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NGN

NGN介绍及实施效果

王桂玲

（安阳师范学院计算机科学与技术，河南安阳455002）

摘要：

随着人们对数据通信的需求趋于多样化，当前的电信网络结构已经不适用于新业务的发展。

NGN的出现给电信业带来了新的希望，它标志着通信网络发展正从技术驱动向业务驱动的方向迈进，新一代电信网络时代即将到来。

未来的通信网将趋向于只建设一个核心网—NGN。

它以开放的网络平台为基础，以业务与控制相分离的软交换技术为核心，同时承载话音业务、数据业务、图像业务，支持业务的多样化、个性化、智能化。

本文介绍了NGN技术的发展历程和广阔的发展前景，研究了下一代网络NGN的特点、优势，明确了研究传统网络向NGN网络演进的必要性和重要性；重点研究了NGN网络的核心技术—软交换及相关的主要协议，系统分析了基于软交换的网络分层结构；探讨了一种传统网络向NGN平滑过渡的可行性方案。

同时深入研究了向NGN演进中几个需要解决的关键问题，包括承载网安全问题及QoS保证、NAT穿透技术、与现有网络的互通等，并探讨了相关的解决方案，为下文提出的NGN组网方案奠定了基础。

关键词：

NGN;基于IP分组网络;综合语音数据和多媒体业务;软交换为控制和业务核心;

一、NGN网络概述

NGN是NextGenerationNetwork的缩写,意思是指下一代网络。

传统的网络是一些基于某种特殊业务提出的网络结构，例如：

PSTN是为语音业务服务的，它能提供最优的话音质量，但是对数据业务的传输能力却显得力不从心。

数据网是为传输数据业务提出的，它的网络结构可以提供最高效的数据业务的传输，但是却无法保证语音业务所需要的服务质量，如果每提出一种新业务就建设一个新网络，新业务的投资成本太大。

