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NGN对承载网的需求
NGN(下一代网络，Next Generation Network)的概念已经被提出了很多年，但是，却一直没有明确的定义，直到2004年初国际电联召开的NGN会议上，NGN被定义为：NGN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QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。
NGN的终极目标是建设一个能够同时提供话音、数据以及多媒体等业务的，集通信、政务、商务以及娱乐于一体，满足个人通信，能够承载全部电信级业务的分组融合网络。即整合NGN和IMS体系架构、固定网络和移动网络融合在同一张下一代网络上。为了NGN业务的顺利展开，必须从业务需求的角度着手，结合目前网络技术的发展，精心设计NGN承载网络，需要考虑的问题包括地址规划、路由规划、服务质量和网络安全等方方面面的因素。虽然NGN定义中并没有明确究竟基于哪个网络，但从目前发展趋势看，业界公认IP是下一代网络的承载平台，NGN业务开展的初期，由于用户数较少，业务类型单一，网络负载不大，这种方式对运营商现有的数据网络没有苛刻的要求，但随着用户数目的增加和业务复杂程度的提高，一些棘手的问题也渐渐显现出来，如终端地址短缺、服务质量难以保障、用户安全以及用户管理等问题。可以预见，NGN承载网将是一个复杂的网络，因此，NGN面临的首要问题是对IP承载网的优化。传统IP网络无论QoS、可靠性、可用性和安全性都因协议的限制，存在天生缺陷。本文从承载网的建网思路出发，主要探讨NGN网络的优化思路。
NGN承载网策略
NGN承载网首先必须是一个高度稳定、高可用的网络，以保障业务的可靠运营。其次，它应能够保证向用户提供类似原来电信网相同甚至更好的服务质量，使业务在网络上的时延、时延抖动、丢包情况是可控的、可预测的。
1．NGN承载网解决方案的演进
(1)IP公网解决方案——融合承载网
这种方案是直接在IP公网上建设完全融合的NGN IP承载网，所有网元的IP地址与Internet其它网元统一规划。除了IAD设备比较多外，NGN设备容量一般较大，设备间通讯业务对公网IP地址需求量不大，无须私有地址分配及随之带来的应用层NAT互通问题。优点是可以快速部署。由于没有VPN隔离的安全保障，NGN网络设备的安全性完全依赖于防火墙及SBC端到端的保护，安全风险较大，但不要求路由器必须支持IP／MPLS VPN能力。
(2)IP专网解决方案——物理隔离承载网
从图1可以看出，为IP电信业务单独建立一个物理rP网络，即物理网络的隔离，主要是在汇聚层和骨干网层面上采用双网结构：一张网络承载Internet业务，称之为Internet网，主要提供传统互联网业务，按照上网时间及内容收费。另一张网络承载rP电信业务，提供高质量的电信级业务，满足NGN、3G对承载网的需求，支持VPN、视讯、语音以及流媒体等业务的要求，称之为IP专网。
区别于Internet网络建设的分级化建设思路(骨干一汇聚一接入)，IP专网建设可以采用扁平化模型，在全国骨干的大区中心设立核心节点，其它骨干节点设置汇接节点，接入层可以利用现有的城域网。整个骨干网采用独立的编址方式，在核心城市建立信息交换中心，通过防火墙与现有IP骨干互联，共享已有的内容服务器。
(3)IP VPN解决方案——逻辑隔离承载网
从图2可以看出，IP电信业务和Internet业务共用一个物理网络，这时必须采用必要的技术手段将IP电信业务和Internet业务进行资源上的隔离，即逻辑网络的隔离。
