2.2 电信网体系结构的发展

2.2.1 发展脉络

电信网是由传输、交换、终端设施和信令过程、协议以及相应的运行支撑系统组成的综合系统。自1835年美国人莫尔斯发明莫尔斯电码远距离发送电报以来，电信网得到了长足的发展，大致经历了电报的发明和应用、电话的发明和应用、大容量自动化通信网的发展和应用、数字通信的诞生和发展4个时期。

在电信网发展的历史长河中，以国际电报电话咨询委员会（Consultative Committee on International Telegraph and Telephone，CCITT）、ITU和第3代移动通信合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）等为代表的标准化组织发挥了巨大的引领作用。充分的顶层设计、完整的体系架构、复杂的信令体系、全面的标准规范等，是各个时期电信网络的突出特征。例如，公共电话交换网（Public Switched Telephone Network，PSTN）、7号信令系统、综合业务数字网（Intergrated Service Digital Network，ISDN）、宽带综合业务数字网（Broadband Intergrated Service Digital Network，B-ISDN）、下一代网络（Next Generation Network，NGN）以及目前正处于研究过程中的未来网络（Future Network，FN）等，无不经过标准化组织长期、反复讨论，最终形成完整的标准体系，以指导系统的设计、设备的研制与生产以及网络的建设与运用。

当前，电信网领域的新型网络架构主要有ITU NGN及FN、3GPP IMS、欧盟环境网络（Ambient Network，AN）等。

1.ITU NGN和FN

NGN是ITU着眼电信网络的发展提出的面向业务融合和IP统一承载的下一代网络架构，目前主要经历了VoIP阶段、软交换阶段、IMS阶段3个阶段。

（1）VoIP阶段

20世纪90年代前后，ITU推动制定了H.323标准体系[4]，基于IP承载构建了分组长途电话网络，在全球得到了广泛应用，也在商业上获得了巨大成功，为NGN相关协议和应用的发展打下了坚实的技术基础。在这个阶段，我国部分运营商也建设了长途IP电话网络，实现了话音业务的IP化承载。

（2）软交换阶段

20世纪90年代末到2010年左右，随着互联网的快速发展，在一个公共分组网络中同时承载话音、数据和图像业务，已经被越来越多的运营商和设备制造商所认同。期间，ITU 提出了软交换架构，采用控制与承载分离的开放式网络架构思想，彻底打破了传统公共交换电话网垂直、封闭和私有的系统结构。

（3）IMS阶段

2004年以后，3GPP提出的IMS架构在软交换控制与承载分离的基础上，进一步实现了业务控制与呼叫控制分离，同时增加移动性管理和QoS的相关内容，并全部采用 SIP 协议作为呼叫控制和业务控制的信令。2010年前后，NGN 引入IMS代替软交换[5]。

2011年，ITU又在NGN的基础上，根据网络的发展，提出了未来网络的概念，制定了未来网络指标与设计目标的标准[6]，并将未来网络的实现时间范围初步预计为2015～2020年。随后，ITU围绕网络虚拟化、网络标识、智能泛在网以及软件定义网络等制定了一系列标准。

2.IMS

NGN的核心是IMS，进行 IMS 标准化研究的国际标准化组织主要有 3GPP和TISPAN。3GPP主要侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则从固定的角度提出需求，并统一由3GPP进行完善。

3GPP标准化工作经历了以下版本的演进过程[7～10]。

（1）R99版本

R99是3G WCDMA的最初版本，其体系结构包括电路域和分组域两个部分，电路域与GSM相同，分组域基于演进的GPRS网络。

（2）R4版本

R4的电路域实现了承载与控制的分离，即利用了软交换思想，将R99版本中移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）网元分离成媒体网关（Media Gateway，MGW）和媒体网关控制器（Media Gateway Controller，MGC）两个部分。

（3）R5版本

为了满足上下行数据传输不对称的需求，R5 版本引入了高速下行分组接入（High-Speed Downlink Packet Access，HSDPA）技术，增加了高速下行共享信道（HSDS CH）。R5的核心网增加了IMS，实现了呼叫会话控制功能（Call Session Control Function，CSCF）实体和媒体网关控制功能（Media Gateway Control Function，MGCF）实体的物理分离，以分组域作为承载传输，更好地实现了对多媒体业务的控制。

（4）R6版本

R6版本引入了高速上行链路分组接入（High Speed Uplink Packet Access，HSUPA）和增强型的上行专用传输信道（Enhanced Dedicated Channel，E-DCH），WLAN可以通过分组数据网关（Packet Data Gateway，PDG）接入IMS。

（5）R7版本

R7版本引入了增强型高速分组接入（High Speed Packet Access +，HSPA+），对 HSPA 上下行能力进行了增强；IMS 增加了固定宽带接入方式，如 xDSL、同轴电缆（Cable）等。

（6）R8版本

R8版本的LTE是一种3.9G或准4G标准，以正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）、MIMO等先进的物理层技术为核心，并在核心网层面进行了革命性变革，引入了系统体系结构演进（SAE），核心网中仅含分组域，并且控制面与用户面分离。

（7）R9版本

R9版本针对SAE紧急呼叫、增强型多媒体广播多播业务（Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Service，E-MBMS）、基于控制面的定位业务等专题进行了标准化；还开展了多PDN接入与IP流的移动性、Home eNodeB安全性以及LTE的进一步演进和增强等方面的研究与标准化工作。

（8）R10版本

R10 版本被称为 LTE-Advanced（LTE-A），其理论峰值速率分别达到了下行1Gbit/s、上行500MBit/s的水平，也就是所谓的4G技术。R10引入了中继（Relay）技术，能够获得更大的覆盖范围和更高的系统容量。

3.环境网络项目

环境网络项目始于2004年，简称AN项目，是欧盟第六框架计划下的一个大型合作项目[11]。其目标是促进未来异构无线移动网络之间的有效互联和协作，从而使得用户无论使用何种网络，都能够享有丰富、易用的服务。AN项目的这一目标是建立在不同技术的组合及网络的动态协作上，有效地利用现有的基础网络设施和接入手段，尽量避免在现有的网络体系中增加新的网络技术。