一个网络模型能满足各种业务的需求以减少运营商的建设成本和维护成本，这个网络就是NGN。

二、NGN网络特点

基于IP分组网络，这样的承载网络大大扩展了媒体范围。

分层体系结构，使网络的控制、承载和业务相分离，为以后的固定网络和移动网络的融合奠定基础。

软交换为控制和业务核心，大大扩展了业务空间，是3GR4全IP核心网的基础。

●开放接口，使得NGN网络能够融合现有的PSTN，GSM,CDMA等网络，使NGN网络平滑演进，保护运营商的现有投资，支持终端多样化，方便用户的接入。

●综合语音、数据和多媒体业务，满足用户多样化的需求。

●快速引进和推出新业务，NGN能最好地支持业务创新-在提供传统语音业务的同时，提供增值业务，实现业务的差异化。

●独立的网络控制层：

网络控制层采用独立开放的计算机平台，将呼叫控制同本网关分离，通过软件实现呼叫控制，可自由组合承载业务与控制协议，快速灵活地为第三方提供服务。

●网络互通和网络设备网关化：

通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令网关，实现与现在网络的互通，有效的继承原有业务。

●多样化接入方式：

普通用户可通过智能分组话音终端、多媒体终端接入，通过接入媒体网关、综合接入设备来满足用户的语音、数据、视频业务需求。

（一）NGN的分层结构

NGN可以分为接入层、媒体层、控制层和业务层四层。

●接入层（Accessandtransportlayer）：

其功能是将用户/业务连接入NGN网络。

接入层为现有的通信用户提供了一个灵活的物理接口，同时也支持那些先进的接入技术。

该层必须提供一个有效的经济的方法来满足各类用户的接入需求。

●媒体层（Medialayer）：

处理所有话务的中间传输，包括处理不同媒体流之间的传输（如TDM传输与数据包的传输），使那些从接入网或语音网络来的电路交换话务能够在数据网络上传输。

还有其它的一些设备如边缘和核心的数据交换机/路由器也能在此层里被找到。

●控制层（Controllayer）：

为了实现端到端连接而提供一种对媒体资源进行控制和管理的机制，其功能是完成各种呼叫控制，并负责相应业务处理信息的传送。

●业务应用层（Networkservicelayer）：

NGN网能提供的多种增值业务则是由业务层的各种应用服务器平台来完成的。

业务应用层中的物理实体是各种应用服务器（AS：

ApplicationSever）和智能网的SCP。

AS提供标准的接口，可以供第三方应用业务开发商在AS上开发有特色的增值业务。

处理信息的传送。

图2

（二）NGN的功结构

根据NGN网络的分层结构，NGN网络中的设备主要包括呼叫控制软交换设备Softswitch、中继网关TGW、接入网关AGW、用户驻地网关RGW、信令网关SG、媒体服务器MS、应用服务器AS和数据骨干网的传输设备。

其中软交换设备位于控制层，中继网关TGW、接入网关AGW、用户驻地网关RGW、信令网关SG等网关设备位于媒体层，媒体服务器MS、应用服务器AS等设备位于业务层，传输设备位于传输层。

●呼叫控制（CallControl）–软交换的功能–可以提供连接控制、翻译和路由、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、资源管理、安全性和CDR的生成等

