关键词：下一代网络（NGN） NGN发展现状 NGN方案的引入 NGN在移动的应用
一 前言
近年来，移动通信正在不断以强劲的势头向前发展，到2001年底中国移动用户数已经超过1亿，且中国的GSM移动用户仍以每月近200万用户的速度高速增长。随着国内电信市场的不断开放，不同运营者之间的竞争加剧，手机入网费将不断下调，加之各种资费政策的进一步向下调整，将更加刺激GSM移动用户的大幅增加。值得关注的是，通信领域的三大主导网络－因特网、移动通信网、固定电话网有着不同的网络，依靠不同的技术，各自拥有不同的用户群。从技术的角度而言，ATM网络技术的成熟；SIP、Megacop、SIGTRAN等协议栈的逐渐完善；Ipv6等寻址技术的提出；MPEG4、H.261、H.262、H.263、G.711、G.723、G.729等视频、音频编码技术的发展……都为下一代网络的出现打下了坚实的基础。
二 NGN的基本概念
从字面上理解，可以把NGN（Next Generation Network）称为下一代网络。从发展的角度来看，NGN是从传统的以电路交换为主的PSTN网络逐渐迈向以分组交换为主的数据网络的产物，它可以承载原有PSTN网络的所有业务，并把大量的数据传输卸载到IP/ATM/Fr网络中以减轻PSTN网络的重荷，同时又由于IP技术而增加和增强了许多新老业务。从这个意义上讲，NGN是基于TDM的PSTN语音网络和基于IP/ATM/Fr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。
1. NGN的基本结构
NGN从功能上可以分为四层：接入层、传输和媒介层、控制层和应用层。
接入层：支持多种业务的接入，接入设备应能向上连接高速传输线路，向下支持多种业务接口。
传输和媒介层：采用分层技术，提供一个高可靠性、具有服务质量保证、大带宽的统一综合平台。
控制层：是NGN网络的控制核心。它负责完成整个网络的控制、管理、连接、路由、计费、认证、业务提供等功能，并具备开放接口的能力。
业务层：是开放、综合的业务接入平台，提供各类增值业务、多媒体业务和第三方业务（包括部分移动智能网业务也可以移植到该业务层执行），同时包括业务生成和维护。
2．NGN的主要优点
开放性：NGN可以根据所处网络位置的不同，所提供功能的不同划分为若干个模块，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，而不必担心不同设备间的互连互通。
高效性：因为NGN 网络能实现业务与呼叫控制的分离，为业务真正从网络中独立出来，为有效缩短新业务的开发周期提供了良好的条件；而且随着多网互通的实现，许多新兴业务也将应运而生。
多用户：NGN综合了固定电话网、移动电话网和IP网络的优势，使得模拟用户、数字用户、移动用户、ADSL用户、ISDN用户、IP窄带网络用户、IP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普通一员而相互通信。
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NGN的又一亮点。
资源共享：国际互联网的丰富信息资源一直是电信运营商面前的一块肥肉，由于接入了IP/ATM/Fr等数据网络，使得在呼叫过程中获取国际互联网的资源变得不再是难事。
低成本：与目前的PSTN网络相比，由于采用了相对廉价的IP等网络作为中间传输的载体，因而NGN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。
3. NGN发展现状
NGN作为一种崭新的技术是从1999年开始逐渐走进人们的视野的，因为它独特的技术理念和存在的巨大优势和利益驱动，慢慢的被人们所接纳。特别是到了2001年它受到了广大运营商和开发商的青睐。但由于基础通信设施投入太大，各大电信和数据网络运营商不可能一下子转到NGN上来，再加上一些关键性的技术，如IP 的Qos技术、网络安全技术和多媒体传输技术等都没有完全成熟，所以至今NGN的障碍一直存在。它的出现不单单能完成对原有的固定移动基本呼叫，能继承智能网业务，而且它为一些新兴信息模型的出现提供了便利的条件，如智能化小区、电子居家、远程医疗等。
三、NGN在移动网络上的应用
NGN构筑的是一个基于分组包交换的网络体系。它可以从数据网中获取一定的业务分配给移动网络的用户，从这个角度来讲，类似移动网络中的GPRS，当然与添加了多媒体业务功能的3G网络更加贴近，但NGN的概念远远不局限于此，它可以连通有线网络、无线网络和分组交换网络，是真正意义上的实现三大网络业务的融合。从某种意义上讲，GPRS和3G仅仅是构建下一代网络中的一个部分。