AN项目历时4年，分为两个阶段：第一个阶段（2004～2005年）主要是确定整体方案，研发具有创新性的技术；第二阶段（2006～2007年）通过实现、测试和性能评估来验证其可行性，并促成相应的标准化体系。

AN 项目分为 8个工作组（WP）。WP1 进行技术协调和评估商业可行性；WP2负责研究移动性管理；WP3负责研究多无线接入方式；WP4研究网络管理策略来支持动态的异构网络融合和协作；WP5研究动态网络连接和路由结构，并重点研究用户平面的通信机制；WP6增强传输层功能，重点研究服务感知自适应传输覆盖（SATO）技术；WP7研究异构网络的统一动态融合，主要是在控制平面上研究融合策略，对于不同的网络类型和技术实现相同的融合过程；WP8负责综合实现。

2.2.2 下一代网络

2.2.2.1下一代网络概述

1996年，美国政府提出下一代互联网（Next Generation Internet，NGI）计划。随后，国际上各研究机构和组织，包括大学、行业团体、标准化组织和公司，围绕下一代网络（NGN）提出了一系列发展计划。最典型的有美国大学的Internet 2、IETF的下一代IP（IPv6）和ITU的NGN等。一般来说，按照电信领域和计算机网络领域的划分，可将下一代网络的发展归结为NGN和NGI两大类。

NGN和NGI 都是下一代网络的含义，技术上也有很多相同涵盖的内容，但是两者的出发点是不一样的。NGI的概念是建立在现有 Internet 网的基础上，主要研究下一代Internet的发展；而NGN的概念要更加广泛一些，主要来源于电信网，涵盖但是不局限于Internet。

NGN是全球主要电信标准化组织致力研究和发展的重点领域之一，主要标准化组织包括ITU-T、欧洲电信标准化组织、3GPP等。在ITU-T的建议书Y.2001[5]中，将NGN定义为：NGN是基于分组技术的网络；能够提供包括电信业务在内的多种业务；在业务相关功能与下层传送相关功能分离的基础上，能够利用多种宽带、有QoS支持能力的传送技术；能够为用户提供多个运营商的不受限接入；能够支持普遍的移动性，确保给用户提供一致的、普遍的业务能力。从这个定义来看，NGN涵盖的内容比较宽泛，但其基本特征是网络与业务分离，开放的网络架构和用户不受限移动接入。从当前的发展来看，其承载网络基于当前流行的IP网及其发展（IPv6）也逐渐成为一个不争的事实。抛开平台的不同和终端的差异，为用户提供始终如一、普遍存在的业务是下一代网络发展的终极目标。这也是三网融合、固定移动网络融合的核心理念。

NGN作为建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，可以在全球范围内跨网络支持包括话音、数据和多媒体等各种应用，其主要特点有如下几个方面。

① 分布式控制：软交换以及后来取代它的IMS是NGN的控制功能实体，适应IP网络分布处理的结构特点，为其提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。

② 开放式结构：网络控制接口开放，网络部件间的协议接口基于相应的标准。

③ 业务和网络分离：推出独立于网络运营商的业务提供商，使得业务和应用的提供有较大的灵活性。

④ 一体化的综合业务网络：在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务。

⑤ 端到端 QoS 保证：为所承载的话音及视频等实时业务提供所需的QoS保证。

⑥ 完善的安全机制：在开放的网络结构中，必须保证业务提供者的可信任性，保证网络基础设施的安全运行。

2.2.2.2 NGN体系架构

ITU-T定义的NGN总体架构如图2-2所示，主要包含两个层面，即传送层面和业务层面[12～14]。

传送层面包含接入传送功能、核心传送功能、传送控制功能等，同时为了实现和其他网络的互通，还包含网关功能。在传送控制功能当中包含网络附属设备的控制功能、资源和许可控制功能以及传送层用户属性数据库功能。

业务层面包含业务控制功能、业务用户属性数据库和应用/业务支持功能，并通过应用网络接口（Application Network Interface，ANI）访问应用。

业务层面的业务控制功能可以进一步细化为不同的业务单元，具体包含 IP多媒体业务单元、PSTN/ISDN 仿真业务单元、流媒体业务单元和其他多媒体业务单元。

IP多媒体业务单元采用基于SIP的控制机制。这些业务包括多媒体会话业务，例如话音、可视电话、PSTN/ISDN模拟和一些非会话的业务（例如签约/通知呈现的信息）。同时，IP多媒体业务单元支持移动性要求。目前主要的实现方式是基于SIP的IMS体系架构。

PSTN/ISDN仿真业务是指模仿PSTN/ISDN来支持通过网关连接到IP网络的传统终端，能够提供所有的PSTN/ISDN业务，使终端用户感知不到他们是否连接到基于TDM的PSTN/ISDN。PSTN/ISDN仿真业务组成可以有两种实现方式：基于呼叫服务器和基于IMS。

NGN能够提供流媒体业务，例如内容提供业务、多媒体多播业务、广播业务以及推送业务等。其他多媒体业务单元包括数据提取应用、数据通信业务、在线应用、传感器网络、远端控制业务等。

在NGN体系结构中，一个比较重要的部分是用户属性数据库功能，包括传送层的用户属性数据库和业务层的用户属性数据库。在NGN中，提供共同的用户属性数据库，利用统一的网络提供不同的业务。用户属性数据库功能支持业务层面统一的业务和控制功能，同时也支持传送层面的网络接入附属功能。

网络附属子系统（NASS）提供接入层注册功能以及用户终端初始化功能，使用户终端能够接入NGN系统，NASS提供网络级标识和鉴权、管理IP地址空间以及对接入会话进行鉴权，同时向用户终端提供NGN业务/应用子系统的接入点，如P-CSCF地址。NASS主要功能包括：为终端动态分配IP地址和其他配置参数；在分配IP地址前或在分配IP地址过程中进行用户鉴权；基于用户属性对网络接入进行认证；基于用户属性进行接入网络配置；位置管理等。

资源接纳控制子系统（RACS）负责策略控制、资源预留和接纳控制，同时还提供对边界网关的控制，包括私网地址穿越功能。RACS 向应用层提供基于策略的传送控制功能，使应用层能够请求对传送资源进行预留，而不需要了解底层传送网络。RACS 根据策略对应用层的资源请求进行评估并预留相应的资源，使网络能够执行接纳控制并设置独立的承载媒体流策略。

