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从固定移动网络融合展望NGN的发展
 
慧聪网   2006年4月24日9时24分   信息来源:泰尔网    

  固定和移动网络融合(FMC),在十年之前就曾被提出来,FMC被认为是最终的网络融合,提供无差别的移动和固定服务,移动电话提供向固定线路一样的增值服务,固定电话提供全球的移动性,而且可以在一个号码、一个账单、一个服务协议的条件下提供服务。随着其它新技术成为焦点以及电信泡沫的破裂,FMC被放到一边去了。但是FMC从未停止过。目前,随着NGN、3G/B3G、Wi-Fi、IMS技术、融合业务的出现,FMC又被重视起来。FMC被重新重视还有一个原因:国外重要的固定运营商为了走出目前的困境而在移动、固定融合方面做的努力。 

  FMC的含义是通过不同的终端在任何时候、任何地点获取信息和享受多样化的业务。FMC应能做到满足以下需求:屏蔽用户终端,网络类别提供统一、综合的业务;减少网络建设成本;简化网络维护和管理等;需要寻求能够提供收入的新的业务,例如基于SIP的增值业务;与现有基于TDM承载的网络实现互连互通,既能保证网络的平滑演进,又能最大限度地保护现有投资。 

  FMC是建立在网络可分离的前提下,只有这样才能灵活、开放地提供各种各样的业务。首先,应用层与控制层分离,以便获得业务与用户的物理位置具备无关性;其次,控制层与传送层分离,便于呼叫或会话的控制独立于承载的控制,可基于不同承载提供相同的控制能力;再次,传送层与接入层需要完全分离,使得无论何种终端、何种接入方式都可以共享同一承载网络,从而充分利用网络资源,屏蔽网络的复杂性。这样的目标网络技术就是下一代网络(NGN)技术。从业务角度看,现在分属于移动或者固定网络的业务在NGN中由统一的核心控制网络来提供,业务特性也完全统一。NGN的业务及应用已经不再有固定和移动的差别;从核心网络角度来看,与接入技术无关,采用开放的接口,核心网络完全统一,运营商只需要运营单一的核心网;从用户角度来看,采用固定或者移动方式接入的终端,得到统一的认证、统一的业务体验、统一的计费账单。因此,FMC与NGN两个概念密不可分,可以说NGN就是FMC NGN。 

  一、国际组织关于FMC标准化情况 

  目前国际或地区的标准化组织如ITU-T、TISPAN、3GPP、FMCA等都从各个方面,各个角度展开了FMC的研究、发展和完善工作。在电信业界需求的推动下,标准的进展十分迅速。TISPAN和ITU-T NGN-GSI(下一代网络全球标准举措)是ETSI和ITU-T中专门成立的研究NGN的标准组,目的是加快NGN标准的研制工作。3GPP与TISPAN采用IMS作为其下一代网络核心,基于IMS的固定/移动网络业务融合(FMC)得到认同。目前3GPP和TISPAN正积极制定基于IMS的网络架构、网络能力和网络工作流程。ITU-T对FMC的研究主要涉及NGN网络的业务能力和网络框架方面。 

  1.TISPAN基于IMS架构的FMC标准情况 

  TISPAN基于3GPP R6版本进行NGN标准制定。NGN的最终目标就是能够使人随时随地使用任意终端通信。为此TISPAN需要完成以下几个方面的工作。 

  ●一个多业务、多协议、多接入,基于IP的安全、可靠和可信任的网络。由统一的支持QoS的核心网络来提供多业务,允许用户从不同的接入网接入,采用固定或者移动终端。如果多个网络存在,不同的网络可以无缝的互通。 

  ●能够作为业务提供商的引擎,提供实时和非实时通信业务的开放的应用及开发接口,可以采用对等或者客户-服务器的配置。 

  ●支持用户和终端游牧或漫游的功能,可以在网络中不同域或者不同网络之间,可以在固定和移动网络之间。 

  NGN应该提供多种业务和应用,包括实时会话型业务(语音、视频电话)、消息型业务(即时消息、多媒体消息、呈现业务等)、传统业务仿真或互通、内容型业务(VoD、流媒体、广播)。在业务层面很好地实现固定和移动业务的融合。 

  TISPAN的NGN核心网络是以IP网作为承载网络,并由网络附着子系统和资源与接入控制子系统作为传送的控制层。其中NASS实现IP地址分配、传送层的认证、授权、接入网配置、位置信息的管理等,在移动或者游牧的场景下,NASS负责控制终端的接入。RACS则实现QoS的管理机制,实现了Session接入控制,端口控制(包括NAPT),在接入与核心网络之间控制传送资源的分配等功能。 

