赵俊洋龙星延刘志方申涛
摘要：本文主要研究了下一代网络（NGN )产生的背景，重点阐述了 ITU-T和 3G P P两大标准化组织的N G N发展演进路线以及N G N在国内的发展现状，并对下一步 的发展进行了展望。当前，N G N技术已发展应用于4GVoLTE，5G亦将N G N架构作为 其语音解决方案，其承栽与控制分离、控制与业务分离的特性有利于运营商业务的快速迭代开发，满足用户日益多样化和综合化的需求。 关键词：NGN;VoLTE;5G
1引言玉石板
近年来，在需求拉动与技术推动的双重作 用下，电信网络发展正面临着剧烈变革的挑战。一方面，随着社会经济的发展，人们对网络业 务的需求呈现多样化、综合化和个体化的趋势；另一方面，以5G、人工智能、物联网、云计算、大数据、SD N等为代表的新技术革命正在深刻 地变革着电信网络的理论和结构体系。之前对 下一代网络（NGN,Next-Generation Networks)的研究基本都停留在单一标准研究和应用研究 方面，鲜有关于NGN发展的综述类文章，本文 从NGN标准演进以及国内发展现状的角度综合阐述NGN的发展成果，希望对NGN后续发 展有一定的指导价值。
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txue本文的结构安排如下：第二部分具体为N G N产生的背景介绍，第三部分为N G N的发 展演进路线，第四部分着重介绍了国内NGN 的发展现状，第五部分对N G N的下一步发展 做了展望。
2 N G N产生的背景交通管理信息系统
美国克林顿政府于1997年10月10日提出 下一代互联网（N G I)行动计划，之后业界便 提出了 N G N概念。由于下一代网络具有丰富的内涵，因此又有广义和狭义的N G N之分[|]。
广义N G N概念：泛指所有新一代的网络
技术，涵盖了从交换、接入、数据承载、传输、移动到业务和应用等电信网络的所有领域。如 对传送网而言，N G N是指下一代传送网，包括 AS0N(自动交换光网络）；对互联网而言，NGN 是指下一代互联网，其技术以IPv6为基础；对 交换网而言，N G N是指下一代交换网，包括软 交换技术和IMS；对移动网[2】而言，N G N是指 下一代移动网，其技术包括5G。
狭义N G N概念：特指以软交换和IM S技 术W为特征的下一代交换网络。本文中所用的 N G N就是基于狭义的N G N概念。
鉴于业界一直对N G N没有完整统一的定义，IT U在“NGN 2004 Project”的研究中将下 一代网络的主要特征归纳为：基于分组传送，控制、承载、业务相分离，提供开放接口，允 许多种接入技术。之后 ITU-T在其颁布的《Y.NGN-over-view》建议草案中给出了下一代网络的初步定义：N G N是一个分组网络，它提 供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多
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种带宽和具有Q o S能力的传送技术，实现业务 功能与底层传送技术的分离；它提供用户对不 同业务提供商网络的自由地接入，并支持通用 移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一
性[4】。
N G N的提出有其必然的背景，主要来源于 网络驱动、技术驱动和业务驱动。
2.1网络驱动
传统电信网络的结构是纵向独立和封闭的。纵向独立的结构导致了不同的业务网络（如分 组数据网、固定电话网、移动电话网等）基本 上是相互分离的，每种业务网络只能提供其特
有的功能和业务，不利于开展跨网络的综合业 务，而且管理和维护成本高、网络传输资源无 法共享，互联互通相当复杂。封闭的网络结构 虽然保证了通信网络的稳定、可用和可靠，但 是导致了新业务开发、升级和维护的不便，不利于新业务的快速开发和实施，不能满足用户 日益增长的对业务进行客户化定制的需求，也扼杀了独立的业务开发商和业务提供商的生存
空间。
因此实现多网融合以及网络能力开放，满足综合业务提供和开发的需求驱动了下一代网
络的诞生。
2.2技术驱动
