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

石友康 2006/03/29

固定和移動網(wǎng)絡(luò)融合(FMC)， 在十年之前就曾被提出來，F(xiàn)MC被認為是最終的網(wǎng)絡(luò)融合，提供無差別的移動和固定服務(wù)，移動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性，而且可以在一個號碼、一個賬單、一個服務(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原因：國外重要的固定運營商為了走出目前的困境而在移動、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候、任何地點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)實現(xiàn)互連互通，既能保證網(wǎng)絡(luò)的平滑演進，又能最大限度的保護現(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，便于呼叫或會話的控制獨立于承載的控制，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，運營商只需要運營單一的核心網(wǎng)；從用戶角度來看，采用固定或者移動方式接入的終端，得到統(tǒng)一的認證、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗、統(tǒng)一的計費賬單。因此，F(xiàn)MC與NGN兩個概念密不可分， 可以說NGN就是FMC NGN。

　　一、國際組織關(guān)于FMC標準化情況

　　目前國際或地區(qū)的標準化組織如ITU-T、TISPAN、3GPP、FMCA等都從各個方面，各個角度展開了FMC的研究、發(fā)展和完善工作。在電信業(yè)界需求的推動下，標準的進展十分迅速。TISPAN和ITU-T NGN-GSI(下一代網(wǎng)絡(luò)全球標準舉措)是ETSI和ITU-T中專門成立的研究NGN的標準組，目的就是加快NGN標準的研制工作。3GPP與TISPAN采用IMS作為其下一代網(wǎng)絡(luò)核心，基于IMS的固定/移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)融合(FMC)得到認同。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標準情況

　　TISPAN基于3GPP R6版本進行NGN標準制定。NGN的最終目標就是能夠使人隨時、隨地使用任意終端通信。為此TISPAN需要完成以下幾個方面的工作。

　　一個多業(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，采用固定或者移動終端。如果多個網(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，提供實時和非實時通信業(yè)務(wù)的開放的應(yīng)用及開發(fā)接口，可以采用對等或者客戶-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，包括了實時會話型業(yè)務(wù)(語音、視頻電話)、消息型業(yè)務(wù)(即時消息、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)層面很好地實現(xiàn)固定和移動業(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實現(xiàn)IP地址分配，傳送層的認證、授權(quán)，接入網(wǎng)配置，位置信息的管理等，在移動或者游牧的場景下，NASS負責控制終端的接入。RACS則實現(xiàn)QoS的管理機制，實現(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版本中將完全實現(xiàn)游牧性。

　　ITU基于IMS架構(gòu)的FMC標準情況

　　ITU-T的FMC和NGN標準工作主要圍繞以下幾個方面進行。

• NGN的功能架構(gòu)，采用IMS的核心控制架構(gòu)，重點在xDSL接入方式。
• 支持游牧和移動的架構(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。重點關(guān)注多種QoS技術(shù)和多個運營商管理域的互通，QoS的分級，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)安全風險的分析(從終端、UNI和NNI角度)以及NGN認證機制。
• TDM網(wǎng)絡(luò)向NGN的演進，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向NGN的演進，既可以保證傳統(tǒng)業(yè)務(wù)可以維持，也可以升級到新的網(wǎng)元，提供新的功能。

　　3GPP無線核心FMC標準情況

　　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IMS核心及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)功能和實體產(chǎn)生影響進行技術(shù)預(yù)研的工作立項。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和計費問題正在展開。

　　同時，3GPP中FMC相關(guān)的工作應(yīng)該分為兩個層面。首先是對固網(wǎng)NGN的支持，即要求IMS同時支持各種固定接入方式和移動接入方式。雖然IMS的呼叫控制采用IETF的SIP，但針對移動接入的特點進行了相應(yīng)的增強和舍棄，主要體現(xiàn)在登記、鑒權(quán)和會話策略等方面，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NGN的IMS增強和對IMS產(chǎn)生的影響，包括要求Gq接口應(yīng)加以擴展來支持NGN接入、對SIP頭域擴展實現(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。包括對傳統(tǒng)電路域信令、承載和各種補充業(yè)務(wù)的支持�？紤]到實際運營需求， 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、所支持的會話方案、對UE的需求、對演進方案的設(shè)想和建議以及基本的實現(xiàn)架構(gòu)等等。

　　二、目標融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

　　目標融合網(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行如下分類。

• 移動接入網(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)和移動網(wǎng)電路域等。

　　目標融合網(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；可以用于多個子系統(tǒng)的公共元素(如接入應(yīng)用、計費功能、用戶屬性管理、安全管理和路由管理等)�！魉蛯訛橛脩艚K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)針對不同的終端類型和業(yè)務(wù)需求而設(shè)計。

　　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)的對象主要針對于現(xiàn)有的大量PSTN終端。PES子系統(tǒng)的實現(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。軟交換的實現(xiàn)方式是一種相對集中的解決方案，而IMS的實現(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的R1要求， 但不屬于基于IMS的演進的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)崿F(xiàn)基本的互通。

　　固定網(wǎng)絡(luò)演進方式

　　固定網(wǎng)絡(luò)的演進道路可以有兩種方式：第一種是將現(xiàn)網(wǎng)TDM交換機升級或替換為軟交換，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)，為用戶提供增強的業(yè)務(wù)能力。

　　移動網(wǎng)絡(luò)演進方式

　　固定網(wǎng)絡(luò)的演進道路可以有兩種方式。

　　對于已經(jīng)有移動網(wǎng)絡(luò)的公司來說，選擇將現(xiàn)有的移動網(wǎng)演進到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務(wù)之急。

　　對于全新的移動運營公司來說，選擇R5是理想的。這種方式一是新建移動網(wǎng)絡(luò)，不存在保護已有投資的問題，可避免從R4向R5演進問題， 二是由于其是新移動運營商，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)的標準化的情況。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)各個方面，國際標準組織都在積極制定各種標準，表1列出了各種關(guān)鍵技術(shù)在各個標準組織中的進展情況。

　　FMC關(guān)鍵技術(shù)標準描述進展

　　IMSIP多媒體子系統(tǒng)，完成基于SIP的會話/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。

　　移動性管理移動性分為網(wǎng)間移動、網(wǎng)內(nèi)移動和接入網(wǎng)內(nèi)移動三種情況，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主要目標是實現(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，管理及應(yīng)用是FMC的基礎(chǔ)，實現(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)方面做了擴展。

　　SIPIETF制定該標準用于控制交互式的會話多媒體業(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實現(xiàn)SIP協(xié)議的擴展， 包括針對PSS和PES 增值業(yè)務(wù)的協(xié)議擴展。

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

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

　　編號、命名和編址用戶和終端設(shè)備的編號、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)注在移動編號方面，TISPAN和ITU主要關(guān)注固網(wǎng)的編號問題。目前普遍認為E.164是NGN網(wǎng)絡(luò)中必須采用的編號方式，同時SIP URL方式也是普遍采用的方式。技術(shù)的融合提出了編號和命名計劃融合的需求，從而要求相應(yīng)的管理者之間互相協(xié)調(diào)，同時驗證用戶對號碼的擁有權(quán)的需求增加

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

　　對業(yè)務(wù)能力的標準化，通過標準化的業(yè)務(wù)能力的組合、重用實現(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)和移動網(wǎng)絡(luò)的接入，使用戶體會到通信服務(wù)無處不在的便利。國際標準化組織也加快了FMC為主要概念的標準制訂工作。

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