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固定移動(dòng)融合的關(guān)鍵問(wèn)題分析

2012/01/04

　　采用IP 多媒體子系統(IMS)架構提供替代傳統應用的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，需解決IP域的服務(wù)質(zhì)量(QoS)問(wèn)題，統一傳統電路域固定、移動(dòng)用戶(hù)接入IMS的方式，完成電路域業(yè)務(wù)流程到IMS的映射;保障IMS承載網(wǎng)絡(luò )的安全性;轉變傳統運營(yíng)模式，建立適應融合需求的新格局。

　　近幾年來(lái)，全球通信業(yè)界對固定移動(dòng)融合(FMC)的關(guān)注程度不斷升溫，尤其從2005年開(kāi)始，國際電信巨頭紛紛投身其中。英國電信率先推出基于藍牙的Fusion業(yè)務(wù);近期，Telia-Sonera公司表示將在丹麥固定與移動(dòng)融合時(shí)，將GSM移動(dòng)服務(wù)和基于非授權移動(dòng)接入(UMA)技術(shù)的無(wú)線(xiàn)寬帶服務(wù)結合起來(lái);德國電信、意大利電信、西班牙電信甚至沃達豐等也在積極關(guān)注FMC。

　　專(zhuān)業(yè)調查公司Informa的報告顯示：FMC服務(wù)將呈加速發(fā)展的態(tài)勢，2011年以前，全球FMC服務(wù)用戶(hù)將擁有9 200萬(wàn)戶(hù)，屆時(shí)用戶(hù)每年在FMC服務(wù)上的消費將達到280億美元，占電信行業(yè)年收入的3%。

　　IP多媒體子系統(IMS)的網(wǎng)絡(luò )架構目前已經(jīng)為ITU-T、3GPP、3GPP2、TISPAN等主流電信標準化機構采納，被業(yè)界視為實(shí)現固定和移動(dòng)融合的理想網(wǎng)絡(luò )架構。在各個(gè)標準組織中，3GPP的標準化進(jìn)展工作最快，目前已經(jīng)開(kāi)始了R8版本階段1(Stage1)的部分工作。但另一方面，IMS在實(shí)際商用中卻面臨著(zhù)諸多的難題，一些關(guān)鍵問(wèn)題已經(jīng)嚴重阻礙了IMS和FMC部署的進(jìn)程[1-3]。

　　首先，目前全球的電信運營(yíng)收入仍然以基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，中國運營(yíng)商的語(yǔ)音業(yè)務(wù)收入比例更是在75%以上，無(wú)論網(wǎng)絡(luò )如何演進(jìn)，這部分用戶(hù)及其帶來(lái)的收入是運營(yíng)商首要考慮的對象。但基于IMS的語(yǔ)音業(yè)務(wù)目前還不能提供可承諾的服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證，對其他類(lèi)似的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的提供還有待論證。同時(shí)，由于用戶(hù)使用習慣的慣性，傳統網(wǎng)絡(luò )提供的業(yè)務(wù)仍然需要在很長(cháng)的時(shí)間內維持與傳統網(wǎng)相同的模式，以實(shí)現業(yè)務(wù)的平滑遷移，這也是IMS實(shí)時(shí)類(lèi)業(yè)務(wù)所要面臨的挑戰。

　　其次，IP網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放性帶來(lái)的安全問(wèn)題不容忽視，IMS網(wǎng)絡(luò )中以智能終端為主，病毒傳播、網(wǎng)絡(luò )的攻擊等問(wèn)題勢必影響網(wǎng)絡(luò )的可用性，運營(yíng)商需要投入額外的成本來(lái)解決IP安全性問(wèn)題。

　　第三，全球運營(yíng)商可大體分為固定運營(yíng)商、移動(dòng)運營(yíng)商、綜合運營(yíng)商，這一分類(lèi)的背后是政府的行業(yè)管制政策，真正能從融合網(wǎng)絡(luò )中得到好處的是那些綜合運營(yíng)商，但其內部機構組織往往將固定、移動(dòng)分開(kāi)進(jìn)行運作，融合的運營(yíng)商勢必需要在內部進(jìn)行改組。所以，包括行業(yè)政策、內部運維在內的這些運營(yíng)模式問(wèn)題，也影響著(zhù)IMS的最終部署。

