分析:從固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合展望NGN技術(shù)的發(fā)展

石友康 2006/03/29

固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合(FMC)， 在十年之前就曾被提出來，F(xiàn)MC被認(rèn)為是最終的網(wǎng)絡(luò)融合，提供無差別的移動(dòng)和固定服務(wù)，移動(dòng)電話提供向固定線路一樣的增值服務(wù)，固定電話提供全球的移動(dòng)性，而且可以在一個(gè)號(hào)碼、一個(gè)賬單、一個(gè)服務(wù)協(xié)議的條件下提供服務(wù)。隨著其它新技術(shù)成為焦點(diǎn)以及電信泡沫的破裂，F(xiàn)MC被放到一邊去了。但是FMC從未停止過。目前，隨著NGN、3G/B3G、WI-FI、IMS技術(shù)、融合業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，F(xiàn)MC又被重視起來。FMC被重新重視還有一個(gè)原因：國外重要的固定運(yùn)營商為了走出目前的困境而在移動(dòng)、固定融合方面做的努力。

　　FMC的含義是通過不同的終端在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)獲取信息和享受多樣化的業(yè)務(wù)。FMC應(yīng)能做到滿足以下需求： 屏蔽用戶終端、網(wǎng)絡(luò)類別提供統(tǒng)一、綜合的業(yè)務(wù)；減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本；簡化網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理等； 需要尋求能夠提供收入的新的業(yè)務(wù)，例如基于SIP的增值業(yè)務(wù)；與現(xiàn)有基于TDM承載的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連互通，既能保證網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，又能最大限度的保護(hù)現(xiàn)有投資。

　　FMC是建立在網(wǎng)絡(luò)可分離的前提下，只有這樣才能靈活、開放地提供各種各樣豐富的業(yè)務(wù)。首先，應(yīng)用層與控制層分離，以便獲得業(yè)務(wù)與用戶的物理位置具備無關(guān)性；其次，控制層與傳送層分離，便于呼叫或會(huì)話的控制獨(dú)立于承載的控制，可基于不同承載提供相同的控制能力；再次，傳送層與接入層需要完全分離，使得無論何種終端、何種接入方式都可以共享同一承載網(wǎng)絡(luò)，從而充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，屏蔽網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。這樣的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)技術(shù)。從業(yè)務(wù)角度看，現(xiàn)在分屬于移動(dòng)或者固定網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)在NGN中由統(tǒng)一的核心控制網(wǎng)絡(luò)來提供，業(yè)務(wù)特性也完全統(tǒng)一。NGN的業(yè)務(wù)及應(yīng)用已經(jīng)不再有固定和移動(dòng)的差別；從核心網(wǎng)絡(luò)角度來看，與接入技術(shù)無關(guān)，采用開放的接口，核心網(wǎng)絡(luò)完全統(tǒng)一，運(yùn)營商只需要運(yùn)營單一的核心網(wǎng)；從用戶角度來看，采用固定或者移動(dòng)方式接入的終端，得到統(tǒng)一的認(rèn)證、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗(yàn)、統(tǒng)一的計(jì)費(fèi)賬單。因此，F(xiàn)MC與NGN兩個(gè)概念密不可分， 可以說NGN就是FMC NGN。

　　一、國際組織關(guān)于FMC標(biāo)準(zhǔn)化情況

　　目前國際或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織如ITU-T、TISPAN、3GPP、FMCA等都從各個(gè)方面，各個(gè)角度展開了FMC的研究、發(fā)展和完善工作。在電信業(yè)界需求的推動(dòng)下，標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展十分迅速。TISPAN和ITU-T NGN-GSI(下一代網(wǎng)絡(luò)全球標(biāo)準(zhǔn)舉措)是ETSI和ITU-T中專門成立的研究NGN的標(biāo)準(zhǔn)組，目的就是加快NGN標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。3GPP與TISPAN采用IMS作為其下一代網(wǎng)絡(luò)核心，基于IMS的固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)融合(FMC)得到認(rèn)同。目前3GPP和TISPAN正積極制定基于IMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)能力和網(wǎng)絡(luò)工作流程。ITU-T對(duì)FMC的研究主要涉及NGN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力和網(wǎng)絡(luò)框架方面。