1. 对于移动网络引入NGN后可能会带来的问题
（1） 能够实现网络的互连互通，随着中国各大运营商语音、数据的融合趋势，这种建立在移动与固定，以及移动与数据间的互连互通也必将提上日程。当然这种需求也将表现在与不断涌现的NGN网络的连接上。
（2） 引入各类新业务，实现不同网络业务层的大融合。移动的业务相对于固定网业务具有相对的灵活性和移动性，但这些业务还无法满足日益增长的需求。特别是电子商务、移动Web业务、移动电话会议等。NGN的建设能逐渐地弥补移动在业务上的不足。
（3） 网络演进的前后兼容性，2G，2.5G，3G等都可以通过一定的接入方式纳入到NGN的网络构架中，并且能实现共存，实现互通。它并不违背演进到3G网络，甚至4G网络的初衷，相反它是逐步演进到3G的一个中间过程。它可以让部分有条件的地区、或有能力支付3G业务的用户率先享受移动宽带多媒体业务，而在一些比较落后的地区，生活水平不高的用户仍然保持原有的GSM通信。
（4） 促进已有的移动技术，由于融合了数据、固定网络，一些技术适用的范围，及通信对象都将随之而变得庞大，如移动的EDGE、蓝牙、WAP、EPOC、HSCSD等技术将更有用武之地，也更加能吸引最终用户的目光。
我们可以看到下一代网络为移动带来的诸多好处，但是否应该就此大规模地在移动网络采用NGN的组网模式有待论证，主要是因为以下几点忧虑：
四 NGN的几种可能的引入方式
1. 第二代移动通信网络（GSM/GPRS）
近几年来是移动网络飞速发展的几年，特别是语音业务。在移动语音业务发展的同时我们也看到了在移动网上的数据、甚至多媒体通信的需求，所以有必要在移动中考虑NGN解决方案。
在第二代移动网络中可以通过两种方式实现这种日益增长的用户需求（数据和图像）：
(1) 实现GSM网络与NGN的互连互通
NGN是基于分组交换的网络，需要增加必要的中继网关设备，连通移动网中的MSC与分组交换网络，实现语音到数据的双向编解码。
图1描述了实现与NGN互连互通的原理图，其中虚线表示信令流。因为包含了GPRS，所以解决方案中涉及到两种媒体流：一种为语音流，其经过TGW（中继网关）打包成数据走到分组网络，然后由Softswitch寻址，在目的端的TGW还原成语音，送到最终通信用户；另一种为数据流，是移动用户请求的数据信息，其中媒体流仍然保持了原有的通信方式，通过GGSN在数据网络中获取必要的信息。
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图1 GSM网与NGN的互连互通
图1中上部的虚线标注的是控制信令流。Softswitch是通过MGCP/Megaco协议来实现对中继网关的控制。而另一条虚线表示呼叫的信令流，SCN端的ISUP信令被打包成SIGTRAN在分组交换网络中传输，送到Softswitch。当然呼叫信令还可以走7号信令网络的方式，通过E1接口接到Softswitch内部的信令网关，以实现信令传送，在本图中没有画出。另外要提请注意的是，在VoATM的解决方案中，TGW和ATM网络之间还应该有ATM UNI信令的处理能力。
该解决方案实现起来非常简单，相对的投资也非常小，对原有移动网影响不大。但显然它仅仅是一种叠加的方式，其网络的整体性能会受到两边网络（移动网络和分组网络）的制约，这种构架也无法直接过渡到3G网络。但在移动网络到NGN建设的初期，这是一种有效的、低成本的尝试和试验，在多媒体业务要求不高，带宽要求不大的前提下，这种解决方案是适合的。
(2) 将现有移动网络综合到NGN
这种解决方案在媒体网关部分和前面一种方案有本质上的区别，在综合方案中，第二代移动网络的MSC已经被NGN的部分网元也就是媒体网关所取代或者说所融合。这种方案实现了在2G中软件功能、媒体网关和媒体控制的融合，其中MSC的呼叫处理已经被完全剥离到Softswitch中。
在该方案中MGW（TC+）已经取代了2G网络中的MSC，而呼叫信令的传送也可以直接从基站控制器（BSC）分离出来走到Softswitch。同时存储用户数据的HLR模块也被搬到了Softswitch上。这种做法可能带来的好处是：第一，由于Softswitch的大容量，和大处理能力，使得建设MSC的资源大大节省；第二，Softswitch的中央集中控制功能，使得网络的管理变得方便，易于控制；第三，向后兼容性强，即可以过渡到3G的NGN解决方案。但显然用MGW来取代MSC势必会带来大量的烦琐的工作，如果在原有的网络上割接还要充分考虑到保证移动网络的稳定和安全，至今为止还没有任何先例可供参考，整个网络解决方案的技术（特别是在媒体网关取代MSC部分）也没有完全成熟。
2. 第三代移动通信（UMTS）
