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(lái)，FMC被認為是最終的網(wǎng)絡(luò )融合，提供無(wú)差別的移動(dòng)和固定服務(wù)，移動(dòng)電話(huà)提供向固定線(xiàn)路一樣的增值服務(wù)，固定電話(huà)提供全球的移動(dòng)性，而且可以在一個(gè)號碼、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(zhù)其它新技術(shù)成為焦點(diǎn)以及電信泡沫的破裂，FMC被放到一邊去了。但是FMC從未停止過(guò)。目前，隨著(zhù)NGN、3G/B3G、WI-FI、IMS技術(shù)、融合業(yè)務(wù)的出現，FMC又被重視起來(lái)。FMC被重新重視還有一個(gè)原因：國外重要的固定運營(yíng)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(guò)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應能做到滿(mǎn)足以下需求： 屏蔽用戶(hù)終端、網(wǎng)絡(luò )類(lèi)別提供統一、綜合的業(yè)務(wù)；減少網(wǎng)絡(luò )建設成本；簡(jiǎn)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)；與現有基于TDM承載的網(wǎng)絡(luò )實(shí)現互連互通，既能保證網(wǎng)絡(luò )的平滑演進(jìn)，又能最大限度的保護現有投資。

　　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(kāi)放地提供各種各樣豐富的業(yè)務(wù)。首先，應用層與控制層分離，以便獲得業(yè)務(wù)與用戶(hù)的物理位置具備無(wú)關(guān)性；其次，控制層與傳送層分離，便于呼叫或會(huì )話(huà)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(wú)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中由統一的核心控制網(wǎng)絡(luò )來(lái)提供，業(yè)務(wù)特性也完全統一。NGN的業(yè)務(wù)及應用已經(jīng)不再有固定和移動(dòng)的差別；從核心網(wǎng)絡(luò )角度來(lái)看，與接入技術(shù)無(wú)關(guān)，采用開(kāi)放的接口，核心網(wǎng)絡(luò )完全統一，運營(yíng)商只需要運營(yíng)單一的核心網(wǎng)；從用戶(hù)角度來(lái)看，采用固定或者移動(dòng)方式接入的終端，得到統一的認證、統一的業(yè)務(wù)體驗、統一的計費賬單。因此，FMC與NGN兩個(gè)概念密不可分， 可以說(shuō)NGN就是FMC NGN。

　　一、國際組織關(guān)于FMC標準化情況

　　目前國際或地區的標準化組織如ITU-T、TISPAN、3GPP、FMCA等都從各個(gè)方面，各個(gè)角度展開(kāi)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，標準的進(jìn)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(zhuān)門(mén)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(dòng)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、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架構的FMC標準情況

　　TISPAN基于3GPP R6版本進(jìn)行NGN標準制定。NGN的最終目標就是能夠使人隨時(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 )。由統一的支持QoS的核心網(wǎng)絡(luò )來(lái)提供多業(yè)務(wù)，允許用戶(hù)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(wú)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(kāi)放的應用及開(kāi)發(fā)接口，可以采用對等或者客戶(hù)-服務(wù)器的配置。

　　支持用戶(hù)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應該提供多種業(yè)務(wù)和應用，包括了實(shí)時(shí)會(huì )話(huà)型業(yè)務(wù)(語(yǔ)音、視頻電話(huà))、消息型業(yè)務(wù)(即時(shí)消息、多媒體消息、呈現業(yè)務(wù)等)、傳統業(yè)務(wù)仿真或互通、內容型業(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(zhù)子系統和資源和接入控制子系統作為傳送的控制層。其中NASS實(shí)現IP地址分配，傳送層的認證、授權，接入網(wǎng)配置，位置信息的管理等，在移動(dòng)或者游牧的場(chǎng)景下，NASS負責控制終端的接入。RACS則實(shí)現QoS的管理機制，實(shí)現了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(shí)現游牧性。

　　ITU基于IMS架構的FMC標準情況

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

• NGN的功能架構，采用IMS的核心控制架構，重點(diǎn)在xDSL接入方式。
• 支持游牧和移動(dòng)的架構模型、控制架構和網(wǎng)絡(luò )能力。
• QoS，定義了QoS的需求和架構，支持端到端的QoS。重點(diǎn)關(guān)注多種QoS技術(shù)和多個(gè)運營(yíng)商管理域的互通，QoS的分級，信令，資源控制方式和性能監測等方面。
• NGN的控制、信令和認證的能力，使NGN可靠及可控的業(yè)務(wù)架構及能力以及資源控制的能力，及相應的信令需求。
• 安全，NGN網(wǎng)絡(luò )安全風(fēng)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(jìn)，傳統網(wǎng)絡(luò )向NGN的演進(jìn)，既可以保證傳統業(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(wú)線(xiàn)核心FMC標準情況

　　目前3GPP FMC的相關(guān)工作體現在R7中的FBI和與傳統網(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(shí)體產(chǎn)生影響進(jìn)行技術(shù)預研的工作立項。主要的工作由3GPP SA2和CT工作組完成，直接的工作成果為T(mén)R 23.819。目前該研究報告已基本結束，相應的成果已轉化為CR修改了涉及的IMS規范如 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(wèn)題，后續的QoS和計費問(wèn)題正在展開(kāi)。

