電信網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展趨勢的研究
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/5 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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1 網(wǎng)絡(luò)融合的必要性
(1)PSTN網(wǎng)的弊端逐步顯現(xiàn)
PSTN網(wǎng)從建設(shè)到目前的成熟應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的時(shí)間,它為實(shí)時(shí)的語音通信提供了優(yōu)質(zhì)的平臺(tái),但是隨著人們對各種豐富業(yè)務(wù)需求的不斷提高,PSTN網(wǎng)的弊端也逐漸暴露出來:
業(yè)務(wù)種類單一,只能提供窄帶話音業(yè)務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過多,維護(hù)管理困難。
呼叫控制與承載相關(guān),信令和話務(wù)均需逐級(jí)轉(zhuǎn)發(fā),浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。
業(yè)務(wù)開發(fā)復(fù)雜,能力有限,業(yè)務(wù)開展困難。
所有這些問題,給電信運(yùn)營商帶來了很大的困擾。而在此時(shí)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得如火如荼,它是作為一個(gè)“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)的,其簡單、靈活、開放性的特點(diǎn)吸引了大家的視線,寬帶用戶量因此得到高速發(fā)展,大有超過交換網(wǎng)之勢,但是正是由于它“盡力而為”的特點(diǎn),使得其QoS無法保證,無法提供電信級(jí)的可靠安全的網(wǎng)絡(luò)。
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(hù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在這種情況下,NGN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。
(2)多網(wǎng)融合需求不斷增強(qiáng)
從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的角度來看,目前中國的電信網(wǎng)絡(luò)已形成多個(gè)相對獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),包括固定電話網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、H.323網(wǎng)、Internet網(wǎng)等,這些網(wǎng)絡(luò)的格局縱向獨(dú)立,每種不同網(wǎng)絡(luò)有其特定的網(wǎng)絡(luò)資源組成方式,并基于這些網(wǎng)絡(luò)資源提供特定的功能和業(yè)務(wù)。這種“一種業(yè)務(wù),一種網(wǎng)絡(luò)”的網(wǎng)絡(luò)格局已逐漸暴露其固有的弊端:多種復(fù)雜的協(xié)議、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)共存;網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)成本很高;不利于網(wǎng)絡(luò)資源尤其是傳輸資源的共享;不便于跨網(wǎng)絡(luò)多功能綜合業(yè)務(wù)的提供。
從業(yè)務(wù)需求的角度來看,固定話音業(yè)務(wù)逐漸萎縮,移動(dòng)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長,用戶對個(gè)性化、多樣化業(yè)務(wù)需求不斷增強(qiáng)。
從未來發(fā)展的角度來看,多種網(wǎng)絡(luò)融合對于用戶來說,可使用任一終端(移動(dòng)臺(tái)、PDA、PC等)通過任一方式接入網(wǎng)絡(luò)(WLAN、DSL、GPRS等),而且號(hào)碼可唯一、帳單可唯一,非常方便靈活;對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或業(yè)務(wù)提供商來說,可以提供豐富、統(tǒng)一的業(yè)務(wù),便于市場細(xì)分,擴(kuò)大客戶群和提高客戶忠誠度,降低建設(shè)和運(yùn)維成本;對于設(shè)備提供商來說,優(yōu)化其研發(fā)進(jìn)程、便于軟、硬件的重用,能夠提供更好、更豐富的通用的產(chǎn)品。
2 網(wǎng)絡(luò)融合研究現(xiàn)狀
3GPP、ETSI、ITU-T等國際組織開展了網(wǎng)絡(luò)融合問題的研究,總體上處于體系架構(gòu)討論階段。
其中,3GPP研究熱點(diǎn)集中在三個(gè)方面:如何在IMS域中應(yīng)用IPv6解決地址問題,以盡快實(shí)現(xiàn)IMS;如何協(xié)調(diào)移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)中SIP協(xié)議的差異;以及是否要在電路域上承載實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)以達(dá)到較高的QoS保證。
ETSI TISPAN目前正在制訂NGN相關(guān)規(guī)范,命名為TISPAN_NGN Release 1,其總體研究目標(biāo)為:固定終端能夠獲得3GPP IMS核心網(wǎng)提供的所有業(yè)務(wù);能全部或部分替代現(xiàn)有核心網(wǎng)提供的PSTN/ISDN業(yè)務(wù);支持用戶或終端的移動(dòng);提供QoS控制功能;提供業(yè)務(wù)的開發(fā)和互操作能力,提供第三方業(yè)務(wù)能力。
