2007/03/29

　　概述了NGN（下一代網絡）的最新標準進展，分析了國外運營商的網絡轉型實踐，提出了基于IMS（IP多媒體子系統）實現NGN的融合架構需要注意的幾個重要問題，最后從幾個方面簡要分析運營商網絡轉型策略。
引言
　　在剛剛結束的“2006全球NGN高峰論壇”上，業(yè)界人士對NGN都表現出極大的熱情，對NGN的共識點表現在以下幾個方面：第一，基于分組交換技術大部分是IP技術；第二，提供包括電信業(yè)務，移動業(yè)務，互聯網業(yè)務在內的所有業(yè)務；第三，承載和業(yè)務控制相分離，而且承載層可滿足各種有QoS保證的帶寬要求；第四，用戶可選擇任何運營商，而不是受制于某一個運營商。這些都是我們所要努力的方向。我們一直都在追求一個目標，即從分離的網演進到綜合統一的網絡平臺，這其實也是業(yè)界幾十年追求網絡融合的過程�，F在大家談NGN，就是要實現網絡融合。可以說，網絡融合已成為NGN發(fā)展的主旋律。
　　從2006NGN論壇上還能看到的另一個方面是，關于NGN軟交換和IMS架構之間的抉擇以及如何從軟交換平滑過渡到IMS，仍是困擾運營商和設備制造商拿不準、看不清楚的問題。應該認識到：軟交換與IMS的最大區(qū)別是，IMS可以靈活地提供更多業(yè)務應用。軟交換是每個業(yè)務都要有自己的一套設計方案，IMS不僅在規(guī)劃上可以統一，在QoS方面也可以做到統一；不僅是承載和控制分離，還可以實現用戶界面分離。所有接入的方式，不管是移動的方式還是固網的方式，都可以實現。另外，它還能做到數據的集中。從業(yè)務融合的角度看，IMS具有很大的吸引力和優(yōu)勢。諾基亞相關人士稱IMS是支持P2P通信的公認標誰，并透露，已針對目前的熱點IMS業(yè)務開發(fā)出相關手機。不管從理論上還是實踐中，都已證明IMS是NGN發(fā)展的基礎。
1、NGN標準的重點進展
　　雖然NGN各個標準還沒有最終確定下來，但國際國內通信業(yè)界基本上達成了一個共識：未來NGN應該是基于IMS體系架構的網絡。
　　針對基于IMS的網絡融合方案，3GPP、ITU-T和ETSI TISPAN都在進行研究，但是3個組織的研究側重點并不相同。ITU-T和ETSI TISPAN這兩個組織的工作重點在于從支持固定接入方式的角度對IMS提出各種需求，側重從NGN的總體框架角度，明確IMS與其他子系統以及其他外部網絡之間的關系，重點解決NGN的總體框架、接入網的附帶問題和QoS問題。在具體規(guī)范的制定上。ITU-T的規(guī)范更加宏觀，ETSI TISPAN的標準更加具體，進展較快。TISPAN和FGNGN標準組織主要從固網的角度出發(fā)，研究NGN的相關標準。而3GPP則側重于移動網絡。TISPAN的NGN R1標準在2005年底發(fā)布。
　　在ITU-T和TISPAN的NGN體系架構中，除了定義PSTN仿真子系統、IMS等業(yè)務子系統外，又增加了兩個新的子系統：NASS（網絡附著子系統）和RACS（資源和準入控制子系統）。NASS和RACS子系統均位于NGN的傳送層，主要提供接入控制、QoS控制等功能，更加強調了對QoS的要求和對移動性管理的要求。
　　國內NGN還處于標準跟蹤階段，在標準化工作和實施上主要體現在軟交換方面。國內已經制定了大量軟交換相關規(guī)范并且在制定能夠指導軟交換在我國實施的軟交換組網技術要求。在中國，軟交換已經自成了一套比較完整的體系。目前在IMS方面的標準研究還處在跟進國外標準制定方面。
　　雖然關于NGN的標準還在完善中，但我們可以看出，與傳統的PSTN/PLMN相比，NGN具有以下特點：
　　1）包含HLR（本地位置寄存器）相關功能實體（在TISPAN中稱為UPSF），不包含VLR（訪問位置寄存器）功能實體。不僅移動用戶的業(yè)務屬性要保存在HLR中，固定用戶的業(yè)務屬性也保存在該功能實體中，用戶注冊之后，用戶相關的業(yè)務信息再由HLR下載到為用戶提供服務的核心控制功能實體。
