電信網絡融合發展趨勢的研究
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/5 源自:中華職工學習網 【字體：
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1 網絡融合的必要性
(1)PSTN網的弊端逐步顯現
PSTN網從建設到目前的成熟應用已經經歷了幾十年的時間,它為實時的語音通信提供了優質的平臺,但是隨著人們對各種豐富業務需求的不斷提高,PSTN網的弊端也逐漸暴露出來:
業務種類單一,只能提供窄帶話音業務。
網絡節點過多,維護管理困難。
呼叫控制與承載相關,信令和話務均需逐級轉發,浪費網絡資源。
業務開發復雜,能力有限,業務開展困難。
所有這些問題,給電信運營商帶來了很大的困擾。而在此時Internet網絡發展得如火如荼,它是作為一個“盡力而為”的網絡而出現的,其簡單、靈活、開放性的特點吸引了大家的視線,寬帶用戶量因此得到高速發展,大有超過交換網之勢,但是正是由于它“盡力而為”的特點,使得其QoS無法保證,無法提供電信級的可靠安全的網絡。
這一切使得人們不得不尋求一種更靈活、更開放、更安全、更可靠、更易于維護的網絡技術,在這種情況下,NGN網絡應運而生。
(2)多網融合需求不斷增強
從網絡運營的角度來看,目前中國的電信網絡已形成多個相對獨立的網絡,包括固定電話網、移動網、有線電視網、H.323網、Internet網等,這些網絡的格局縱向獨立,每種不同網絡有其特定的網絡資源組成方式,并基于這些網絡資源提供特定的功能和業務。這種“一種業務,一種網絡”的網絡格局已逐漸暴露其固有的弊端:多種復雜的協議、復雜的網絡共存;網絡管理和維護成本很高;不利于網絡資源尤其是傳輸資源的共享;不便于跨網絡多功能綜合業務的提供。
從業務需求的角度來看,固定話音業務逐漸萎縮,移動和數據業務快速增長,用戶對個性化、多樣化業務需求不斷增強。
從未來發展的角度來看,多種網絡融合對于用戶來說,可使用任一終端(移動臺、PDA、PC等)通過任一方式接入網絡(WLAN、DSL、GPRS等),而且號碼可唯一、帳單可唯一,非常方便靈活;對于網絡運營商或業務提供商來說,可以提供豐富、統一的業務,便于市場細分,擴大客戶群和提高客戶忠誠度,降低建設和運維成本;對于設備提供商來說,優化其研發進程、便于軟、硬件的重用,能夠提供更好、更豐富的通用的產品。
2 網絡融合研究現狀
3GPP、ETSI、ITU-T等國際組織開展了網絡融合問題的研究,總體上處于體系架構討論階段。
其中,3GPP研究熱點集中在三個方面:如何在IMS域中應用IPv6解決地址問題,以盡快實現IMS;如何協調移動和固定網絡中SIP協議的差異;以及是否要在電路域上承載實時業務以達到較高的QoS保證。
ETSI TISPAN目前正在制訂NGN相關規范,命名為TISPAN_NGN Release 1,其總體研究目標為:固定終端能夠獲得3GPP IMS核心網提供的所有業務;能全部或部分替代現有核心網提供的PSTN/ISDN業務;支持用戶或終端的移動;提供QoS控制功能;提供業務的開發和互操作能力,提供第三方業務能力。
TISPAN和3GPP還合作開展IMS相關研究,在重用IMS概念基礎上,重點關注用戶識別卡問題以及業務引擎問題。
ITU-T于2004年6月成立的FGNGN(NGN專題組)也以IMS為基礎,對網絡架構、移動性以及業務等方面進行研究,如NGN業務需求、支持多種接入方式、固網和移動網絡的融合等,并明確了NGN的Release1的業務以IMS Release 6中定義的業務為起點。
3 固定交換網向NGN的演進
NGN基于呼叫控制與承載控制相分離,業務與控制相分離的思想,它采用軟交換為核心技術,承載于分組網絡之上,將原有的交換機分解成軟交換設備和媒體網關,并通過基于IP傳輸的協議實現呼叫、業務的控制和語音、數據的傳輸,不僅解決了目前交換網存在的問題,更重要的是它將交換網和數據網巧妙有機地結合起來,并在此基礎上又提出了多種靈活豐富的業務提供方式,使得運營商、設備廠商、乃至第三方快速提供綜合化或個性化業務成為可能。另外它也考慮到網絡的循序漸進的發展規則,從而通過接入網關、綜合接入設備等設備提供了普通POTS終端接入的方式,通過中繼網關提供了有效的與PSTN網絡互通的方式。綜上所述,固定交換網確定了從PSTN向NGN演進的發展趨勢。
原有的交換機演進成為軟交換設備和媒體網關,并增加了應用服務器等業務平臺,NGN網絡除了可接入窄帶話機,還可接入SIP終端、PC等寬帶終端,而原有的基于TDM方式的電路交換網也逐步由基于IP的承載網所替代。
4 移動核心網向IMS的演進
移動核心網也同樣經歷了技術的變革,其2G網絡采用了與PSTN類似的網絡結構,核心網絡主要由MSC交換設備組成,另外由于移動的特性引入了用戶數據庫(HLR)、鑒權中心(AUC)等,MSC同樣采用了分級組網的模式,利用七號信令控制,實現了窄帶話音的傳送。