TISPAN和3GPP還合作開展IMS相關(guān)研究,在重用IMS概念基礎(chǔ)上,重點(diǎn)關(guān)注用戶識(shí)別卡問題以及業(yè)務(wù)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(chǔ),對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、移動(dòng)性以及業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行研究,如NGN業(yè)務(wù)需求、支持多種接入方式、固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合等,并明確了NGN的Release1的業(yè)務(wù)以IMS Release 6中定義的業(yè)務(wù)為起點(diǎn)。
3 固定交換網(wǎng)向NGN的演進(jìn)
NGN基于呼叫控制與承載控制相分離,業(yè)務(wù)與控制相分離的思想,它采用軟交換為核心技術(shù),承載于分組網(wǎng)絡(luò)之上,將原有的交換機(jī)分解成軟交換設(shè)備和媒體網(wǎng)關(guān),并通過基于IP傳輸?shù)膮f(xié)議實(shí)現(xiàn)呼叫、業(yè)務(wù)的控制和語音、數(shù)據(jù)的傳輸,不僅解決了目前交換網(wǎng)存在的問題,更重要的是它將交換網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)巧妙有機(jī)地結(jié)合起來,并在此基礎(chǔ)上又提出了多種靈活豐富的業(yè)務(wù)提供方式,使得運(yùn)營商、設(shè)備廠商、乃至第三方快速提供綜合化或個(gè)性化業(yè)務(wù)成為可能。另外它也考慮到網(wǎng)絡(luò)的循序漸進(jìn)的發(fā)展規(guī)則,從而通過接入網(wǎng)關(guān)、綜合接入設(shè)備等設(shè)備提供了普通POTS終端接入的方式,通過中繼網(wǎng)關(guān)提供了有效的與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的方式。綜上所述,固定交換網(wǎng)確定了從PSTN向NGN演進(jìn)的發(fā)展趨勢。
原有的交換機(jī)演進(jìn)成為軟交換設(shè)備和媒體網(wǎng)關(guān),并增加了應(yīng)用服務(wù)器等業(yè)務(wù)平臺(tái),NGN網(wǎng)絡(luò)除了可接入窄帶話機(jī),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(wǎng)也逐步由基于IP的承載網(wǎng)所替代。
4 移動(dòng)核心網(wǎng)向IMS的演進(jìn)
移動(dòng)核心網(wǎng)也同樣經(jīng)歷了技術(shù)的變革,其2G網(wǎng)絡(luò)采用了與PSTN類似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),核心網(wǎng)絡(luò)主要由MSC交換設(shè)備組成,另外由于移動(dòng)的特性引入了用戶數(shù)據(jù)庫(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)等,MSC同樣采用了分級(jí)組網(wǎng)的模式,利用七號(hào)信令控制,實(shí)現(xiàn)了窄帶話音的傳送。
發(fā)展到目前正在興起的3G網(wǎng)絡(luò),在WCDMA R4階段,其核心網(wǎng)絡(luò)CS域也開始向軟交換的結(jié)構(gòu)發(fā)展,它將原來的MSC交換機(jī)分離成移動(dòng)軟交換(MSC Server)和媒體網(wǎng)關(guān)(MGW),實(shí)現(xiàn)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(yè)務(wù),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由PS域提供,移動(dòng)軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協(xié)議,而NGN中的固定軟交換除了提供傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù),其寬帶軟交換功能還可提供數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù),固定軟交換之間的呼叫或會(huì)話控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5階段,核心網(wǎng)又引入了多媒體域(IMS),它基于GPRS承載,用于提供多媒體業(yè)務(wù)。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成會(huì)話控制的主要實(shí)體,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服務(wù)CSCF),其中P-CSCF是終端接入IMS的第一個(gè)聯(lián)系點(diǎn),I-CSCF是歸屬地用于屏蔽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的接入點(diǎn),S-CSCF用于完成實(shí)際的會(huì)話控制和業(yè)務(wù)提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 網(wǎng)絡(luò)在信令層上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承載層分組網(wǎng)絡(luò)和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于選擇通過哪個(gè)MGCF與PSTN等其他固定網(wǎng)絡(luò)相連,HSS(Home Subscriber Server)則是存儲(chǔ)用戶屬性的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
WCDMA R6階段則繼續(xù)增強(qiáng)和完善IMS,在功能上支持和IP網(wǎng)絡(luò)、WLAN的互通,并增強(qiáng)了QoS和基于服務(wù)的本地策略等,在業(yè)務(wù)上支持基于IMS的會(huì)議控制、組特性的業(yè)務(wù)、在線(Presence)業(yè)務(wù)等。
5 網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展思路
由上文可見,移動(dòng)核心網(wǎng)與固定交換網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了相似的歷程,未來的網(wǎng)絡(luò)都將是以軟交換為核心、以分組網(wǎng)為承載、通過與網(wǎng)絡(luò)分離的業(yè)務(wù)平臺(tái)靈活提供豐富業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò),同樣的架構(gòu)、類似的技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)融合帶來了前所未有的契機(jī)。