随着技术的进步和发展，尤其是分组交换 技术的发展，让人们开始尝试在其上传输语音
业务。分组交换技术相比于传统的电路交换，具有带宽利用率高、传输和维护成本低、开放 性高和业务综合能力强等优势，而且分组交换 技术随着互联网的发展势头强劲、发展迅猛，逐步成熟和完善，有效弥补了传统电信网络的
缺陷，符合下一代通信网技术的特征。
2.3业务驱动
进入21世纪，传统的P ST N网络己经难以 满足用户日益增长的对于电信业务多媒体化、综合化和个性化的需求，如何能够有效、快速、丰富地提供适合人们需要的电信增值业务，提 高自身的市场竞争能力，已成为电信运营商不 得不考虑的问题。
随着互联网技术的快速发展以及新的业务形式的不断涌现，运营商采取将互联网技术和通信技术有机结合起来的方法，通过在一个公 共的分组网络中承载语音、数据、图像等综合 业务，实现了多特征高级业务的提供；通过在 业务层和控制层之间提供标准的、独立于具体 网络技术的开放式A P I接口，屏蔽底层复杂的 网络能力，使得第三方人员可以简单、快速地 开发和部署各种新业务。这些特点构成了下一 代网络的内涵。
3 N G N的发展演进路线
自N G N概念提出以来，由于其涉及的技 术之广，影响之大，国际上的标准化组织都加 大了对N G N研宄的力度，期望在下一代网络技术发展过程中占得先机、拥有发言权。其中，IT U作为全球性标准化组织，主要负责制定N G N的功能架构，目的是为了制定一个普遍适 用的下一代网络架构，实现从PSTN/ISDN、xDSL、1P、移动网和丨nternet等多种网络向下 一代网络发展的通用网络架构，并且侧重于网 络融合的研究3G P P则主要是侧重于下一代 移动通信核心网的标准制定。下面我们将从1TU-
T标准建议和3G P P标准建议梳理N G N的发展演进路线，希望能够对国内N G N标准化 发展提供一定参考。
3.1从ITU-T标准建议梳理N G N的发展 演进
ITU-T与N G N相关的标准建议编号为Y.2x x x系列，其中Y.20x x系列建议定义NGN 的框架和功能体系模型，Y.21XX系列建议定义 N G N的服务质量和操作，Y.2200-Y.2249系列
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建议定义N G N的业务能力和业务框架，Y.2250-Y.2299系列建议定义N G N中业务和网 络的互操作，Y.23x x系列建议定义N G N的编 码、命名和寻址要求，Y.24x x系列建议定义N G N网络的管理要求，Y.2500系列建议定义 N G N的网络控制框架和协议，Y.27x x系列建议 定义N G N的安全性要求，Y.28x x系列建议定 义N G N的移动性管理要求，另有部分功能文
档以建议附录Y.Sup.x的形式存在。
ITU-T采用阶段版本(release)管理的方法
对N G N相关建议进行汇总，对每一阶段明确
定义其范围和截至时间，因此release本身体现
N G N发展的时间序列。同时为保证阶段功能的
一致性引入能力集(capability set)概念，即从特
定NGN release提供的功能中选择的一组能力。
ITU-T的N G N标准研究概况如下：
a)F G N G N(N G N专题工作组)的工作结束，
发布了部分NGN Release 1(R1)阶段的系
列标准，N G N R1阶段工作目标是为业务
提供可扩展的平台，构建方便新业务添加
的一体化架构，在N G N R1阶段主要定义
了CS-1和CS-2两个能力集。CS-2在CS-1
基础上增加了IP T V基本业务，如linear
电视、视频点播等。
b)成立NGN-GS1(NGN-Global Standards
Initiative)工作组，以联合课题的方式在R1
的基础上开展R2阶段研究，新提出支持
1PTV、多媒体通信中心、视频监控、集中
W eb浏览、多媒体铃音等业务，网络能力
方面增加了对多播等分发功能、移动性功
能等的支持。
图1ITU-T标准下NGN的总体架构
3.2从3G P P标准建议梳理N G N的发展 演进
