天津移动NGN实验网：构建与技术应用的深度剖析

天津移动NGN实验网：构建与技术应用的深度剖析一、引言1.1研究背景与意义随着信息技术的飞速发展，电信行业的竞争态势日益激烈。中国电信、中国移动、中国联通和中国广电四大电信运营商在市场中各显神通，不断争夺用户资源和市场份额。在这样的大环境下，天津移动作为中国移动在天津地区的分支机构，面临着巨大的竞争压力。传统的电信网络在应对日益增长的数据业务需求、多样化的用户体验以及不断提升的服务质量要求时，逐渐显得力不从心。NGN技术应运而生，它以软交换为核心，融合了多种先进的通信技术，旨在打破传统电信网络架构，实现多业务融合、网络资源高效利用和灵活服务提供。NGN具有高速传输、低延迟、更大带宽、更高安全性等特点，能够为未来的智能化、数字化社会提供全方位、高质量的网络服务。其核心技术之一软交换，负责控制呼叫处理和信令，将传统的交换功能与控制功能分离，实现了控制与承载的解耦，为网络的高效运行和业务的快速部署奠定了基础。天津移动建设NGN实验网具有重要的战略意义。从网络资源利用角度来看，传统电信网络在资源分配上存在一定的局限性，无法充分满足多样化业务的需求，导致资源利用率低下。而NGN实验网采用分组化传送技术，能够根据业务的实际需求动态分配网络资源，有效提高网络资源的利用率。在语音业务量较低时，可以将更多的网络资源分配给数据业务，从而避免资源的闲置浪费。在业务创新方面，NGN实验网也发挥着重要作用。随着市场竞争的加剧，用户对电信业务的需求日益多样化，不再满足于传统的语音通话和短信服务，对视频通话、高清直播、云游戏等新型业务的需求不断增长。NGN实验网的建设为天津移动快速开发新业务提供了技术平台。通过软交换控制设备与应用服务器的协同工作，可以方便地集成各种增值服务，如VoIP、视频会议、彩铃等，极大地丰富了业务种类，为用户提供了更多的选择。此外，天津移动建设NGN实验网对增加业务收入、降低网络建设和运营成本也具有重要作用。新业务的推出能够吸引更多的用户，提高用户的使用频率和消费金额，从而增加业务收入。同时，NGN实验网采用开放的网络架构体系，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。这种架构使得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新网络，降低了网络建设和运营成本。在网络升级时，只需对部分功能部件进行更新，而无需对整个网络进行大规模改造，节省了大量的资金和时间。1.2国内外研究现状在全球范围内，NGN技术的研究与应用已经取得了显著进展。国外许多发达国家的运营商纷纷投入大量资源进行NGN网络的建设与升级，以提升自身的竞争力和服务水平。美国作为全球通信技术的领先者，其运营商在NGN技术的应用方面处于前沿地位。AT&T通过软交换网络的构建，将其网络演进为基于分组的、可提供多种业务的统一平台，业务重点向包括话音、数据等多媒体的综合方向转移。Verizon也提出了面向未来的IPoverglass目标，涉及从传送层到应用层的各个环节，计划在10-15年内以FTTx替代铜线，并在接入层重点推进以太网接入，未来的核心网将是具有QoS能力的IP/MPLS网络，并采用IMS实现核心控制功能，以支持融合业务。欧洲的运营商同样在NGN技术的应用上积极探索。英国电信（BT）从2008年起停止传统PSTN的建设，重新考虑下一代网络发展战略，更加重视下一代宽带接入网和以太网业务。2008年7月，BT公布了下一代接入（NGA）计划，计划在2013年之前投资15亿英镑，对连接了约1000万家庭的宽带接入网进行升级改造，让大部分用户（90％以上）能够使用FTTC+VDSL网络，同时至少让100万家庭使用FTTH/GPON连接。德国电信也投资30亿欧元建设FTTC+VDSL网络，以提升网络的接入速度和服务质量。亚洲的日本和韩国在NGN技术的发展方面也成绩斐然。日本的NTT计划在2010年以前投资5万亿日元建设FTTH网络，为用户提供高速、稳定的网络服务。韩国电信早在2002年就制定了软交换网络发展计划，为期5年，分3个阶段实施，目前已实现了基于分组的话音业务，并具备商用能力。在中国，随着通信市场的快速发展和竞争的加剧，各大运营商也开始重视NGN技术的应用和发展。中国电信经过两年的测试后，于2004年在广东电信启动软交换试商用工程，旨在验证软交换在对PSTN的网络改造、网络优化和新业务提供方面的可行性。2004年，中国联通正式启动软交换网络的建设，主导建设思路是在全国各地的固定本地网采用软交换技术进行城域综合业务网（MISN）建设，规模覆盖全国23个省、29个城市。天津移动建设NGN实验网，正是在国内外运营商积极探索和应用NGN技术的大背景下展开的。与国外先进运营商相比，天津移动在技术应用和业务创新方面还有一定的差距，但也具有自身的特色和优势。天津移动可以充分借鉴国外运营商的成功经验，结合本地市场的特点和用户需求，探索适合自己的NGN网络建设和发展模式。同时，天津移动还可以利用国内通信产业的快速发展和技术创新，加强与国内设备制造商和科研机构的合作，共同推动NGN技术的应用和发展。在网络建设方面，天津移动可以根据本地的网络现状和业务需求，合理规划网络架构，选择合适的技术和设备，提高网络的可靠性和稳定性。在业务创新方面，天津移动可以深入了解本地用户的需求，开发出具有特色的业务和应用，提升用户的满意度和忠诚度。1.3研究方法与创新点本论文在研究天津移动NGN实验网的建设及技术应用过程中，综合运用了多种研究方法，以确保研究的全面性、深入性和科学性。案例分析法是本研究的重要方法之一。通过深入剖析天津移动NGN实验网这一具体案例，详细了解其网络建设的规划、实施过程以及在实际运营中所面临的问题和挑战。研究天津移动如何根据本地市场需求和网络现状，选择合适的NGN技术方案，确定网络架构和设备选型，以及如何进行业务部署和运营管理等。通过对这一案例的细致分析，能够总结出具有针对性和可操作性的经验和策略，为其他运营商在NGN网络建设和技术应用方面提供有益的参考。文献研究法也是本研究不可或缺的方法。广泛收集国内外关于NGN技术的研究文献、学术论文、行业报告以及相关标准规范等资料，对这些资料进行系统的梳理和分析，了解NGN技术的发展历程、研究现状和未来趋势，掌握国内外运营商在NGN网络建设和应用方面的实践经验和技术创新成果。通过文献研究，能够站在学术和行业的前沿，为天津移动NGN实验网的研究提供理论支持和技术借鉴，避免研究的盲目性和重复性。在组网设计方面，本研究的创新点在于充分考虑天津移动的业务特点和用户需求，提出了一种优化的NGN组网架构。该架构采用分层分布式设计，将网络分为接入层、汇聚层和核心层，各层之间通过高速链路连接，实现了业务的快速转发和高效处理。在接入层，采用多种接入技术相结合的方式，如xDSL、FTTH、WLAN等，满足不同用户群体的接入需求；在汇聚层，通过部署高性能的汇聚设备，实现对多个接入点的数据汇聚和集中管理；在核心层，采用大容量的核心交换机和软交换设备，负责网络的核心交换和控制功能。这种组网架构不仅提高了网络的可靠性和稳定性，还能够灵活适应业务的发展变化，为天津移动提供了一种高效、灵活的网络解决方案。在技术应用方面，本研究的创新点主要体现在对NGN关键技术的深入挖掘和应用创新上。在软交换技术方面，通过优化软交换设备的算法和配置参数，提高了呼叫处理能力和信令处理速度，实现了更加高效的呼叫控制和业务管理；在媒体网关技术方面，采用了新型的媒体网关设备，支持多种媒体格式的转换和处理，能够更好地满足多媒体业务的需求；在QoS保证技术方面，提出了一种基于带宽分配和流量整形的QoS解决方案，通过对不同业务类型的流量进行分类和标记，为关键业务提供优先保障，确保了NGN业务的高质量传输。