逻辑隔离是在现有的运营商数据网基础上，利用已经比较成熟的VPN(如MPLS VPN)技术将网络资源进行隔离：将网络划分为两个逻辑子网，一个是Internet业务子网，另一个是NGN业务子网。两个子网通过VPN进行隔离。NON业务与Internet业务的区分在边缘路由器PE上完成，PE根据物理接口或逻辑接口区分业务的类型，逻辑接口可以是VLAN，PVC等。在NGN子网中，再有针对的对Qos以及安全等问题进行解决。多协议标签交换(MPLS)技术目前已成为rP网络Qo$的基础技术，具有良好的可扩展性，适用于大规模核心网络。通过MPLS技术可以实施流量工程，区分服务和计费管理，增强电信IP网络的盈利能力。MPLS快速重路由功能使得LSP(LabelSwiched Path，标签交换路径)上的节点或链路在出现故障时，能自动迂回或切换到新的LSP上，保证网络业务的不中断。MPLS通过路由受限一标记分配协议(cR-LDP)设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情况。lP网络也可以通过MPLS技术提供语音和电路仿真业务。实现NGN业务与Internet业务的逻辑隔离，则IP地址独立于数据基础网，便于业务扩展、安全控制和QoS的满足，有利于网络运营。
智能终端、媒体网关、综合接入设备以及软交换系统等设备连接到该逻辑网络，与数据网的其它业务终端相对隔离。隔离的承载网络构造的基本方法如下：
(1)骨干网中，采用运营商IP骨干网的MPLS VPN，或ATM骨干网PVC功能，甚至可直接基于传输网独立建设一个NGN专用的VPN；
(2)城域网中，利用运营商，P城域网L3路由交换机VLAN功能，或ATM城域网PVC功能，为N~N业务分配专用VLAN；
(3)接入网中，为终端分配采用与其它业务不同的IP地址段，二层设备上利用VLAN实现业务的隔离。BAS或其它三层设备通过识别终端的地址，实现业务的分流。
2．三种策略的比较
(1)IP地址规划和网络安全方面
IP公网解决方案(融合承载网)中IP地址与宽带网络lP地址统一规划，地址分配较为零碎，而后两种解决方案的rP地址独立规划(公网地址私网封闭使用)，地址分配整齐，地址资源充足。网络安全方面IP公网解决方案的软交换、媒体网关等设备更易受到攻击，QOS比较难实施，而后两种方案的网络相对独立或完全独立，网络的安全性能佳。
(2)技术实现方面
IP VPN解决方案(逻辑隔离承载网)会比物理隔离复杂，对基础网络设备的要求较高，但是只对网络中的边缘设备提出了新的要求，核心设备只需支持现有的路有协议即可，避免了全网改造和协议更新，可以城域网为单位逐步实施改造。现有的MPLS流量工程技术，可以在IP网上静态配置通路，根据业务模型预规划每个局向的LSP路径及资源情况，提供QOS保证。所以，在业务规划和调整方面，lP电信网构架可以很好地使用MPLS LSP技术。
(3)投资方面
IP专网解决方案(物理隔离承载网)是为，P电信业务单独建立一个物理rP网络，网络的安全性、可靠性要比较高一些，但是初期的成本肯定会很高。
总上所述，IP公网的解决方案不推荐使用，在网络建设的实践中，既有使用IP专网物理隔离的案例，也有使用IP VPN逻辑隔离的情况。将NGN业务与Internet业务隔离，究竟是采用物理隔离还是逻辑隔离，最大的问题不在技术领域，而是集中在投资成本和回报上。
随着MPLS技术的不断完善，其拥有IP网络强大灵活的路由功能，能满足各种新应用对网络的要求，使NGN承载网具备了，良好的可扩展性、可实施性和可管理性，初期投资方面又较少，所以目前来看，比较实际和可行的方案是在现有数据网上通过VPN隔离组建NON承载网。
NGN承载网的地址、路由规划
NGN业务与Internet业务的隔离，允许为NGN业务独立规划rP地址空间，可以采用私有地址、公网地址。在lPV6部署之前，如果每个终端都分配一个IPv4公有地址，显然无法满足未来千万甚至上亿用户规模的需求，因此使用公网地址存在着严重的限制。