　　TISPAN基于IMS架構(gòu)的FMC標(biāo)準(zhǔn)情況

　　TISPAN基于3GPP R6版本進(jìn)行NGN標(biāo)準(zhǔn)制定。NGN的最終目標(biāo)就是能夠使人隨時(shí)、隨地使用任意終端通信。為此TISPAN需要完成以下幾個(gè)方面的工作。

　　一個(gè)多業(yè)務(wù)、多協(xié)議、多接入，基于IP的安全、可靠和可信任的網(wǎng)絡(luò)。由統(tǒng)一的支持QoS的核心網(wǎng)絡(luò)來提供多業(yè)務(wù)，允許用戶從不同的接入網(wǎng)接入，采用固定或者移動(dòng)終端。如果多個(gè)網(wǎng)絡(luò)存在，不同的網(wǎng)絡(luò)可以無縫的互通。

　　能夠作為業(yè)務(wù)提供商的引擎，提供實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)的開放的應(yīng)用及開發(fā)接口，可以采用對(duì)等或者客戶-服務(wù)器的配置。

　　支持用戶和終端游牧或漫游的功能，可以在網(wǎng)絡(luò)中不同域或者不同網(wǎng)絡(luò)之間，可以在固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間。

　　NGN應(yīng)該提供多種業(yè)務(wù)和應(yīng)用，包括了實(shí)時(shí)會(huì)話型業(yè)務(wù)(語音、視頻電話)、消息型業(yè)務(wù)(即時(shí)消息、多媒體消息、呈現(xiàn)業(yè)務(wù)等)、傳統(tǒng)業(yè)務(wù)仿真或互通、內(nèi)容型業(yè)務(wù)(VoD、流媒體、廣播)。在業(yè)務(wù)層面很好地實(shí)現(xiàn)固定和移動(dòng)業(yè)務(wù)的融合。

　　TISPAN的NGN核心網(wǎng)絡(luò)是以IP網(wǎng)作為承載網(wǎng)絡(luò)，并由網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)和資源和接入控制子系統(tǒng)作為傳送的控制層。其中NASS實(shí)現(xiàn)IP地址分配，傳送層的認(rèn)證、授權(quán)，接入網(wǎng)配置，位置信息的管理等，在移動(dòng)或者游牧的場景下，NASS負(fù)責(zé)控制終端的接入。RACS則實(shí)現(xiàn)QoS的管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了Session接入控制，端口控制(包括NAPT)，在接入與核心網(wǎng)絡(luò)之間控制傳送資源的分配等功能。

　　TISPAN擬在R1版本中主要提供對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的支持，在R2版本中將優(yōu)化資源使用，在R3版本中將完全實(shí)現(xiàn)游牧性。

　　ITU基于IMS架構(gòu)的FMC標(biāo)準(zhǔn)情況

　　ITU-T的FMC和NGN標(biāo)準(zhǔn)工作主要圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

• NGN的功能架構(gòu)，采用IMS的核心控制架構(gòu)，重點(diǎn)在xDSL接入方式。
• 支持游牧和移動(dòng)的架構(gòu)模型、控制架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)能力。
• QoS，定義了QoS的需求和架構(gòu)，支持端到端的QoS。重點(diǎn)關(guān)注多種QoS技術(shù)和多個(gè)運(yùn)營商管理域的互通，QoS的分級(jí)，信令，資源控制方式和性能監(jiān)測等方面。
• NGN的控制、信令和認(rèn)證的能力，使NGN可靠及可控的業(yè)務(wù)架構(gòu)及能力以及資源控制的能力，及相應(yīng)的信令需求。
• 安全，NGN網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的分析(從終端、UNI和NNI角度)以及NGN認(rèn)證機(jī)制。
• TDM網(wǎng)絡(luò)向NGN的演進(jìn)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向NGN的演進(jìn)，既可以保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)可以維持，也可以升級(jí)到新的網(wǎng)元，提供新的功能。

