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2ITU-TY.2011建议：
下一代网络的一般原则和参考模型
ITU-TY.2011的主要目的是确立支持下一代网络服务的功能模型的开发基础。
该建议首先指出了下一代网络分层系统和ITU-TX.200[3]建议书中定义的七层开放系统互连的基本参考模型（OSIBRM）间的潜在差别。
例如，在考虑下一代网络系统（非开放系统互联）时，对比七层开放系统互连的基本参考模型的层数和特殊特征，可能会遇到如下几种困难情形:
*层数可能不是七;
*单个层的功能可能与开放系统互连的基本参考模型不符;
*开放系统互连的基本参考模型中某些规定的或禁止的条件/定义可能不适用;
*所涉及的协议可以不是开放系统互连协议（典型的例子是IP）;
*开放系统互连的基本参考模型的一致性要求可能不适用。
ITU-TY.2011的附件详细地列出了可为下一代网络保留的开放系统互连的基本参考模型的条款和不适用的条款。
服务和功能是彼此关联的，因为功能是用于构建服务的。
将功能划分为两个明显不同的组或面是非常便利的:
一个包含所有的控制功能，另一个包含全部管理功能。
图1ITU-TY.2011提出的功能模型
按照这种思路，ITU-TY.2011接着考虑系统实现的功能，提出了一个高级模型，如图1所示。
该模型显示了基于系统开发的目的功能是如何分组的。
图1所示的功能块可以进一步划分为子组，以利于方便地进行分组和对分布式系统的描绘。
NGN的系统架构
下一代网络的服务将包括两个方面：
基于会话的服务和非基于会话的服务。
前者的例子诸如IP电话、电视会议和电视聊天，后者业务有媒体流和广播等。
此外，下一代网络支持公用交换电话网/综合业务数字网（PSTN/ISDN）替代物（ITU-T的术语即PSTN/ISTN的仿真）。
图2下一代网络结构示意图
图2中展示了下一代网络结构。
根据Y.2011建议书，下一代网络的功能分为服务层和传输层。
终端用户功能由用户-网络接口（UNI）接到下一代网络，而其他网络则通过网络—网络接口（NNI）互相连接。
1传输层功能
传输层功能为下一代网络内所有成分和物理上分开的功能提供连接。
IP是下一代网络最有前景的传输技术。
因此，传输层将为下一代网络外的末端用户设备和通常驻留在网络内服务器上的控制器和启动器提供连接。
传输层还负责提供端对端的服务质量控制。
端对端的服务质量是人们所期望的下一代网络应具有的特性之一。
传输层分成接入网和核心网两个部分，并由一种连接功能连接起来。
（1）接入功能
接入功能管理末端用户对网络的接入。
它涉及的接入技术有宽带码分多址（W-CDMA）和数字用户线（xDSL）等。
接入网包括相关的电缆接入、数字用户线技术、无线技术、以太网技术和光学接入的功能。
（2）接入传输功能
接入传输功能负责将信息通过接入网进行传输。
它还提供直接处理用户业务，包括缓冲管理、排队和调度、包过滤、业务分级、标注、监控和整形的服务质量控制机制。
（3）边缘功能
当接入业务并入核心网时，边缘功能负责进行业务处理。
（4）核心传输功能
核心传输功能负责确保通过核心网的信息传输顺利进行。
根据与传输控制功能的相互作用，它提供鉴别网内传输质量的方法。
它还提供直接处理用户业务，包括缓冲管理、排队和调度、包的过滤、业务分级、标注、监控和整形、门控制和防火墙的服务质量机制。
（5）网络接触控制功能
网络接触控制功能执行接入级的登录以及进入下一代网络服务的末端用户功能的启动。
它提供网络级的识别/认证，管理接入网的IP地址空间和确认接入会话，还向末端用户发布下一代网络服务和应用功能的接触点。
也即，网络接触控制功能协助末端用户设备进行登录和启动使用下一代网络。
（6）资源与准入控制功能
资源与准入控制功能提供准入控制和门控制功能，包括对网址、端口编译（NAPTs）和不同服务场地码点（DSCPs）的控制。
准入控制通过网络接触控制功能来进一步核验用户身份。
核验资源的可用性是指准入控制功能验证一个资源（如带宽）申请的合理性，在检查了已经分配或占用的资源后，决定是否在剩余资源中批准配给。
资源与准入控制功能与传输功能相互作用来控制传输层内的功能，包括：