运营商使用私有地址，可以为不同的终端设备分配私有地址，为NGN业务网核心设备(如软交换，TG，MG，AG以及服务器)分配静态地址。这时，需要在私网一公网的边界设置地址转换以及地址穿越设备。如果考虑用户发展需求以及网络建设的复杂度，建议选用A类私有网段(10．X．X．X)，一个A类地址段包含1600万个地址，剔除组网开销后，实际大约支持1000多万用户。如果全网采用一个私有地址段，也无法满足未来千万甚至上亿规模的需求，因此必须采用多个私有地址段组合编址，但这种方式增加了网络建设的复杂度，并为地址转换及地址穿越带来了新的难度。
考虑到NGN业务与internet业务相互隔离，公网地址私用也成为一种可行的地址方案，尤其是IP专网的隔离方式。公网私用理论上有40亿个IPv4地址可用，易于规划和扩展，但与Internet互通是也需要IP-IP网关，但这种网关数目少于使用私有地址的NAT数量。
地址的分配方式还会影响到路由效率以及业务的开展，因此需要谨慎的规划。无论是使用私有地址还是公有地址，对地址／路由规划有以下建议：
(1)IP地址的划分应该充分考虑网络地址现状和NGN业务发展的需要；
(2)参考网络组织结构和路由组织原则，核心汇接层以及各省内分配地址应连续；
(3)充分合理利用地址资源，采用可变长子网掩码(VLSM)技术：
(4)地址划分有层次，采用CIDR技术，便于网络互联，简化路由表，加快路由收敛速度，提高路由效率；
(5)充分利用已申请的地址空间，合理使用已分配的地址段，提供地址利用率。
结束语
无论是构建全新IP专网，还是使用VPN技术进行业务隔离，都是对IP技术的改进和补充。这些隔离方案与IP电信网理念相结合，可以较好的解决NGN业务的服务质量、安全、地址以及业务管理等问题。当然，成功的技术必须是市场需求和技术创新双重驱动的产物。NGN技术的发展肯定还会向数据承载网络提出更多的要求，随着NGN技术的进一步发展，IP技术正以低成本、开放性及其强大的业务提供能力，在电信业务领域占据了重要地位。“Everything over IP”已经成为业务发展的共识。所以我们还需要在最新技术成果的基础上，不断完善承载网，满足更新更多的业务需求。
编辑／沈峥嵘 shenzhengrong@txbl.net
NGN(下一代网络，Next Generation Network)的概念已经被提出了很多年，但是，却一直没有明确的定义，直到2004年初国际电联召开的NGN会议上，NGN被定义为：NGN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QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。
NGN的终极目标是建设一个能够同时提供话音、数据以及多媒体等业务的，集通信、政务、商务以及娱乐于一体，满足个人通信，能够承载全部电信级业务的分组融合网络。即整合NGN和IMS体系架构、固定网络和移动网络融合在同一张下一代网络上。为了NGN业务的顺利展开，必须从业务需求的角度着手，结合目前网络技术的发展，精心设计NGN承载网络，需要考虑的问题包括地址规划、路由规划、服务质量和网络安全等方方面面的因素。虽然NGN定义中并没有明确究竟基于哪个网络，但从目前发展趋势看，业界公认IP是下一代网络的承载平台，NGN业务开展的初期，由于用户数较少，业务类型单一，网络负载不大，这种方式对运营商现有的数据网络没有苛刻的要求，但随着用户数目的增加和业务复杂程度的提高，一些棘手的问题也渐渐显现出来，如终端地址短缺、服务质量难以保障、用户安全以及用户管理等问题。可以预见，NGN承载网将是一个复杂的网络，因此，NGN面临的首要问题是对IP承载网的优化。传统IP网络无论QoS、可靠性、可用性和安全性都因协议的限制，存在天生缺陷。本文从承载网的建网思路出发，主要探讨NGN网络的优化思路。
NGN承载网策略
NGN承载网首先必须是一个高度稳定、高可用的网络，以保障业务的可靠运营。其次，它应能够保证向用户提供类似原来电信网相同甚至更好的服务质量，使业务在网络上的时延、时延抖动、丢包情况是可控的、可预测的。