●媒体网关的功能（MediaGateway）–提供电路交换和包交换的转换、语音压缩、传真接续、回声抵消和数字检测等

●中继网关（TGW）–将TDM（时分复用）中继接入包交换系统，提供4类/5类业务以及汇接局的扩容和替换

●接入网关（AGW）–提供DLC（数据链路控制），基于TDM的话音/传真/Modem接入，以及5类业务的扩容和替换

●用户驻地网关（RGW）–提供多条话音线路，实现语音打包，拨号检测，振铃音和号码音等信号音

●信令网关的功能（SG）–可以提供SS7信令网和分组交换网络间的信令转换，包括ISUP和TCAP等协议

●应用服务器的功能（AS）–可以提供业务的生成和管理，处理完成呼叫控制功能的信令接口，提供创建和配置业务的API

●媒体服务器的功能（MS）–可以提供特殊的媒体资源（IVR，会议，传真，录音通知，语音识别），处理载体到媒体网关的接口

图3

三、NGN业务介绍

（一）NGN提供IPCentrex业务

1.统一的NGN业务平台提供Centrex（中央交换机）业务，并对所有集团用户进行管理。

2.三级业务管理模式：

WAC管理中心、企业端Centrex综合管理平台和用户端业务管理。

3.业务跨越NGN域、PSTN域和移动域。

4.为每个用户群提供定制的业务特征。

图4

（1）.IPCENTREX特点

1）终端用户可以个性化地设置自己的呼叫处理原则，对来话进行更好的控制和管理。

这种个性化的管理和访问也是通过Web等接口实现的。

增强的路由选择的能力，可以提供呼叫中心的路由分发的能力，适用于小型和中等的企业办公。

2）先进的计费引擎使业务供应商能够为每个用户/企业提供灵活的计费机制。

3）IP-Centrex将为IP用户集成在线状态和即时消息，以及视频/音频的会议电话能力。

移动性方面，例如基于位置为企业职员提供信息的能力，也集成在IP-Centrex中增强的服务于用户的个性需求

（1）.IPCENTREX业务集

1）呼叫转接

2）遇忙前转

3）热线电话

4）广域Centrex

5）主叫号码显示

6）三方通话

7）选线组

8）呼叫等待

9）无条件前转

10）缩位拨号

11）会议电话

12）主叫号码显示限制

13）来话提示

14）缺席服务

15）呼叫恢复

16）无应答前转

17）免打扰

18）呼入限制

19）。

。

。

。

。

。

（二）灵活的终端组网方式

客户端组网可以采用：

1.软件电话。

2.IP电话机。

3.可视电话。

4.不同容量的综合AGW等接入设备，如1端口的IAD和16端口的IAD，1000端口的接入网关。

（三）集成Outlook

（四）多媒体会议服务（MMInstantConference）网络结构

1.MMIC主要功能：

•多方视频、语音、

•T.120数据会议

•用户会议控制、创建,增加/拒绝,、视频显示控制,…

•自动会议连接

•用户数据、鉴权、

•呈现等功能的管理

•选择和监控会议的QoS（例如网络带宽等）

•计费信息的生成

2.会议管理者功能

3.会议出席者功能

4.会议场景：

开始一个会议

5.会议场景：

会议控制

6.统一的信息管理

7.用户管理

（五）经典的NGNIP话吧（终端计费器）

（六）软电话（Softphone）

1.软电话：

•使得PC成为强大的通信工具，具备硬电话的所有功能。

•提供多站点无线办公解决方案（蜂窝,多媒体PC,电话）

•允许远端工作人员对电话服务进行完全访问

•能与现有的商务和办公软件协同使用（e.g.Microsoft®Outlook,Lotus®Notes）

2.软电话技术提供：

•第一个全功能Web软电话程序

•允许个性化设置和整合在PC应用程序中

•基于客户端/服务器模式，或基于Web模式

•具备高性价比的扩展功能、服务，支持任何用户、任何地点、任何媒体。

•降低远端雇员的通信开销

•通过Web将总部的功能扩展到任何地点的远端雇员

•使用Web程序的快速高效的显示界面，提高生产效率

•使用现有的PC程序，提高联络速度

•更强的控制和可视化操作

•降低培训成本，提高生产效率

四、NGN网络改造情况及实施效果

（一）河南联通软交换大区划分图

安阳归属：

大区四（安阳、鹤壁、新乡、商丘）

（二）组网规则：

安阳NGN网络采用叠加网方式，软交换系统叠加于现有PSTN网络之上，保留现有独立汇接局，安阳本地网设置TG负责与汇接局疏通话务。

大区软交换网络为各PSTN本地网提供软交换用户的接入能力，新增及迁移的软交换用户由软交换完成话务的控制及路由的疏通，同时完成相关业务触发和计费。

1.TG与SS/SSP通过IP承载网络连接；

2.SS（softswitch软交换机）/SSP与多方协同多媒体会议业务平台之间采用SIP协议通过IP承载网络连接，与智能网平台通过No.7链路连接；SS/SSP与SDC之间通过IP网络或No.7链路连接；

3.软交换用户通过设置在各本地网的TG与PSTN用户进行话务互通；

4.软交换用户所有呼叫经软交换查询相应的SDC，完成业务触发，PSTN用户经汇接局查询相应的SDC进行业务触发；

5.每对SS/SSP采用负荷分担方式控制汇接软交换用户的全网话务，TG与软交换间为双归属。

通过TG的所有呼叫的控制是通过softswitch来做的，NGN中把原来交换机中的控制功能分离到softswitch上执行，把原来话路承载的功能分离到TG上面做了。

也就是说TG/SG+softswitch相当于原来交换机的功能。

一般情况下，NGN中，计费点在SS上面或者智能网平台上面，不会在TG上面。

在NGN中，智能业务是这样的触发流程：

当端局的呼叫的七号信令消息到达TG/SG后，SG将直接转化成IP格式的消息并将其传送到softswitch，由softswitch来分析这个七号信令消息的内容，从而来触发智能业务。

然后根据智能平台发送的INAP消息来确定如何控制TG接续话路。

软交换ss在NGN网络的控制层，用来控制TG（接入层），用户呼叫信令的处理途径为PSTN--isup---SG--M3UA---SS，也就是相当于NO7号信令的处理，而话音信号在TG侧转为ip话音流（RTP\RTCP）进行数据交换，具体请查看媒体网关的功能。

