固定與移動網(wǎng)一步步走向融合
李衛(wèi)剛
2005/12/02
隨著3G的臨近，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)同時引入了軟交換的設(shè)計思想，同時演繹著電路交換向軟交換的轉(zhuǎn)變，也預示著一個重要的趨勢——移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合。
隨著新型通信手段、通信方式和業(yè)務的出現(xiàn)，通信網(wǎng)絡正在向更加開放、更加靈活的下一代網(wǎng)絡（NGN，Next Generation Network）演進。下一代網(wǎng)絡是以分組技術(shù)為基礎(chǔ)，可以同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種業(yè)務綜合的、全開放的網(wǎng)絡體系，分組、開放、分層的網(wǎng)絡體系是下一代網(wǎng)絡的顯著特征。軟交換是下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)，為下一代網(wǎng)絡提供具有實時性要求的業(yè)務的呼叫控制和連接控制功能，是其呼叫與控制的核心。軟交換的主要特點是業(yè)務提供和呼叫控制分開；呼叫控制與承載連接分開；開放的接口便于第三方提供業(yè)務。
作為下一代網(wǎng)絡核心的軟交換技術(shù)，結(jié)合了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡的可靠性與IP技術(shù)的靈活性和有效性的優(yōu)點，成為目前通信領(lǐng)域的研究熱點。隨著3G的臨近，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)同時引入了軟交換的設(shè)計思想，發(fā)生著電路交換向軟交換的演進。在演進的過程中，其中一個重要的趨勢就是移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合。
移動網(wǎng)與固定網(wǎng)的軟交換技術(shù)
移動網(wǎng)與固定網(wǎng)的融合已經(jīng)成為未來通信網(wǎng)絡發(fā)展的大趨勢。實現(xiàn)網(wǎng)絡的融合，核心和關(guān)鍵的內(nèi)容便是軟交換的融合。因此移動網(wǎng)和固定網(wǎng)都引入了軟交換的概念，為兩網(wǎng)的融合奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
1．固定網(wǎng)中的軟交換技術(shù)
在固定網(wǎng)中引入軟交換技術(shù)，將傳統(tǒng)電路交換領(lǐng)域的業(yè)務移植到分組承載網(wǎng)上來實現(xiàn)，并建立全新的基于全IP的多媒體業(yè)務系統(tǒng)。固定網(wǎng)的軟交換技術(shù)在初期階段主要體現(xiàn)為傳統(tǒng)電信業(yè)務從專用TDM承載向IP/ATM承載的多業(yè)務傳輸網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移，并借助接入網(wǎng)關(guān)完成網(wǎng)絡層業(yè)務傳輸?shù)姆纸M化，同時將原電路交換網(wǎng)絡設(shè)備劃分為物理上獨立的控制面軟交換設(shè)備和承載面媒體網(wǎng)關(guān)部分，實現(xiàn)控制與承載的分離。之后，固定網(wǎng)的軟交換將實現(xiàn)真正的IP業(yè)務特性，用戶以SIP/H.232分組終端的方式接入軟交換網(wǎng)絡，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務的提供方式基于全IP的承載網(wǎng)絡。
2．移動網(wǎng)中的軟交換技術(shù)
由3GPP(3rd Generation Partnership Project)組織制定的第三代移動通信系統(tǒng)——WCDMA從R4版本開始，在核心網(wǎng)中引入了軟交換的概念，將控制和承載分離，原來的MSC分為了MSC服務器（MSC Server）和媒體網(wǎng)關(guān)MG（Media Gateway）。MSC Server完成呼叫控制和移動性管理的功能，而MG完成媒體流的處理功能，移動軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協(xié)議。在WCDMA R5階段，核心網(wǎng)又引入了IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）：針對下一代網(wǎng)絡提出的承載、控制與業(yè)務分離的原則，IMS完全實現(xiàn)了其承載、會話控制與應用業(yè)務的分層。IMS的核心特點就是采用SIP協(xié)議和與接入的無關(guān)性，建立了對呼叫/會話進行控制的軟交換平臺。IMS的提出，使移動核心網(wǎng)正在沿著以軟交換和IP技術(shù)為基礎(chǔ)的全IP網(wǎng)絡演進，這也符合下一代網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。
3．網(wǎng)絡融合的必然性
移動核心網(wǎng)和固定交換網(wǎng)的發(fā)展都是基于軟交換技術(shù)的演進路線，未來的網(wǎng)絡也將是以軟交換為核心，以分組網(wǎng)為承載，通過與網(wǎng)絡分離的業(yè)務平臺靈活提供豐富業(yè)務的網(wǎng)絡。正是軟交換在移動網(wǎng)和固定網(wǎng)中的應用和發(fā)展，使得網(wǎng)絡融合成為可能。網(wǎng)絡融合可以讓運營商使用有線和無線接入網(wǎng)絡來共用核心基礎(chǔ)網(wǎng)，大大降低運營商對網(wǎng)絡建設(shè)的投資成本。融合后的網(wǎng)絡將移動業(yè)務和固定應用業(yè)務平臺結(jié)合起來，實現(xiàn)業(yè)務與媒體資源的共享，有利于運營商以更高的服務質(zhì)量為用戶提供更豐富的業(yè)務。同時對于用戶來說，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)融合到一起，可以實現(xiàn)真正的隨時隨地溝通，而且在通信手段和方式上也有了更多的選擇和更大的靈活性。