1．NGN承载网解决方案的演进
(1)IP公网解决方案——融合承载网
这种方案是直接在IP公网上建设完全融合的NGN IP承载网，所有网元的IP地址与Internet其它网元统一规划。除了IAD设备比较多外，NGN设备容量一般较大，设备间通讯业务对公网IP地址需求量不大，无须私有地址分配及随之带来的应用层NAT互通问题。优点是可以快速部署。由于没有VPN隔离的安全保障，NGN网络设备的安全性完全依赖于防火墙及SBC端到端的保护，安全风险较大，但不要求路由器必须支持IP／MPLS VPN能力。
(2)IP专网解决方案——物理隔离承载网
从图1可以看出，为IP电信业务单独建立一个物理rP网络，即物理网络的隔离，主要是在汇聚层和骨干网层面上采用双网结构：一张网络承载Internet业务，称之为Internet网，主要提供传统互联网业务，按照上网时间及内容收费。另一张网络承载rP电信业务，提供高质量的电信级业务，满足NGN、3G对承载网的需求，支持VPN、视讯、语音以及流媒体等业务的要求，称之为IP专网。
区别于Internet网络建设的分级化建设思路(骨干一汇聚一接入)，IP专网建设可以采用扁平化模型，在全国骨干的大区中心设立核心节点，其它骨干节点设置汇接节点，接入层可以利用现有的城域网。整个骨干网采用独立的编址方式，在核心城市建立信息交换中心，通过防火墙与现有IP骨干互联，共享已有的内容服务器。
(3)IP VPN解决方案——逻辑隔离承载网
从图2可以看出，IP电信业务和Internet业务共用一个物理网络，这时必须采用必要的技术手段将IP电信业务和Internet业务进行资源上的隔离，即逻辑网络的隔离。
逻辑隔离是在现有的运营商数据网基础上，利用已经比较成熟的VPN(如MPLS VPN)技术将网络资源进行隔离：将网络划分为两个逻辑子网，一个是Internet业务子网，另一个是NGN业务子网。两个子网通过VPN进行隔离。NON业务与Internet业务的区分在边缘路由器PE上完成，PE根据物理接口或逻辑接口区分业务的类型，逻辑接口可以是VLAN，PVC等。在NGN子网中，再有针对的对Qos以及安全等问题进行解决。多协议标签交换(MPLS)技术目前已成为rP网络Qo$的基础技术，具有良好的可扩展性，适用于大规模核心网络。通过MPLS技术可以实施流量工程，区分服务和计费管理，增强电信IP网络的盈利能力。MPLS快速重路由功能使得LSP(LabelSwiched Path，标签交换路径)上的节点或链路在出现故障时，能自动迂回或切换到新的LSP上，保证网络业务的不中断。MPLS通过路由受限一标记分配协议(cR-LDP)设置有关节点，通过流量的检测，决定有关流量分流的情况。lP网络也可以通过MPLS技术提供语音和电路仿真业务。实现NGN业务与Internet业务的逻辑隔离，则IP地址独立于数据基础网，便于业务扩展、安全控制和QoS的满足，有利于网络运营。
智能终端、媒体网关、综合接入设备以及软交换系统等设备连接到该逻辑网络，与数据网的其它业务终端相对隔离。隔离的承载网络构造的基本方法如下：
(1)骨干网中，采用运营商IP骨干网的MPLS VPN，或ATM骨干网PVC功能，甚至可直接基于传输网独立建设一个NGN专用的VPN；
(2)城域网中，利用运营商，P城域网L3路由交换机VLAN功能，或ATM城域网PVC功能，为N~N业务分配专用VLAN；
(3)接入网中，为终端分配采用与其它业务不同的IP地址段，二层设备上利用VLAN实现业务的隔离。BAS或其它三层设备通过识别终端的地址，实现业务的分流。
2．三种策略的比较
(1)IP地址规划和网络安全方面
IP公网解决方案(融合承载网)中IP地址与宽带网络lP地址统一规划，地址分配较为零碎，而后两种解决方案的rP地址独立规划(公网地址私网封闭使用)，地址分配整齐，地址资源充足。网络安全方面IP公网解决方案的软交换、媒体网关等设备更易受到攻击，QOS比较难实施，而后两种方案的网络相对独立或完全独立，网络的安全性能佳。