　　2）用戶的服務控制由歸屬地控制功能實體完成，并且為用戶提供服務的核心控制功能實體（在TISPAN中稱為S-CSCF）不固定，是在用戶登錄網絡之后由HLR根據網絡資源情況臨時指定。這種機制非常靈活地保證了網絡核心設備的冗余備份和安全。
　　3）NGN可以同時支持固定用戶、游牧用戶和移動用戶以及相應的各種接入方式。
2、國外運營商網絡轉型案例分析
　　Sprint是一家全球話音、數據、互聯網提供商，擔負全美的PSTN長途傳輸，話務量每年萎縮7%。傳統交換機和軟交換共存，擴容部分由軟交換承擔。長途電話網有40多個傳統交換機，十幾個軟交換，上百個MGW（media gateway），合資的CAble公司兩年前開始部署Class 4/5的軟交換，不再投資交換網，現有傳統交換機和軟交換將與IMS長期共存。雖然軟交換可以支持寬帶用戶的接入，但是Sprint認為IMS的業(yè)務和控制分離架構更適合提供多媒體業(yè)務，更能保證未來的投資回報。從傳統交換機演進到軟交換的驅動力來看是為了節(jié)省運維費用；從軟交換演進到IMS的驅動力來看是為了提供新業(yè)務，降低用戶離網率。目前Sprint為企業(yè)客戶提供了基于IMS的IP Centrex業(yè)務，企業(yè)客戶可以通過寬帶接入IMS，使用語音留言郵件、點擊撥號和與企業(yè)應用結合的通信業(yè)務。
　　Sprint對IMS網絡的關注點集中在5個方面。
　　1）快速生成新業(yè)務的能力：OSA（開放服務結構）通過Paraly協議向外提供業(yè)務開發(fā)接口，有利于引入SP快速生成新業(yè)務。
　　2）業(yè)務交互組組合的能力：可編程的業(yè)務交互邏輯，根據用戶定購的業(yè)務和呈現狀態(tài)等信息，動態(tài)生成業(yè)務交互邏輯，有利于根據用戶定制業(yè)務。
　　3）網絡的安全性：保護網絡拓撲和安全性、保密性，通過關聯信令與媒體流，提高了IMS的可控制性。
　　4）QoS的控制：EV-DO RevA和IMS的QoS控制機制將結合保證端到端的QoS。
　　5）IMS業(yè)務與非IMS業(yè)務的集成：綜合數據庫HSS（歸屬用戶服務器）方便了用戶定購業(yè)務和single-sign-on；策略控制器可以保證分組業(yè)務的服務質量。
　　Sprint在軟交換向IMS的轉型是比較快的，實現了網絡一定程度的融合。但即使這樣，他仍然認為傳統交換機和軟交換將于IMS長期共存。他們從保證現有用戶基本話音和數據通信的基礎上逐步向用戶提供面向IMS的服務，保證現有業(yè)務不受影響，又逐步拓寬價值鏈。國內運營商應該借鑒他們的實踐經驗，并結合中國自身的通信網絡發(fā)展狀況，制定出適合自己發(fā)展的網絡轉型策略。
3、基于IMS的網絡融合參考架構
　　NGN的遠期目標架構是網絡融合的架構。融合是綜合的、復雜的，它涉及網絡、業(yè)務等多個方面。從網絡架構來看，融合可以發(fā)生在網絡的不同層面。具體體現在業(yè)務層面、控制層面、傳輸層面、接入層面、終端和支撐系統多個層面。從服務的角度來看，融合主要表現為更加豐富多彩的綜合電信業(yè)務，例如統一賬單、統一客服、統一接入、統一認證和統一業(yè)務等。從接入方式的角度來看，在網絡上體現為多種接入方式共用某些網絡的功能實體或設備，從業(yè)務層面的融合來看，融合主要表現為多種業(yè)務的組合，能夠為用戶提供統一的業(yè)務使用環(huán)境和更加豐富多彩的電信業(yè)務。承載網的融合是通過統一的分組承載網絡，提供統一的業(yè)務數據和控制信令的傳輸承載。比如統一的IP網絡。終端設備的融合主要體現在多模多頻終端，實現固定和移動網絡之間的無縫漫游與切換。運維管理層面的融合主要是指運營管理支撐系統和網管系統的融合。
　　這里我們談基于IMS的網絡融合，主要是指核心網會話控制層和業(yè)務層的融合。目的是使IMS成為SIP（會話啟動協議）的通用平臺，為用戶提供豐富多彩的服務�；�于IMS的網絡融合架構見圖1。