包过滤、业务分级、标注和监控，带宽保留和指配、网址和端口编译、IP地址的反欺骗、网址和端口编译/防火墙的通过和使用计量。
（7）传输用户身份功能
传输用户身份功能块将传输层内的用户和其他控制数据编译成单一的“用户身份”。
该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库并加以实现。
（8）网间连接功能
网间连接功能提供与其他网络的互联能力，包括许多现存的网络，如基于公用交换电话网/综合业务数字网的网络。
为其他网络设置的网络-网络接口，用在控制与传输级两者中，包括边界处的网间连接。
控制和传输级间的交互可以直接进行，或通过传输控制功能进行。
（9）媒体处理功能
该系列的媒体资源处理功能为提供生成单音信号、译码和会议桥接类的服务进行媒体资源处理。
2服务层功能
服务层功能提供基于会话的和非会话的服务，包括现况信息的描绘，即时消息交换的消息方法等。
服务层功能还提供与现有的公用交换电话网/综合业务数字网服务和能力相关的全部网络功能，以及与遗留雇主设备的接口。
（1）服务和控制功能
它包括在服务级上的会话控制功能、登录功能、确认和批准功能，控制媒体源（专门资源）的功能。
（2）服务用户身份功能
该功能将服务层内的用户和其他控制数据编译成单一的“用户身份”。
该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库，并加以实现。
（3）应用功能
下一代网络支持开放的应用接口，可使第三方服务供应商为用户提供增强的服务。
全部应用功能（委托的和非委托的）和服务供应商，通过服务层内的服务或网间连接器，接入下一代网络资源。
3管理功能
管理功能可以分布式地位于每个功能实体（FE）内，与网络要素（NE）管理、网络管理和服务管理功能实体相交互。
管理功能包括计费和开单功能，给NGN运营商提供资源利用率数据以使他们能准确地给用户开计费单。
记费和开单功能支持离线记账的数据收集和近实时的在线记账类的数据收集。
4末端用户功能
对末端用户的接口有物理接口和功能接口两种方式，如图2所示。
下一代网络对所有类型的雇主设备都支持，包括遗留下来的单线电话和复杂的集团网络。
末端用户设备可以是移动的，也可以是固定的。
什么是软交换？
软交换（SS）概念是20世纪90年代后期在IP电话的基础上逐步发展起来的，是在通信网由窄带向宽带过渡，由电路交换向分组交换演进的过程中逐步完善的。
它继承了电信网集中控制的架构和可靠的信令技术，采用分层的机构实现了呼叫控制和媒体处理相的分离原则。
软交换概念出现后，中国通信标准化组织（CCSA）及时地引入该术语，积极开展了软交换相关设备和协议的标准化工作。
在设备厂商的推动和运营商的积极推广下，经过几年的发展，软交换在国内电信、移动、网通等运营商的网络上实现了大规模的商用。
运营商采用软交换技术实现了公共交换电话网（PSTN）向下一代网络（NGN）的演进，通过引入彩铃、“一号通”等新业务实现了业务收入的持续增长，并降低了总体运营成本。
软交换十大功能介绍：
一、媒体网关接入功能
媒体网关功能是接入到IP网络的一个端点/网络中继或几个端点的集合，它是分组网络和外部网络之间的接口设备，提供媒体流映射或代码转换的功能。
例如，PSTN/ISDNIP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关和综合接入网关等，支持MGCP协议和H.1248/MEGACO协议来实现资源控制、媒体处理控制、信号与事件处理、连接管理、维护管理、传输和安全等多种复杂的功能。
二、呼叫控制和处理功能
呼叫控制和处理功能是软交换的重要功能之一，可以说是整个网络的灵魂。
它可以为基本业务/多媒体业务呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。
支持基本的双方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能，多方呼叫控制功能包括多方呼叫的特殊逻辑关系、呼叫成员的加入/退出/隔离/旁听等。
三、业务提供功能
在网络从电路交换向分组交换的演进过程中，软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机所提供的全部业务，包括基本业务和补充业务，还应该与现有的智能网配合提供智能网业务，也可以与第三方合作，提供多种增值业务和智能业务。