(2)技术实现方面
IP VPN解决方案(逻辑隔离承载网)会比物理隔离复杂，对基础网络设备的要求较高，但是只对网络中的边缘设备提出了新的要求，核心设备只需支持现有的路有协议即可，避免了全网改造和协议更新，可以城域网为单位逐步实施改造。现有的MPLS流量工程技术，可以在IP网上静态配置通路，根据业务模型预规划每个局向的LSP路径及资源情况，提供QOS保证。所以，在业务规划和调整方面，lP电信网构架可以很好地使用MPLS LSP技术。
(3)投资方面
IP专网解决方案(物理隔离承载网)是为，P电信业务单独建立一个物理rP网络，网络的安全性、可靠性要比较高一些，但是初期的成本肯定会很高。
总上所述，IP公网的解决方案不推荐使用，在网络建设的实践中，既有使用IP专网物理隔离的案例，也有使用IP VPN逻辑隔离的情况。将NGN业务与Internet业务隔离，究竟是采用物理隔离还是逻辑隔离，最大的问题不在技术领域，而是集中在投资成本和回报上。
随着MPLS技术的不断完善，其拥有IP网络强大灵活的路由功能，能满足各种新应用对网络的要求，使NGN承载网具备了，良好的可扩展性、可实施性和可管理性，初期投资方面又较少，所以目前来看，比较实际和可行的方案是在现有数据网上通过VPN隔离组建NON承载网。
NGN承载网的地址、路由规划
NGN业务与Internet业务的隔离，允许为NGN业务独立规划rP地址空间，可以采用私有地址、公网地址。在lPV6部署之前，如果每个终端都分配一个IPv4公有地址，显然无法满足未来千万甚至上亿用户规模的需求，因此使用公网地址存在着严重的限制。
运营商使用私有地址，可以为不同的终端设备分配私有地址，为NGN业务网核心设备(如软交换，TG，MG，AG以及服务器)分配静态地址。这时，需要在私网一公网的边界设置地址转换以及地址穿越设备。如果考虑用户发展需求以及网络建设的复杂度，建议选用A类私有网段(10．X．X．X)，一个A类地址段包含1600万个地址，剔除组网开销后，实际大约支持1000多万用户。如果全网采用一个私有地址段，也无法满足未来千万甚至上亿规模的需求，因此必须采用多个私有地址段组合编址，但这种方式增加了网络建设的复杂度，并为地址转换及地址穿越带来了新的难度。
考虑到NGN业务与internet业务相互隔离，公网地址私用也成为一种可行的地址方案，尤其是IP专网的隔离方式。公网私用理论上有40亿个IPv4地址可用，易于规划和扩展，但与Internet互通是也需要IP-IP网关，但这种网关数目少于使用私有地址的NAT数量。
地址的分配方式还会影响到路由效率以及业务的开展，因此需要谨慎的规划。无论是使用私有地址还是公有地址，对地址／路由规划有以下建议：
(1)IP地址的划分应该充分考虑网络地址现状和NGN业务发展的需要；
(2)参考网络组织结构和路由组织原则，核心汇接层以及各省内分配地址应连续；
(3)充分合理利用地址资源，采用可变长子网掩码(VLSM)技术：
(4)地址划分有层次，采用CIDR技术，便于网络互联，简化路由表，加快路由收敛速度，提高路由效率；
(5)充分利用已申请的地址空间，合理使用已分配的地址段，提供地址利用率。
结束语
无论是构建全新IP专网，还是使用VPN技术进行业务隔离，都是对IP技术的改进和补充。这些隔离方案与IP电信网理念相结合，可以较好的解决NGN业务的服务质量、安全、地址以及业务管理等问题。当然，成功的技术必须是市场需求和技术创新双重驱动的产物。NGN技术的发展肯定还会向数据承载网络提出更多的要求，随着NGN技术的进一步发展，IP技术正以低成本、开放性及其强大的业务提供能力，在电信业务领域占据了重要地位。“Everything over IP”已经成为业务发展的共识。所以我们还需要在最新技术成果的基础上，不断完善承载网，满足更新更多的业务需求。
编辑／沈峥嵘 shenzhengrong@txbl.net