本研究还积极探索NGN技术与其他新兴技术的融合应用，如与云计算、大数据、物联网等技术的结合，为天津移动开拓新的业务领域和市场空间提供了技术支持。二、NGN技术基础2.1NGN的定义与特征NGN，即下一代网络（NextGenerationNetwork），是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络。国际电信联盟电信标准化局（ITU-T）在Y.2001建议书中对其定义为：能提供电信服务，能使用多宽带、确保服务质量（QoS）的传输技术的，基于分组的网络。在该网络内，与服务相关的功能不依赖于与传输相关的基础技术，它能使用户无约束地接入网络，并能促进服务供货商的竞争，使其自主选择服务，且支持广泛的移动性。从定义中可以看出，NGN具有诸多显著特征。在网络架构方面，采用开放的体系结构，将传统交换机的功能模块分离成独立的网络部件，各个部件按功能划分，可各自独立发展，部件间的协议接口基于相应标准。这种部件化设计使得原有的电信网络逐步走向开放，运营商能够依据业务需求自由组合各部分的功能产品来组建网络，同时，部件间协议接口的标准化实现了各种异构网的互通，有效提升了网络的灵活性和可扩展性。在固定电话网络升级改造中，运营商可以根据不同地区的业务量和用户需求，灵活选择合适的软交换设备、媒体网关等部件进行组合，实现网络的高效运行。业务驱动也是NGN的重要特征之一，具体表现为业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离。这一分离的目标是使业务真正独立于网络，从而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，而不必关心承载业务的网络形式以及终端类型，极大地提高了业务和应用提供的灵活性。用户可以在不更换网络和终端的情况下，根据自己的喜好和需求，随时开通或关闭诸如视频彩铃、高清语音通话等增值业务。NGN还是基于统一协议的、基于分组的网络。随着IP技术的发展，电信网络、计算机网络及有线电视网络呈现出“三网”融合的大趋势，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。这使得NGN能够在统一的网络平台上，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、移动电话业务，并增加多媒体数据服务及其他增值型服务。基于IP协议的视频会议业务，用户可以通过不同的网络接入方式，如固定宽带、移动网络等，使用不同的终端设备，如电脑、手机、平板等，参与到同一个视频会议中，实现实时的沟通和协作。2.2软交换核心技术2.2.1软交换的原理与架构软交换是NGN网络中的关键组成部分，其原理基于对传统交换机功能的革命性重构。传统交换机将呼叫控制、媒体传输和业务提供等功能紧密耦合在一个设备中，这种架构使得网络的扩展和升级极为困难，并且业务创新也受到很大限制。而软交换技术的出现，打破了这种一体化的模式，将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件来实现基本的呼叫控制功能，从而实现了呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立了分离的平面。从架构上看，软交换采用了分层分布式的设计理念，这种架构可以被划分为多个层次，每个层次都承担着独特的功能，各层次之间通过标准的协议进行通信和交互，从而构建起一个有机的整体。接入层是软交换架构的最底层，负责将各种不同类型的用户终端接入到网络中。这些终端包括传统的固定电话、移动电话、计算机以及新兴的智能终端等。接入层的设备种类繁多，涵盖了各种接入技术，如xDSL（数字用户线路）技术，它利用现有的电话线路，通过不同的调制方式，为用户提供高速的数据接入服务；FTTH（光纤到户）技术则直接将光纤铺设到用户家中，实现了超高速的宽带接入，满足了用户对高清视频、在线游戏等大带宽业务的需求；WLAN（无线局域网）技术则提供了便捷的无线接入方式，使用户可以在一定范围内自由移动并保持网络连接。这些接入技术通过接入网关与软交换网络相连，接入网关负责将用户终端的信号进行转换和适配，使其能够在分组交换网络中传输。传输层位于接入层之上，主要负责数据的传输。它采用分组交换技术，将语音、视频和数据等各种信息封装成数据包，通过IP网络或其他分组交换网络进行传输。IP网络具有开放性、灵活性和广泛的覆盖性等特点，能够承载多种类型的业务数据。在传输过程中，为了保证数据的可靠传输和服务质量，传输层会采用一系列的技术手段，如QoS（QualityofService，服务质量）保障技术，通过对不同业务的数据包进行分类、标记和优先级调度，确保关键业务（如语音通话、视频会议等）的低延迟、高可靠性传输；路由技术则负责根据网络的拓扑结构和流量情况，选择最优的传输路径，实现数据包的高效转发。控制层是软交换架构的核心，软交换设备就位于这一层。软交换设备主要完成呼叫控制、连接控制、信令处理和资源管理等关键功能。当用户发起一个呼叫时，软交换设备会根据被叫号码进行路由选择，查询路由表以确定最佳的传输路径，然后向被叫方发送呼叫请求。在呼叫建立过程中，软交换设备负责控制媒体网关建立通话连接，协商媒体参数（如语音编码格式、视频分辨率等），确保双方能够进行正常的通信。软交换设备还负责处理各种信令，如SIP（SessionInitiationProtocol，会话发起协议）信令用于发起、修改和结束会话，H.248协议用于控制媒体网关的操作等。通过对这些信令的解析和处理，软交换设备能够实现对呼叫的精确控制和管理。在资源管理方面，软交换设备会对系统中的各种资源（如带宽、媒体网关的端口等）进行集中管理，根据业务的需求进行资源的分配和调度，以提高资源的利用率和网络的性能。业务层处于软交换架构的最上层，主要负责提供各种通信业务。这些业务既包括传统的语音通话、短信等基本业务，也包括新兴的多媒体业务，如视频通话、高清直播、云游戏、在线教育等。业务层通过应用服务器与软交换设备进行交互，应用服务器上运行着各种业务应用程序，这些程序根据用户的需求和业务逻辑，调用软交换设备提供的接口，实现业务的提供和管理。为了满足用户日益多样化的需求，业务层还支持第三方开发新的业务应用，通过开放的API（ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口），第三方开发者可以将自己开发的业务应用集成到软交换网络中，为用户提供更加丰富和个性化的服务。运营商可以与视频内容提供商合作，通过软交换网络为用户提供在线视频点播服务；也可以与游戏开发商合作，推出云游戏业务，让用户无需下载游戏客户端，即可通过网络直接玩游戏。2.2.2软交换的功能与实现软交换作为NGN网络的核心控制设备，具备多种关键功能，这些功能的有效实现对于NGN网络的稳定运行和业务提供起着至关重要的作用。呼叫控制功能是软交换的核心功能之一，它负责实现基本业务和多媒体业务呼叫的建立、保持和释放。当用户发起呼叫时，软交换首先对主叫号码和被叫号码进行解析，通过号码分析确定呼叫的类型（如本地呼叫、长途呼叫、国际呼叫等）和目的地。然后，软交换查询路由表，根据预设的路由策略选择合适的路径，向被叫方所在的网络发送呼叫请求。在呼叫建立过程中，软交换会与媒体网关进行交互，控制媒体网关建立起主叫方和被叫方之间的语音或视频通路。软交换还支持各种呼叫处理逻辑，如呼叫转移、呼叫等待、三方通话等。当用户设置了呼叫转移功能时，软交换在收到呼叫后，会根据用户的设置将呼叫自动转移到指定的号码上；在三方通话场景中，软交换负责协调各方的通话连接，实现多方之间的实时通信。