2.2.2.3 NGN的关键技术

1.软交换技术

作为NGN的核心技术，软交换的发展受到广泛关注；作为下一代网络的控制功能模块，软交换为NGN具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。软交换设备是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。

软交换技术体现在物理节点上，即通常所讲的软交换机或通信服务器，所谓“软”，是相对于电信网络以前的TDM 电路交换设备中大多采用专门硬件平台而言的。传统PSTN网的交换机采用垂直、封闭和专用的系统结构，而软交换机实现了呼叫控制与媒体数据处理相分离，大多基于标准的、开放的系统结构。之所以有这样的发展趋势，是因为传统电信设备的设计正经历着由专用的设计方式向开放式模块化转变的过程。随着电信业的竞争加剧、成本节省的要求以及开发周期缩短的压力起初由各个设备提供商独立进行的所有硬件电路、软件代码的设计模式，逐步改为外购的方式，即尽量采用第三方提供的开放商用产品，包括商用硬件平台、软件操作系统和数据库管理系统等，而设备提供商的竞争也逐步转移到相应的软件功能竞争。目前，软交换机的硬件平台发展就顺应了这样的潮流，多采用业界标准的、开放的计算机硬件平台，使运营商能够灵活地实现新业务的开发，并充分利用计算机技术的迅猛发展快速提高网络处理性能。

软交换的软件功能组成方面，与传统程控交换机呼叫控制功能模块类似，继承并实现了下列功能。

（1）媒体网关接入功能

该功能可以认为是一种适配功能，软交换可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN IP中继媒体网关、ATM媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关和综合接入网关等。支持H.248媒体网关控制协议或MGCP协议来实现对媒体网关的控制、接入和管理。

（2）呼叫控制功能

呼叫控制功能是软交换的重要功能之一，实现基本呼叫的建立、维持和释放，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检测和资源控制等。

（3）业务提供功能

在网络从电路交换向分组交换的演进中，对终端用户而言，业务应当具有完全的继承性。因此，软交换必须能够实现PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务、补充业务以及与现有智能网配合提供智能网业务。此外，新业务作为NGN不可或缺的组成部分，软交换需要提供可编程的、开放的API接口，实现与外部应用平台的互通，从而易于新业务的引入和开发。

（4）互联互通功能

下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向NGN的发展演进中，不可避免地要实现与现有多个网络的互联互通，包括 PSTN、公共陆地移动网络（Public Land Mobile Network，PLMN）、7号信令（Signaling System 7，SS7）网、VoIP网、智能网及其他软交换网等。因此，需要软交换设备支持相应的信令与协议，例如ISDN用户部分（ISDN User Part，ISUP）、智能网应用协议（Intelligent Network Application Protocol，INAP）、基群速率接口（Private Rate Interface，PRI）、V5.2、移动应用部分（Mobile Application Part，MAP），从而完成与上述网络之间的互联互通。

（5）网管与计费功能

支持本地的维护管理，以及通过SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）实现与网管中心的交互。实现维护、配置、业务统计、告警以及计费信息的采集等功能。

2.IMS[15]

IMS在3GPP Release 5 版本中首次提出，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。随后又在R6、R7版本进行补充。R5版本主要侧重于对IMS基本结构、功能实体及实体间流程方面的研究；而R6版本主要侧重于IMS和外部网络的互通能力以及IMS对各种业务的支持能力等研究。R7阶段更多地考虑了固定方面的特性要求，加强了对固定、移动融合的标准化制订。

IMS体系架构从上向下分为4层：业务层、控制层、承载层和接入层。如图2-3所示，业务层主要实现传统的电话业务、智能网的接入以及提供基于SIP的非传统电信业务等；控制层主要完成基本会话的控制、SIP 会话路由控制等功能；承载层采用具有QoS 保证的IP网进行承载；接入层主要完成各类SIP 会话的发起、终结，完成与传统PSTN/PLMN间的互联互通。

IMS和软交换都可以作为NGN呼叫控制的体系结构，以IP为承载网络，实现业务和承载分离，但是两种技术存在较大差异。软交换重点解决PSTN的IP化，需要在完全继承PSTN业务的基础上提供一些新的业务。IMS重点考虑IP多媒体业务，包括流媒体、视频以及文本综合业务，源自对移动网络的研究。

IMS和软交换最大的区别在于以下几个方面：① 在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步地实现了呼叫控制层和业务控制层的分离；② IMS起源于移动通信网络的应用，因此，充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据库——归属用户服务器（Home Subscriber Server，HSS），用于用户鉴权和保护用户业务触发规则；③ IMS全部采用SIP作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中，SIP 只是可用于呼叫控制的多种协议中的一种，更多地使用媒体网关协议（MGCP）和H.248协议。IMS体系结构终端和核心侧都采用基于IP承载的SIP，从而可支持各类接入方式，可以为移动运营商提供丰富的网络业务，也可以应用于固网运营商网络演化和增值，同时也是固网与移动网融合的关键技术。

IMS虽然是针对3G移动网络提出的，但由于IMS采用与固网相同的SIP协议体系，具有接入无关性、支持用户漫游和用户数据的集中管理等优点，从而使利用IMS实现网络融合成为可能。具体来说，主要有以下几个方面的原因。

① IMS顺应了网络IP化和业务多媒体化的趋势。IP代表了技术融合的汇聚点，通过与MPLS等技术的结合，IP技术能够出色地解决多媒体融合业务的承载；而多媒体化则代表了业务向富媒体类型的融合和汇聚。

② IMS符合NGN业务与控制、承载与接入分离的要求，是软交换的延伸，并在软交换的基础上对控制功能进一步细分，形成一个更加灵活的通信控制平台，不仅可以实现人到内容服务器的多媒体通信，而且还可以实现人到人的多媒体通信。

③ IMS得到了多个标准化组织的支持，不断发展和完善，大大加快了标准化进程。3GPP/3GPP2 定义了 IMS的网络组件和基础架构，3GPP/3GPP2、ETSI TISPAN和ITU-T等组织都在研究基于IMS的下一代网络融合方案，使IMS成为基于SIP的通用控制平台，同时支持固定和移动的多种接入方式，实现全网络的融合。IETF则定义了IMS框架下的SIP、会话描述协议（SDP）及其他扩展协议；开放移动联盟（OMA）定义了IMS框架下的系列业务，如即时消息、一号通等。