3G P P由欧洲、日本、韩国、美国和中国的标准化机构于1998年成立，其目标是制定由 宽带码分多址W C D M A和时分/码分多址TD-C D M A无线接入与G S M核心网演进构成的第3代移动通信系统标准，其大部分工作和 基础规范是从EST1(欧洲电信标准化委员会)移 动特别小组(SMG)继承而来。3G P P最初决定每 年推出一版规范，第一个版本是3GPPR99，后 续版本有 R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R l l、R12。
a)3GPP R99 (2000 年冻结）
3GPP R99版本引入了新型的W C D M A无 线接入，而核心网则基于GSM/G P R S网络的定 义，保持与GSM/G P R S网络的兼容性，在核心 网络无根本性的改变，C S域采用T D M组网。
b)3GPPR4 (2001 年冻结）
3GPP R4版本在核心网上的主要特性是电路域(C S域)的呼叫和承载分离，将MSC(移动 交换中心)分为M S C服务器和媒体网关，使呼 叫控制和承载完全分开，初步具备了下一代网络的模型。同时，核心网内的No.7信令传输支 持基于MTP、丨P或A T M的不同传输方式，而 核心网分组域没有明显变化[6]。
c)3GPP R5 (2002 年 9 月冻结）
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胶圈电熔双密封聚乙烯复合管3GPP R5版本开始逐步向全IP的网络结构 演进，核心网引入了丨P多媒体子系统(IMS), IM S为P S域引入了多媒体会话控制，同时在 C S域提供了电路交换能力。R5版本的主要特 点是：网络结构基于演进的性能加强的GPRS 网络，会话控制基于S IP协议，支持实时和非 实时地I P多媒体业务，所有数据和信令的下层 传输基于I P传输[7]。
d)3GPP R6 (2005 年 9 月冻结）
3GPP R6在R5版本的基础上协议进一步完善，明确业务有IM S用户的归属地提供和控 制，并且实现了基于丨Pv4的IM S的互通和迁 移，使IM S真正成为一个可运营的网络技术。同时增加了 W L A N等接入IM S域【8]。
e)3GPP R7 (2008 年 3 月冻结）
3GPP R7版本主要加强了对固定移动融合的标准化制定，继续发展IMS，引入其他接入 方式等。2007年TISPAN R1的相关内容被转移到了 3G PPR7，使Common IM S具备了支持 固定宽带接入的能力。同时R7版本引入了功 能实体E-C SC F，使得丨M S建立紧急呼叫成为可能&
〇3GPP R8 (2009 年 3 月冻结）
2007年TISPAN R2的相关内容被转移到了 3G PPR8, 2008年，3GPP2将其相关研究内 容输入到了 3G PPR8，使Common IM S具备了 支持CDMA2000接入的能力。3GPPR8版本提 出了两个重要的标准化项目L T E和SAE。核心 网再无电路域，只有分组域E P C和IM S域，并且控制面和用户面相分离。而且R8版本还 具备对IM S集中业务控制、IM S多媒体电话业 务和补充业务等功能的支持【10]。
g)3G PPR9 (2010 年 3 月冻结）
R9 版本主要对VoLTE(Voice over LTE，L T E承载语音）的相关功能进行增强，引入的 主要功能包括IM S支持紧急呼叫、IM S彩铃、IM S媒体面加密、IM S业务连续性、紧急呼叫支持SR V C C等。R9引入了功能实体EATF，使得紧急呼叫支持SR V C C成为可能。同时，R9版本也设计E P S的增强功能[||〗。
h)3G PPR10(2011 年 6 月冻结）
R10版本对VoLTE的功能进行了增强，增 强的功能包括S R V C C性能优化（eSRVCC)，振铃阶段SRVCC(aSRVCC)、跨终端业务连续性等，VoLTE技术方案从R10版本开始己经 较为成熟1|2J。
i)3GPP R ll (2013 年 3 月冻结）