  TISPAN拟在R1版本中主要提供对多媒体业务的支持,在R2版本中将优化资源使用,在R3版本中将完全实现游牧性。 

  2.ITU基于IMS架构的FMC标准情况 

  ITU-T的FMC和NGN标准工作主要围绕以下几个方面进行。 

  ●NGN的功能架构,采用IMS的核心控制架构,重点在xDSL接入方式。 

  ●支持游牧和移动的架构模型、控制架构和网络能力。 

  ●QoS,定义了QoS的需求和架构,支持端到端的QoS。重点关注多种QoS技术和多个运营商管理域的互通,QoS的分级、信令、资源控制方式和性能监测等方面。 

  ●NGN的控制、信令和认证的能力,使NGN可靠及可控的业务架构能力以及资源控制的能力和相应的信令需求。 

  ●安全,NGN网络安全风险的分析(从终端、UNI和NNI角度)以及NGN认证机制。 

  ●TDM网络向NGN的演进,传统网络向NGN的演进,既可以保证传统业务可以维持,也可以升级到新的网元,提供新的功能。 

  3.3GPP无线核心FMC标准情况 

  目前3GPP FMC的相关工作体现在R7中的FBI与传统网络互通的要求。FBI是3GPP为研究支持固定接入方式对IMS核心及其相关网络功能和实体产生影响进行技术预研的工作立项。主要的工作由3GPP SA2和CT工作组完成,直接的工作成果为TR 23.819。目前该研究报告已基本结束,相应的成果已转化为CR,修改了涉及的IMS规范,如TS 23.228、24.229、29.163。FBI从接入层面研究了FMC对IMS的影响,解决了主要的关键技术问题,后续的QoS和计费问题正在展开。 

  同时,3GPP中FMC相关的工作应该分为两个层面。首先是对固网NGN的支持,即要求IMS同时支持各种固定接入方式和移动接入方式。虽然IMS的呼叫控制采用IETF的SIP,但针对移动接入的特点进行了相应的增强和舍弃,主要体现在登记、鉴权和会话策略等方面,具体消息流程和IETF的规定有一些差别,这是IMS不支持固定接入的一个主要原因。目前3GPP已经和ETSI TISPAN组成联合工作组,研究针对NGN的IMS增强和对IMS产生的影响,包括要求Gq接口应加以扩展来支持NGN接入、对SIP头域扩展实现固定接入定位、采用IM-ALG和TrGW配合的IPv6/v4地址转换和私网穿越等,而且目前对其他接入如Cable等也在展开研究。其次是与传统电路域业务互通的问题。在目前的IMS框架中,IMS业务都承载在分组域上,与电路域只是互通关系,包括对传统电路域信令、承载和各种补充业务的支持。考虑到实际运营需求,IP承载存在QoS等问题,最近的3GPP CT工作组中有许多讨论。针对这方面的提案集中在功能需求方面,包括研究的前提、终端间互通的需求、所支持的会话方案、对UE的需求、对演进方案的设想和建议以及基本的实现架构等等。 

  二、目标融合网络体系架构 

  目标融合网络体系架构是以IMS为核心的,可以与多种接入技术互操作的,支持分层结构的开放式系统。如图1所示。  

图1  目标融合网络体系架构示意图

图1  目标融合网络体系架构示意图

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  分层结构包括业务层(应用层和会话控制层)、传送层和接入层。在接入层面可以以传送层为边界并考虑终端的接入方式进行如下分类。 

  ●移动接入网 

  基于分组交换的接入网络,如GPRS、EDGE、UMTS或TD-SCDMA。 

  ●固定接入网 

  xDSL、以太网或通过ISP接入的网络。 

  ●无线接入网(WLAN) 

  此外,目标融合网络体系架构还应该考虑和现有网络的互通,如PSTN网络和移动网电路域等。 

  目标融合网络体系架构的定义可以基本引用TISPAN和ITU-T定义的NGN功能架构,主要由业务层(包括应用层和会话控制层)和基于IP的传送层构成,如图2所示。  

图2  NGN功能架构

图2  NGN功能架构

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  业务层包括下面的元素:PSTN/ISDN模拟子系统(PSS)即IMS核心子系统,PSTN/ISDN仿真子系统(PES),其它多媒体子系统(如流媒体、基于内容的多播子系统等)和应用,可以用于多个子系统的公共元素(如接入应用、计费功能、用户属性管理、安全管理和路由管理等)。传送层为用户终端提供了基本的IP连接的能力,其中的网络附属子系统(NASS)和资源认证控制子系统(RACS)屏蔽了IP层以下的接入网/核心网所使用的传送技术。 

  业务层的PSS和PES子系统针对不同的终端类型和业务需求而设计。 

  PSS子系统为NGN终端提供基于SIP的多媒体应用和PSTN/ISDN模拟业务。PSS子系统的实现基本完全参照3GPP TS 23.002定义的IMS功能架构的核心部分,即会话控制部分,而应用服务器、传输或媒体相关的功能(如MRFP和IMS-MGW)在其他的子系统实现。 