④ IMS 在核心控制层引入了 HSS，通过采用移动性管理技术以及集中设置的网络数据库支持用户漫游和切换。

⑤ IMS位于核心控制层，对会话提供控制和管理能力，用户可以通过任何IP接入网接入，如GPRS、通用陆地无线接入网（UTRAN）、无线网状网、无线局域网、WCDMA、cdma2000、数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL）、电缆等，这些接入网络统称IP连接接入网络（IP-Connectivity Access Network，IP-CAN）。IMS提供的核心控制层面与接入无关，因此，可以实现真正的固定移动融合。

3.IPv6技术

IPv6与NGN的发展密切相关。从发展理念上分析，IPv6的发展有助于NGN业务从一个“点”的网络向一个“面”的网络发展。在IPv4网络情况下，限于各种条件的限制（地址问题、带宽问题、设备问题），在开展 NGN 业务时，必须对IPv4网络进行优化。在利用IPv6开展NGN业务时，一方面IP地址空间足够大，提供便于部署的移动IP技术，在互联互通方面有很强的优势；另一方面在部署IPv6网络时，已经考虑到承载综合业务的需求，网络的服务质量和安全性方面有保证，因此，IPv6的网络从一开始就具备承载NGN业务的能力，也就是说，在 IPv6 网络上开展 NGN 业务是一个网络平“面”的问题。以中国下一代互联网（CNGI）的建设为例，在利用IPv6标准建立的试验网络上，通过开展NGN业务支持VoIP、视频会议等，能够在试验技术的同时，探索网络运营的新方式，研究如何在一个“面”的网络上开展业务，如何跨越不同的行政区划，如何协调管理范围等问题。

2.2.3 环境网络

2.2.3.1 环境网络概述

环境网络又称环境感知网络，是一种针对3G IMS在网络融合方面的不足提出的新型网络架构，它不是以拼凑的形式对现有的体系进行扩充，而是通过制订即时的网间协议为用户提供访问任意网络（包括移动个人网络）的能力[16]。环境网络的主要目标是实现通过任意接入技术或者任意类型的网络，为用户提供无所不在的业务，是一种基于异构网络间的动态“合成”而提出的全新网络理念。环境网络打破了传统互联网的边缘思想，强调在网络某些节点中加入业务处理、QoS保证和安全相关的功能，使得网络支持更多的业务类型。

环境网络中的“合成”提供了一种动态创建和执行协议的手段，并提供增强的移动性支持。它为由任意单一节点或成熟的运营商网络构成的异构网络提供了统一、动态且可扩展的协作能力，支持这些异构网络之间不同程度的协作来适应不同场景和情况。协作度代表异构网络间的合成水平，并指明合作时资源如何管理和使用。协作度最高的网络合成也称为网络集成，这种情况下两个网络结合形成一个网络。

2.2.3.2 环境网络架构

环境网络架构由3个部分组成：环境控制空间（Ambient Control Space，ACS）、环境连通性和环境接口[17]。如图2-4所示。

其中，环境控制空间由一系列合作功能实体组成，它们共同执行控制层功能，如服务质量、内容管理、媒体分发、多无线电接入、网络公告和发现等。

网络公告和发现功能实体提供一种广播机制，来保证环境感知网络及其功能实体向全网广播它们的存在和处理能力（如服务种类和资源可用性）。该功能也允许现有网络的功能实体发现其他环境网络及其功能实体，从而接受其他网络的公告或者请求某个特定环境网络的附加信息。环境网络公告和发现不限于某种特定的物理介质或地域。网络公告或发现的相关流程可以使用现有的连接。

环境网络的一个关键要求，是保证控制功能独立于所使用的任何一种特定的网络技术。这可以通过环境连通性来提供，环境连通性从现有的网络架构中抽象出了附加的环境网络功能实体。例如，应用程序在基于不同的连接技术建立端到端的连接时，就不必使用不同的机制。它们只是简单地创建一个抽象的连接实体，并由环境控制空间功能通过某种特定的连接技术来建立实际的端到端连接。ACS功能与底层的连接资源交互，这就是用连接性抽象所提供的通用且与技术无关的概念。这样就可以保证与传统技术的互操作性，也为未来的网络技术发展提供良好的兼容性。

环境接口分为3种类型：环境服务接口、环境网络接口和资源接口。服务接口使服务/应用层的程序能使用ACS提供的功能，应用程序使用ACS服务在不同的网络实体间建立、维持或者终止端到端的连接性。网络接口为不同AN或者同一个AN中的不同网络实体提供通信功能。资源接口向ACS提供必要的控制机制来管理和使用连接层上的资源（如路由器、交换机、代理服务器、媒体网关等）。通过这3类接口，AN实现了业务提供者、业务接收者及AN网络之间的互通，而且向ACS屏蔽了底层，使得ACS功能与传送技术无关，因此，有利于增强网络的适应性和可扩展性。这些接口与AN的其他功能一起使得AN成为异构/融合网络实现的架构之一，能为异构网络提供可扩展性强、性能优秀的互操作性、可管可控性及端到端QoS保障能力。

2.2.4 未来网络

2.2.4.1 未来网络概述

关于未来网络（FN）这个名词，业界并无共识，有关未来网络的文献很多，但都没有对未来网络给出严格的定义。ITU 作为电信网络的官方标准化组织，试图对这个概念进行规范和定义。2011年，ITU-T在Y.3001标准中，对未来网络给出的定义是：未来网络所能提供的服务、能力或设施，是使用现有网络难以提供的，未来网络可以是新型网络或现有网络的强化版本，也可以是在单一网络内运行的一组新型网络的组合或新型网络与现有网络的组合。这是一个非常宽泛和松散的定义。

按照笔者理解，未来网络可以有广义和狭义之分，广义的理解是指业界开展研究建设的所有新型电信网络、计算机网络和广播电视网络；狭义的理解特指ITU针对网络的发展，在 NGN 研究基础上，继续推动网络领域开展的研究工作。本小节针对ITU在FN领域的相关标准化工作进行介绍。