对传统的电路交换而言，业务控制和业务交换均由程控交换机来完成，导致在推出新业务时要对程控交换机的软件进行较大的修改，这样不利于新业务的快速推广。

目前，智能网业务实现了业务控制（SCP）和业务交换（SSP）在功能上的分离；通过SCP与SSP的分离，SSP只进行业务的交换和传送，而业务控制则由SCP来完成，当推出新的业务时只需在业务控制点SCP进行软件修改即可，这样大大减少了工作复杂度和缩短新业务推出周期，因为一个SCP一般控制多个SSP。

而软交换的核心思想就是实现业务、控制和承载的分离，所以智能网的业务控制和业务交换分离方式为软交换的实现打下一定基础。

由于软交换采用业务、控制、承载和接入分离的方式，使整个网络各层次的功能更加清晰、明了；各层之间有开放的接口，各层的功能可以独立发展；特别是把应用层独立开来后非常有利于为运营商提供一个可编程的环境来迅速开展新业务

（三）NGN网络改造现状

●河南联通建设了5个软交换大区，包括数据中心（SDC）、软交换交换机（SS）等核心网设备、AG等接入设备的建设和改造；

●NGN核心网的接入模式有AG接入、EPON接入、GPON接入等几种方式。

●以郑州分公司为例，在NGN网络改造中采用AG接入和EPON接入两种模式。

目前采用AG接入模式进行改造的网点已有100多个；采用EPON接入模式的新建网点有2-3个。

1、AG接入方式的改造情况：

在软交换网络改造中，对于接入方式改造，主要是采用AG设备对原有的PSTN网中的交接箱实体进行替代，将交接箱同测量室之间的主干电缆断开，然后直接从AG设备引出光纤通过IP承载网接入NGN核心网的软交换交换机。

NGN网络改造中的AG接入设备，分为室内型和室外型两种；

（1）“室内型AG设备”的线路连接方式:

1）断开原有交接箱到测量室的主干电缆；

2）交接箱附近的室内AG设备通过短主干电缆连接原交接箱；

3）AG设备通过光纤同软交换核心网相连。

（2）“室外型AG设备”的线路连接方式:

1）断开交接箱原有到测量室的主干电缆；

2）原有的交接箱，用室外型AG设备替换；

3）AG设备通过光纤同软交换核心网相连。

（3）软交换网络改造后，AG接入方式的网络连接示意图

安阳在本期软交换扩容工程中，涉及到的交换机类型统一为（贝尔）软交换交换机。

由于在软交换网络改造中，对交换资源、线路资源、流程工位等许多方面的管理和要求与现有业务支撑系统中的管理模式区别较大，业务支撑系统目前不能对新的接入模式进行有效的支撑和管理，需要进行升级改造，以适应软交换网络改造的要求。

由于本次软交换网络扩容工程以AG接入模式改造为主，目前业务支撑系统在作相应的业务支撑改造时，优先考虑对AG接入模式的支持；对于EPON等其他接入方式，由于未形成成熟的业务模式，将在后续的工作中将继续进行调研，并完善业务需求和业务支撑系统改造方案。

（三）NGN建设对业务支撑系统提出新的功能要求：

1.设备资源要求：

业务支撑系统需要结合软交换网络中对用户数据中心（SDC）、软交换交换机（SS）、用户号码（DN）、路由号码（LRN）、综合接入设备（AG）等具体的业务规则和资源管理要求，进行相应改造；