协议处理功能也是软交换的重要功能之一。软交换作为一个开放的、多协议的实体，需要与各种媒体网关、应用服务器、终端和网络进行通信，因此必须采用各种标准协议。常见的协议包括H.323、SIP、H.248、MGCP、SIGTRAN、RTP等。H.323协议是ITU-T制定的多媒体通信协议，主要用于IP电话和视频会议等领域，它定义了终端、网关、网守等设备之间的通信流程和消息格式；SIP协议则是IETF制定的多媒体通信系统框架协议，具有简单、灵活、易于扩展等特点，被广泛应用于NGN网络中的会话控制；H.248协议是媒体网关控制协议，用于软交换设备与媒体网关之间的通信，它提供了控制媒体的建立、修改和释放机制，同时也可携带某些随路呼叫信令；MGCP协议也是一种媒体网关控制协议，与H.248协议类似，但在具体的应用场景和功能实现上存在一些差异；SIGTRAN协议用于解决IP网络承载七号信令的问题，它允许七号信令穿过IP网络到达目的地，实现了传统PSTN网络与IP网络的信令互通；RTP协议则是实时传输协议，用于在IP网络上传输实时的语音和视频数据，它提供了具有实时特征的端对端传送服务。软交换通过对这些协议的解析和处理，实现了与不同设备和网络之间的互联互通和协同工作。在实际实现过程中，软交换主要通过计算机软件编程来完成上述功能。软交换设备通常基于通用的服务器硬件平台，运行着专门开发的软件系统。软件系统采用模块化的设计思想，将各个功能模块进行独立开发和封装，每个模块负责实现特定的功能，如呼叫控制模块负责处理呼叫的建立、保持和释放；协议处理模块负责解析和处理各种通信协议；资源管理模块负责管理系统中的各种资源等。这些模块之间通过内部的接口进行通信和协作，形成一个有机的整体。在呼叫控制模块中，通过编写一系列的算法和逻辑，实现对呼叫的路由选择、连接控制和呼叫处理逻辑的执行；在协议处理模块中，根据不同协议的规范和标准，编写相应的解析和处理程序，实现对协议消息的正确解析和处理。通过这种软件编程的方式，软交换实现了媒体流协议转换、呼叫控制等功能，为NGN网络的高效运行和业务创新提供了坚实的技术支持。2.3NGN相关协议在NGN网络中，多种协议协同工作，共同实现网络的高效运行和业务的多样化提供。其中，H.248、SIP、SIGTRAN等协议发挥着关键作用。H.248协议，也被称为Megaco协议，是网关分离概念的产物，其核心在于实现业务和控制分离，以及控制和承载分离。这一特性使得业务、控制和承载能够独立发展，为运营商利用新技术、提供丰富业务提供了便利。在VoIP会话建立过程中，H.248协议的作用十分显著。软交换设备（媒体网关控制器MGC）通过H.248协议管理和控制接入层的媒体网关（MG）。在建立从用户A到用户B的语音通话时，MGC首先通过NGN信令协议控制两个媒体网关，例如MG(A)和MG(B)。MGC向MG(A)发送ADD命令，指示其创建一个新的关联，并添加相应的终结点，同时指定该终结点的属性，如语音编码格式、传输地址等；向MG(B)也发送类似的ADD命令。MG(A)和MG(B)根据接收到的指令执行相应的操作，如打开端口、分配资源等，建立起从用户A到用户B的物理路径。在通话过程中，MGC还可以通过MOD命令修改关联或终结点的属性，如调整语音编码以适应网络状况的变化；在通话结束时，使用REM命令删除关联或终结点，释放资源。H.248协议支持文本和二进制编码，在实际应用中多采用文本形式，其传输层通常基于UDP，但也兼容TCP和SCTP，以适应不同的网络环境和业务需求。SIP协议，即会话发起协议，是IETF制定的多媒体通信系统框架协议。它具有简单、通用、易于扩展等特性，这些特性使得SIP在NGN网络中逐渐发展成为主流协议。SIP主要用于软交换、SIP服务器和SIP终端之间的通信控制和信息交互，负责会话的发起、修改和结束。当用户使用SIP终端发起视频会议邀请时，SIP终端会向SIP服务器发送INVITE请求消息，该消息中包含了会议的相关信息，如会议主题、参会人员列表、媒体类型和编码格式等。SIP服务器接收到INVITE请求后，会根据被叫号码进行路由选择，将请求转发给被叫方的SIP终端。被叫方的SIP终端收到请求后，会返回一个响应消息，告知主叫方其是否接受邀请。如果被叫方接受邀请，双方的SIP终端会通过SIP消息协商媒体参数，如视频分辨率、帧率、音频采样率等，最终建立起视频会议会话。在会话过程中，如果需要调整媒体参数，如网络带宽发生变化时，可以通过SIP的UPDATE消息进行协商和修改；当会话结束时，使用BYE消息结束会话。SIP还支持多种扩展机制，通过定义新的头部字段和方法，可以方便地实现新的业务功能，如即时通讯、presence服务等。SIGTRAN协议的主要作用是解决IP网络承载七号信令的问题，它允许七号信令穿过IP网络到达目的地，实现了传统PSTN网络与IP网络的信令互通。在传统的PSTN网络中，七号信令用于控制电话呼叫的建立、拆除和管理等过程，而IP网络则主要用于数据传输。随着NGN网络的发展，需要将PSTN网络与IP网络进行融合，SIGTRAN协议应运而生。它通过在IP网络上封装和传输七号信令消息，使得PSTN网络的信令能够在IP网络中传输。具体来说，SIGTRAN协议包括多个子协议，如M2UA、M3UA、IUA等，每个子协议用于适配不同的七号信令层。M2UA用于适配七号信令的MTP2层，它将MTP2层的信令消息封装成IP数据包，在IP网络中传输；M3UA则用于适配七号信令的MTP3层，提供了更高级的信令处理功能，如信令路由、信令转接等。通过SIGTRAN协议，实现了PSTN网络与IP网络的无缝连接，使得传统的电话业务能够在NGN网络中得到延续和发展，同时也为NGN网络提供了与现有PSTN网络的兼容性。这些协议在NGN网络中相互协作，共同实现了网络的各种功能。H.248协议负责媒体网关的控制，实现媒体流的转换和路由；SIP协议负责会话的控制和管理，实现用户之间的通信连接；SIGTRAN协议则负责解决不同网络之间的信令互通问题，确保传统网络与NGN网络的协同工作。它们的协同作用为NGN网络提供了高效、灵活的通信服务，满足了用户对多样化业务的需求。三、天津移动NGN实验网建设3.1建设背景与目标在当今电信行业，技术革新与市场竞争的浪潮汹涌澎湃。随着电信体制改革的逐步深化，市场格局发生了深刻变化，各运营商纷纷致力于拓展业务领域，力求成为具备综合运营能力的强者，固定与移动业务的融合经营成为大势所趋。这种行业态势下，天津移动面临着前所未有的机遇与挑战。从外部环境来看，竞争对手不断推出新的业务和服务，争夺有限的市场份额。传统电信网络在业务创新和资源利用方面的局限性逐渐凸显，难以满足用户日益多样化的需求。用户对高清视频通话、云游戏、物联网等新兴业务的需求急剧增长，而传统网络在承载这些业务时，往往出现带宽不足、延迟高、服务质量不稳定等问题，导致用户体验不佳。市场竞争的压力也迫使天津移动必须寻求新的技术和网络架构，以提升自身的竞争力。在内部需求方面，天津移动原有的网络架构在资源分配上存在诸多不合理之处。在语音业务高峰期，大量网络资源被语音通话占用，导致数据业务的传输速度大幅下降，用户在浏览网页、下载文件时速度缓慢，甚至出现卡顿现象；而在语音业务低谷期，网络资源又大量闲置，造成了资源的极大浪费。这种资源利用率低下的情况，不仅增加了运营成本，还限制了新业务的拓展。天津移动为了保持市场竞争力，满足用户不断变化的需求，实现可持续发展，迫切需要对网络进行升级和优化。NGN技术的出现，为天津移动提供了理想的解决方案。NGN以其独特的技术优势，成为解决天津移动网络困境的关键。它采用开放的体系架构，将网络功能进行模块化设计，各个模块之间通过标准协议进行通信，使得网络具有高度的灵活性和可扩展性。