四、互连互通功能
下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向下一代网络的发展演进中，不可避免地要实现与现有网络的协同工作、互连互通、平滑演进。
例如，可以通过信令网关实现分组网与现有7号信令网的互通；
可以通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务；
可以采用H.323协议实现与现有H.323体系的IP电话网的互通；
可以采用SIP协议实现与未来SIP网络体系的互通；
可以采用SIP或BICC协议与其他软交换设备互联；
还可以提供IP网内H.248终端、SIP终端和MGCP终端之间的互通。
五、协议功能
软交换是一个开放的、多协议的实体，因此必须采用各种标准协议与各种媒体网关、应用服务器、终端和网络进行通信，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。
这些协议包括H.323、SIP、H.248、MGCP、SIGTRAN、RTP、INAP等。
六、资源管理功能
软交换应提供资源管理功能，对系统中的各种资源进行集中管理，如资源的分配、释放、配置和控制，资源状态的检测，资源使用情况统计，设置资源的使用门限等。
七、计费功能
软交换应具有采集详细话单及复式计次功能，并能够按照运营商的需求将话单传送到相应的计费中心。
八、认证与授权功能
软交换应支持本地认证功能，可以对所管辖区域内的用户、媒体网关进行认证与授权，以防止非法用户/设备的接入。
同时，它应能够与认证中心连接，并可以将所管辖区域内的用户、媒体网关信息送往认证中心进行接入认证与授权，以防止非法用户，设备的接入。
九、地址解析功能
软交换设备应可以完成E.164地址至IP地址、别名地址至IP地址的转换功能，同时也可以完成重定向的功能。
对于号码分析和存储功能，要求软交换支持存储主叫号码20位，被叫号码24位，而且具有分析10位号码然后选取路由的能力，具有在任意位置增、删号码的能力。
十、话音处理功能
软交换设备应可以控制媒体网关是否采用语音信号压缩，并提供可以选择的话音压缩算法，算法应至少包括G.729、G.723.1算法，可选G.726算法。
同时，可以控制媒体网关是否采用回声抵消技术，并可对话音包缓存区的大小进行设置，以减少抖动对话音质量带来的影响。
什么是SIP协议？
会话初始协议（SIP）是IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。
SIP是IETF标准进程的一部分，它是在诸如SMTP（简单邮件传送协议）和HTTP（超文本传送协议）基础之上建立起来的。
它用来建立、改变和终止基于IP网络的用户间的呼叫。
为了提供电话业务，它还需要结合不同的标准和协议，特别是需要确保传输（RTP），与当前电话网络的信令互连，能够确保语音质量（RSVP），能够提供目录（LDAP），能够鉴权用户（RADIUS）等等。
以Internet协议（HTTP）为基础，遵循Internet的设计原则，基于对等工作模式。
利用SIP可实现会话的连接、建立和释放，并支持单播、多播和可移动性。
此外，SIP如果与SDP配合使用，可以动态地调整和修改会话属性，如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。
SIP大大优于现有的一些协议，如将PSTN音频信号转换为IP数据包的媒体网关控制协议（MGCP）。
因为MGCP是封闭的纯语音标准，所以通过信令功能对其进行增强比较复杂，有时会导致消息被破坏或丢弃，从而妨碍提供商增加新的服务。
而使用SIP，编程人员可以在不影响连接的情况下在消息中增加少量新信息。
例如，SIP服务提供商可以建立包含语音、视频和聊天内容的全新媒体。
如果使用MGCP、H.323或SS7标准，则提供商必须等待可以支持这种新媒体的协议新版本。
而如果使用SIP，尽管网关和设备可能无法识别该媒体，但在两个大陆上设有分支机构的公司可以实现媒体传输。