目前，ITU已经制定了一系列FN相关标准[6,18～32]，内容涉及FN的指标与设计目标、网络虚拟化、网络标识、智能泛在网和软件定义网络等。

2.2.4.2 未来网络指标与设计目标

尽管网络的某些要求保持不变，但大量要求却在不断演进和变化，同时新的要求也不断出现。例如，可持续性发展问题、环境问题需要考虑，物联网、智能电网和云计算等新的应用不断涌现，这些都要求网络及其架构随之演进。为此，ITU相关标准化组织提出，2015～2020年的未来网络需要满足特定的指标和设计目标。

1.FN指标

FN需要满足以下新的指标要求。这些指标是指能够将FN与现有网络明显区别开来的重要特征，它们不是现有网络的首要指标，或无法在现有网络中实现并达到令人满意的程度。

（1）业务感知

FN提供的业务功能能够与用户需求相适应。据估计，未来业务的数量和范围将呈暴发式增长。因此，建议未来网络在不造成部署和运营成本急剧上升的前提下，满足这些业务要求。

（2）数据感知

对FN的架构进行优化，以处理在分布式环境下的大量数据，同时建议FN确保用户无论在何地均能安全、方便、迅速和准确地获得所需数据。其中，“数据”一词不限于音频或视频内容等具体的数据类型，而是表示所有可在网络上获得的信息。

（3）环境感知

FN具有环境友好的特征。建议FN的架构设计、最终实施和运营能将对环境的影响降至最低程度，例如降低材料和能源消耗，减少温室气体排放等。

（4）社会与经济感知

FN考虑社会与经济问题，从而为网络生态系统的各类参与方降低准入门槛。同时建议 FN 考虑降低其生命周期成本的必要性，以使其实现可部署性和可持续性。这些因素将有助于普及业务并促进适当竞争。

2.FN设计目标

根据FN的4项指标，提出FN应当支持的高级功能和特性，即设计目标。图2-5给出了FN的12项设计目标及其与FN指标之间的对应关系。在特定的未来网络中，某些设计目标可能难以得到支持，且并非所有的未来网络都应实现每一项设计目标。另外，诸如网络管理、移动性、标识、可靠性和安全性等设计目标可能与多个指标相关，图2-5中仅展示了设计目标与其最为相关指标之间的关系。

（1）业务多样性

建议 FN 支持多样化业务，以满足种类繁多的流量特性和行为要求；支持数量和种类众多的通信对象，如传感器和终端装置。

未来，随着大量流量特性（如带宽、时延）和流量行为（如安全性、可靠性和移动性）极不相同的新业务和应用的出现，业务将呈现越来越多样化的特性。这就要求FN能够支持现有网络无法高效处理的业务。例如，FN必须支持仅要求偶尔传输若干字节数据的业务、带宽在Gbit/s、Tbit/s甚至更高速率上的业务以及端到端时延要求接近光速的业务，或允许进行间歇数据传输、从而导致时延巨大的业务。

此外，FN将需要支持大量种类各异的终端设备，以实现包罗万象的通信环境。一方面，在无所不在的传感网络领域，将存在大量的连网装置，例如使用少量带宽进行通信的传感器和集成电路（IC）标签识读器；另一方面，将出现一些高端应用，例如逼真的高质量视频会议应用。虽然相关终端装置不一定数目繁多，但却要求以极高的带宽来支持这些应用。

（2）功能灵活性

建议 FN 通过提供功能灵活性来支持由用户需求产生的新业务，并实现新业务的可持续性；支持新业务的灵活部署，以适应用户需求的迅速发展和变化。

目前，极难预测远期将出现的各种用户需求。当前的网络设计具有一定通用性，能够以足够高效的方式支持将伴随多数未来用户需求的基本功能。然而，目前网络的设计方法无法持续提供足够的灵活性，例如，当基本功能并非支持某些新业务的最佳选择时，这些功能便需要改变。通常，在已部署网络基础设施中增加或修改功能，会导致出现非常复杂的部署任务，需谨慎规划；否则，可能对在同一网络基础设施上运行的其他业务造成影响。

另一方面，预期 FN 能够实现网络功能的动态修改，以运行具有特定需求的各种不同网络业务。例如，应能实现网络内的视频编码转换和传感数据汇集（即网内处理）。此外，还应支持动态部署新型业务需要的新协议。各项业务应在互不干扰的基础上，在共同的网络基础设施上共存。FN还应能满足实验业务（用于测试和评估）的需求，且支持从实验业务向部署业务的平滑过渡，以减少新业务部署的障碍。

（3）资源虚拟化

建议 FN 支持与网络相关的资源虚拟化，支持资源分割，并确保多个虚拟资源能够同时共享单一资源；支持将虚拟资源与其他所有资源的隔离；支持抽象化处理，确保特定虚拟资源无需直接与其物理特性相对应。

对于虚拟网络而言，资源虚拟化有助于网络在运行时不对其他虚拟网络运行产生干扰，同时又可与虚拟网络共享网络资源。由于多个虚拟网络可同时并存，因此，不同虚拟网络可在互不干扰的情况下使用不同网络技术，从而实现物理资源的更佳利用。抽象化特性有助于为接入和管理虚拟网络及资源提供标准接口，同时有助于支持虚拟网络功能的更新。

（4）数据接入

建议 FN 支持海量数据的高效、优化处理，具有迅速检索数据（无论其地点如何）的机制。

IP网络的设计目标是在特定终端之间传送数据。目前，用户在网络上搜索和访问数据时使用数据关键词，并了解数据的实际地点。从用户角度讲，网络主要是用作访问所需数据的工具。未来，由于数据接入越来越重要，因此，FN需要为用户提供一种迅速、快捷、轻松访问相应数据的方法，同时又要提供准确无误的数据。

网络中数字化数据的数量和特性在不断变化，消费者生成的媒体正在呈爆发式增长：社交网络业务带来了数量极大的即时网络文章，无所不在的传感网络每秒钟都在产生海量数字数据，而一些称之为“微博”的应用正在生成近乎实时的、包括多媒体数据的通信。这些数据在网络中以分布方式产生、存储和处理。在现有IP网络中，用户通过传统程序，即确定提供目标数据的地址和端口号码来在网络中访问数据。某些数据分组含私人信息或数字资产，但缺乏内置的安全机制。因此，未来将需要专门用于处理海量数据的更加简单、高效和安全的网络技术。