　　3GPP無線核心FMC標(biāo)準(zhǔn)情況

　　目前3GPP FMC的相關(guān)工作體現(xiàn)在R7中的FBI和與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通的要求。FBI 是3GPP為研究支持固定接入方式對(duì)IMS核心及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能和實(shí)體產(chǎn)生影響進(jìn)行技術(shù)預(yù)研的工作立項(xiàng)。主要的工作由3GPP SA2和CT工作組完成，直接的工作成果為TR 23.819。目前該研究報(bào)告已基本結(jié)束，相應(yīng)的成果已轉(zhuǎn)化為CR修改了涉及的IMS規(guī)范如 TS 23.228, 24.229, 29.163。FBI從接入層面研究了FMC對(duì)IMS的影響，解決了主要的關(guān)鍵技術(shù)問題，后續(xù)的QoS和計(jì)費(fèi)問題正在展開。

　　同時(shí)，3GPP中FMC相關(guān)的工作應(yīng)該分為兩個(gè)層面。首先是對(duì)固網(wǎng)NGN的支持，即要求IMS同時(shí)支持各種固定接入方式和移動(dòng)接入方式。雖然IMS的呼叫控制采用IETF的SIP，但針對(duì)移動(dòng)接入的特點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的增強(qiáng)和舍棄，主要體現(xiàn)在登記、鑒權(quán)和會(huì)話策略等方面，具體消息流程和IETF的規(guī)定有一些差別,這是IMS不支持固定接入的一個(gè)主要原因。目前3GPP已經(jīng)和ETSI TISPAN組成聯(lián)合工作組，研究針對(duì)NGN的IMS增強(qiáng)和對(duì)IMS產(chǎn)生的影響，包括要求Gq接口應(yīng)加以擴(kuò)展來支持NGN接入、對(duì)SIP頭域擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)固定接入定位、采用IM-ALG和TrGW配合的IPv6/v4地址轉(zhuǎn)換和私網(wǎng)穿越等，而且目前對(duì)其他接入如Cable等也在展開研究。其次是與傳統(tǒng)電路域業(yè)務(wù)互通的問題。在目前的IMS框架中，IMS業(yè)務(wù)都承載在分組域上，與電路域只是互通關(guān)系。包括對(duì)傳統(tǒng)電路域信令、承載和各種補(bǔ)充業(yè)務(wù)的支持。考慮到實(shí)際運(yùn)營需求， IP承載存在QoS等問題，最近的3GPP CT工作組中有許多討論。針對(duì)這方面的提案集中在功能需求方面，包括研究的前提、終端間互通的需求、所支持的會(huì)話方案、對(duì)UE的需求、對(duì)演進(jìn)方案的設(shè)想和建議以及基本的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)等等。

　　二、目標(biāo)融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

　　目標(biāo)融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)是以IMS為核心的，可以與多種接入技術(shù)互操作的，支持分層結(jié)構(gòu)的開放式系統(tǒng)。

　　分層結(jié)構(gòu)包括業(yè)務(wù)層(應(yīng)用層和會(huì)話控制層)、傳送層和接入層。在接入層面可以以傳送層為邊界并考慮終端的接入方式進(jìn)行如下分類。

• 移動(dòng)接入網(wǎng)
  基于分組交換的接入網(wǎng)絡(luò)，如GPRS、EDGE、UMTS或TD-SCDMA；



• 固定接入網(wǎng)
  xDSL、以太網(wǎng)或通過ISP接入的網(wǎng)絡(luò)；



• 無線接入網(wǎng)(WLAN)

　　此外，目標(biāo)融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)還應(yīng)該考慮和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互通，如PSTN網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)電路域等。

　　目標(biāo)融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的定義可以基本引用TISPAN和ITU-T定義的NGN功能架構(gòu)，主要由業(yè)務(wù)層(包括應(yīng)用層和會(huì)話控制層)和基于IP的傳送層構(gòu)成。