UMTS是通用移动通信系统（Universal Mobile Telecomunication）的简称，是欧洲的第三代移动通信标准，它是ITU的IMT-2000第三代移动通信系统（3G）的重要组成部分。因为UMTS从网络结构和业务上和GSM都存在一定的共性和承接性，适合中国移动网络的发展，所以在此以UMTS为例，来分析NGN在3G中的应用。
UMTS系统将整个网络划分为两部分，即核心控制部分、无线接入部分。在核心控制部分采用ATM技术及相应的接口技术达到同时支持电路交换、包交换两种方式的目的。在无线接入部分采用UTRA（UMTS Terrestrial Radio Access）作为全球地面无线接入的标准。UTRA接口的基础为W-CDMA技术，它具有CDMA技术的全部优点。同时，它还可以根据不同话务分布在无线接入中采用不同的调制解调方式：对于话务密度较高的城区可采用TDD方式，郊区则可采用FDD方式，为灵活组网提供了极大的方便。
UMTS系统除支持现有的话音、数据业务外，还可以为移动用户提供全新的交互式多媒体业务。它的高容量系统可提供2Mbit/s的数据传输速率。目前，英国、德国等部分欧洲国家将陆续开通UMTS的商用网络。UMTS技术已引起了全球范围的广泛关注。
UMTS主要有两个版本，UMTS99和UMTS00。UMTS99是一种比较成熟的版本，它主要是基于第二代移动通信核心网络的一种演进，表现在它主要依赖于GSM/GPRS网络的分组交换和电路交换技术，同时它又支持了新的无线宽带接入。UMTS00版本则是一种更具有未来意义上的移动网络系统，它实现了呼叫和承载域的分离，从网络结构图来看，UMTS00更像从2G的NGN互连互通方案演变而来。
(1) UMTS Release 99
UMTS99的网络构架与GSM/GPRS没有太大的差别，主要的区别在于各个功能模块的处理能力，支持无线宽带的能力和业务提供能力上。参见图2。
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图2 UNTS99的网络架构
图2中GSM的BTS被Node B取代，但事实上Node B就是BSC（或BTS，其实BTS基站和GSM/GPRS中的BTS没有太多区别，支持了WCDMA的编码，它仍然存在，只是在本图中融合到了参考节点B当中）加上GPRS的PCU。而RNC（无线网络控制器）就相当于GSM/GPRS系统的NSS（网络子系统），负责无线资源、无线接续、无线接入承载、安全、位置业务（LCS）等管理功能。
所以对于R99版本的NGN应用，我们可以完全参考第二代移动通信的解决方案。
(2) UMTS Release 00
UMTS00实现了呼叫处理和呼叫承载从原呼叫域的分离；同时作为PS的一个叠加层引入了IP多媒体业务。从这个意义上来讲，其实UMTS00就是NGN在移动的解决方案。
对呼叫域的发展我们应该充分考虑到原有的GSM/GPRS，R99网络中仅仅能实现呼叫功能的移动终端，也就是在建设3G的同时要考虑到网络与已有最终用户终端的兼容和过渡。所以在R00的NGN解决方案中加入了MSC－Server和MGW来独立处理单独的呼叫业务。
网络与2G-PLMN、PSTN/ISDN的互连互通是通过媒体网关实现。而控制网关可以有两种方法实现，一种是软交换直接通过Megaco/MGCP控制，另一种是通过MSC Server和软交换协同控制。第二种方法对中继网关的资源管理将来得更加简便，也能更好地保证对原有2G移动用户终端的性能兼容。
这个网络可以通过扩展核心网络的方法（如增加CFCS，MRF，UMS等）来实现IP多媒体业务的引入，我们可以把这个IP多媒体核心网络子系统看成PS域的叠加层。
运营商可以通过核心接入网关＋MSC Server来实现向第三代移动通信或者说是移动NGN提供无线接入扩展，这样做的好处是能实现传统接入和新的宽无线接入的并存。由于移动大量的基础投入，所以用此方法来实现向NGN（3G）演进是保护资本和资源再利用的最好选择。
由于受移动通信的有限带宽，多媒体移动终端的昂贵费用，大规模的移动网络改造，所以这种解决方案在目前的移动网络环境，市场成熟度上来看还需要进一步考证。
五 结论
通信业正朝着高带宽、广接入、多业务方向发展，移动通信必将发展到第三代移动通信的时代，以多媒体为基础的移动通信方式必将迎合大众日益增长的需求。移动运营商必须要选择自己所要走的中间道路。从上面的方案分析来看，对GSM投入大、大众生活水平有限的地区而言，首先应先实现与NGN网络的互连互通，在实践中不断地积累经验；然后运营商根据自身发展的特点结合地区的实际可以选择改造MSC或在2G基础上增加宽带无线接入（即局部演进到UMTS99）；最后在有条件的前提下，最终过渡到第三代移动通信。