此类数据通信的流量特性也在不断变化。FN的流量趋势主要取决于数据的地点而不是订户的分布情况。由于云计算的出现，资源和数据中心的存储数据也在不断变化。随着资源有限的移动设备的普及，这一趋势将数据处理从用户终端转移到了数据中心。因此，FN 设计人员需密切关注这些变化，例如数据中心通信日益增加的重要性，以及数据中心内部及其之间为满足用户需求而开展的大量数据往来。

（5）能量消耗

建议 FN 采用装置级、设备级和网络级相互协作的技术，提高能源效率，并以最低流量满足用户需求，实现网络整体的节能。

产品生命周期包括原材料生产、制造、使用和用后处理这些阶段，降低环境影响需要对各个阶段予以考虑。其中，使用阶段的能量消耗往往是全天候运行设备面临的一个主要问题，网络技术即属于此类情况。在各种不同类型的能量消耗中，电能消耗通常最为突出。因此，在降低网络的环境影响方面，节能发挥着首要作用。

节能对网络运行也具有重要意义。伴随新业务和应用的增加，带宽通常也不断提高。但是，能耗及由此产生的热量也许会在未来成为物理方面的主要限制，此外，还有包括光纤容量或电气装置运行频率在内的其他物理限制。这些问题可能会成为一个主要的运行障碍。

过去，降低能源主要通过装置级方式实现，即借助半导体处理规则的小型化和电气装置的程序一体化。然而，这种方法目前面临高待机耗电和运行频率物理限制等困难。因此，在未来，除装置级方式（如电气、光装置的电能降低）外，设备级和网络级的方式也将至关重要。

交换机和路由器等连网节点的设计应考虑到智能睡眠模式机制（例如现有的蜂窝移动电话），这是一种设备级方式。在网络级方式方面，应考虑省电的流量控制机制，例如使用能够降低高峰流量的路由方法，另外，缓存和过滤也可以降低需传送的数据数量。

（6）业务普遍化

建议 FN 通过降低网络的生命周期成本并采用开放网络原则的方式，促进并加速不同地区（如乡镇或农村、发达或发展中国家）的设施提供。

现有的网络环境为制造商开发设备和运营商提供服务施加了很高的准入门槛。在此方面，FN应加强电信业务的普遍化，方便网络的开发、部署及业务提供。

为此，FN应通过标准和简单的设计原则支持开放性，降低网络的生命周期成本，特别是开发、部署、运营和管理成本，并缩小数字鸿沟。

（7）经济激励

建议 FN 通过提供经济激励，为解决信息通信生态系统的一系列参与方（如用户、各类提供商、政府和知识产权持有人）的冲突提供可持续的竞争环境。

许多技术难以部署、繁荣发展或持续发展，原因在于设计者未就固有的经济或社会问题（例如参与方之间的竞争）做出恰当的决定，或未对周围环境（例如竞争技术）予以重视或缺乏激励手段（例如开放接口），有时也因为相关技术没有公平竞争的机制。

例如，IP网络的初步实施过程缺少QoS机制，而这正是视频流等实时业务所必需的。IP层未能向其上层提供相应的手段，以了解是否可保障端到端的QoS。IP网络的初步实施过程也缺少鼓励网络提供商实施这些网络的激励机制。这些原因构成了在IP网络中引入QoS保障机制和流业务的障碍。

因此，在设计和实施 FN的要求、架构和协议时，需要对经济激励等经济和社会问题予以足够的重视，为各类参与方提供可持续发展的竞争环境。

（8）网络管理

建议 FN 能够高效运行、维护，能够提供日益增多的业务和实体，并能够高效处理海量管理数据和信息，有效将这些数据转换为与运营商相关的信息和知识。

网络必须处理的业务和实体数量不断增加。移动性和无线技术已成为网络必不可少的方面。安全性和私密性方面的要求需要适应不断扩大的应用，监管也变得日益复杂。此外，由于物联网、智能电网、云计算和其他新技术的出现而导致的数据收集和处理功能的一体化，也给网络带来了非传统网络设备，从而使网络管理目标无序扩展，并使评估标准更为复杂。

现有网络面临的问题主要有两个。一是经济方面，要求针对每个网络构成部分设计特别的操作和管理系统。由于无组织和无序的管理功能扩展增加了网络的复杂性和运营成本，因此，FN应通过集成化程度更高的管理接口提供高效的操作和管理系统。二是操作和管理系统在很大程度上依赖网络操作人员的技能。因此，如何使网络管理任务更加简便，并使操作人员的知识得到传承，就变得非常重要。在网络管理和操作过程中，需要人类技能的任务将继续存在，例如，需要根据多年积累的经验才可做出的高层次决策。对这些任务而言，需要让没有特殊技能的新手操作人员也能够在自动化的支持下方便地管理大型复杂网络。同时，还应考虑在几代人之间实现相关知识和技术的有效传递。

（9）移动性

建议 FN 实现可确保大量节点在异质网络中自由移动的高速大型网络环境，支持各种节点移动，提供移动业务。

移动网络通过加入新的技术而不断地发展演变，预计未来移动网络将包括从宏小区到微小区，到微微小区再到毫微微小区的多种异质网络，以及带有多种接入技术的多类型节点，因为单一接入网不能提供无所不在的覆盖和大量节点所需持续不断的高质量业务级通信。另一方面，蜂窝网络等现有移动网络是从集中角度进行设计的，有关移动性的主要信令功能置于核心网中。然而，该方法限制了操作效率，所有流量信令均由中央系统处理，因此，带来了扩展和性能问题。从该角度而言，FN应支持分布接入节点的高度可扩展架构、运营商管理分布式移动网络的机制以及应用数据和信令数据的优化路由。

分布式移动网络架构可在接入层灵活支持移动性功能，实现新型接入技术的快速部署，也可优化移动性能，因此，该架构是FN提供移动性的关键所在。

当节点功能有限（如传感器）时，提供移动业务存在较大的挑战，因此，FN应考虑如何普遍提供移动性。

（10）优化

建议FN以用户需求和业务要求为基础，优化网络设备容量，提供良好的性能。

宽带接入的普及将促进具有不同特性的多种业务出现，进一步加大各种业务要求的多样化，如带宽、时延等。现有网络的设计旨在满足用户数量最多情况下的最高业务要求，而且为业务提供的设备传输能力对于大多数用户和业务而言往往达到了过度规范的程度。如果在用户需求增加的情况下继续维持这种模式，那么未来的网络设备将面临多种物理限制，如光纤传输容量、电气装置的运行频率等。