(1)PSTN網(wǎng)的弊端逐步顯現(xiàn)
PSTN網(wǎng)從建設(shè)到目前的成熟應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年的時(shí)間,它為實(shí)時(shí)的語音通信提供了優(yōu)質(zhì)的平臺(tái),但是隨著人們對各種豐富業(yè)務(wù)需求的不斷提高,PSTN網(wǎng)的弊端也逐漸暴露出來:
業(yè)務(wù)種類單一,只能提供窄帶話音業(yè)務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)過多,維護(hù)管理困難。
呼叫控制與承載相關(guān),信令和話務(wù)均需逐級(jí)轉(zhuǎn)發(fā),浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源。
業(yè)務(wù)開發(fā)復(fù)雜,能力有限,業(yè)務(wù)開展困難。
所有這些問題,給電信運(yùn)營商帶來了很大的困擾。而在此時(shí)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得如火如荼,它是作為一個(gè)“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)的,其簡單、靈活、開放性的特點(diǎn)吸引了大家的視線,寬帶用戶量因此得到高速發(fā)展,大有超過交換網(wǎng)之勢,但是正是由于它“盡力而為”的特點(diǎn),使得其QoS無法保證,無法提供電信級(jí)的可靠安全的網(wǎng)絡(luò)。
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(hù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在這種情況下,NGN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。
(2)多網(wǎng)融合需求不斷增強(qiáng)
從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的角度來看,目前中國的電信網(wǎng)絡(luò)已形成多個(gè)相對獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),包括固定電話網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、H.323網(wǎng)、Internet網(wǎng)等,這些網(wǎng)絡(luò)的格局縱向獨(dú)立,每種不同網(wǎng)絡(luò)有其特定的網(wǎng)絡(luò)資源組成方式,并基于這些網(wǎng)絡(luò)資源提供特定的功能和業(yè)務(wù)。這種“一種業(yè)務(wù),一種網(wǎng)絡(luò)”的網(wǎng)絡(luò)格局已逐漸暴露其固有的弊端:多種復(fù)雜的協(xié)議、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)共存;網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)成本很高;不利于網(wǎng)絡(luò)資源尤其是傳輸資源的共享;不便于跨網(wǎng)絡(luò)多功能綜合業(yè)務(wù)的提供。
從業(yè)務(wù)需求的角度來看,固定話音業(yè)務(wù)逐漸萎縮,移動(dòng)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長,用戶對個(gè)性化、多樣化業(yè)務(wù)需求不斷增強(qiáng)。
從未來發(fā)展的角度來看,多種網(wǎng)絡(luò)融合對于用戶來說,可使用任一終端(移動(dòng)臺(tái)、PDA、PC等)通過任一方式接入網(wǎng)絡(luò)(WLAN、DSL、GPRS等),而且號(hào)碼可唯一、帳單可唯一,非常方便靈活;對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或業(yè)務(wù)提供商來說,可以提供豐富、統(tǒng)一的業(yè)務(wù),便于市場細(xì)分,擴(kuò)大客戶群和提高客戶忠誠度,降低建設(shè)和運(yùn)維成本;對于設(shè)備提供商來說,優(yōu)化其研發(fā)進(jìn)程、便于軟、硬件的重用,能夠提供更好、更豐富的通用的產(chǎn)品。
2 網(wǎng)絡(luò)融合研究現(xiàn)狀
3GPP、ETSI、ITU-T等國際組織開展了網(wǎng)絡(luò)融合問題的研究,總體上處于體系架構(gòu)討論階段。
其中,3GPP研究熱點(diǎn)集中在三個(gè)方面:如何在IMS域中應(yīng)用IPv6解決地址問題,以盡快實(shí)現(xiàn)IMS;如何協(xié)調(diào)移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)中SIP協(xié)議的差異;以及是否要在電路域上承載實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)以達(dá)到較高的QoS保證。
ETSI TISPAN目前正在制訂NGN相關(guān)規(guī)范,命名為TISPAN_NGN Release 1,其總體研究目標(biāo)為:固定終端能夠獲得3GPP IMS核心網(wǎng)提供的所有業(yè)務(wù);能全部或部分替代現(xiàn)有核心網(wǎng)提供的PSTN/ISDN業(yè)務(wù);支持用戶或終端的移動(dòng);提供QoS控制功能;提供業(yè)務(wù)的開發(fā)和互操作能力,提供第三方業(yè)務(wù)能力。
TISPAN和3GPP還合作開展IMS相關(guān)研究,在重用IMS概念基礎(chǔ)上,重點(diǎn)關(guān)注用戶識(shí)別卡問題以及業(yè)務(wù)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(chǔ),對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、移動(dòng)性以及業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行研究,如NGN業(yè)務(wù)需求、支持多種接入方式、固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合等,并明確了NGN的Release1的業(yè)務(wù)以IMS Release 6中定義的業(yè)務(wù)為起點(diǎn)。