發展到目前正在興起的3G網絡,在WCDMA R4階段,其核心網絡CS域也開始向軟交換的結構發展,它將原來的MSC交換機分離成移動軟交換(MSC Server)和媒體網關(MGW),實現了呼叫控制與承載控制相分離。與NGN所不同的是,CS域仍然旨在提供窄帶話音業務,數據業務由PS域提供,移動軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協議,而NGN中的固定軟交換除了提供傳統話音業務,其寬帶軟交換功能還可提供數據和多媒體業務,固定軟交換之間的呼叫或會話控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5階段,核心網又引入了多媒體域(IMS),它基于GPRS承載,用于提供多媒體業務。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成會話控制的主要實體,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服務CSCF),其中P-CSCF是終端接入IMS的第一個聯系點,I-CSCF是歸屬地用于屏蔽網絡結構的接入點,S-CSCF用于完成實際的會話控制和業務提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 網絡在信令層上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承載層分組網絡和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于選擇通過哪個MGCF與PSTN等其他固定網絡相連,HSS(Home Subscriber Server)則是存儲用戶屬性的數據庫。MRF(Multimedia Resource Function)用于媒體資源的控制和處理。圖3為WCDMA R5階段典型的網絡結構。
WCDMA R6階段則繼續增強和完善IMS,在功能上支持和IP網絡、WLAN的互通,并增強了QoS和基于服務的本地策略等,在業務上支持基于IMS的會議控制、組特性的業務、在線(Presence)業務等。
5 網絡融合的發展思路
由上文可見,移動核心網與固定交換網的發展經歷了相似的歷程,未來的網絡都將是以軟交換為核心、以分組網為承載、通過與網絡分離的業務平臺靈活提供豐富業務的網絡,同樣的架構、類似的技術給網絡融合帶來了前所未有的契機。
(1)PSTN網的弊端逐步顯現
PSTN網從建設到目前的成熟應用已經經歷了幾十年的時間,它為實時的語音通信提供了優質的平臺,但是隨著人們對各種豐富業務需求的不斷提高,PSTN網的弊端也逐漸暴露出來:
業務種類單一,只能提供窄帶話音業務。
網絡節點過多,維護管理困難。
呼叫控制與承載相關,信令和話務均需逐級轉發,浪費網絡資源。
業務開發復雜,能力有限,業務開展困難。
所有這些問題,給電信運營商帶來了很大的困擾。而在此時Internet網絡發展得如火如荼,它是作為一個“盡力而為”的網絡而出現的,其簡單、靈活、開放性的特點吸引了大家的視線,寬帶用戶量因此得到高速發展,大有超過交換網之勢,但是正是由于它“盡力而為”的特點,使得其QoS無法保證,無法提供電信級的可靠安全的網絡。
這一切使得人們不得不尋求一種更靈活、更開放、更安全、更可靠、更易于維護的網絡技術,在這種情況下,NGN網絡應運而生。
(2)多網融合需求不斷增強
從網絡運營的角度來看,目前中國的電信網絡已形成多個相對獨立的網絡,包括固定電話網、移動網、有線電視網、H.323網、Internet網等,這些網絡的格局縱向獨立,每種不同網絡有其特定的網絡資源組成方式,并基于這些網絡資源提供特定的功能和業務。這種“一種業務,一種網絡”的網絡格局已逐漸暴露其固有的弊端:多種復雜的協議、復雜的網絡共存;網絡管理和維護成本很高;不利于網絡資源尤其是傳輸資源的共享;不便于跨網絡多功能綜合業務的提供。
從業務需求的角度來看,固定話音業務逐漸萎縮,移動和數據業務快速增長,用戶對個性化、多樣化業務需求不斷增強。
從未來發展的角度來看,多種網絡融合對于用戶來說,可使用任一終端(移動臺、PDA、PC等)通過任一方式接入網絡(WLAN、DSL、GPRS等),而且號碼可唯一、帳單可唯一,非常方便靈活;對于網絡運營商或業務提供商來說,可以提供豐富、統一的業務,便于市場細分,擴大客戶群和提高客戶忠誠度,降低建設和運維成本;對于設備提供商來說,優化其研發進程、便于軟、硬件的重用,能夠提供更好、更豐富的通用的產品。
2 網絡融合研究現狀
3GPP、ETSI、ITU-T等國際組織開展了網絡融合問題的研究,總體上處于體系架構討論階段。
其中,3GPP研究熱點集中在三個方面:如何在IMS域中應用IPv6解決地址問題,以盡快實現IMS;如何協調移動和固定網絡中SIP協議的差異;以及是否要在電路域上承載實時業務以達到較高的QoS保證。