　　1、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的提供--IMS對傳統業(yè)務(wù)的替代

　　實(shí)時(shí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍然是收入的主要來(lái)源，IMS提供實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需要解決兩個(gè)問(wèn)題：QoS保證問(wèn)題、用會(huì )話(huà)啟動(dòng)協(xié)議(SIP)來(lái)實(shí)現對傳統電路域(CS)業(yè)務(wù)流程的支持問(wèn)題。如果不能解決好這兩個(gè)問(wèn)題，那么IMS很難完全替代CS網(wǎng)絡(luò )，將不可能完成融合網(wǎng)絡(luò )的目標，也無(wú)從談起融合后的一張網(wǎng)絡(luò )的維護成本(OPEX)節約、快速業(yè)務(wù)部署等好處，其更可能淪為一種邊緣業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )，或只能在某些因特網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商(ISP)中提供非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或沒(méi)有服務(wù)等級協(xié)議(SLA)限定的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的提供是替代傳統業(yè)務(wù)的一個(gè)前提，另一個(gè)前提就是對傳統非智能終端的接入適配問(wèn)題。

　　1.1 IP域的QoS解決方案

　　IP網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的本質(zhì)在于對于每一次通信提供足夠的帶寬、合適的時(shí)延，如果完全限定在端到端的IP應用環(huán)境，那么有兩種可選方案。

　　方案一，進(jìn)行端到端的資源預留，類(lèi)似于綜合業(yè)務(wù)(IntServ)的QoS解決方案，當然它的缺點(diǎn)和IntServ類(lèi)似，需要中間網(wǎng)絡(luò )路由器存儲大量的狀態(tài)信息，部署起來(lái)成本較高。作為一種改善方案，可以引入專(zhuān)門(mén)的資源管理系統來(lái)進(jìn)行全網(wǎng)帶寬資源的管理，存儲業(yè)務(wù)路徑上每個(gè)節點(diǎn)的帶寬使用動(dòng)態(tài)情況。中間路由器不必存儲如此之多的狀態(tài)，而是針對每個(gè)流向資源管理系統進(jìn)行授權請求，根據授權結果執行開(kāi)關(guān)門(mén)的動(dòng)作。此外邊界路由器根據資源管理系統的指示進(jìn)行流服務(wù)等級的標記(Mark)，中間路由器根據區分服務(wù)編碼點(diǎn)/服務(wù)類(lèi)型(DSCP/TOS)標簽進(jìn)行報文轉發(fā)。

　　方案二，進(jìn)行容量規劃，進(jìn)行業(yè)務(wù)量預測，保證在高速率下網(wǎng)絡(luò )總能提供足夠的帶寬，在該帶寬總額以?xún)龋l(fā)生的業(yè)務(wù)是帶寬共享的，在該框架基礎上，區分服務(wù)(DiffServ)可以用來(lái)改善帶寬的分配公平性。由于IMS采用扁平組網(wǎng)，容量規劃工作難度較高，雖然如此，一般來(lái)說(shuō)運營(yíng)商可以為IMS劃出單獨的核心承載網(wǎng)，降低容量規劃的難度，但IP接入網(wǎng)位于IMS核心網(wǎng)之外，有可能是與IMS運營(yíng)商不同的運營(yíng)商所運營(yíng)，因此該段的QoS問(wèn)題無(wú)法通過(guò)容量規劃有效加以解決。

　　方案一需要對IMS業(yè)務(wù)所經(jīng)路由器進(jìn)行改造，架構本身與TISPAN的網(wǎng)絡(luò )附著(zhù)子系統/資源和接納控制子系統(NASS/RACS)是一致的。但在全網(wǎng)引入帶寬管理是一個(gè)復雜的工程，如果IMS核心網(wǎng)單獨成網(wǎng)，則部署難度就僅在接入網(wǎng)一側。對于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )而言，“瓶頸”不在于邊界路由器(GSN)上，而在于無(wú)線(xiàn)帶寬的稀缺性，如果要進(jìn)行有效的帶寬管理，勢必需要管理到每個(gè)無(wú)線(xiàn)小區的實(shí)際可用帶寬、無(wú)線(xiàn)信號的信噪比等，才能得出接入側實(shí)際可用的帶寬，這加大了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )部署QoS解決方案的難度。

　　1.2 CS接入IMS

　　眾所周知，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中傳輸帶寬受制于無(wú)線(xiàn)可用頻譜帶寬。帶寬是一種稀缺資源，無(wú)線(xiàn)VoIP由于在基本信源編碼的基礎上還需加上實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)報文開(kāi)銷(xiāo)，最后再進(jìn)行信道編碼，總的來(lái)說(shuō)效率較采用直接信道編碼低，在業(yè)務(wù)密集區域VoIP劣勢更明顯。通常認為，在2009年大規模部署高速上行分組接入(HSUPA)之后，通用移動(dòng)通信系統(UMTS)傳輸VoIP的效率會(huì )和直接在CS上傳輸相當。那么3GPP的系統架構演進(jìn)課題(SAE)采用IMS全面替代CS的目標還需要假以時(shí)日，近期內是否有必要采用IMS來(lái)提供傳統用戶(hù)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)值得探討。