3 固定交換網(wǎng)向NGN的演進(jìn)
NGN基于呼叫控制與承載控制相分離,業(yè)務(wù)與控制相分離的思想,它采用軟交換為核心技術(shù),承載于分組網(wǎng)絡(luò)之上,將原有的交換機(jī)分解成軟交換設(shè)備和媒體網(wǎng)關(guān),并通過基于IP傳輸?shù)膮f(xié)議實(shí)現(xiàn)呼叫、業(yè)務(wù)的控制和語音、數(shù)據(jù)的傳輸,不僅解決了目前交換網(wǎng)存在的問題,更重要的是它將交換網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)巧妙有機(jī)地結(jié)合起來,并在此基礎(chǔ)上又提出了多種靈活豐富的業(yè)務(wù)提供方式,使得運(yùn)營商、設(shè)備廠商、乃至第三方快速提供綜合化或個(gè)性化業(yè)務(wù)成為可能。另外它也考慮到網(wǎng)絡(luò)的循序漸進(jìn)的發(fā)展規(guī)則,從而通過接入網(wǎng)關(guān)、綜合接入設(shè)備等設(shè)備提供了普通POTS終端接入的方式,通過中繼網(wǎng)關(guān)提供了有效的與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的方式。綜上所述,固定交換網(wǎng)確定了從PSTN向NGN演進(jìn)的發(fā)展趨勢。
原有的交換機(jī)演進(jìn)成為軟交換設(shè)備和媒體網(wǎng)關(guān),并增加了應(yīng)用服務(wù)器等業(yè)務(wù)平臺(tái),NGN網(wǎng)絡(luò)除了可接入窄帶話機(jī),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(wǎng)也逐步由基于IP的承載網(wǎng)所替代。
4 移動(dòng)核心網(wǎng)向IMS的演進(jìn)
移動(dòng)核心網(wǎng)也同樣經(jīng)歷了技術(shù)的變革,其2G網(wǎng)絡(luò)采用了與PSTN類似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),核心網(wǎng)絡(luò)主要由MSC交換設(shè)備組成,另外由于移動(dòng)的特性引入了用戶數(shù)據(jù)庫(HLR)、鑒權(quán)中心(AUC)等,MSC同樣采用了分級(jí)組網(wǎng)的模式,利用七號(hào)信令控制,實(shí)現(xiàn)了窄帶話音的傳送。
發(fā)展到目前正在興起的3G網(wǎng)絡(luò),在WCDMA R4階段,其核心網(wǎng)絡(luò)CS域也開始向軟交換的結(jié)構(gòu)發(fā)展,它將原來的MSC交換機(jī)分離成移動(dòng)軟交換(MSC Server)和媒體網(wǎng)關(guān)(MGW),實(shí)現(xiàn)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(yè)務(wù),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由PS域提供,移動(dòng)軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協(xié)議,而NGN中的固定軟交換除了提供傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù),其寬帶軟交換功能還可提供數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù),固定軟交換之間的呼叫或會(huì)話控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5階段,核心網(wǎng)又引入了多媒體域(IMS),它基于GPRS承載,用于提供多媒體業(yè)務(wù)。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成會(huì)話控制的主要實(shí)體,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服務(wù)CSCF),其中P-CSCF是終端接入IMS的第一個(gè)聯(lián)系點(diǎn),I-CSCF是歸屬地用于屏蔽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的接入點(diǎn),S-CSCF用于完成實(shí)際的會(huì)話控制和業(yè)務(wù)提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 網(wǎng)絡(luò)在信令層上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承載層分組網(wǎng)絡(luò)和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于選擇通過哪個(gè)MGCF與PSTN等其他固定網(wǎng)絡(luò)相連,HSS(Home Subscriber Server)則是存儲(chǔ)用戶屬性的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
WCDMA R6階段則繼續(xù)增強(qiáng)和完善IMS,在功能上支持和IP網(wǎng)絡(luò)、WLAN的互通,并增強(qiáng)了QoS和基于服務(wù)的本地策略等,在業(yè)務(wù)上支持基于IMS的會(huì)議控制、組特性的業(yè)務(wù)、在線(Presence)業(yè)務(wù)等。
5 網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展思路
由上文可見,移動(dòng)核心網(wǎng)與固定交換網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了相似的歷程,未來的網(wǎng)絡(luò)都將是以軟交換為核心、以分組網(wǎng)為承載、通過與網(wǎng)絡(luò)分離的業(yè)務(wù)平臺(tái)靈活提供豐富業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò),同樣的架構(gòu)、類似的技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)融合帶來了前所未有的契機(jī)。
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