软交换技术作为NGN的核心，实现了呼叫控制与媒体传输的分离，使得业务的开发和部署更加便捷，能够快速响应市场需求，推出新的业务和服务。基于以上背景，天津移动建设NGN实验网的目标十分明确。在提高网络资源利用率方面，NGN实验网通过分组化传送技术，实现了网络资源的动态分配。根据不同业务的实时需求，灵活调整带宽、时隙等资源的分配，确保资源得到充分利用。在数据业务需求较大的时段，如晚上用户集中上网时段，将更多的网络资源分配给数据业务，保障用户流畅地观看视频、玩游戏；而在语音业务需求增加时，又能及时为语音通话提供所需资源，避免资源的浪费和闲置。快速开发新业务也是建设NGN实验网的重要目标之一。NGN实验网的开放架构和标准化接口，为第三方开发者提供了广阔的平台。他们可以基于NGN网络，利用丰富的API接口，开发出各种创新的业务应用，如虚拟现实通信、智能家庭通信解决方案等。这些新业务不仅能够满足用户多样化的需求，还能为天津移动开拓新的市场空间，吸引更多用户，从而增加业务收入。降低网络建设和运营成本同样是天津移动建设NGN实验网的重要考量。NGN实验网采用通用的服务器硬件和软件平台，替代了传统的专用交换机设备，降低了设备采购成本。其分布式的网络架构，减少了网络设备的数量和复杂度，降低了维护成本。在网络升级和扩展时，只需对部分软件和硬件进行更新，无需大规模更换设备，大大节省了成本。3.2网络架构设计3.2.1总体架构规划天津移动NGN实验网采用了分层分布式的总体架构，这种架构将网络划分为多个层次，每个层次都承担着特定的功能，各层次之间相互协作，共同实现网络的高效运行和业务的多样化提供。接入层是网络与用户终端直接相连的部分，其主要功能是实现各种用户终端的接入。在天津移动NGN实验网中，接入层支持多种接入技术，以满足不同用户群体的需求。对于家庭用户，常见的接入方式包括xDSL（数字用户线路）和FTTH（光纤到户）。xDSL技术利用现有的电话线路，通过不同的调制方式，为用户提供高速的数据接入服务，如ADSL（非对称数字用户线路）能够在普通电话线上实现下行速率最高可达8Mbps，上行速率最高可达1Mbps的数据传输，满足了家庭用户基本的上网、视频观看等需求；FTTH技术则直接将光纤铺设到用户家中，实现了超高速的宽带接入，其下行速率和上行速率都可以达到100Mbps甚至更高，能够满足用户对高清视频、在线游戏等大带宽业务的需求。对于企业用户，以太网接入是一种常用的方式，它具有高速、稳定、可扩展性强等特点，能够满足企业内部大量设备的高速互联和数据传输需求。企业可以通过以太网接入将办公网络与NGN实验网相连，实现语音、数据和视频等业务的融合传输。无线接入技术在天津移动NGN实验网中也得到了广泛应用，如WLAN（无线局域网）和移动蜂窝网络。WLAN技术为用户提供了便捷的无线接入方式，在公共场所、企业办公室和家庭等环境中，用户可以通过支持WLAN的设备（如手机、笔记本电脑、平板电脑等）快速接入网络，实现随时随地的上网需求；移动蜂窝网络则为移动用户提供了广域的无线覆盖，用户在移动过程中可以通过手机等移动终端接入NGN实验网，享受语音通话、数据传输等服务，4G网络的普及使得移动用户能够获得较高的数据传输速率，满足了移动办公、移动娱乐等业务的需求。汇聚层位于接入层和核心层之间，主要负责将多个接入层设备的数据汇聚起来，并进行初步的处理和转发。汇聚层设备通常采用高性能的汇聚交换机，它具有大容量的背板带宽和丰富的端口资源，能够快速地将接入层设备上传的数据进行汇聚和集中管理。在天津移动NGN实验网中，汇聚层交换机通过高速链路（如千兆以太网链路）与接入层设备相连，确保数据的快速传输。汇聚层还承担着一定的流量控制和QoS（QualityofService，服务质量）保障功能。它可以根据不同业务的需求，对数据流量进行分类和标记，为关键业务（如语音通话、视频会议等）分配较高的优先级，确保这些业务在网络拥塞时能够得到优先处理，保证其低延迟、高可靠性的传输。汇聚层还可以通过流量整形技术，对数据流量进行调节，避免突发流量对网络造成冲击，保证网络的稳定性。核心层是网络的核心部分，主要负责高速数据的交换和路由。在天津移动NGN实验网中，核心层采用了大容量的核心交换机和软交换设备。核心交换机具有极高的背板带宽和交换能力，能够实现数据的高速转发，其背板带宽可以达到数Tbps，端口速率也可以达到10Gbps甚至更高，能够满足大量数据的快速交换需求。软交换设备则负责呼叫控制、连接控制和信令处理等核心功能，它是NGN实验网的控制中心，通过与汇聚层和接入层设备的交互，实现对用户呼叫的管理和控制。当用户发起呼叫时，软交换设备会根据被叫号码进行路由选择，查询路由表以确定最佳的传输路径，然后向被叫方发送呼叫请求，在呼叫建立过程中，软交换设备负责控制媒体网关建立通话连接，协商媒体参数（如语音编码格式、视频分辨率等），确保双方能够进行正常的通信。核心层还具备强大的可靠性和冗余机制，采用了双机备份、链路冗余等技术，确保在设备故障或链路中断时，网络仍能正常运行，保障业务的连续性。这种分层架构在实现网络融合和业务融合方面发挥了重要作用。在网络融合方面，不同的接入技术可以通过接入层接入到统一的NGN实验网中，实现了固定网络和移动网络的融合。用户可以通过不同的接入方式（如固定宽带、移动网络等）接入网络，享受到统一的业务服务，无论是在家中使用固定电话进行语音通话，还是在外出时使用手机进行视频通话，都可以通过NGN实验网实现，实现了网络的无缝连接和融合。在业务融合方面，分层架构使得业务的开发和部署更加灵活。业务层可以独立于网络层进行发展，通过与软交换设备的接口交互，实现各种业务的提供。运营商可以根据市场需求和用户偏好，快速开发和部署新的业务，如融合通信业务，将语音、短信、即时通讯、视频通话等多种业务融合在一起，用户可以通过一个终端应用实现多种通信方式的切换和使用，提升了用户体验，也促进了业务的创新和发展。3.2.2承载网络设计承载网络作为天津移动NGN实验网的重要支撑，其设计需充分考虑业务对带宽的需求，以确保网络的高效运行和服务质量的稳定。在语音业务方面，带宽需求相对较为稳定。以常用的G.711语音编码为例，其编码速率为64Kbps，加上IP包头等开销，每个语音通话所需的带宽大约为80Kbps。对于大规模的语音业务部署，如天津移动实验网覆盖区域内预计同时进行的语音通话数量为N，那么语音业务所需的总带宽大约为80Kbps*N。而对于G.729语音编码，其编码速率为8Kbps，加上开销后每个语音通话所需带宽约为16Kbps，在同等通话数量下，总带宽需求则降为16Kbps*N。在实际网络规划中，需要根据用户群体的语音业务使用习惯和预测的业务量，合理分配语音业务的带宽资源。如果某区域内商务用户较多，其语音通话需求相对较大，就需要为该区域分配更多的语音业务带宽；而对于居民住宅区，可根据居民的日常通话规律和平均通话时长，确定合适的带宽分配比例。数据业务的带宽需求则呈现出多样化和动态变化的特点。对于基本的网页浏览业务，其带宽需求相对较低，一般情况下，用户在浏览普通网页时，所需带宽大约在几十Kbps到几百Kbps之间。但随着网页内容的丰富和多媒体元素的增加，如高清图片、视频广告等，带宽需求也会相应提高。在线视频业务对带宽的要求较高，以标清视频（分辨率为720P）为例，其所需带宽大约为1-2Mbps；而高清视频（分辨率为1080P）则需要2-4Mbps的带宽；对于4K超高清视频，带宽需求更是高达6-10Mbps甚至更高。在天津移动NGN实验网的覆盖区域内，不同区域的数据业务需求差异较大。商业区、学校等场所，用户对数据业务的需求较为集中，且对带宽要求较高，因为这些区域内的用户可能同时进行在线视频观看、文件下载、在线游戏等大带宽业务。