　　TISPAN的IMS架構中已經(jīng)針對固網(wǎng)提出了解決方案，將C5端局、軟交換(SS)端局改造成具有接入網(wǎng)關(guān)控制功能(AGCF)，傳統固網(wǎng)終端仍然通過(guò)固線(xiàn)、接入網(wǎng)關(guān)(AG)接入，核心網(wǎng)采用IMS的全IP傳輸。由于移動(dòng)網(wǎng)的接入帶寬更為有限，通過(guò)CS接入IMS更為合理，將移動(dòng)交換中心/移動(dòng)交換中心服務(wù)器(MSC/MSC Server)改造成為移動(dòng)AGCF(M-AGCF)，使移動(dòng)用戶(hù)不用改造終端，便可透明接入IMS網(wǎng)絡(luò )，所有業(yè)務(wù)邏輯在IMS業(yè)務(wù)層執行。

　　當移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )CS控制層降格為M-AGCF時(shí)，電路域的固定、移動(dòng)接入的架構就趨于統一，規避了IP接入的QoS問(wèn)題，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )的接入層以上完全趨于統一，從而做到真正的融合，運營(yíng)商也可以盡早獲得IMS部署帶來(lái)的好處。

　　必須看到，固定接入的AGCF主要完成傳統固定接入信令H.248向SIP的轉換和適配，相對比較易于實(shí)現。而移動(dòng)電路域接入方式下，由于必須要考慮用戶(hù)的移動(dòng)性以及對原有移動(dòng)網(wǎng)鑒權認證方式的兼容與繼承，問(wèn)題將更加復雜。

　　目前在TISPAN NGN R1版本的基于IMS的PES和AGCF的標準制訂工作取得成果之后，3GPP R8已啟動(dòng)IMS集中控制課題(由IMS統一控制CS的補充業(yè)務(wù))的可行性研究，2006年立項，2007年進(jìn)行需求工作，預計方案較為復雜，值得密切關(guān)注。

　　1.3 CS業(yè)務(wù)流程到IMS流程的映射

　　傳統PSTN中由于接入的終端為非智能終端，受制可用的按鍵數量及與5類(lèi)交換機之間的直流信令，很多業(yè)務(wù)流程終端只能采用簡(jiǎn)單的拍叉后二次撥號方式表示，由交換機根據上下文來(lái)將拍叉解釋成不同的業(yè)務(wù)操作。而在IMS中業(yè)務(wù)層從核心網(wǎng)中獨立出來(lái)，啞終端的拍叉行為必須要翻譯成應用服務(wù)器可以識別的信令流。另一方面，客戶(hù)的使用習慣有沿襲性，大部分現網(wǎng)客戶(hù)已經(jīng)習慣了PSTN業(yè)務(wù)的提供模式，那么即使是以純SIP終端方式接入IMS網(wǎng)絡(luò )，也需要提供對原有業(yè)務(wù)流程的支持。

　　前者一般稱(chēng)為公共電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)仿真子系統(PES)，后者稱(chēng)為公共電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)模擬子系統(PSS)，兩者均提供PSTN兼容的業(yè)務(wù)，主要的區別在于接入者，前者是以非SIP終端接入，后者以SIP終端方式接入。在IMS網(wǎng)絡(luò )中提供與PSTN中一致的業(yè)務(wù)體驗是兩者的目標。技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)：一是在接入側對傳統終端行為到SIP信令的正確翻譯，二是IMS業(yè)務(wù)控制(ISC)接口能否完全實(shí)現CS智能網(wǎng)INAP/CAMEL/WIN協(xié)議的業(yè)務(wù)能力。

　　在TISPAN NGN架構中，PSTN/SS端局演進(jìn)為AGCF，負責接入CS終端，將傳統終端的拍叉等特殊操作翻譯成為IMS兼容的SIP信令，S-CSCF收到后觸發(fā)相應的AS進(jìn)行處理。

　　目前標準中給出了松耦合和緊耦合兩種處理方式。松耦合方式將拍叉事件及后續的二次撥號根據業(yè)務(wù)配置情況映射為統一的PSS業(yè)務(wù)流程，使得AS真正與接入側業(yè)務(wù)激活方式無(wú)關(guān)，實(shí)現了PSS和PES業(yè)務(wù)融合統一，是更適合固定移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的一種方式。