为此，FN应能优化网络设备容量，并在考虑网络设备各种物理限制的情况下进行网络优化。

（11）标识

建议FN提供新的标识结构，以可扩展的方式有效地支持移动性和数据接入。

移动性和数据接入都要求对大量网络通信对象（主机和数据）进行有效和可扩展的标识（及命名）[33]。现有IP网络使用IP地址进行主机标识，标识实际上取决于网络附着点的位置。随着主机的移动，其标识符（ID）[34]也发生变化，导致通信会话中断。移动电话通过在下层管理移动性隐藏了这一问题，但当下层无法处理时（例如由于接入网络的异质性），该问题将再次出现。同样，目前没有能够用于数据标识并得到广泛采用的ID。因此，FN 应确定新的、在主机和数据之间有效连网的标识结构，从而解决这些问题。FN应在数据和主机ID之间提供动态映射以及这些ID与主机定位器之间的动态映射。

（12）可靠性和安全性

考虑到各种挑战，建议 FN的设计、操作和演进均具有一定的可靠性和复原能力，并能够确保用户的安全性和私密性。

由于FN定位为支持人类社会活动的重要基础设施，能够支持各种类型的关键业务，例如智能交通管理（公路、铁路、航空、海上和空间交通）、智能电网、电子卫生、电子安全和应急通信（ET）[35]，同时还应确保这些业务的完整性和可靠性。通信装置旨在确保人类安全并支持人类活动的自动化（驾驶、飞行、办公和家庭环境控制、检疫和监督等）。这些功能在灾害（自然灾害，如地震、海啸、飓风、军事或其他对抗、重大交通事故等）情况下极为重要。某些应急响应业务（例如个人对机构的应急通信）还需要给予授权用户优先使用权，优先处理应急流量、网络装置识别以及时间和地点标记，包括有助于大幅提高服务质量的相关精确度信息。

所有用户必须给予FN合理的信任，相信FN即使在出现各种故障或影响正常运行的问题时，也能提供令人满意的服务。FN的这种能力称作适应力，其特点是值得信任和能够应对挑战。FN获得的信任度会面临一系列挑战的威胁，包括自然故障（例如硬件老化）、重大灾害（自然或人为灾害）、攻击（现实世界或网络世界的攻击）、配置错误、反常但合法的流量以及环境挑战（特别是无线网络）。FN的设计和工程处理中加入了应对各类挑战的能力，能够在遭遇挑战的情况下继续提供服务，按时完成各项任务。

FN的特点是虚拟化和移动性，同时将提供广泛的数据和业务。具有这些特点的网络安全性要求进行多层接入控制（保证用户识别、认证和授权）。这是对现有安全性要求的补充，其中包括保护在线身份和声誉。

2.2.4.3 未来网络关键技术

目前，ITU 在 FN 领域开展了一系列研究，制定了网络虚拟化、标识、智能泛在网、SDN等相关规范建议，下面重点对这几方面进行介绍。

1.网络虚拟化框架

网络虚拟化是在一个物理网络上建立多个虚拟网络的方法，这些虚拟网络称为逻辑隔离网络划分（Logically Isolated Network Partition，LINP）。为了建立LINP，需要将物理资源进行划分，抽象为虚拟资源，并进行互联。这些虚拟资源可以基于路由器、交换机和主机等物理资源创建。

LINP相互独立，其用户可以在虚拟层对虚拟资源进行编程，也就是说，每个LINP能够给用户提供类似于传统网络的服务。例如，服务商可以租用LINP并给用户提供服务或技术。为了便于部署网络虚拟化，需要提供对 LINP的创建、监视、状态测试等控制和管理能力。

图2-6 表示网络虚拟化的概念体系结构。一个物理资源可在多个虚拟资源间共享，每个LINP包含多个虚拟资源。每个LINP由一个独立的LINP管理者管理。物理网络中的物理资源虚拟化后可形成虚拟资源池，这些虚拟资源池由虚拟资源管理者（Virtual Resource Manager，VRM）管理。VRM与物理网络管理者（Physical Network Manager，PNM）交互，执行对虚拟资源的控制和管理。一旦使用虚拟资源建立了LINP，则为该LINP分配一个LINP管理者，负责对该LINP执行管理功能。

图2-7表示LINP概念，包含位于网络资源上多个共存的LINP。用户需求提交给VRM，VRM根据管理策略响应需求，负责为用户分配LINP。VRM创建LINP管理者，并分配适当的权限。LINP具有一系列特性，包括分割、隔离、抽象、灵活性（或弹性）、可编程性、认证、授权、记账等。

网络虚拟化能够提升物理资源利用率，抽象和可编程特性使得可对 LINP 进行管理和调整，支持网络根据用户和应用需求的变化无缝调整迁移。

2.标识框架

根据FN设计目标，建议FN提供新的标识框架，支持移动性，优化数据接入和访问。这就需要为通信对象定义新的标识。

通信网络中的对象包括用户、数据（或内容）、节点（主机或设备）、链路和通信会话，需要唯一地标识这些对象。传统互联网将IP地址作为唯一的标识。IP地址同时表示节点的身份和位置，互联网网络的自治域和应用层的各类应用也用IP地址来表示。

将IP地址既作为应用层和传输层的标识符，又作为网络层的定位符，是互联网难以有效支持移动性的根源[36]。同时，缺乏唯一标识数据或内容的全局标识符，这种唯一的标识对于就近高效访问大容量数据非常必要，也是实现以内容为中心的网络或数据感知网络的基本要求。因此，建立针对节点、数据、通信会话和服务的新的标识体系十分必要。

图2-8给出了标识框架，包含4个组件，连接各类通信对象和物理网络。第一个组件是ID发现服务，发现通信对象的各类ID；第二个组件是ID空间，定义和管理各类ID；第三个组件是ID映射登记处，维护各类ID之间的映射关系；第四个组件是ID映射服务，执行ID之间的映射。