在商业区的写字楼中，员工在午休时间可能会集中观看在线视频或进行云办公，此时数据业务的带宽需求会急剧增加；而在住宅区，用户的数据业务使用时间和需求相对较为分散，晚上是居民使用数据业务的高峰期，可能会同时进行视频观看、在线购物、社交娱乐等活动，但每个用户的带宽需求相对商业区可能会低一些。在进行带宽规划时，需要对不同区域的数据业务需求进行详细的调研和分析，结合用户行为和业务特点，制定合理的带宽分配策略。在进行带宽规划与分配时，还需要考虑服务质量（QoS）的要求。对于语音业务，由于其对实时性要求极高，延迟和抖动会严重影响通话质量，因此需要为语音业务提供优先保障的带宽资源。在网络拥塞时，要确保语音业务的带宽不受影响，保证语音通话的清晰和流畅。可以通过QoS技术，如DiffServ（区分服务）和MPLS（多协议标签交换），对语音业务进行标记和优先级调度，为其分配专门的带宽资源，确保语音数据包能够在网络中快速传输，减少延迟和抖动。对于数据业务，根据不同的应用场景和用户需求，也可以进行差异化的带宽分配。对于一些对实时性要求较高的数据业务，如在线游戏、视频会议等，同样需要给予较高的优先级和足够的带宽保障，以保证游戏的流畅运行和视频会议的高质量体验；而对于一些对实时性要求较低的数据业务，如下载任务、邮件收发等，可以在保证关键业务带宽的前提下，合理分配剩余带宽，提高网络资源的利用率。天津移动NGN实验网还需要具备一定的带宽扩展能力，以应对未来业务量的增长和新业务的出现。随着5G技术的普及和物联网、人工智能等新兴技术的发展，网络业务量将持续增长，对带宽的需求也会不断提高。天津移动需要在承载网络设计中预留一定的带宽扩展空间，采用可扩展的网络设备和技术，如支持高速接口扩展的交换机和路由器，以便在业务量增长时能够及时增加带宽资源，满足用户的需求。要密切关注技术发展趋势，提前规划和部署新的带宽扩展技术，如光纤通信技术的升级、新型无线接入技术的应用等，为未来网络的发展提供坚实的支撑。3.3关键组件部署3.3.1媒体网关控制器媒体网关控制器（MGC），在天津移动NGN实验网中扮演着极为关键的角色，其核心功能涵盖呼叫控制与资源管理等重要方面。在呼叫控制功能上，MGC负责整个网络的呼叫处理流程。当用户A拨打用户B的号码发起呼叫时，MGC首先对主叫号码和被叫号码进行解析，通过号码分析确定呼叫的类型，判断该呼叫是本地呼叫、长途呼叫还是国际呼叫，以及呼叫的目的地所在网络。MGC依据预设的路由策略，查询路由表，选择最佳的传输路径，然后向被叫方所在网络的媒体网关发送呼叫请求。在呼叫建立过程中，MGC与媒体网关紧密协作，控制媒体网关建立起主叫方和用户B之间的语音或视频通路，确保双方能够正常通信。MGC还具备丰富的呼叫处理逻辑，支持呼叫转移、呼叫等待、三方通话等多种功能。若用户A在通话过程中设置了呼叫转移，当有新的呼叫接入时，MGC会根据用户A的设置，将呼叫自动转移到指定的号码上；在三方通话场景中，MGC负责协调各方的通话连接，保证各方能够实时交流。资源管理也是MGC的重要职责。MGC对网络中的各种资源，如带宽、媒体网关的端口等进行集中管理。在语音业务中，MGC根据每个语音通话所需的带宽资源，如G.711编码的语音通话需约80Kbps带宽，G.729编码的语音通话需约16Kbps带宽，结合网络中同时进行的语音通话数量，合理分配带宽资源，确保语音通话的质量。MGC会对媒体网关的端口资源进行管理，根据业务需求为不同的呼叫分配相应的端口，当有新的呼叫请求时，MGC会检查媒体网关的端口状态，若有空闲端口，则为该呼叫分配端口，建立连接；若端口资源不足，MGC会根据一定的策略进行处理，如排队等待或拒绝呼叫。在天津移动NGN实验网中，MGC的部署充分考虑了网络的架构和业务需求。在核心层，部署了高性能、大容量的MGC设备，以满足整个实验网的呼叫控制和资源管理需求。这些设备具备强大的处理能力，能够快速处理大量的呼叫请求，保证呼叫的快速建立和释放。MGC设备采用了冗余设计，配备双机备份系统，当主用设备出现故障时，备用设备能够迅速接管工作，确保网络的正常运行，保障业务的连续性。在汇聚层，也部署了相应的MGC设备，负责对汇聚区域内的呼叫进行初步控制和资源管理，减轻核心层MGC的负担，提高网络的整体性能。在配置方面，根据天津移动实验网的业务特点和用户分布情况，对MGC的路由表、呼叫处理策略、资源分配策略等进行了优化配置。针对不同区域的用户呼叫需求，设置了不同的路由优先级，优先保障重要用户和关键业务的呼叫质量；在资源分配上，根据不同时间段的业务量变化，动态调整带宽和端口资源的分配，提高资源利用率。3.3.2媒体网关媒体网关在天津移动NGN实验网中承担着媒体转换与承载控制的关键任务，在不同的网络边界发挥着不可或缺的作用。在传统PSTN网络与NGN网络的边界，媒体网关主要负责媒体格式的转换。PSTN网络采用的是电路交换技术，传输的是模拟语音信号；而NGN网络基于分组交换技术，传输的是数字化的语音数据包。媒体网关需要将PSTN网络传来的模拟语音信号进行采样、量化和编码，转换为数字信号，并封装成适合在IP网络中传输的数据包，同时也能将NGN网络传来的语音数据包解封装、解码，还原为模拟语音信号，传输到PSTN网络中的用户终端。在用户通过PSTN网络的固定电话拨打NGN网络中的VoIP电话时，媒体网关会将固定电话的模拟语音信号转换为数字信号，经过编码和封装后，通过IP网络传输到VoIP电话；反之，当VoIP电话回拨固定电话时，媒体网关会将IP网络中的语音数据包进行解封装、解码，转换为模拟语音信号，传输到固定电话上，实现了两种不同网络之间的语音通信。在移动网络与NGN网络的边界，媒体网关同样发挥着重要作用。移动网络中的语音和数据业务通常采用特定的无线传输协议和编码方式，与NGN网络的传输协议和编码方式存在差异。媒体网关需要对移动网络传来的语音和数据信号进行协议转换和编码转换，使其能够在NGN网络中传输。在4G移动网络中，语音业务采用VoLTE（VoiceoverLong-TermEvolution）技术，通过媒体网关，将VoLTE语音信号转换为适合在NGN网络中传输的格式，实现移动用户与NGN网络用户之间的语音通话。媒体网关还负责承载控制，根据移动网络和NGN网络的资源状况，合理分配承载资源，确保语音和数据业务的稳定传输。在移动网络信号较弱或网络拥塞时，媒体网关可以调整传输参数，如降低语音编码速率，以保证语音通话的连续性；在数据业务方面，根据数据流量的大小和实时需求，动态分配带宽资源，保障数据的高效传输。在天津移动NGN实验网的应用中，根据不同的网络边界和业务需求，部署了多种类型的媒体网关。在与PSTN网络连接的区域，部署了具备强大模拟信号处理能力的媒体网关，能够快速、准确地进行模拟信号与数字信号的转换；在与移动网络连接的区域，部署了支持多种无线传输协议和编码方式的媒体网关，以适应移动网络的多样性。在某商业区，由于移动用户和固定用户的通信需求都较为频繁，天津移动在此区域部署了高性能的媒体网关，实现了移动网络与NGN网络、PSTN网络之间的高效连接和业务互通，保障了用户在该区域内能够流畅地进行语音通话和数据传输。媒体网关还与其他网络组件紧密协作，与媒体网关控制器通过H.248或MGCP协议进行通信，接受其控制和管理，实现对媒体流的有效控制；与承载网络协同工作，根据承载网络的带宽和性能状况，合理调整媒体传输参数，确保业务的高质量传输。3.3.3信令网关信令网关在天津移动NGN实验网中承担着信令转换的关键任务，它是不同信令网络之间互联互通的桥梁，其作用主要体现在传统七号信令网络与IP信令网络之间的转换。在传统的PSTN网络中，七号信令系统用于控制电话呼叫的建立、拆除和管理等过程。而在NGN网络中，主要采用基于IP的信令协议，如SIP、H.248等。信令网关的存在，使得PSTN网络的七号信令能够在IP网络中传输，实现了传统网络与NGN网络的信令互通。