　　2、安全性--從承載網(wǎng)看IMS傳統業(yè)務(wù)的提供

　　IP網(wǎng)絡(luò )固有的安全問(wèn)題隨著(zhù)IMS的部署也將逐漸凸現。終端智能化、開(kāi)放性是安全隱患存在的土壤。安全問(wèn)題存在于兩個(gè)方面，一個(gè)是終端的安全，另一是網(wǎng)絡(luò )的安全。終端安全是指終端自身安全，如病毒傳染、惡意攻擊等，而網(wǎng)絡(luò )安全則是指提供服務(wù)設備的安全性，但此兩者往往互相影響，終端受到惡意代碼的劫持往往演變成網(wǎng)絡(luò )的災難。

　　Internet領(lǐng)域已經(jīng)有大量的安全產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠進(jìn)行非特定應用的安全防護。SIP網(wǎng)絡(luò )中已經(jīng)得到廣泛應用的邊界網(wǎng)關(guān)控制器(SBC)就是為了解決SIP網(wǎng)絡(luò )的安全問(wèn)題。與IMS網(wǎng)絡(luò )的安全解決方案類(lèi)似，SBC設備也被引入進(jìn)來(lái)，將IMS核心網(wǎng)與接入網(wǎng)、第三方網(wǎng)絡(luò )隔離開(kāi)來(lái)，這樣就構成了兩個(gè)安全域，核心網(wǎng)相對隔離，在封閉的環(huán)境下安全性較容易保證，但接入域仍然存在問(wèn)題。

　　傳統電信業(yè)務(wù)使用者已經(jīng)適應了7×24小時(shí)不間斷的服務(wù)，IP網(wǎng)引入的安全問(wèn)題可能會(huì )減少服務(wù)的連續時(shí)間，尤其是受政府管制強制提供的業(yè)務(wù)(如緊急呼叫)在IP域提供將面臨更為嚴峻的挑戰。另一方面，同樣是因為政府管制的原因，合法監聽(tīng)的需求，IMS的載荷不得進(jìn)行端到端的加密，所有加密安全措施只能是逐段的或是終結于IMS核心邊界上。這在某種程度上減少了可供選擇的網(wǎng)絡(luò )安全解決方案，整個(gè)IMS網(wǎng)絡(luò )安全不得不主要依賴(lài)于運營(yíng)商提供的安全設施，其責任與義務(wù)都有所增加，從而使得傳統業(yè)務(wù)的IMS替代成本有所增加。

　　安全性對于固定、移動(dòng)來(lái)說(shuō)同樣存在，無(wú)線(xiàn)由于其接入側的空中傳輸特性，在接入側加密需求更加迫切。加密所作用的層次也有多種選擇：

　　(1)選擇在數據鏈路層加密。該加密是由接入網(wǎng)完成的，IMS核心網(wǎng)無(wú)需感知，缺點(diǎn)是未必所有的底層設施均提供了加密能力，從而使用戶(hù)通過(guò)不同的介質(zhì)接入會(huì )產(chǎn)生不同的安全感受。

　　(2)在IP層進(jìn)行加密，如3GPP IMS所采用的基于認證與密鑰協(xié)商(AKA)的IP安全協(xié)議(IPSec)。它可以很好地解決接入層不支持加密的問(wèn)題，但其仍然僅限于呼叫信令層面，未對媒體層面的加密有所表述。同時(shí)IP層面的加密在通過(guò)某些三層以上設備(如端口地址轉換(NAPT)設備)時(shí)將產(chǎn)生互通問(wèn)題。

　　(3)傳輸層加密，如RFC3261推薦的傳輸層安全協(xié)議(TLS)。TLS與傳統超文本傳輸協(xié)議(HTTP)的安全解決方案相同，已經(jīng)得到廣泛的應用與驗證，其可以避免穿越NAPT這樣的三層以上設備時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題，但其仍然未對媒體面加密進(jìn)行規定。

　　(4)應用層加密，如對SIP消息體進(jìn)行加密或進(jìn)行簽名。但這如前所述，將導致某些司法行為不能執行，因此是被禁止的。

　　3、運營(yíng)模式對固定移動(dòng)融合的演進(jìn)推動(dòng)

　　近年來(lái)電信運營(yíng)收入有兩個(gè)變化趨勢，一是移動(dòng)話(huà)務(wù)對固定話(huà)務(wù)的分流，一是VoIP及其他IP應用對語(yǔ)音業(yè)務(wù)的分流。

