智慧聯網感知節能技術研討會

次世代網路(NGN)與智慧聯網發展

余聲旺

寬頻網路技術研究室

中華電信研究所 101年1月17日

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內 容

NGN (Next Generation Networks) 簡介

NGN 與物聯網融合之發展

物聯網/NGN應用實例

NGN 發展

約1990年代中期由美國研究單位提出構想

從傳統電話網路未來發展談起-----

電信業者需拓展語音以外之服務以增裕營收

Internet 服務發展之思維

CPE-based 服務 versus Network-based intelligence

電話交換機汰換之技術

Circuit switch versus packet switch

發展融合Internet 與 Telecom 領域之技術

以IP 網路技術為核心發展

多服務網路

新服務發展環境

網路與服務整合

3

4

NGN發展之目標

建構容易且快速的新服務發展環境以增加營收

提供網路整合彈性及網路使用效率

降低網路維運費用支出

以新技術與設備汰換屆齡電信設備

建置NGN

近年來傳統電信面臨之挑戰 電信開放與網際網路多樣化與匯流服務挑戰

NGN主要目標為發展電信網路現代化 資通技術發展成熟促成電信業者發展數位匯流網路

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通信技術與服務發展趨勢

寬頻IP 網路通信技術 固網: xDSL, 光纖網路

行動: 3.5 G, 4G, WiFi, WiMAX

多媒體通信技術 新一代VoIP交換機

IPTV

資通(ICT) 技術成熟 IT 與 CT 充份結合以發展資通相關服務

服務網路IP 化 Everything on IP : 語音、影像、 數據等服務均轉化為IP封包

IP on everything: 封包可以在各種有線、無線的媒介傳送

固網, 行網, IPTV

整體而言電信網路正走向IP 化與服務匯流 服務網路界線逐漸模糊，朝向可提供各種服務之整合式網路發展

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多元化整合型態

Ref. FT

Fixed/ Internet/ Mobile 服務綑綁

Fixed/ Internet/ Mobile Service Platform shared

Seamless Fixed/ Internet/ Mobile services through multi-access devices

經由 NGN/IMS architecture

業務整合

( Business enabled convergence )

平台促進之整合服務

( Service platform enabled

convergence )

終端設備促進之整合服務

( CPE enabled convergence )

網路促進之整合服務

( Network enabled convergence )

雙網手機, 雙網卡, 多功能機上盒

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Mo

bile n

etw

ork

s

PS

TN

/IS

DN

Data

/IP

netw

ork

s

Access transport

& switching networks

Services 服務應用層

服務控制層

接取/彙集

終端

設備

現在：個別業務/專用網路 未來：共用網路/整合服務平台

電信網路發展趨勢-服務網路IP 化及整合

Future

Multi-services networks

Access Access Access

IP Backbone Network

Control

Servers

Content sever

IP 核心與層

Today Single-service networks

App server

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NGN transport functionality

NGN service functionality

Telephone Services

Data Services (WWW, e-mail, etc)

Video Services (TV, movie, etc)

Internet Protocol (IP)

Anything & Everything

Everything (Any & All Network

technologies)

(Any/All Applications e.g. voice , data , video)

Scope of

“Internet”

“服務層”

“傳送層”

• 可提供多重服務的分封化（IP）網路

• 服務品質可控制、可管理的網路

• ”服務”與”傳送”功能可獨立發展的網路

• 開放式網路；用戶可透過不同網路接取不同服務提供者服務

• 可實現行動網與固網整合的網路-匯流網路

NGN- 國際電信聯合會(ITU)的定義

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應用層

服務控制層 Softswitch/IMS IPTV

控制伺服器

Application/Content

Services

(傳送層網路)

多服務之IP 核心網路

X X X X

X

X

骨幹網

Broadband

Access

GbE

DSLAM

ACCESS

NETWORK

Home

gateway

Wireless

CPE

彙集網

X

X X

X

NGN – 功能層次化網路 (範例)

MSAN

Cloud / IOT 伺服器

(

服務層網路)

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多重服務網路的發展

Fixed

Operator Mobile

Operator Internet

Voice Voice

SMS

IM, VoIP

Video

• Multiple user ids

• Disjointed services

• Multiple service providers

• Limited integration

• Multi service network

• Single user id

• Any device, any access

type

• New services IP phone

PC at home PC in the office Mobile

Laptop at

the airport

Legacy

PBX phone

IM, Voice

IM,

SMS,

voice

IM,

Voice

Video

IM,

Voice

Video

IM,

Voice,

Video

Voice

WLAN

Migration

to NGN

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甚麼是 IMS (IP Multimedia Subsystem) ?