  PES子系统为连接到NGN中的传统固网终端(指通过MGCP/H.248 IAD/AG接入的PSTN/ISDN终端)提供PSTN/ISDN仿真业务。服务的对象主要针对于现有的大量PSTN终端。PES子系统的实现可以有两种方式:一种是基于软交换的PES;一种是基于IMS的PES。软交换的实现方式是一种相对集中的解决方案,而IMS的实现方式是一种更分布化的解决方案。鉴于ISDN仿真业务,尤其是支持ISDNd4kbit/s非限制,8kHz结构的承载业务的透明传递要求,在ITU-T NGN研究中,ISDN仿真属于NGN R1的要求,也属于基于软交换的演进的R1要求,但不属于基于IMS的演进的R1要求。 

  使用PSS和PES主要目的是使宽窄带域完全分离,即SIP用户通过PSS子系统完成接入和业务提供,窄带用户通过PES子系统完成接入和业务提供。融合在宽带域实现,与窄带域将实现基本的互通。 

  1.固定网络演进方式 

  固定网络的演进道路可以有两种方式:第一种是将现网TDM交换机升级或替换为软交换,部署TISPAN所定义的基于软交换的PES网,并在将来基于软交换网络提供增强的业务能力;第二种方式是建设基于IMS网络的PSTN/ISDN仿真网络,并视情况将其发展为基于IMS的模拟子系统,为用户提供增强的业务能力。 

  2.移动网络演进方式 

  固定网络的演进道路可以有两种方式。 

  *对于已经有移动网络的公司来说,选择将现有的移动网演进到R4,然后在此基础上开展固定网络业务。这种方式一是可以保护现有投资,二是由于其用户规模已经很大,频率资源已经很紧张,提高频率资源的利用率是当务之急。 

  *对于全新的移动运营公司来说,选择R5是理想的。这种方式一是新建移动网络,不存在保护已有投资的问题,可避免从R4向R5演进问题,二是由于其是新移动运营商,初期用户小,频率资源丰富。 

  三、FMC关键技术问题 

  FMC关键技术的标准化情况,从核心网、传送网、接入网、业务架构和终端技术各个方面来看,国际标准组织都在积极制定各种标准,表1列出了各种关键技术在各个标准组织中的进展情况。 

表1 FMC各种关键技术进展情况 
FMC关键技术标准
描述
进展
IMS
IP多媒体子系统,完成基于SIP的会话/呼叫控制。是NGN的核心控制部件。3GPP的IMS核心架构,TISPAN和ITU GSI直接引入,并为固网做相应的改变
TISPAN和ITU GSI的R1是在3GPP R6的基础上发展而来的
移动性管理
移动性分为网间移动、网内移动和接入网内移动三种情况,包括了业务持续性、终端和用户可以在不同地点接入网络等概念,分为漫游和游牧两大类
TISPAN和ITU GSI的R1主要目标是实现游牧功能
统一数据库技术
用户数据统一存储,管理及应用是FMC的基础,实现业务更加便捷,用户数据不再与各种应用网络绑定
3GPP研究了移动网络中数据的组织和管理,TISPAN在固网方面做了扩展
SIP
IETF制定该标准用于控制交互式的会话多媒体业务,承载在IP层之上
RFC3261,3GPP和TISPAN与IETF紧密合作,提出需求,并由IETF实现SIP协议的扩展,包括针对PSS和PES增值业务的协议扩展
Diameter/Radius
IETF制定此标准用于认证信息的传递
RADIUS已经广泛使用,在NGN中有扩展的要求,而Diameter有望成为替代的接口协议
统一认证技术
分为传送层的认证和业务层的认证。提供NGN网络的安全性基础
TISPAN在3GPP的认证技术基础上制定适用于固网的标准。目前热点问题是Single sign on
编号、命名和编址
用户和终端设备的编号、命名和编制牵涉到承载层和业务层的地址、命名以及管理问题
3GPP主要关注在移动编号方面,TISPAN和ITU主要关注固网的编号问题。目前普遍认为E.164是NGN网络中必须采用的编号方式,同时SIP URL方式也是普遍采用的方式。技术的融合提出了编号和命名计划融合的需求,从而要求相应的管理者之间互相协调,同时验证用户对号码的拥有权的需求增加
业务平台技术
同时为固定和移动用户提供业务,有利于为用户提供一致的服务体验,也有利于业务的提供和开展,是FMC的首要目标
对业务能力的标准化,通过标准化的业务能力的组合、重用实现各种不同的应用和新能力

  四、结束语 

  FMC是全球所有电信运营商和系统设备供应商都非常关注的话题。自2005年以来,全球领先的电信运营商纷纷开始了在FMC业务方面的研究,通过集成固定网络和移动网络的接入,使用户体会到通信服务无处不在的便利。国际标准化组织也加快了FMC为主要概念的标准制订工作。 
 
作者:石友康 
 
 
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