2.业务受理/管理要求：

业务支撑系统在营业受理、业务流程定制等多个环节，要对PSTN网和NGN网长时间并存进行业务和功能上的支持；

3.资源割接要求：

在软交换网络改造工程中，存在大量的PSTN网内用户割接到NGN网的情况，业务支撑系统需要需要完善割接功能，支持这种割接模式；

4.周边系统要求：

众多的业务系统如引擎、10060，需要同步进行业务功能或接口层的改造，以适应网络的改造和数据一致性的要求。

（四）对NGN交换机的管理

1.2006年6月河南联通建设了两个软交换大区，覆盖洛阳、焦作（含济源）、周口、开封、濮阳、信阳、和许昌8个本地网。

2.2008年的软交换网络扩容工程，对原有的两个大区进行扩容，并新建3个软交换大区，覆盖郑州、南阳、新乡、鹤壁、漯河、商丘、三门峡、安阳和驻马店10个本地网。

3.NGN核心网中，一个大区内物理上存在一对（主备）软交换交换机（SS）、一对（主备）SDC平台。

4.目前，由于区间通话费费率的不同，在业务系统中，对于软交换交换机（SS）的管理，要能够满足管理和计费上的要求。

•管理上，每一个营业区（本地网内的市、县），分配不同的用户号码段。

•计费上，仍然按照营业区（本地网内的市、县）内不同的用户号码段区分不同的费率（市话或网话）。

（五）、实施效果

1.现阶段正处于P网和N网并存时期，公司不断把PSTN网的用户割接到NGN网。

实现从PSTN网到IP网的平滑过渡。

同时针对数据业务的IP网络和针对视频业务的视频网络。

也在不断的割接到N网，以后也会把针对移动电话业务的GSM、CDMA的PLMN移动网络，将这些专用网络融合到基于IP的多业务承载网络这一张大网上来，节省网络的投资和维护成本，同时各专用网络的呼叫和业务控制器将由以软交换为核心的控制器所替代。

2.随着NGN网络的发展，可以有专用网络上的各种业务也将演变为宽带综合业务，各种业务的产生、管理和维护将基于统一的业务管理平台，方便运营商对业务的维护和新业务的推出。

3.利用IP网的优势节约投资和运营成本，开发新业务，在继承的基础上实现目前各个业务网络之间的互通。

4.NGN网是业务驱动的网络，通过业务与与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离实现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及终端类型，使得业务和应用的提供有较大的灵活性，从而满足用户不断发展、不断更新的业务需求，为用户提供更加多样化、个性化、多媒体化、综合化的通信服务。

5.基于软交换的下一代网络（NGN）更加合理的压缩成本，给业务创新提供新的空间。

6.满足终端多样化的要求。

7.全新的通信综合。

NGN统一通信，可以把1.MyMessaging（包括信息管理工作、事件&通知、语音邮件、统一消息等）。

2.MyPhone（包括电话、呼叫日记、漫游、统一目录访问等）。

3.MyAssistant（包括路由规则、路由请求、屏幕规则等）。

4.My*Teamwork（包括会议、状态呈现、协同工作等）。

通过一个平台统一管理。

8.更好的满足了企业大客户的要求。

以前的大客户的通信水平比较低，使用的是PABX/IPPABX，提供新业务能力弱，维护、升级成本高，而NGN解决企业大客户目前存在的问题和需要。

9.全新的个人通信。

视频和娱乐：

电视广播、VOD、在线游戏、音乐下载。

多媒体通信：

E-mail,聊天及时消息、IP宽带电话、统一消息、可视电话、多媒体会议。

电子商务：

在线购物、虚拟模特、虚拟旅游、支持语音和视频的点击聊天、在线服务。

结束语：

总之NGN的出现是适应时代潮流发展，也是目前电信运营设备发展的必然趋势，和传统PSTN交换相比不但能减少设备投入、运营成全还能带来灵活的组网方式和新业务增长点并能实现到未来的平滑过渡，网络技术日新月异，传统的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式还是从交换方式来讲，都已无法适应可以同时提供语音、数据、视频于一体的全开放的网络发展趋势的要求，传统的交换网向基于软交换的下一代网络的演进已势不可挡，NGN的方式，是网络变化的一种改进。

这种改进是非常符合网络的演进趋势。

参考文献：

NGN网络概述。

联通公司内部培训资料。

NGN业务支撑培训。

联通公司内部培训资料。

alcatel-lucent下一代网络培训教材。

非常详细。

绝对内部资料。

还原>>

王洪玉,刘建豪,朱国滨.NGN的优越性及其业务演进方式通信世界,2001,（28）

ngn简介－最终版.pdf。

alcatel-lucent下一代网络培训教材。

网站豆丁网