漫談IP新世代電信服務(1)新世代電信網路標準—NGN/NGI/IPv6

很多人都聽過下一代網路（Next Generation Networks，簡稱NGN），但不一定明白它的內涵，NGN最早源起於美國副總統高爾於1993年提出的全球資訊基礎建設（GII；Global Information Infrastructure）概念，當年9月，美國柯林頓政府發佈一份長達30頁的國家資訊基礎建設藍皮書，全球隨即掀起國家資訊基礎建設熱潮，包括新加坡的「IT2000計畫」、日本的「資訊新政」、菲律賓的「2000年國家資訊計劃」，歐洲各國聯盟合組「資訊基礎環境委員會」，而臺灣則由行政院成立跨部會的「國家資訊基礎建設計劃專案推動小組」，各國對資訊基礎建設發展的願景都可謂是NGN概念的濫觴。

NGN其實是個相當鬆散的概念，因為不同的領域對下一代網路有不同的看法，所以尚沒有公認的、明確的定義，到目前為止，NGN的規格都還在發展之中，還沒有一個標準化組織完成對NGN的嚴格定義和規範。

從NGN到NGI
新世代網際網路（NGI，Next Generation Internet）和NGN則是完全不同的理念。傳統電信網路與網際網路，都在往下一代技術發展，網際網路走向NGI、電信網路則朝NGN前進，NGI的理想是在Internet上發展適合承載電信服務的傳輸能力，而NGN則是在原有電信網路上引進IP交換技術。

參與NGI實驗的基本上是非盈利性組織，而NGN的參與者幾乎都是電信營運商，相較NGN，NGI尚無強勢的組織進行嚴格的定義。有人如此闡釋NGI：更快、更大、更安全、更及時、更方便的網際網路。
對於NGN網路，國際電信聯盟則有基本的概念定義：多業務、寬頻化、分封化、開放性、移動性、普及性、相容性、安全性、可管理的電信網路。

由於NGN及NGI皆為以IP技術為核心的網路，也因此許多學者建議將兩者的概念整合，把NGN所提出的「電信網路整合IP服務」的概念，進一步訴求到NGI的概念：「電信服務直接導入Internet」。

下一代網路的重要目標：IP匯流、四網合一
而不論是從網際網路出發的NGI或是由電信網路發起的NGN，都屬於下一代的網路，但是，我們不禁要問，在「這一代」網路基礎上要有多大的突破性或革命性進步，才能稱為「下一代」網路？

NGN是個廣義的概念，泛指一個不同於目前這一代、以數據為中心的融合電信服務網路，是可提供語音、數據和多媒體等各種服務的綜合開放性網路架構，大多數專家都同意它透過IP技術來實現是較佳的選擇。

而目前NGN的網路構建方式還在變革，但重要的發展目標是將應用服務和傳輸技術分離，以達成所有應用服務都可以不受限制地運作在任何傳輸技術之上，換言之，下一代網路是服務導向的網路：服務與呼叫控制分離，呼叫與承載分離，分離的目的是讓服務能夠真正獨立於網路之上，靈活有效的實現應用的提供。

傳統電信網路的服務型態與網路規格結合地相當緊密，例如電話線路的設計是提供語音服務、有線電視線路的設計是提供電視節目，各自以不同的技術提供不同的服務，無法相互融合。

下一代網路的用戶可以自行配置和定義自己的服務特徵，不必關心承載服務務的網路型式以及終端類型，這使得服務和應用的提供有較大的靈活性。

換個角度來說，現有的資訊網路，無論是電信網路、電腦網路和有線電視網路，其中任何一種網路都無法成為獨一的基礎平臺，進而發展與其特性相異的服務，但近幾年隨著IP技術的發展，才使人們真正認識到電信網路（包括有線和無線）、電腦網路及有線電視網路都將藉由先進的IP技術整合成統一的網路，即人們通常所說的「三網整合」大趨勢，或是再加上行動通信網路構成所謂的「四網合一」，IP協議使得各種以IP為基礎的業務都能在不同的網路上實現互通，人類首次具有了統一的為四大網路都能接受的IP通信協議，為下一代網路的可行性奠定了最堅實的基礎。