ID空间中包含用户ID、数据（或内容）ID、服务ID、节点ID和位置ID。通过这些ID的功能交互实现各类应用。

ID映射登记处负责维护ID之间的关系，存储和更新ID之间的映射，并将映射提供给ID映射服务。

ID映射服务利用ID映射，在采用不同协议的异构物理网络上获得无缝的服务，这些网络可以使用不同的位置标识来定位同一个节点，并通过路由系统向该节点转发分组。

3.智能泛在网

根据FN关于业务感知、数据感知、环境感知和社会经济感知的4项指标，需要以平滑演进的方式，基于现有IP网络，采用可行的技术逐步实现这些能力。智能泛在网（Smart Ubiquitous Network，SUN）正是FN的短期实现。

（1）发展趋势

当前，在IP网络和信息通信技术领域出现了如下几个重要的趋势。

一是智能、泛在的设备。信息通信技术的发展使电信领域发生了巨大的变化，特别是终端用户设备，不仅尺寸、外观和媒体显示等物理特性更为友好，更重要的是出现了越来越多体验优秀的服务和应用，目前典型的智能设备有智能手机、智能电视、智能传感器、智能机器人和其他各种智能穿戴设备等。这些智能设备都需要使用网络提供的服务。

二是网络能力增强。智能泛在设备的部署和信息社会的发展需要更强大的网络，来应对各类挑战，如不同编解码类型的视频、音频等媒体对QoS/QoE的要求不同，对带宽的要求也不同，智能设备接入不同网络的策略、接口、能力各不相同，设备在网络之间的无缝切换，以及“数据爆炸”带来的数据流量指数级增长、少数用户垄断使用网络资源等。因此，提供智能通信能力和机制，采取流量控制机制，管理和控制资源的合理使用，确保网络对各类媒体类型、各类接入手段和各类传送策略的业务进行有效支持。

此外，需要设计网络空间的安全机制，实现对信息社会的保护。

（2）SUN目标

SUN的目标主要有以下两个方面。

一是增强网络能力。结合用户行为、端用户设备能力、网络和服务能力以及媒体类型等，实现QoS/QoE、移动性、安全等智能资源管理，优化使用网络、业务、端用户设备的各类资源。

二是支持各类业务和应用。能够收集、感知网络和服务的状态，对相关的上下文环境状态进行评估，同时，结合位置、接入网络、设备和服务等级约定（Service Level Agreement，SLA），支持游牧、无缝切换等移动性，提供无处不在的通信连接。

（3）SUN能力需求

为了实现SUN目标，SUN需要维护下列信息。

① 端用户状态信息（例如所处位置、用户行为等），用于自适应、自动、可编程的服务递送；

② 端用户设备状态信息，用于支持自适应、自动、可编程网络、连接配置和服务递送；

③ 网络状态信息（例如接入节点、骨干节点的状态和环境），用于支持自适应、自动、可编程网络；

④ 服务提供状态信息（例如服务能力、服务器和存储器等配置），用于支持自适应、自动、可编程服务配置；

⑤ 内容相关上下文信息，例如内容的媒体格式、可用性和属性等状态和环境。

实现SUN，需要提供6种能力：上下文感知能力、内容感知能力、可编程能力、智能资源管理能力、自动网络管理能力和泛在能力。具体如图2-9所示。

上下文感知能力指检测设备物理状态变化的能力，例如 GPS 提供的位置服务、传感器提供的监控能力。这种能力使网络能够动态地捕获上下文信息的变化，根据用户特征和环境自适应调整网络服务。SUN提供的上下文感知能力主要包括上下文收集、存储、分析、预测和共享等。

内容感知能力指根据内容相关信息高效识别、检索和递送内容的能力。这种能力根据用户态势提供个性化的内容递送服务。靠近用户的网络节点进行内容缓存和递送，可在爆发式内容请求的情况下提供高质量的视频流服务。SUN提供的内容感知能力主要包括内容发现、缓存和动态分发等。

可编程能力指通过改变网络程序软件，改变网络的行为和功能的能力。这种能力使网络能够使用相关资源建立虚拟网络，支持新型网络服务的开发和部署，具备很强的灵活性，可较好地满足用户需求。可编程能力主要包括开放式服务/网络API、虚拟化、联盟等。

智能资源管理能力指通过更透明、准确地安排各类资源，提供公平使用资源的能力，主要包括智能资源监视、智能资源分析和智能资源控制等。

自动网络管理能力指网络系统根据运行条件、状态和社会经济需求，进行动态自动适应、重组和重配置的能力，主要包括自配置、自优化、自保护、自愈和自组织等。

泛在能力指在人与人、物与物、人与物之间提供运动中无缝通信的能力。为了在任何地点、任意时间提供服务，泛在能力支持在网络中的切换和漫游，设备变化时服务不中断，通过异构接口和网络的人、物之间握手与识别。泛在能力主要包括适应性、无缝、连接一切和泛在接入。

4.SDN框架

近年来，SDN成为网络业界整个行业关注的焦点，SDN的主要标准化组织有ONF、ODL、OCP、NFV、ONRC以及IETF等[37]。2014年，ITU作为官方的电信网络标准化研究机构，也制定了第一个SDN相关标准Y.3300，其中定义了SDN的基本概念，描述了高层体系结构[31]。

根据 ITU的定义，SDN是使得用户能够直接编程、编排、控制和管理网络资源的一系列技术的集合，能够动态、可扩展地支持网络业务的设计、递送和操作。

根据 ITU的描述，SDN 高层体系结构包含应用层、SDN 控制层、资源层 3层和多层管理功能面，简称“三层一面”，如图2-10所示。

应用层描述网络业务或企业应用，这些应用通过应用控制接口与SDN控制层交互，使控制层自动定制网络资源的行为和属性。

SDN控制层根据应用层的要求，动态地控制网络资源的行为。SDN应用通过应用控制接口与 SDN 控制层来交互网络资源应如何控制和分配。SDN 控制层通过资源控制接口向网络资源发送控制信令。

资源层是网络单元执行数据分组处理和传送的位置，根据SDN控制层，通过资源控制接口发来的指令来执行数据的处理和传送操作。

多层管理功能是执行跨层管理功能的实体，主要包括故障、配置、账务、性能和安全管理功能[38]。