界达到最大规模，在国际下一 代互联网中将占有重要地位，包括核心技术、专利和标准。 主干网承建单位有六家，即c e r n e t ，中豳电信、中国移动、中国联通、中 国网通中科院、中国铁通。设计单位有两家，即中国电子工程设计院和中京邮电 通信设计院。 出于推动设备国产化产业化考虑，c n g i 的建设较晚。国产i p v 6 设备现已基 本成熟，主流厂商，如华为、中兴、港湾等，己推出较为成熟的产品。一些来自 大专院校和秘研单位豹研究成槊，翔清华北威、佳讯飞鸿及信息工程学院蚋设备 已基本成型。当前，c n g i 骨干网正处在选型招标阶段。网通和教育网己完成招标 选型，中国移动正在选型，联通也在准餐选型。总体来看，c n g i 工程建设废在紧 锣密鼓地开展。 1 2 第二章n g n 概述 2 2 3n g n 的发展策略 对电信运营商而言，n g n 应当是探索业务开展，寻找应用模式，验证口网络 与下一代电信网关系的有效途径和手段。 ( 1 ) 对于网络，运营商应当区分i p 网作为业务承载网及口网作为互联网业务 网络两种情况。当然，这种划分可以是物理上的，也可以是逻辑上的。相对来说， 逻辑上的划分如果不影响服务质量，则是比较理想的，毕竟维护一张网比维护两 张网成本低得多。对用户而言，运营商也应区分对服务于安全敏感的商业用户以 及对价格敏感的普通个人用户。 ( 2 ) 在服务质量方面，运营商应当在尽力而为之外提供一定程度上可确保服务 质量的选择。运营商应当对业务或者用户有所区分：对传统互联网用户及业务， 仍可提供尽力而为的服务质量，对部分用户，例如企业用户，可提供确保服务质 量的服务。 ( 3 ) 在商务模式方面，为延续当前互联网的商务模式，运营商的下一代互联网 中应当保留与当前互联网类似，提供当前互联网业务、尽力而为服务、端到端透 明的部分。当然，运营商也应当积极寻找更有效的商务模式，依靠业务、服务质 量以及其他附加增值服务与客户达到双赢目的。 ( 4 ) 在网络管理与维护方面，运营商显然有更多的需求与更迫切的要求。在网 络整个生存期中，运维成本将远远超过网络建设成本。因此，传统互联网模式的 管理和运维将不能满足电信企业对下一代互联网的需求，必须在c n g i 项目中改 进和寻找新的管理和运维手段才能支撑电信运营商向下一代网络过渡。 ( 5 1 从电信企业角度看，网络安全首先是网络的可靠性与可用性。网络必须做 到9 9 9 9 9 成为电信级的网络。其次，电信企业很关心业务安全的提供：只有授权 用户才能使用业务、使用业务的用户将被计费、非授权用户不得使用业务、用户 对业务的使用将可追溯。在作为承载的口网络上，信息安全一般不受重视。在互 联网业务中，与网络内容相关的有害信息的管理和控制则应当受到重视。当然， 电信企业亦关注网络设备作为信息系统的安全性。 ( 6 ) 在电信企业的下一代网上必须提供能挣钱的业务。因此，运营商的c n g i 应当关注业务开展方面的试验。这方面的工作应当与商务模式的探索结合起来。 电子科技大学硕士学位论文 总体来誊，互联潮发展迅遮。但由于服务臻量、商务模式、网络与信息安全、 地址空间等方面的缺陷，已无法满足未来需求。我国己开始下一代互联网的建设。 信产部、科技部、教育部、发改委等八个部委联合部署，拟建立一个无处不在、 无所不达，永远在线、应用为先，我行我速、可信可管、资源共亭、良性互动的 网络。该网络骨干网现已开始建设。电信运营商的策略是将下代互联网项目作 为探索业务开展，寻找应用模式，验证i p 网络与下一代电信网关系的有效途径和 手段。 1 4 第三章n g o s s 框架概述 第三章n g o s s 框架概述 n g o s s 是电信管壤论耘提出的b s s o s s 薪髂系，n g o s s 试翔建立一耱以构 件为簇础的分布式系统结构以及一套关键的系统服务，保证o s s 具备标准化、能 够逐步滨化、保涯互连互遂、实瑷端到端豹管理等特点。n g o s s 关注的是运营系 统和软件，注熏通过软件来实现业务流程的自动化，它强调包含有文档、模型和 代码等知识库的创建，侧重于业务流程和信息模型的定义、系统框架的定义、合 作催化试点项目的实施等关键元素。 3 1o s s 的发展和n g o s s 框架的产生 3 1 1o s s 发展的三个历程 在最早的o s s 出现之时，o s s 的标准就已经存在了，这些标准是为管理电信 网元、提供网络互连或者构筑o s s 系统而设立的统一规范或协议。随着电信技术 的发展，电信管理体制的变革和电信市场的高速发展，o s s 的概念也在逐步扩大， 从最初的网元管理和遥行维护转向网络的管理、网络互联、管理系统间的互联， 再发腥到瑶在豹o s s 与b s s ( 事务管理) 豹惑合统一。 综观o s s 标准的发展历程【6 】，可以分为三个主要的阶段： o s s 标礁的早期：在上个世纪八十年代，为了对网元进行操作管理，确定了 基本的o s s 标准规范，如t l l 薜。这一阶段b e l l c o r e 是主要的标准化机构。 o s s 标准的发展：随着传统电信技术的发滕，对多厂商、多设备环境的管理 日益突出，从八十年代末和九叶年代初开始，各种团体开始对网络管理、网络互 联、管理系统互联进嚣研究，提出穗应的标准。以国际电信联盟( 玎u ) 、潮际标 准化组织( i s o ) 、互联网工程工作组( i e t f ) 等组织的工作比较突出。这一时期 形成约规范以t m n 和s n m p 为代表，分别面向电信网帮计算机网的管理。 新一代的o s s 标准：随着下一代网络的呼之欲出和电信网与计算机网的逐步 融合，市场竞争环境从以往资源的竞争转向服务驰竞争，o s s 也从霞向网络和业 务的管理转向了面向服务的管理。目前许多与o s s 相关的组织非常活跃，如t m