未來IP應用將由IPv6承載　
為達成此一目的，引進新的第三層（Layer3）通訊協定是重要關鍵，目前最被廣泛使用的是IPv4協議，也就是人們常說的TCP/IP協議，是大多數企業和Internet的唯一選擇，發展至今已經有近20年的歷史。

但隨著Internet規模不斷擴大，IPv4已曝暴出嚴重危機─IP位址資源的短缺。IPv4可提供的IP地址約為43億（232）個，由美國掌握絕對的控制權，資源分配極為不公。如美國部分大學所擁有的幾個A級（Class A）IP地址總數，就比整個臺灣所有的IP位址還要多，甚至於一個實驗室擁有的幾個B級（Class B）IP地址，數量也比一家本地的ISP更具規模。

有預測顯示，以目前Internet發展的速度來計算，保守保計未來5～10年間，所有的IPv4地址將用罄，儘管目前已採取某些措施來保護IPv4位址資源的合理利用，如非傳統網路區域路由和網路位址翻譯，但都不能解決根本的問題，也因此，IETF從1995年就開始著手研究開發下一代IP協議，包括IPv5、IPv6、IPv9、IPv10等提案，其中的IPv6即備受關注，成為下一代的IP協定。

縮寫為「Internet Protocol Version 6」的IPv6，具有長達128位元的位址空間，按目前全球人口總數計算，IPv6理論上可讓地球上的每個人將擁有上千個IP地址，可以徹底解決IPv4位址不足的問題。

2的128次方（2128）到底有多大？根據學者Christian Huitema對於位址分配有效性的研究，地球表面積總共有5.1億平方千米，採用IPv6在最佳的情況下，每平方公尺可以分配到391萬兆個位址，最差的情況每平方公尺也有約1,564個位址。

此外，IPv6還採用了分級位址模式、傳輸速度、服務品質（QoS）、主機位址自動配置、認證和加密等、廣播（Broadcast）與群播（Anycast）等許多技術。

有人說：「IPv4是把電腦與電腦連接起來，IPv6則是把地球上的每個人與每臺設備都連接起來了！」。目前無論是NGN、NGI甚至於3G，都宣佈IPv6將是未來承載網路應用服務的唯一第三層應用協定，就可以知道它的重要性。

SIP協定終將整合多種網路
下一代網路應該是比今天更好的網路，它將具有更高速率，支援更多的服務，以更多元的方式展現多種應用、支援多種服務水準的QoS，運行/維護/管理也更簡單、經濟。NGN的網路技術與業務，將有多種多樣的接入和核心網服務於社會；它不止是Internet、行動、IPv6、光或無線，而是所有這些技術與服務的總和。

而下一代網路中的所有傳統電信服務都會移轉至以IP為基礎的整合電信網路上，要完成一通電話呼叫、一次視訊會議、發一封傳真、傳一則短訊，都需要有呼叫控制協定這類上層的應用層協定的輔助，而由IETF所制定的SIP（Session Initiation Protocol）協定，相較於其他類似的對手如H.323、MGCP等，亦擁有極大的技術優勢，在下一代網路上，無論是NGN、NGI還是3G，都宣佈將以SIP為基礎的協定來提供語音、視訊會議、傳真、短訊等傳統電信服務，SIP協定有多麼重要，下一回合將有詳細的剖析。

作者／賈文康
第一線技術顧問、台北市電腦商業同業公會顧問、NICI全國IPv6建置發展計畫，應用推廣分項計畫協同主持人、開放網路電話交換聯盟(IPOX)計畫顧問，專精研究領域為網路系統整合、TCP/IP 通訊協定核心設計、多媒體通訊、NAT穿越、網路流量暨話務量工程，在IT產業擁有15年研究開發、技術支援、產品行銷等經歷，並著有「SIP會談啟始協議操典」、「3G第三代行動通信網路技術」等書籍。