圖1　基于IMS的NGN網絡融合架構

　　3.1　接入層

　　接入層支持各種有線和無線終端。固定和無線SIP終端可通過IP接入網直接鏈入，非SIP終端（如H.323）必須通過TAI（終端適配接口）完成H.323和SIP的轉換才能接入IP接入網。各種寬帶IP終端可通過MGW、MGCF、SGW實現與PSTN/PLMN域的傳統窄帶TDM（時分復用）終端實現互通。

　　3.2　傳輸層

　　傳輸層基于一個統一的分組核心網，提供業(yè)務媒體流和控制信息流端到端的傳送。以后NGN的編址應該支持IPv6協議。由于IPv6協議在原理上和IPv4基本相同，都是基于目的IP地址進行數據包轉發(fā)，因此在網絡結構和層次上與IPv4網絡上無本質區(qū)別，可以借鑒原IPv4網絡的許多設計理念和方法來設計NGI（下一代Internet）。運營商一般已有IPv4網絡，如果打算基于現有的IPv4網絡來構建NGI，實現從IPv4網絡向IPv6網絡的演進和過渡，就需要考慮各種因素。在實施演進與過渡時必須遵循相應的原則，如業(yè)務驅動、新業(yè)務的開展必須能為運營商帶來實際利潤；不能對原有的IPv4網絡結構、性能和運行產生較大的影響和沖擊。方案必須是易于理解和實現的，易于管理，不能太復雜等等。除去編址方面的問題，IP傳輸網絡的QoS是一個十分重要的問題，因為多種業(yè)務提供嚴格的QoS是下一代網絡的關鍵性要求。一個理想的端到端的QoS架構應該支持多種接入技術，支持有線和無線網絡融合，支持多管理域，支持多種業(yè)務，并能夠為不同的業(yè)務提供不同的QoS保證。由此可見，在涉及到端到端的網絡QoS中。核心技術是如何將有限的網絡資源最優(yōu)化，以滿足不同業(yè)務的相應QoS需求。因此，網絡在資源分配和業(yè)務調度上必須足夠靈活和智能，而不能像Internet那樣消極地讓用戶來適應網絡。

　　3.3　會話控制層

　　會話控制層的主要功能包括用戶注冊，建立、維持和終止應用級端到端會話，協商多媒體會話的需求和設置，修改當前會話的媒體資源等。統一會話控制是網絡融合的核心。為更好地實現會話控制層的融合，需考慮以下3點：

　　1）SIP差異協調。

　　3GPP IMS呼叫控制使用的SIP來自IETF的SIP，但針對移動接入的特點進行了部分增強和舍棄，主要體現在登記、鑒權和會話策略等方面，為了實現統一的會話控制，需要協調這些差別。另外，由于無線空中接口資源十分有限，3GPP IMS增加了SIP壓縮（SigComp）技術，以節(jié)省無線資源。對于固定接入帶寬資源比較充足的情況，就沒必要壓縮SIP消息。

　　2）多媒體會話資源預留。

　　由于IMS最初是為移動用戶設計的，所以3GPP規(guī)定移動終端可通過PDP語境激活來預留傳輸網絡資源。PDP語境是與在移動網絡分組域上傳輸數據相關的一系列配置和使用設置。移動終端在應用級注冊之前可以激活一個PDP語境來獲得傳輸所需資源；之后，如果想重新協商QoS配置，可以再次激活新的PDP語境。而固定網絡卻沒有制定終端用戶（例如xDSL終端）預留資源的機制，所以需要擴展P-CSCF以及Gq接口，以支持網絡側發(fā)起資源預留請求。