当用户通过PSTN网络拨打NGN网络中的用户号码时，PSTN网络中的七号信令消息（如IAM，InitialAddressMessage，初始地址消息）会首先到达信令网关。信令网关接收到该消息后，会对其进行解析，将七号信令消息的格式和内容转换为适合在IP网络中传输的信令格式，如SIP消息。信令网关会将转换后的SIP消息通过IP网络发送到NGN网络中的媒体网关控制器或其他相关设备，从而实现呼叫的建立。在呼叫结束时，NGN网络中的拆线信令也会通过信令网关转换为七号信令，发送回PSTN网络，完成呼叫的拆除过程。以天津移动某区域的实际案例来看，该区域既有大量的PSTN用户，也有部分NGN网络用户。在该区域的网络架构中，信令网关部署在PSTN网络与NGN网络的边界处。当PSTN用户拨打NGN用户时，信令网关准确地将PSTN网络的七号信令转换为IP信令，确保呼叫请求能够顺利传输到NGN网络中的媒体网关控制器，媒体网关控制器根据信令信息，控制媒体网关建立通话连接，实现了双方的通信。在一次重要的商务通话中，PSTN网络中的企业用户拨打NGN网络中的合作伙伴号码，信令网关迅速、准确地完成了信令转换，使得呼叫在短时间内成功建立，保证了商务沟通的及时性和顺畅性。在实际运行机制中，信令网关采用了SIGTRAN协议来实现七号信令在IP网络上的传输。SIGTRAN协议包括多个子协议，如M2UA、M3UA、IUA等，每个子协议用于适配不同的七号信令层。M2UA用于适配七号信令的MTP2层，它将MTP2层的信令消息封装成IP数据包，在IP网络中传输；M3UA则用于适配七号信令的MTP3层，提供了更高级的信令处理功能，如信令路由、信令转接等。信令网关通过配置相应的SIGTRAN子协议，与PSTN网络中的七号信令设备和NGN网络中的IP信令设备进行通信，实现了信令的准确转换和可靠传输。信令网关还具备一定的信令处理和管理功能，能够对信令消息进行过滤、监测和统计，及时发现和解决信令传输过程中出现的问题，保障信令网络的稳定运行。3.4用户接入方案3.4.1家庭用户接入家庭用户接入天津移动NGN实验网主要通过综合接入设备（IAD）来实现，这种接入方式为家庭用户带来了诸多便利，极大地提升了用户享受NGN业务的体验。IAD设备作为家庭用户接入NGN实验网的关键终端，其工作原理基于IP网络通信技术。它能够将家庭中的传统语音信号和数据信号进行转换，使其适配于IP网络的传输格式。具体来说，对于语音信号，IAD设备首先对其进行采样、量化和编码，将模拟语音转换为数字语音信号，然后按照IP网络的数据包格式进行封装，添加相应的IP包头和协议信息，使其能够在IP网络中传输；对于数据信号，IAD设备则直接对其进行适配和封装，确保数据能够在IP网络中准确传输。通过这种方式，IAD设备实现了家庭用户与NGN实验网之间的高效连接。在实际应用中，IAD设备展现出了独特的优势。它适用于小容量、用户较为分散的家庭用户语音业务接入场景。在城市的住宅小区中，家庭用户分布较为零散，使用IAD设备可以灵活地为每个家庭提供语音和数据接入服务，无需大规模铺设复杂的网络线路。IAD设备的安装和使用也非常简便，普通家庭用户只需按照说明书的指导，将IAD设备连接到家中的宽带网络和电话终端，即可轻松实现与NGN实验网的连接，享受丰富的NGN业务。IAD设备为家庭用户享受NGN业务提供了极大的便利。在语音业务方面，家庭用户可以通过IAD设备接入NGN实验网，体验高清语音通话服务。与传统的语音通话相比，高清语音通话具有更高的音质清晰度和更低的背景噪音，能够让用户感受到更加真实、自然的通话体验。在家庭用户与远方的亲人朋友通话时，高清语音通话能够清晰地传达双方的声音和情感，仿佛面对面交流一般。IAD设备还支持多种语音增值业务，如语音信箱、呼叫转移、多方通话等。用户可以根据自己的需求设置语音信箱，在无法接听电话时，让来电者留下语音信息，方便后续查看；呼叫转移功能则可以让用户在外出时，将家中的电话呼叫转移到自己的手机上，确保不会错过重要电话；多方通话功能则为家庭用户提供了更加便捷的沟通方式，在家庭聚会时，用户可以通过多方通话功能，与远在各地的亲戚朋友进行实时交流，增强家庭的凝聚力。在数据业务方面，IAD设备与家庭宽带网络相结合，为用户提供了高速的数据传输服务。家庭用户可以通过IAD设备接入NGN实验网，流畅地观看高清视频、玩在线游戏、进行视频会议等。在观看高清视频时，用户可以享受到清晰、流畅的画面，无需担心卡顿和缓冲问题；在线游戏时，低延迟的数据传输能够确保游戏的流畅运行，让用户在游戏中获得更好的体验；在进行视频会议时，IAD设备能够提供稳定的网络连接，保证视频会议的高质量进行，满足家庭用户远程办公、在线学习等需求。3.4.2企业用户接入企业用户接入天津移动NGN实验网主要采用专线接入方案，该方案能够有效满足企业对通信稳定性和安全性的严格需求。专线接入方案通常采用光纤作为传输介质，为企业提供专用的网络连接。光纤具有带宽高、传输速度快、信号衰减小等优点，能够为企业用户提供高速、稳定的网络接入服务。在企业园区内，通过铺设光纤专线，将企业的各个办公区域与NGN实验网的汇聚层设备相连，实现企业内部网络与NGN实验网的高速互联。在大型企业的多个办公大楼之间，通过光纤专线构建高速的网络通道，确保企业内部的数据能够快速、准确地传输，满足企业日常办公、数据共享、视频会议等业务对网络带宽和稳定性的需求。为了满足企业对通信稳定性的需求，专线接入方案在网络架构和设备配置上采取了一系列措施。在网络架构方面，采用了冗余设计，通过多条光纤链路连接企业与NGN实验网，当一条链路出现故障时，备用链路能够自动切换，确保网络连接的连续性。在企业与NGN实验网之间设置两条或多条光纤链路，当其中一条链路因施工、自然灾害等原因中断时，网络设备能够迅速检测到故障，并将数据流量自动切换到备用链路上，保证企业业务的正常运行。在设备配置方面，采用了高性能的网络设备，如核心路由器、交换机等，这些设备具有强大的处理能力和高可靠性，能够确保网络的稳定运行。核心路由器采用冗余电源和热插拔模块设计，当某个模块出现故障时，无需停机即可进行更换，提高了网络的可用性；交换机采用大容量的背板带宽和高速端口，能够快速处理大量的数据流量，保证网络的高效运行。在安全性方面，专线接入方案采用了多种安全技术，确保企业通信的安全可靠。采用了防火墙技术，在企业网络与NGN实验网之间部署防火墙设备，对进出企业网络的流量进行严格的过滤和控制，防止外部非法网络访问企业内部网络，保护企业的信息安全。防火墙可以根据企业的安全策略，对不同类型的网络流量进行分类和过滤，只允许合法的流量通过，阻止恶意攻击和非法数据传输。采用了加密技术，对企业传输的数据进行加密处理，确保数据在传输过程中的安全性。在企业进行远程办公、数据传输等业务时，通过加密技术对数据进行加密，使得即使数据被窃取，攻击者也无法获取数据的真实内容，保护了企业的商业机密和敏感信息。还采用了用户认证和授权技术，对企业用户的身份进行认证和授权，只有合法的用户才能访问企业网络和NGN实验网的资源，防止非法用户盗用企业的网络资源。企业可以通过用户名和密码、数字证书等方式对用户进行身份认证，根据用户的角色和权限，授予其相应的访问权限，确保网络资源的合理使用和安全管理。四、天津移动NGN实验网技术应用4.1业务应用创新4.1.1多媒体彩铃业务多媒体彩铃业务作为天津移动NGN实验网的一项创新业务，在丰富用户通信体验方面发挥了重要作用。其实现原理基于IMS（IP多媒体子系统）架构，这是一个全IP的网络架构，采用SIP（会话发起协议）进行控制，实现了移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输，为多媒体彩铃业务提供了坚实的技术基础。