　　固定運營(yíng)商應對第一種趨勢的方式是成為綜合運營(yíng)商，進(jìn)行移動(dòng)業(yè)務(wù)的運營(yíng);對于第二種趨勢卻是束手無(wú)策，客戶(hù)付出較小的成本就享受了數倍于此成本的傳統的通信服務(wù)。對于這種顧客總成本遠小于總收益的情況，商家沒(méi)有什么好辦法，唯有提供總成本更低、總價(jià)值更高的產(chǎn)品，但要根本解決收入分流的問(wèn)題，運營(yíng)商惟有提供更高客戶(hù)價(jià)值的產(chǎn)品。

　　單獨從提供信息傳遞服務(wù)本身而言，附加值增加空間有限。運營(yíng)商要對產(chǎn)品進(jìn)行整合，引入新的客戶(hù)價(jià)值要素。這樣就不能簡(jiǎn)單地局限在進(jìn)行傳統電信產(chǎn)品的組合，而是要整合其他新的成分(如通信服務(wù)和信息服務(wù)整合，甚至和金融服務(wù)、旅游休閑等服務(wù)的整合)，這些要素的客戶(hù)單獨獲得成本較高，通過(guò)購買(mǎi)打包的通信服務(wù)可以極大地降低獲得成本。當然這里的成本不僅僅包括貨幣成本，還有體力、精力、信用等成本，這個(gè)是運營(yíng)商作為一個(gè)渠道末端控制者所能夠提供且擅長(cháng)的。

　　第一個(gè)層次的融合必然對運營(yíng)者內部按網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型劃分的組織架構產(chǎn)生影響，首先在經(jīng)營(yíng)實(shí)體上，移動(dòng)、固網(wǎng)的接入方式不能再作為組織劃分的依據;其次產(chǎn)品可能進(jìn)行整合，融合后的大部分業(yè)務(wù)是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )上均可提供的，而且可以在兩種接入媒體上共享同一個(gè)業(yè)務(wù)簽約，如同振、語(yǔ)音呼叫連續性(VCC)這些可以跨越兩種以上接入網(wǎng)絡(luò )而提供的業(yè)務(wù)。同時(shí)融合網(wǎng)絡(luò )對運營(yíng)模式的影響還體現在業(yè)務(wù)開(kāi)通及運維層面上，雖然在控制層之上網(wǎng)絡(luò )是融合的，但接入方式及終端能力對業(yè)務(wù)的簽約還是有著(zhù)關(guān)鍵的影響，如何在運營(yíng)支持系統/商業(yè)支持系統(OSS/BSS)層次上保證更為靈活復雜的產(chǎn)品組合是運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )融合的必要條件。

　　第二個(gè)層次的融合是運營(yíng)商面臨的最大挑戰，意味著(zhù)傳統的單一電信服務(wù)提供者的角色不能再繼續，而是要參與到更廣泛的市民生活中來(lái)，提供更為社會(huì )所需求的產(chǎn)品，充當更為活躍的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)者，就如同金融業(yè)所做的那樣。

　　如前所述，固定移動(dòng)融合必然沖擊現有的電信運營(yíng)體系，反過(guò)來(lái)運營(yíng)組織架構改革也決定了固網(wǎng)移動(dòng)融合趨勢實(shí)現的速度。融合的網(wǎng)絡(luò )加上融合的運營(yíng)組織架構有助于降低網(wǎng)絡(luò )的總體建設成本/維護成本(CAPEX/OPEX)，但并不能從根本上解決目前電信運營(yíng)中存在的根本性挑戰，那就是通信普及化之后其自身邊際價(jià)值的降低導致的服務(wù)替代、收入分流，這些問(wèn)題需要更進(jìn)一步的整合，將通信整合進(jìn)入日常的、更多的生活場(chǎng)景中。

　　4、結束語(yǔ)

　　固定移動(dòng)融合已經(jīng)成為通信業(yè)的發(fā)展趨勢，成為運營(yíng)商轉型和發(fā)展的契機，隨之而來(lái)的全新業(yè)務(wù)體驗也會(huì )給予用戶(hù)更多的便利和愉悅。雖然目前存在一些影響大規模商業(yè)部署的關(guān)鍵問(wèn)題[4-5]，但相信經(jīng)過(guò)三到五年的發(fā)展和成熟，會(huì )逐步解決實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò )安全等問(wèn)題，運營(yíng)商和通信產(chǎn)業(yè)也會(huì )建立與之適應的運營(yíng)模式，固定移動(dòng)融合將會(huì )面臨美好的前景和未來(lái)。

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