　　業(yè)務(wù)層包括下面的元素：PSTN/ISDN模擬子系統(tǒng)(PSS)即IMS核心子系統(tǒng)；PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)(PES)；其它多媒體子系統(tǒng)(如流媒體、基于內(nèi)容的多播子系統(tǒng)等)和應(yīng)用；可以用于多個(gè)子系統(tǒng)的公共元素(如接入應(yīng)用、計(jì)費(fèi)功能、用戶屬性管理、安全管理和路由管理等)。　傳送層為用戶終端提供了基本的IP連接的能力，其中的網(wǎng)絡(luò)附屬子系統(tǒng)(NASS)和資源認(rèn)證控制子系統(tǒng)(RACS)屏蔽了IP層以下的接入網(wǎng)/核心網(wǎng)所使用的傳送技術(shù)。

　　業(yè)務(wù)層的PSS和PES子系統(tǒng)針對(duì)不同的終端類型和業(yè)務(wù)需求而設(shè)計(jì)。

　　PSS子系統(tǒng) 為NGN終端提供基于SIP的多媒體應(yīng)用和PSTN/ISDN模擬業(yè)務(wù)。PSS子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基本完全參照3GPP TS 23.002定義的IMS功能架構(gòu)的核心部分，即會(huì)話控制部分，而應(yīng)用服務(wù)器、傳輸或媒體相關(guān)的功能(如MRFP和IMS-MGW)在其他的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

　　PES子系統(tǒng) 為連接到NGN中的傳統(tǒng)固網(wǎng)終端(指通過MGCP/H.248 IAD/AG接入的PSTN/ISDN終端)提供PSTN/ISDN仿真業(yè)務(wù)。服務(wù)的對(duì)象主要針對(duì)于現(xiàn)有的大量PSTN終端。PES子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以有兩種方式：一種是基于軟交換的PES，一種是基于IMS的PES。軟交換的實(shí)現(xiàn)方式是一種相對(duì)集中的解決方案，而IMS的實(shí)現(xiàn)方式是一種更分布化的解決方案。鑒于ISDN仿真業(yè)務(wù)， 尤其是支持ISDN 64 kbit/s 非限制, 8 kHz 結(jié)構(gòu)的承載業(yè)務(wù)的透明傳遞要求， 在ITU-T NGN研究中， ISDN仿真屬于NGN R1的要求，也屬于基于軟交換的演進(jìn)的R1要求， 但不屬于基于IMS的演進(jìn)的R1要求。

　　使用PSS和PES主要目的是使寬窄帶域完全分離，即SIP用戶通過PSS子系統(tǒng)完成接入和業(yè)務(wù)提供，窄帶用戶通過PES子系統(tǒng)完成接入和業(yè)務(wù)提供。融合在寬帶域?qū)崿F(xiàn)，與窄帶域?qū)?shí)現(xiàn)基本的互通。

　　固定網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方式

　　固定網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)道路可以有兩種方式：第一種是將現(xiàn)網(wǎng)TDM交換機(jī)升級(jí)或替換為軟交換，部署TISPAN所定義的基于軟交換的PES網(wǎng)，并在將來基于軟交換網(wǎng)絡(luò)提供增強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力；第二種方式是建設(shè)基于IMS網(wǎng)絡(luò)的PSTN/ISDN仿真網(wǎng)絡(luò)，并視情況將其發(fā)展為基于IMS的模擬子系統(tǒng)，為用戶提供增強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力。

　　移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方式

　　固定網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)道路可以有兩種方式。

　　對(duì)于已經(jīng)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的公司來說，選擇將現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)演進(jìn)到R4，然后在此基礎(chǔ)上開展固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。這種方式一是可以保護(hù)現(xiàn)有投資，二是由于其用戶規(guī)模已經(jīng)很大，頻率資源已經(jīng)很緊張，提高頻率資源的利用率是期當(dāng)務(wù)之急。

　　對(duì)于全新的移動(dòng)運(yùn)營公司來說，選擇R5是理想的。這種方式一是新建移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，不存在保護(hù)已有投資的問題，可避免從R4向R5演進(jìn)問題， 二是由于其是新移動(dòng)運(yùn)營商，初期用戶小，頻率資源豐富。