• 一 種服務框架 (Service framework)

•一 個可提供整合式IP多媒體服務之核心網

• 提供Session based 語音、數據、影像服務

• 原設計應用於 3G 網路 ，現已被擴展用於固網IP 化

• 與Access 及transport 技術無關

• 可成為行網與固網融合之共同框架

•可提供電信方面的服務，亦可提供非電信方面的服務

Other IP/

IMS network

Legacy/

PSTN

Applications service

platform

IP transport network (IP-CAN)

I M S

IP-CAN: IP Connectivity Access Network

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IMS 發展願景

Pro-sumers on the

go…

At home… At work…

IMS 可促成客戶

在不同網路體驗

一致服務

行動

Domain

企業

Domain

住家

Domain

Working remotely…

Wireless

Domain

Source: Alcatel-Lucent

• 多重服務–數據, 語音, 影像

•行網與固網整合服務之共同服務控制功能-跨網多媒體通信

•可擴展用於人/物與物相聯

電信公司NGN 發展重點方向

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• 發展光化寬頻網路 • 高速資訊服務

• 寬頻影音服務 • 發展多媒體服務網路IMS • 傳統固網或行動服務網路IP 化

• 發展IPTV • 發展各種ICT 服務

• 雲端網路與應用

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電信語音服務IP 化與寬頻影音服務

IP Backbone Network

SS7

Network

LS

SIP

LS LS LS

MS MS

TS TS

Softswicth

Area A Area B

H.248 TG

AG

Analog

Phone SIP Phone

SIP

SIP

Application

server

SBC

• 分散式網路元件 •語音服務 (PSTN 汰換) •多媒體服務

(PSTN 汰換) IMS多媒體服務

行動網路IP化發展及寬頻服務

•網路扁平化、雲端化

發展 LTE 網路及寬頻服務

eNodeB

EPC

3G NodeB

RNC

PS CS

•邁向All IP 網路發展 •傳統2G/3G 核心網路之IP 化

2G 3G

GSM/EDGE/GERAN ev.

CDMA

LTE

UMTS/HSPA(+)

EV-DO Rev 0/A/B

3G

LTE

RNC MSC(Server)

SGSN GGSN

CN MGW

BSC

UMTS/GPRS 15

電信業者朝向 All-IP NGN 網路發展(example)

Service in future

On the way to All-IP,DT (2010/9/13)

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內 容

NGN (Next Generation Networks) 簡介

NGN 與物聯網融合之發展

物聯網/NGN應用實例

ITU 對物聯網描述

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在網路化的時代下，人跟人之間可以透過網路相互聯繫、人可透過網路取得物件的資訊、物件與物件之間可以互通。 發展可分為「時間」(Time)、「地點」(Place)與「物件」(Thing)三個維度 隨著物聯網發展將創造出所有物件皆可在任何時間、任何地點相互溝通的環境

物聯網未來發展對核心網潛在需求

多型態與多樣性之應用或服務發展

高價值應用特別需要優質網路

可跨有線與無線網以提供任何點接入服務網

面對大量物(Thing)需要大量IPv6 位址支援

網管範圍需要擴展到物聯網節點及感測網路

需要有QoS機制保障即時性低延遲應用

網路安全、資訊安全和隱私權

大量儲存與計算能力

可以利用雲端運算來執行大量資料的存儲、計算

感測資料可供不同服務共用或整合開發新業務

NGN 具備大部分功能需求- 如何結合正探討中

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NGN 與物聯網之融合可具備之特色

利用NGN功能

網路管理、服務管理、移動性管理、服務品質管制、安全性管理、位置服務、認證鑒權能力、計費能力等

封閉式可控管之IP 網

提供可靠度及穩定度、 QoS 保證

可提供跨網服務整合

可提供各種型態之通信與訊息控制

可結合認證安全機制及IMS應用於物物相連

對於某些特殊高價值物聯網應用，可以結合運用

例如影像類應用

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USN (無所不在的感知網路) 的發展

USN (ubiquitous sensor network) ITU-T Y.2221定義 :

A conceptual network built over existing physical networks

which makes use of sensed data and provides knowledge

services to anyone, anywhere and at anytime, and where the

information is generated by using context awareness.