而且，因为SIP的消息构建方式类似于HTTP，开发人员能够更加便捷地使用通用的编程语言（如Java）来创建应用程序。
对于等待了数年希望使用SS7和高级智能网络（AIN）部署呼叫等待、主叫号码识别以及其他服务的运营商，现在如果使用SIP，只需数月时间即可实现高级通信服务的部署。
SIP协议的基本功能
SIP被描述为用来生成、修改和终结一个或多个参与者之间的会话。
这些会话包括因特网多媒体会议，因特网（或任何IP网络）电话呼叫和多媒体发布。
会话中的成员能够通过多播或单播联系的网络来通信。
SIP支持会话描述，它允许参与者在一组兼容媒体类型上达成一致。
它同时通过代理和重定向请求到用户当前位置来支持用户移动性。
SIP不与任何特定的会议控制协议捆绑。
本质上，SIP提供以下功能。
名字翻译和用户定位：
无论被呼叫方在哪里都确保呼叫达到被呼叫方。
执行任何描述信息到定位信息的映射。
确保呼叫（会话）的本质细节被支持。
特征协商：
它允许与呼叫有关的组（这可以是多方呼叫）在支持的特征上达成一致（注意：
不是所有方都能够支持相同级别的特征）。
例如视频可以或不可以被支持。
总之，存在很多需要协商的范围。
呼叫参与者管理：
呼叫中参与者能够引入其他用户加入呼叫或取消到其他用户的连接。
此外，用户可以被转移或置为呼叫保持。
呼叫特征改变：
用户应该能够改变呼叫过程中的呼叫特征。
例如，呼叫可以被设置为“voice-only”，但是在呼叫过程中，用户可以根据需要开启视频功能。
也就是说一个加入呼叫的第三方为了加入该呼叫可以开启不同的特征。
SIP的消息整体描述
SIP消息用于会话连接的建立及修改。
SIP消息有两种：
客户机到服务器的请求（Request），服务器到客户机的响应（response）。
SIP消息包括三个部分：
SIP消息由一个起始行（start-line）、一个或多个字段（field）组成的消息头、一个标志消息头结束的空行（CRLF）以及作为可选项的消息体（messagebody）组成，其中描述消息体（messagebody）的头称为实体头（entityheader）。
起始行分请求行（Request-Line）和状态行（status-line）两种，其中请求行是请求消息的起始行，状态行是响应消息的起始行，起始行位于消息的最开始。
消息头分通用头（general-header）、请求头（request-header）、响应头（response-header）和实体头（entity-header）四种。
消息头，描述消息的属性，类似于HTTP消息头的语法和语义，其中某些是完全照搬。
消息体，消息体主要是对消息所要建立的会话的描述。
典型的消息体为SDP（会话描述协议）格式，用来对所要建立的会话进行描述，例如建立一个多媒体会话的消息体中包含音频、视频编码及取样频率等信息的描述。
消息体的类型采用MIME（多目的互联网邮件扩展）所定义的代码进行标识，如SDP的类型标识为application/SDP。
除了SDP，消息体也可以是其他各种类型的文本或二进制数据。
（1）SIP请求消息
INVITE方法用于邀请用户和服务参加一个会话。
在INVITE请求的消息体中可对被叫方被邀请参加的会话作以描述。
如主叫方能接收的媒体类型、发出的煤体类型及其一些参数。
对INVITE请求的成功响应必须在响应的消息体中说明被叫方愿意接收哪种媒体，或者说明被叫方发出的媒体。
服务器可以自动地用200OK响应会议邀请。
ACK请求用于客户机向服务器证实它已经收到了对INVITE请求的最终响应。
ACK只和INVITE请求一起使用。
对2xx最终响应的证实由客户机用户代理发出，对其它最终响应的证实由收到响应的第一个代理或第一个客户机用户代理发出。
ACK请求的To、From、Call-ID、Cseq字段的值由对应的INIVITE请求的相应字段的值复制而来。
OPTIONS用于向服务器查询其能力。
如果服务器认为它能与用户联系，则可用一个能力集响应OPTIONS请求；
OPTIONS的From、To分91包含主被叫的地址信息，对OPTIONS请求的响应中的From、To（可能加上tag参数）、Call-ID字段的值由OPTIONS请求中响应的字段值复制得到。
BYE用户代理客户机用BYE请求向服务器表明它想释放呼叫。