　　三、 FMC關(guān)鍵技術(shù)問題

　　FMC關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化的情況。從核心網(wǎng)、傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)、業(yè)務(wù)架構(gòu)和終端技術(shù)各個(gè)方面，國際標(biāo)準(zhǔn)組織都在積極制定各種標(biāo)準(zhǔn)，表1列出了各種關(guān)鍵技術(shù)在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織中的進(jìn)展情況。

　　FMC關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)描述進(jìn)展

　　IMSIP多媒體子系統(tǒng)，完成基于SIP的會(huì)話/呼叫控制。是NGN的核心控制部件。3GPP的IMS核心架構(gòu)，TISPAN和ITU GSI直接引入，并為固網(wǎng)做相應(yīng)的改變。TISPAN和ITU GSI的R1是在3GPP R6的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。

　　移動(dòng)性管理移動(dòng)性分為網(wǎng)間移動(dòng)、網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)和接入網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)三種情況，包括了業(yè)務(wù)持續(xù)性、終端和用戶可以在不同地點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)等概念，分為漫游和游牧兩大類。TISPAN和ITU GSI的R1主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)游牧功能。

　　統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫技術(shù)用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，管理及應(yīng)用是FMC的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)更加便捷，用戶數(shù)據(jù)不再與各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)綁定。3GPP研究了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的組織和管理，TISPAN在固網(wǎng)方面做了擴(kuò)展。

　　SIPIETF制定該標(biāo)準(zhǔn)用于控制交互式的會(huì)話多媒體業(yè)務(wù)，承載在IP層之上。RFC3261。3GPP和TISPAN與IETF緊密合作，提出需求，并由IETF實(shí)現(xiàn)SIP協(xié)議的擴(kuò)展， 包括針對(duì)PSS和PES 增值業(yè)務(wù)的協(xié)議擴(kuò)展。

　　Diameter/RadiusIETF制定此標(biāo)準(zhǔn)用于認(rèn)證信息的傳遞RADIUS已經(jīng)廣泛使用，在NGN中有擴(kuò)展的要求，而Diameter有望成為替代的接口協(xié)議。

　　統(tǒng)一認(rèn)證技術(shù)分為傳送層的認(rèn)證和業(yè)務(wù)層的認(rèn)證。提供NGN網(wǎng)絡(luò)的安全性基礎(chǔ)。TISPAN在3GPP的認(rèn)證技術(shù)基礎(chǔ)上制定適用于固網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前熱點(diǎn)問題是Single sign on。

　　編號(hào)、命名和編址用戶和終端設(shè)備的編號(hào)、命名和編制牽涉到承載層和業(yè)務(wù)層的地址、命名以及管理問題。3GPP主要關(guān)注在移動(dòng)編號(hào)方面，TISPAN和ITU主要關(guān)注固網(wǎng)的編號(hào)問題。目前普遍認(rèn)為E.164是NGN網(wǎng)絡(luò)中必須采用的編號(hào)方式，同時(shí)SIP URL方式也是普遍采用的方式。技術(shù)的融合提出了編號(hào)和命名計(jì)劃融合的需求，從而要求相應(yīng)的管理者之間互相協(xié)調(diào)，同時(shí)驗(yàn)證用戶對(duì)號(hào)碼的擁有權(quán)的需求增加

　　業(yè)務(wù)平臺(tái)技術(shù)同時(shí)為固定和移動(dòng)用戶提供業(yè)務(wù)，有利于為用戶提供一致的服務(wù)體驗(yàn)，也有利于業(yè)務(wù)的提供和開展，是FMC的首要目標(biāo)。

　　對(duì)業(yè)務(wù)能力的標(biāo)準(zhǔn)化，通過標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)能力的組合、重用實(shí)現(xiàn)各種不同的應(yīng)用和新能力。

　　四、結(jié)束語

　　FMC是全球所有電信運(yùn)營商和系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商都非常關(guān)注的話題。自2005年以來，全球領(lǐng)先的電信運(yùn)營商紛紛開始了在FMC業(yè)務(wù)方面的研究，通過集成固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入，使用戶體會(huì)到通信服務(wù)無處不在的便利。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織也加快了FMC為主要概念的標(biāo)準(zhǔn)制訂工作。

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