全IP下一代网络体系结构研究

　　摘要 下一代固定和移动电话网体系结构将建立在全IP的基础上，从某种意义上说，它将是一种可编程的、基于IP的网络，这必然要求下一代网络为应用开发提供强大的、方便的、定义明确的API。文章首先介绍了全IP下一代网络的API体系结构，描述了系统构件智能化程度的演变趋势，给出了下一代网络的分层结构与功能结构。

　　1、引言

　　人们逐渐认识到，下一代固定和移动电话网体系结构将建立在IP的基础上。提出全IP网络[1-3]的首要动机是由于目前它是支持绝大多数创新性和赢利业务的最佳体系结构选择。提出全IP网络的第二个原因是基本IP在技术上相对比较简单，IP本

　　身具有统一提取功能，能够隐藏和分担协议栈的复杂性，并使得IP网络的应用开发变得容易。这将导致大量Internet应用的快速开发和部署，其中的一些应用(如E-mail、短消息、内容分发)可以直接与PSTN网络目前或潜在的市场进行竞争。提出全IP网络的第二个原因是随着新型Internet应用的出现，电信网络必须与Internet进行有效集成，要么允许用户通过网络接入Internet应用，要么允许与Internet应用在某些方面进行互操作，基于IP的下一代网络体系结构的应用能够使得这种集成更为简单。

　　2、下一代网络的API体系结构

　　在某种意义上，下一代网络必须是一种可编程的、基于IP的网络，这必然要求XG为应用开发提供强大的、方便的、定义明确的API。对于一些业务提供商来说，API思想本身并非仅仅是一个基本概念。目前，公共API是指所有第三方都可用的API，它包括标准的、开放的API子集。另一方面，专用API 是指由某个公司控制、仅仅在公司内部或合作伙伴内部可用的API。图1给出了下一代网络API体系结构的一种高级分类方法。

　　图1　由分层API定义的下一代网络体系结构

　　从历史的角度来看，电信网络是由一个复杂的、智能的核心网和简单的终端组成。核心网高度集成，能够满足严格的性能和可靠性要求;终端设备可由市场大量提供，并提供固定的、易于使用的用户接口。这与Internet形成鲜明对比，Internet主要考虑通过相对简单的核心路由器使得非常复杂终端设备进行互连，导致了系统总体在性能和可靠性方面有所下降。这种智能核心网和简单核心网之间的折衷已经引起广泛关注，成为体系结构中的关键决策。

　　图2描述了系统构件的智能演进情况。过去10年中，核心网中交换和路由功能实体的智能化程度在降低，20世纪70年代通用信道信令(CCS)的引入，智能网(IN)体系结构的出现更是加剧了这种趋势。在智能网体系结构中，电信交换机的业务逻辑被去除，并将其移到分布式数据库中。

　　事实上，SS7和IN体系结构标志着控制层的出现，控制层变得越来越成熟，且越来越趋于分布式。20世纪90年代的下一代网络(NGN)设计，可能称为分组话音(VoP)更为合适一些，它使用分组传输网络(通常是ATM而不是IP网络)，该网络是由负责所有呼叫处理的高层呼叫代理(或软交换)控制的。呼叫代理也为外部应用服务器提供业务逻辑和接口。更新的体系结构要求直接使用Internet协议(如SIP协议和移动IP协议)，将功能配置在分布式服务器(如本地代理和寄存器)上。

　　图2　系统构件智能化程度的演变趋势

　　另一方面，在IP网络中，叠加网络的使用正在稳步增长，它可以作为配置和使用核心路由器功能的一项可选方案。主要由于以下因素决定的：新协议的标准化进程滞后;核心要素(路由器)复杂性不断提高，且缺乏开放性;边缘网络计算具有很好的经济性。有趣的是，这些都是传统电信网络存在的缺点。同样，移动终端和无线接入网(RAN)的智能化程度不断提高，与基站和基站控制器相对集中设计相比，控制功能实体逐步实现分布化。下一代网络体系结构顺应这些历史性的发展趋势。

　　3、下一代网络的分层结构

全IP下一代网络的分层结构如图3所示。它包括叠加层、控制层、核心层和接入层。下一代网络体系结构包括一个核心IP网络，该网络的智能化程度极低。因此，大部分核心网络功能(如路由)是由现有的和即将出现的IP技术来完成的。在核心网络之上是高级控制层，它无法提供路由和呼叫路径建立功能，高级控制层将这些功能转移到了核心网络。高级控制层主要关注那些能够为应用和叠加网络要素所用的功能，如接入AAA的决策点、移动性管理代理、策略管理的作用与规则等。控制层和核心网络之间的疏耦合意味着高级控制层通常不参与分组转发和处理的快速路径建立过程。核心网下面是接入网络集合，这些网络用于满足不同的市场机会和需求。4G RAN是目前的无线接入网(RAN)向更高数据速率进化的产物，支持互操作业务、多媒体业