　　同時(shí)，3GPP中FMC相關(guān)的工作應該分為兩個(gè)層面。首先是對固網(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，但針對移動(dòng)接入的特點(diǎn)進(jìn)行了相應的增強和舍棄，主要體現在登記、鑒權和會(huì )話(huà)策略等方面，具體消息流程和IETF的規定有一些差別,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NGN的IMS增強和對IMS產(chǎn)生的影響，包括要求Gq接口應加以擴展來(lái)支持NGN接入、對SIP頭域擴展實(shí)現固定接入定位、采用IM-ALG和TrGW配合的IPv6/v4地址轉換和私網(wǎng)穿越等，而且目前對其他接入如Cable等也在展開(kāi)研究。其次是與傳統電路域業(yè)務(wù)互通的問(wèn)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。包括對傳統電路域信令、承載和各種補充業(yè)務(wù)的支持。考慮到實(shí)際運營(yíng)需求， IP承載存在QoS等問(wèn)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(huì )話(huà)方案、對UE的需求、對演進(jìn)方案的設想和建議以及基本的實(shí)現架構等等。

　　二、目標融合網(wǎng)絡(luò )體系架構

　　目標融合網(wǎng)絡(luò )體系架構是以IMS為核心的，可以與多種接入技術(shù)互操作的，支持分層結構的開(kāi)放式系統。

　　分層結構包括業(yè)務(wù)層(應用層和會(huì )話(huà)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(lèi)。

• 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(guò)ISP接入的網(wǎng)絡(luò )；



• 無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(WLAN)

　　此外，目標融合網(wǎng)絡(luò )體系架構還應該考慮和現有網(wǎng)絡(luò )的互通，如PSTN網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)網(wǎng)電路域等。

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

　　業(yè)務(wù)層包括下面的元素：PSTN/ISDN模擬子系統(PSS)即IMS核心子系統；PSTN/ISDN仿真子系統(PES)；其它多媒體子系統(如流媒體、基于內容的多播子系統等)和應用；可以用于多個(gè)子系統的公共元素(如接入應用、計費功能、用戶(hù)屬性管理、安全管理和路由管理等)。　傳送層為用戶(hù)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(NASS)和資源認證控制子系統(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子系統針對不同的終端類(lèi)型和業(yè)務(wù)需求而設計。

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

　　PES子系統 為連接到NGN中的傳統固網(wǎng)終端(指通過(guò)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有的大量PSTN終端。PES子系統的實(shí)現可以有兩種方式：一種是基于軟交換的PES，一種是基于IMS的PES。軟交換的實(shí)現方式是一種相對集中的解決方案，而IMS的實(shí)現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 結構的承載業(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(hù)通過(guò)PSS子系統完成接入和業(yè)務(wù)提供，窄帶用戶(hù)通過(guò)PES子系統完成接入和業(yè)務(wù)提供。融合在寬帶域實(shí)現，與窄帶域將實(shí)現基本的互通。

　　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(lái)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，為用戶(hù)提供增強的業(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。

　　對于已經(jīng)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的公司來(lái)說(shuō)，選擇將現有的移動(dòng)網(wǎng)演進(jìn)到R4，然后在此基礎上開(kāi)展固定網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)。這種方式一是可以保護現有投資，二是由于其用戶(hù)規模已經(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(dòng)運營(yíng)公司來(lái)說(shuō)，選擇R5是理想的。這種方式一是新建移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，不存在保護已有投資的問(wèn)題，可避免從R4向R5演進(jìn)問(wèn)題， 二是由于其是新移動(dòng)運營(yíng)商，初期用戶(hù)小，頻率資源豐富。

　　三、 FMC關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)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)架構和終端技術(shù)各個(gè)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(gè)標準組織中的進(jìn)展情況。

　　FMC關(guān)鍵技術(shù)標準描述進(jìn)展

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

　　移動(dòng)性管理移動(dòng)性分為網(wǎng)間移動(dòng)、網(wǎng)內移動(dòng)和接入網(wǎng)內移動(dòng)三種情況，包括了業(yè)務(wù)持續性、終端和用戶(hù)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(lèi)。TISPAN和ITU GSI的R1主要目標是實(shí)現游牧功能。

　　統一數據庫技術(shù)用戶(hù)數據統一存儲，管理及應用是FMC的基礎，實(shí)現業(yè)務(wù)更加便捷，用戶(hù)數據不再與各種應用網(wǎng)絡(luò )綁定。3GPP研究了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中數據的組織和管理，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(huì )話(huà)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。TISPAN在3GPP的認證技術(shù)基礎上制定適用于固網(wǎng)的標準。目前熱點(diǎn)問(wèn)題是Single sign on。

　　編號、命名和編址用戶(hù)和終端設備的編號、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(wèn)題。3GPP主要關(guān)注在移動(dòng)編號方面，TISPAN和ITU主要關(guān)注固網(wǎng)的編號問(wèn)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(shí)SIP URL方式也是普遍采用的方式。技術(shù)的融合提出了編號和命名計劃融合的需求，從而要求相應的管理者之間互相協(xié)調，同時(shí)驗證用戶(hù)對號碼的擁有權的需求增加

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

　　對業(yè)務(wù)能力的標準化，通過(guò)標準化的業(yè)務(wù)能力的組合、重用實(shí)現各種不同的應用和新能力。

　　四、結束語(yǔ)

　　FMC是全球所有電信運營(yíng)商和系統設備供應商都非常關(guān)注的話(huà)題。自2005年以來(lái)，全球領(lǐng)先的電信運營(yíng)商紛紛開(kāi)始了在FMC業(yè)務(wù)方面的研究，通過(guò)集成固定網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的接入，使用戶(hù)體會(huì )到通信服務(wù)無(wú)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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