　　3）地址互通。

　　CSCF通過域名服務器（DNS）來確定下一跳的IP地址，完成路由的功能。網絡融合提出了“單一號碼接入”和各種網絡“地址互通”的要求，DNS應支持電子號碼（ENUM）機制，以完成E.164號碼和SIP URI（統一資源標識符）之間的相互轉譯和路由功能。

　　3.4　業(yè)務層

　　開放的業(yè)務層由S-CSCF以及各種應用服務器構成，允許各種業(yè)務提供商通過標準的接口來向網絡提供服務。它目前可提供3種業(yè)務：運營商提供的IP多媒體業(yè)務，傳統智能網業(yè)務和第三方業(yè)務。這種分類方式既考慮到新需求下業(yè)務融合的趨勢，又考慮到傳統業(yè)務的保證：既允許運營商提供增值業(yè)務，也允許用戶根據標準的API在服務器上進行增值業(yè)務開發(fā)，同時支持第三方服務的引入，大大擴展了通信價值鏈。有幾點問題需要注意和考慮：

　　1）智能網業(yè)務擴展。

　　通過在S-CSCF和SCP之間加入IM-SSF，完成移動智能網CAP（CAMEL application part）協議和SIP之間的轉換。為了支持固定智能網業(yè)務，必須對IM-SSF進行擴展，以支持INAP（intelligent network application part）。

　　2）移動固定業(yè)務的融合。

　　由于固定接入網和移動接入網的不同，有些業(yè)務主要是為無線或固定業(yè)務設計的，如寬帶視頻業(yè)務（主要為固定用戶提供）和短消息業(yè)務（主要為移動用戶使用），在網絡融合的情況下，就需要消除這些區(qū)分。這就需要業(yè)務之間具有很強的交互協調能力，SIP在不斷的擴展中應該能夠實現這一目標。

　　3）用戶數據庫的統一。

　　固定寬帶網絡中，用戶的注冊信息記錄于SIP注冊服務器，移動網絡中的用戶信息存放在歸屬用戶服務器（HSS），應該對這兩種數據庫進行統一。目前的看法是不僅移動用戶的業(yè)務屬性要保存在HLR中，固定用戶的業(yè)務屬性也保存在該功能實體中，用戶注冊之后，用戶相關的業(yè)務信息再由HLR下載到為用戶提供服務的核心控制功能實體。

4、國內網絡發(fā)展思路

　　筆者認為，目前國內運營商的主要發(fā)展思路應該是整合網絡資源，提高運行效率，降低網絡運營成本，采用國際先進成熟技術，在發(fā)展和風險之間尋求一個平衡點。電話網向下一代網絡演進的過程中，軟交換是一個不可逾越的過程，運營商應注意的是不同設備商的軟交換產品的相互兼容性，減少重復投資。在IP傳送層面，充分利用現有的比較成熟的最新技術，搭建一個可擴展、高可用、具備一定QoS和安全性的融合的業(yè)務承載平臺，采用國際主流技術MPLS，并積極進行城域網的優(yōu)化和改造，使網絡具有VPN等多種的業(yè)務能力，同時使網絡層次更加清晰化；在控制管理方面進行管理控制集中化，用寬帶接入服務器（BRAS）和業(yè)務路由器（SR）構建清晰的業(yè)務接入控制層，實現集中的業(yè)務提供和控制：在接入層面，繼續(xù)以ADSL為主發(fā)展寬帶接入技術，并積極試驗VDSL2、WiMAX、FTTH。

5、結束語

　　網絡融合是NGN發(fā)展的主旋律。IMS也已經被認為是發(fā)展下一代網絡的必經之路，基于IMS的NGN融合和發(fā)展將是很長一段時間內業(yè)內關注的熱點問題。目前NGN的發(fā)展還在前期研究階段，會話控制、QoS、安全、計費、移動性管理等將是進一步需要重點研究和探討的課題。

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