可被視為物聯網和電信NGN的網路實現融合之發展

韓國ETRI 在ITU-T SG13小組提出 USN元件包括: Sensor network:由sensors 及獨立電源組成之無所不在的網路環境

Access network:負責從一群感測器中收集資訊，便於與控制中心或與外界實體通信

Infrastructure (基礎網路建設): NGN 最具潛力

USN middleware (中介軟體): 支援應用服務所需之共同功能集合，如感測網路管理、connectivity、event 處理、sensor data mining 等，參考ITU-T F.744

USN application: 各種服務應用之資訊軟體

21

22 ITU-T Technology Watch Reports 2008

USN整體架構元件

ITU-T 之標準化工作

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• 感知網路及其服務應用之特徵 (Y.2221) • 一般USN 應用服務所需功能 (F.744)

• NGN 需加強之功能 (Y.2221):網路管理、服務管理、移動性管理、服務品質管理、安全性管理、位置服務、認證授權能力、計費能力等

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內容

NGN 概念與服務發展趨勢

NGN 與物聯網融合之發展

物聯網/NGN應用實例

醫 院 用 戶

NGN

IP Video Phone

Medical Database

ZigBee

Module

生命體徵監測儀 血醣儀 體重計

IP Video Phone

ZigBee

Server

ADSL

通信伺服器

ZigBee

Module

ADSL

Emergency

Phone

遠距醫療照護

Reference: 安潤 25

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IP化之訊息廣播系統

參考: NEC/盟創科技

• NGN可與災害感測系統結合，適時提供告警

• 配合NGN All IP 環境，傳送訊息並結合通信之應用有很大發揮空間

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日本電信業者之服務- Home ICT

參考 :NTT

家庭監看自動化、 災難預防、 能源供應等應用

中華電信-千里眼服務

NGN/IMS

2G/3G

Internet

千里眼平台

磁簧開關

影像上傳

告警

E-mail

告警簡訊

觀看

歷史影像

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結 語

NGN 網路特點

提供一IP 為核心 之安全 且品質可控管之多服務網路

物物相聯為其中一項重要應用

NGN 與物聯網之融合

可確保服務品質及安全性、網路穩定性

提供高品值服務及跨網之服務結合

技術標準化工作尚在進行中

ITU-T USN 相關規範可供未來發展參考

發展成熟規範預期會是一漫長之路

需要許多規範組織協力完成

配合商機與服務之需求，未來商用產品與服務應用將

會提早拓展

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附 件

感知網路及其服務應用之特徵 (Y.2221)

Small-scale sensor nodes;

Limited power requirements that can be harvested (e.g.,

solar power) or stored (e.g., battery);

Able to withstand harsh environmental conditions;

Fault tolerant and designed to cope with high possibility of

node failures;

Support for mobility;

Dynamic network topology;

Able to withstand communication failures;

Heterogeneity of nodes;

Large scale of deployment

Source: ITU NGN-GSI 31

NGN 需加強之功能 (Y.2221)

Network management

針對 IP 或非IP 網路及網路重組功能

Profile management

Service profile & Device profile

Open Service Environment

Service registration and discovery

Service Inter-working with service creation

environments

Quality of service (QoS) support

Application traffic control

Privacy

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一般USN 應用服務所需功能 (F.744)

Finding appropriate sensor networks to obtain

sensed data;

Requesting raw sensed data and/or processed data;

Processing received sensed data;

Activating actuators;

Monitoring sensor network status;

Controlling sensor networks;

Authenticating sensor networks;

Providing appropriate services to users

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