BYE请求可以像INVITE请求那样被转发，可由主叫方发出也可以由被叫方发出。
呼叫的一方在释放（挂断）呼叫前必须发出BYE请求，收到BYE请求的这方必须停止发媒体流给发出BYE请求的这方。
CANCEL请求用于取消一个Call-ID、To、From和Cseq（仅序列号）字段值相同的正在进行的请求，但取消不了已经完成的请求（如果服务器返回一个最终状态响应，则认为请求己完成）。
CANCEL请求中的Call-ID、To、Cseq的数字部分及From字段和原请求的对应字段值相同，从而使CANCEL请求与它要取消的请求匹配。
REGISTER方法用于客户机向SIP服务器注册列在To字段中的地址信息。
INFO方法是对SIP协议的扩展，用于传递会话中产生的与会话相关的控制信息，如：
ISUP和ISDN信令消息，以及DTMF数字等。
其中INVITE和ACK用于建立呼叫，完成三次握手，或者用于建立以后改变会话属性；
BYE用以结束会话；
OPTIONS用于查询服务器能力；
CANCEL用于取消己经发出但未最终结束的请求；
REGISTER用于客户机向注册服务器注册用户位置等消息。
除了在建立会话时进行各种消息交互外，SIP终端还可以在会话过程中，发出消息改变或添加会话的某些属性。
例如，用户在进行语音通话的过程中，想增加视频通信，他可以在不中断通话的情况下，发送新的INVITE消息，打开双方的视频媒体，使通话变成可视电话。
这为用户的使用带来很大的灵活性。
（2）SIP响应消息
SIP协议中用三位整数的状态码（statuscode）和原因值（reasoncode）来表示对请求做出回答，状态码用于机器识别操作，原因短语（reason-phrase）是对状态码的简单文字描述，用于人工识别操作。
状态码的第一个数字定义响应的类别，在SIP/2.0中第一个数字有6个值，定义如下:
lxx——暂时响应，表示请求已经收到，正继续处理请求。
2xx——成功地响应，表示行动己经成功地收到，理解和接收。
3xx——重定位响应，表示为完成呼叫请求，还必须采取进一步的动作。
4xx——客户机错误，属于请求失败响应，表示请求有语法错误或不能被服务器执行。
客户机需要修改请求，然后再重发请求。
5xx——服务器错误，属于服务器失败响应，表示服务器出错，不能执行合法请求。
6xx——全局失败响应，表示任何服务器都不能执行请求。
支撑NGN的九大关键技术
NGN的九大支撑技术：
IPv6、光纤高速传输、光交换与智能光网、宽带接入、城域网、软交换、3G和后3G移动通信系统、IP终端、网络安全
IPv6
作为网络协议，NGN将基于IPv6。
IPv6相对于IPv4的主要优势是：
扩大了地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。
光纤高速传输技术
NGN需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能实现的最理想传送媒介仍然是光。
因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。
光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用（DWDM）系统三个方向在发展。
单一光纤的传输容量自1980至2000年这20年里增加了大约1万倍。
目前已做到40Gb/s，预计几年后将再增加16倍，达到6.4Tb/s。
超长距离实现了1.28T（128x10G）无再生传送8000Km。
波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb（日本NEC）。
光交换与智能光网
光有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。
组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，从环形网向网状网发展，从光-电-光交换向全光交换发展。
智能光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。
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