在具体实现过程中，当主叫用户拨打设置了多媒体彩铃的被叫用户时，呼叫请求首先被路由到多媒体彩铃平台。该平台基于IMS架构，通过SIP协议与主叫用户和被叫用户所在的网络进行交互。平台会根据被叫用户预先定制的多媒体彩铃内容，将相应的多媒体文件（如视频、图片、音频等）发送给主叫用户。这些多媒体文件在传输过程中，会经过一系列的编码、封装和传输技术处理，以确保其能够在IP网络中稳定、高效地传输。采用高效的视频编码算法，将视频文件压缩成适合网络传输的格式，同时通过实时传输协议（RTP）进行传输，保证了视频的流畅播放和低延迟。从市场效果来看，多媒体彩铃业务受到了用户的广泛欢迎。根据天津移动的市场调研数据，在推出多媒体彩铃业务后的一段时间内，业务订阅量呈现出快速增长的趋势。在业务推出后的第一个月，订阅用户数量就达到了[X]万户，随后几个月，订阅量以每月[X]%的速度持续增长。这一增长趋势表明，多媒体彩铃业务成功吸引了用户的关注，并满足了他们对于个性化通信服务的需求。用户反馈也进一步证实了多媒体彩铃业务对用户体验的提升。许多用户表示，多媒体彩铃为他们的通信带来了全新的感受。在等待对方接听电话的过程中，不再是单调的回铃音，而是丰富多彩的多媒体内容，这不仅增加了通话的趣味性，还能够更好地展示被叫用户的个性和风格。一位年轻用户表示：“我喜欢把自己喜欢的音乐视频设置成多媒体彩铃，这样当朋友打电话给我时，他们可以看到和听到我喜欢的内容，感觉很有趣，也让我们之间的交流更加生动。”多媒体彩铃还为企业用户提供了一种新的宣传渠道。企业可以将自己的广告、产品介绍等内容设置成多媒体彩铃，当客户拨打企业电话时，能够直接了解到企业的相关信息，提高了企业的宣传效果和品牌知名度。4.1.2移动固定融合VPMN业务移动固定融合VPMN（VirtualPrivateMobileNetwork）业务是天津移动NGN实验网针对企业用户推出的一项创新性融合业务，它实现了移动网络与固定网络的有机融合，为企业用户带来了诸多便利和优势。该业务的实现方式基于软交换技术和统一的IP承载网络。在网络架构上，通过软交换设备实现移动网络和固定网络的呼叫控制融合。软交换设备作为核心控制单元，对来自移动网络和固定网络的呼叫请求进行统一的处理和管理。当企业用户通过移动手机或固定电话发起呼叫时，软交换设备会根据用户的VPMN集团标识和呼叫号码，进行智能路由选择，实现移动用户与固定用户之间的无缝通信。软交换设备还负责管理用户的权限和业务功能，根据企业用户的需求，为其提供不同的通话权限和增值服务。在传输层面，采用统一的IP承载网络实现移动网络和固定网络的数据传输融合。无论是移动用户的数据还是固定用户的数据，都通过IP网络进行传输，实现了数据的统一承载和高效传输。通过MPLS（多协议标签交换）技术，在IP网络中为VPMN业务建立专用的虚拟通道，保证了业务的安全性和稳定性。MPLS技术能够为不同的业务流分配不同的标签，通过标签交换实现数据的快速转发，同时还能提供一定的QoS（QualityofService，服务质量）保障，确保VPMN业务的语音通话质量和数据传输的可靠性。移动固定融合VPMN业务为企业用户带来了显著的通信成本降低和协同效率提升。在通信成本方面，企业用户可以将移动电话和固定电话统一纳入VPMN集团，享受集团内通话优惠政策。企业内部员工之间无论是通过移动电话还是固定电话进行通话，都可以按照集团内的优惠资费标准计费，大大降低了企业的通信费用支出。对于一些跨地区的企业，通过VPMN业务，不同地区的分支机构之间的通话也可以享受优惠，进一步节省了长途通信费用。据统计，某企业在使用移动固定融合VPMN业务后，每月的通信费用降低了[X]%，有效减轻了企业的运营成本压力。在协同效率方面，该业务实现了企业内部移动办公和固定办公的无缝衔接。员工可以在办公室使用固定电话进行工作沟通，外出时则可以通过移动手机继续保持与同事、客户的联系，无需担心通信中断或信息传递不畅的问题。这种无缝的通信体验提高了员工的工作效率，使得他们能够更加及时地响应工作需求，处理业务事务。在一个紧急项目中，员工在外出途中通过移动手机与办公室的同事进行实时沟通，共同解决了项目中出现的问题，确保了项目的顺利进行。移动固定融合VPMN业务还支持多种增值功能，如集团短号、语音会议等，进一步增强了企业内部的沟通协作能力。集团短号功能使得员工之间可以通过短号进行快速拨号，无需记忆复杂的电话号码，提高了通信的便捷性；语音会议功能则方便了企业组织内部会议，员工可以通过移动电话或固定电话随时加入会议，实现远程协作和沟通。4.2网络安全保障4.2.1网络隔离技术天津移动NGN实验网采用MPLS/VPN技术实现网络隔离，其原理基于多协议标签交换（MPLS）和虚拟专用网络（VPN）的融合。MPLS技术的核心是在网络层和数据链路层之间引入一个标签交换层，当数据包进入MPLS网络时，边缘路由器会根据数据包的目的地址、业务类型等信息为其分配一个标签，这个标签就像是数据包的“快速通行证”，网络中的其他路由器在转发数据包时，只需根据标签进行快速交换，而无需进行复杂的路由查找，大大提高了数据包的转发效率。在构建VPN时，MPLS通过标签交换路径（LSP）为不同的用户或业务划分出独立的虚拟通道。每个VPN都有自己的路由转发表（VRF），用于管理该VPN内的路由信息。不同VPN之间的路由信息相互隔离，数据包只能在属于自己的VPN通道内传输，从而实现了网络隔离。当企业用户的数据进入天津移动NGN实验网时，边缘路由器会根据该企业所属的VPN信息，为数据包打上特定的标签，并将其转发到相应的VPN通道中。在这个通道中，数据包沿着预先建立的LSP进行传输，不会与其他VPN的数据包混淆，确保了企业数据的安全性和隐私性。这种网络隔离技术对防止安全隐患具有重要作用。在天津移动NGN实验网中，不同的业务（如语音业务、数据业务、视频业务等）和不同的用户群体（如家庭用户、企业用户等）可以通过MPLS/VPN技术进行隔离。如果没有网络隔离，一旦某个用户的终端设备感染病毒或遭受黑客攻击，恶意流量可能会在整个网络中传播，影响其他用户的正常使用，甚至导致网络瘫痪。而通过MPLS/VPN技术，每个用户或业务都在自己独立的虚拟网络中运行，即使某个VPN内出现安全问题，也只会局限在该VPN内部，不会扩散到其他VPN，从而有效防止了安全隐患的传播和扩大，保障了网络的整体安全。4.2.2接入控制策略在天津移动NGN实验网的接入层，实施了严格的用户和业务接入控制策略，以保障网络安全。身份认证是接入控制的首要环节，采用了多种认证方式，包括用户名/密码认证、数字证书认证等。对于普通家庭用户，通常采用用户名/密码认证方式。用户在接入网络时，需要输入预先设置的用户名和密码，系统会将这些信息与用户数据库中的记录进行比对，只有当用户名和密码都匹配时，用户才能成功接入网络。这种方式简单易行，能够满足大多数家庭用户的安全需求。对于安全性要求较高的企业用户，则采用数字证书认证方式。企业用户在接入网络前，需要向认证机构申请数字证书，该证书包含了用户的身份信息和公钥。在接入过程中，用户将数字证书发送给网络认证服务器，服务器通过验证数字证书的有效性和用户的身份信息，来确定是否允许用户接入。数字证书采用了加密技术，具有较高的安全性，能够有效防止身份被冒用。权限管理也是接入控制策略的重要组成部分。根据用户的身份和业务需求，为用户分配不同的权限。对于家庭用户，通常只赋予基本的网络访问权限，如浏览网页、收发邮件、观看在线视频等。而对于企业用户，根据其在企业中的角色和职责，赋予不同的权限。企业的普通员工可能只被允许访问企业内部的办公系统和部分互联网资源；而企业的管理人员则可能拥有更高的权限，如可以访问企业的核心数据、进行系统管理等。通过合理的权限管理，确保用户只能访问其被授权的资源，防止非法访问和数据泄露。这些接入控制策略对保障网络安全具有重要意义。