R11版本主要新功能涉及VoLTE和企业客 户业务。VoLTE相关新功能包括可视电话支持 SRVCC、反向S R V C C切换、网络侧提供位置 信息、国际漫游架构等；企业客户业务相关功 能包括企业P B X接入、IM S过载控制等。R11版本还研究了高端服务的IP互联、国家运营商 以及第三方应用提供商之间的服务层互联等。R11定义的IM S架构与R10相比，没有大的变 化
j)3GPP R12 (2015 年 3 月冻结）
R12版本支持基于丨M S的多流网真会议；明确Web R T C接入丨M S的方案、互通需求、网关能力：增强了D R V C C的功能，包括 Alerting状态的V C C、STN-S R的动态分酉己；制定了 IM S终结呼叫过程中P-C S C F故障时业 务恢复增强方案；调研了 VoLTE端到端漫游场 景；研究了 IM S过载控制、IM S防火墙穿越、视频通信中图像呈现方向的调整、视频图像尺 寸的协商和相应的网络承载控制方式。R12定义的IM S架构与R11相比，没有大的变化[14】。
4 N G N的国内发展现状
随着国内网络基础设施建设和用户需求的个性化、多样化的快速发展，移动通信网己发 展到4G，而2020年5G也将大规模商用。目前，固定通信网呈现PSTN、软交换和IM S共 存的状态【15]，移动通信网2G、3G、4G、5G业
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务并存，并且向下兼容。而4G通信网之后只 剩下P S域业务和IM S域业务，电路域业务己 不存在，在L T E覆盖的区域，话音业务由LTE 数据域提供支持，L T E通过I P多媒体子系统(IM S)提供基于I P数据分组的话音业务，而 在LTE覆盖的边缘区域，则将L T E上VoIP呼 叫切换到2G/3G的C S域上，由原有的2G/3G 网络的电路域提供话音业务。
当前国内三大运营商均已完成丨M S网络 的部署，并向用户提供固定语音业务及VoLTE 业务。然而，运营商间的语音业务互通仍采用传统电路交换方式实现，这种z互通方式采用了 多重信令协议转换、媒体编码转换，不仅增加 了业务时延、降低效率，而且严重制约了宽带多媒体业务网间互通的推进。随着网间IM S互 通，可以提高效率改善网间语音质量，也可以 实现跨运营商用户视频通话、视频彩铃、视频 会议等应用，极大提升用户业务体验。
其次，将进一步推进传统设备退网，加速 网络演进步伐。传统电路交换设备在网多年，设备运行风险及业务兼容能力弱等问题己日渐显现。网间丨M S互通的实现，为传统电路交换 设备的退网提供了必要条件，传统电路域业务 也将加速向IM S迁移，VoLTE业务将全面替代传统移动语音业务。
当前国家正在全力推进5G发展[16]，其中，5G语音解决方案也是基于丨M S实现。随着网 间IM S互联互通的全面完成，以及VoLTE业 务的全面渗透，将为5G时代的语音业务部署 提供重要支撑。
除了加快实现4G VoLTE互联互通之外，运营商也在积极推动5G IM S架构演进标准的制定。中国移动
在ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门）SG11研究组和SG13研究组报告 人会议上主导完成了《5G演进网络智简IMS 信令架构》《智能化网络切片管理协议》《网络 切片智能化需求》三个标准立项、《5G网络能力开放管理A P I协议》《5G网络固移融合功能
架构》两个标准报批。其中《5G网络固移融合
功能架构》标准是全球首个5G固移融合架构
标准，该标准的制定，为5G时代固网和移动
网络的融合发展指明了方向，提供了依据，增
强了国家在5G标准方面的话语权。
5下一步发展展望
当前，以大数据、云计算、物联网、人工
智能、AR/V R、融合通信、智慧城市/社区等为
代表的高科技和新的网络体系架构，极大地刺
激了电信业新一轮的技术演进和产业升级。这
些新技术的应用，加上链路层、传输层硬件技
术的快速发展，未来的电信网络将向着大带宽、
低时延、多接入方式、高信息集成度、高安全 性、低损耗、高融合度的方向发展，全面连接
人和物，并最终全面融入人类生产生活的每个
角落。
总之，未来的电信网络一切皆有可能。
参考文献
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