ETSI TISPAN目前正在制訂NGN相關規范,命名為TISPAN_NGN Release 1,其總體研究目標為:固定終端能夠獲得3GPP IMS核心網提供的所有業務;能全部或部分替代現有核心網提供的PSTN/ISDN業務;支持用戶或終端的移動;提供QoS控制功能;提供業務的開發和互操作能力,提供第三方業務能力。
TISPAN和3GPP還合作開展IMS相關研究,在重用IMS概念基礎上,重點關注用戶識別卡問題以及業務引擎問題。
ITU-T于2004年6月成立的FGNGN(NGN專題組)也以IMS為基礎,對網絡架構、移動性以及業務等方面進行研究,如NGN業務需求、支持多種接入方式、固網和移動網絡的融合等,并明確了NGN的Release1的業務以IMS Release 6中定義的業務為起點。
3 固定交換網向NGN的演進
NGN基于呼叫控制與承載控制相分離,業務與控制相分離的思想,它采用軟交換為核心技術,承載于分組網絡之上,將原有的交換機分解成軟交換設備和媒體網關,并通過基于IP傳輸的協議實現呼叫、業務的控制和語音、數據的傳輸,不僅解決了目前交換網存在的問題,更重要的是它將交換網和數據網巧妙有機地結合起來,并在此基礎上又提出了多種靈活豐富的業務提供方式,使得運營商、設備廠商、乃至第三方快速提供綜合化或個性化業務成為可能。另外它也考慮到網絡的循序漸進的發展規則,從而通過接入網關、綜合接入設備等設備提供了普通POTS終端接入的方式,通過中繼網關提供了有效的與PSTN網絡互通的方式。綜上所述,固定交換網確定了從PSTN向NGN演進的發展趨勢。
原有的交換機演進成為軟交換設備和媒體網關,并增加了應用服務器等業務平臺,NGN網絡除了可接入窄帶話機,還可接入SIP終端、PC等寬帶終端,而原有的基于TDM方式的電路交換網也逐步由基于IP的承載網所替代。
4 移動核心網向IMS的演進
移動核心網也同樣經歷了技術的變革,其2G網絡采用了與PSTN類似的網絡結構,核心網絡主要由MSC交換設備組成,另外由于移動的特性引入了用戶數據庫(HLR)、鑒權中心(AUC)等,MSC同樣采用了分級組網的模式,利用七號信令控制,實現了窄帶話音的傳送。
發展到目前正在興起的3G網絡,在WCDMA R4階段,其核心網絡CS域也開始向軟交換的結構發展,它將原來的MSC交換機分離成移動軟交換(MSC Server)和媒體網關(MGW),實現了呼叫控制與承載控制相分離。與NGN所不同的是,CS域仍然旨在提供窄帶話音業務,數據業務由PS域提供,移動軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協議,而NGN中的固定軟交換除了提供傳統話音業務,其寬帶軟交換功能還可提供數據和多媒體業務,固定軟交換之間的呼叫或會話控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5階段,核心網又引入了多媒體域(IMS),它基于GPRS承載,用于提供多媒體業務。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成會話控制的主要實體,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服務CSCF),其中P-CSCF是終端接入IMS的第一個聯系點,I-CSCF是歸屬地用于屏蔽網絡結構的接入點,S-CSCF用于完成實際的會話控制和業務提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 網絡在信令層上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承載層分組網絡和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于選擇通過哪個MGCF與PSTN等其他固定網絡相連,HSS(Home Subscriber Server)則是存儲用戶屬性的數據庫。MRF(Multimedia Resource Function)用于媒體資源的控制和處理。圖3為WCDMA R5階段典型的網絡結構。
WCDMA R6階段則繼續增強和完善IMS,在功能上支持和IP網絡、WLAN的互通,并增強了QoS和基于服務的本地策略等,在業務上支持基于IMS的會議控制、組特性的業務、在線(Presence)業務等。
5 網絡融合的發展思路
由上文可見,移動核心網與固定交換網的發展經歷了相似的歷程,未來的網絡都將是以軟交換為核心、以分組網為承載、通過與網絡分離的業務平臺靈活提供豐富業務的網絡,同樣的架構、類似的技術給網絡融合帶來了前所未有的契機。
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