通过身份认证，可以确保只有合法的用户才能接入网络，有效防止非法用户的入侵。如果没有身份认证，任何人都可以随意接入网络，可能会导致网络被恶意攻击，如遭受DDoS攻击、黑客入侵窃取用户数据等。权限管理则进一步限制了用户在网络中的行为，防止用户越权访问敏感信息。在企业网络中，如果权限管理不当，员工可能会非法访问企业的商业机密、财务数据等，给企业带来巨大的损失。通过实施严格的接入控制策略，天津移动NGN实验网能够有效保障网络的安全性，为用户提供可靠的通信服务。4.3QoS保证机制4.3.1带宽管理策略天津移动NGN实验网采用了基于业务类型的带宽管理策略，以保障关键业务的服务质量。在实际应用中，根据不同业务的特点和需求，为其分配不同的带宽资源。对于语音业务，由于其对实时性要求极高，延迟和抖动会严重影响通话质量，因此为语音业务分配了相对稳定且较高优先级的带宽。以G.711语音编码为例，每个语音通话需要约80Kbps的带宽，实验网在规划时，会根据同时在线的语音通话数量，预留足够的带宽资源，确保语音通话的清晰和流畅。在网络繁忙时段，即使其他业务的流量增加，也会优先保障语音业务的带宽需求，避免语音通话出现卡顿、中断等情况。对于视频业务，同样根据其不同的类型和质量要求进行带宽分配。标清视频（分辨率为720P）通常需要1-2Mbps的带宽，高清视频（分辨率为1080P）则需要2-4Mbps的带宽，而4K超高清视频的带宽需求更是高达6-10Mbps甚至更高。天津移动实验网会根据用户观看视频的类型和数量，动态调整带宽分配。在用户集中观看高清视频的时段，会为视频业务分配更多的带宽，以保证视频播放的清晰度和流畅度，避免出现画面卡顿、加载缓慢等问题。数据业务的带宽需求相对较为灵活，但也需要根据实际情况进行合理分配。对于普通的网页浏览、邮件收发等业务，所需带宽相对较低，一般在几十Kbps到几百Kbps之间；而对于大文件下载、在线游戏等业务，带宽需求则较高。在实验网中，会根据数据业务的实时流量和用户需求，动态调整带宽分配。在用户进行大文件下载时，会适当增加下载任务的带宽分配，提高下载速度；而在网络繁忙时，会对下载任务的带宽进行一定限制，以保障其他关键业务的正常运行。从实验网的数据来看，这种带宽管理策略取得了显著的效果。在语音业务方面，通过优先保障带宽，语音通话的质量得到了极大提升。根据用户反馈数据，语音通话的清晰度评分从之前的[X]分（满分10分）提升到了[X]分，通话中断率从[X]%降低到了[X]%，抖动率也控制在了极低的水平，有效提升了用户的通话体验。在视频业务方面，视频播放的流畅度明显提高，卡顿次数大幅减少。在某一时间段内，视频卡顿次数从之前的平均每小时[X]次降低到了[X]次，用户对视频业务的满意度从[X]%提升到了[X]%，表明带宽管理策略能够有效满足视频业务对带宽的需求，提升用户的观看体验。4.3.2DiffServ技术应用DiffServ（区分服务）技术在天津移动NGN实验网中被广泛应用于区分业务优先级，其原理基于对网络流量的分类和标记。DiffServ将网络中的流量划分为不同的类别，每个类别对应不同的服务等级（PHB，Per-HopBehavior），通过对不同类别的流量进行差异化的处理，实现对业务优先级的区分。在实际应用中，DiffServ技术在天津移动NGN实验网中发挥了重要作用。对于语音业务，将其标记为EF（ExpeditedForwarding，加速转发）类别。EF类别的流量具有最高的优先级，在网络传输过程中，会被优先处理，以确保低延迟、低抖动和低丢包率。在语音通话过程中，语音数据包被标记为EF类别后，网络设备会为其分配专门的队列和带宽资源，使其能够快速通过网络，保证语音通话的实时性和清晰度。对于视频业务，根据视频的类型和质量要求，将其标记为不同的类别。高清视频和实时视频会议等对实时性要求较高的视频业务，可能被标记为AF（AssuredForwarding，确保转发）类别中的较高优先级，以保证视频的流畅播放；而对于一些对实时性要求相对较低的视频点播业务，则可以标记为AF类别中的较低优先级。在网络拥塞时，AF类别中较高优先级的视频流量会优先得到处理，避免视频出现卡顿和中断；而较低优先级的视频流量则在保证关键业务的前提下，尽量满足其带宽需求。数据业务同样根据其应用场景和需求进行分类标记。对于实时性要求较高的数据业务，如在线游戏、远程医疗等，会被标记为较高的优先级，确保其数据能够快速传输，保证游戏的流畅运行和远程医疗的准确性；而对于一些对实时性要求较低的数据业务，如下载任务、邮件收发等，则标记为较低的优先级。在网络繁忙时，高优先级的数据业务能够优先获得带宽资源，保障业务的正常进行；而低优先级的数据业务则在网络资源允许的情况下进行传输，提高了网络资源的利用率。通过DiffServ技术的应用，天津移动NGN实验网的整体服务质量得到了显著提升。根据实验网的监测数据，在应用DiffServ技术后，关键业务（如语音业务、高清视频业务、实时数据业务等）的延迟降低了[X]%，抖动率降低了[X]%，丢包率降低了[X]%，有效保障了这些业务的服务质量，提升了用户的满意度。DiffServ技术还提高了网络资源的利用率，通过对不同业务的差异化处理，使得网络资源能够更加合理地分配，避免了资源的浪费和拥塞，为天津移动NGN实验网的高效运行和业务发展提供了有力支持。五、天津移动NGN实验网效果评估5.1性能指标测试5.1.1IP语音时延测试IP语音时延是衡量NGN网络语音通信质量的关键指标之一，其形成受到多种因素的综合影响。在天津移动NGN实验网中，对IP语音时延进行了深入研究和严格测试。编码时延是影响IP语音时延的因素之一，它主要取决于所采用的语音编码算法。不同的语音编码算法在压缩语音信号时，会产生不同程度的时延。以G.711编码为例，它是一种非压缩的脉冲编码调制（PCM）编码方式，其编码时延相对较低，通常在1-2ms之间。这是因为G.711编码直接对语音信号进行采样和量化，没有复杂的压缩算法，所以能够快速完成编码过程，从而产生较低的时延。而G.729编码是一种压缩率较高的编码算法，它通过对语音信号进行复杂的数学变换和压缩，以减少数据量，从而降低传输带宽需求。但这种复杂的压缩过程导致其编码时延相对较高，一般在10-20ms左右。由于G.729编码需要对语音信号进行多次分析和处理，以提取语音的特征并进行有效的压缩，这就增加了编码所需的时间，进而产生了较高的时延。打包时延也是影响IP语音时延的重要因素，它与语音数据包的大小和打包周期密切相关。如果打包周期过长，会导致数据包中积累过多的语音数据，从而增加了数据包的大小和传输时间，进而增加了时延。在天津移动NGN实验网中，为了优化打包时延，根据不同的语音编码算法和网络状况，合理调整了打包周期和数据包大小。对于G.711编码，由于其数据量较大，采用了较短的打包周期，以减少数据包的大小，降低传输时延；而对于G.729编码，由于其压缩率高，数据量相对较小，可以适当延长打包周期，以提高传输效率。通过这种优化策略，有效地降低了打包时延，提高了语音通信的实时性。网络传输时延同样是影响IP语音时延的关键因素，它包括传输链路的传播时延和网络节点的处理时延。在天津移动NGN实验网中，传输链路采用了高速光纤和先进的传输技术，大大降低了传播时延。光纤具有传输速度快、信号衰减小等优点，能够快速地将语音数据包传输到目的地。网络节点采用了高性能的路由器和交换机，以减少处理时延。这些设备具备强大的处理能力和快速的转发速度，能够快速地对语音数据包进行处理和转发，降低了数据包在网络节点中的等待时间。在网络拥塞时，通过采用合理的流量控制和拥塞避免机制，如RED（随机早期检测）算法，避免了数据包的大量积压，减少了网络传输时延。RED算法通过在网络拥塞发生之前，随机丢弃一些数据包，