網(wǎng)絡融合的發(fā)展思路
雖然移動和固定網(wǎng)的融合代表了下一代網(wǎng)絡的發(fā)展方向，但是目前移動和固定網(wǎng)的發(fā)展還是獨立的，有著各自的演進方式，要實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡的完全融合是一個長期的、逐步發(fā)展的過程。
網(wǎng)絡融合的體系結(jié)構(gòu)首先應堅持網(wǎng)絡分層和功能分離的原則：應用層和控制層分離，以便業(yè)務與用戶的物理位置具備無關(guān)性;控制層與傳輸層分離，便于呼叫/會話的控制獨立于承載的控制，基于不同的承載提供相同的控制能力；傳輸層和接入層完全分離，使無論何種終端、何種接入方式都可以共享同一承載網(wǎng)絡，充分利用網(wǎng)絡資源，降低網(wǎng)絡的復雜性。
網(wǎng)絡融合的體系構(gòu)架可以采用基于IMS的體系架構(gòu)。與固定軟交換相比，IMS的結(jié)構(gòu)更加嚴謹，功能更為豐富，通過功能實體的細分來提供基本的移動性管理功能，提供了移動電路交換域、固定軟交換網(wǎng)和IMS核心域互通的體系結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置獨立的存儲用戶屬性的數(shù)據(jù)庫促進了控制層面與數(shù)據(jù)層面的分離。網(wǎng)絡融合采取基于IMS的網(wǎng)絡融合方案，目的在于使IMS成為基于SIP會話的通用平臺，同時支持固定和移動的多種接入方式，實現(xiàn)移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合。
綜合各種因素，網(wǎng)絡融合的發(fā)展思路如下：
（1）首先，現(xiàn)有移動網(wǎng)和固定網(wǎng)可以分別采用軟交換技術(shù)和基于軟交換的IMS技術(shù)向下一代移動網(wǎng)和下一代固定網(wǎng)演進，演進可采用重疊網(wǎng)策略或者替換策略。
�。�2）在網(wǎng)絡融合的初期，可以形成以IMS為核心，移動網(wǎng)、固定網(wǎng)、其他網(wǎng)絡與IMS域互聯(lián)互通的多種網(wǎng)絡并存的網(wǎng)絡架構(gòu)。移動網(wǎng)和固定網(wǎng)首先在業(yè)務層融合，以提供融合的應用業(yè)務。此時，可采取兩種業(yè)務提供方式：方式一是建設(shè)統(tǒng)一的業(yè)務平臺，各個網(wǎng)絡都與其存在接口，使得該平臺同時為多種網(wǎng)絡提供業(yè)務；方式二是對于普通業(yè)務，各網(wǎng)仍然通過以前的方式提供，而對于豐富的寬帶數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務，可以通過設(shè)置用戶屬性標識等方式路由到IMS域，由IMS統(tǒng)一提供。
（3）隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)在控制層和傳輸層實現(xiàn)融合，形成統(tǒng)一的核心網(wǎng)。同時實現(xiàn)無所不在的、始終如一的終端接入。此時的網(wǎng)絡將以IMS作為主要的會話控制業(yè)務提供網(wǎng)絡，提供寬帶、窄帶、移動、固定等多種終端接入方式，提供用戶和業(yè)務的移動性以及開放的業(yè)務能力。融合后的網(wǎng)絡架構(gòu)將真正成為基于全IP的統(tǒng)一開放的網(wǎng)絡體系。
移動網(wǎng)和固定網(wǎng)融合的解決方案
在下一代網(wǎng)絡的體系下，移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡的最大區(qū)別就在于接入層的不同。由于接入方式的不同，使得移動網(wǎng)和固定網(wǎng)存在很大區(qū)別。移動用戶擁有漫游的特點，移動網(wǎng)的核心控制層——移動軟交換和固定軟交換相比，不但要處理呼叫控制，還要完成對用戶的位置管理、數(shù)據(jù)庫管理、切換控制等移動網(wǎng)絡所特有的功能。但是移動軟交換和固定軟交換在本質(zhì)上是一致的，都是業(yè)務/控制與傳送/接入分離思想的體現(xiàn)。因此從技術(shù)層面來看，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合是可以實現(xiàn)的。
移動和固定網(wǎng)的融合，將會形成一個交集，這個交集應是貫穿于兩網(wǎng)中軟交換的各個層面，如業(yè)務層、控制層、傳輸層、接入層，另外還應包括用戶數(shù)據(jù)的管理、計費、客戶服務等方面。交集中包含的功能實體同屬于移動軟交換網(wǎng)絡和固定軟交換網(wǎng)絡。融合的解決方案應做到不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡的運營和發(fā)展，降低新業(yè)務的成本，提供更可靠的服務質(zhì)量。
1.傳輸層面的融合
移動網(wǎng)和固定網(wǎng)在傳輸層的融合，是控制層、業(yè)務層達到完全融合的前提和基礎(chǔ)。對于傳輸層來說，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的網(wǎng)絡需求是完全一致的，都采用了IP骨干承載網(wǎng)絡，網(wǎng)絡可以共享一個分組承載網(wǎng)絡。采用以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的IP承載網(wǎng)絡不僅符合下一代網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，而且還可為融合后的網(wǎng)絡提供統(tǒng)一的安全制定策略和方法，規(guī)劃IP地址，制定Qos體系架構(gòu)等。
不管是基于軟交換的移動核心網(wǎng)部分，還是固定網(wǎng)軟交換系統(tǒng)，其實質(zhì)都在于利用不同的網(wǎng)關(guān)將媒體與信令接入到IP承載網(wǎng)，在軟交換服務器的控制下，完成信令的處理和媒體的交互。這樣，移動和固定軟交換系統(tǒng)的區(qū)別僅在于信令的不同和媒體轉(zhuǎn)換的不同，所以在傳輸層的融合是完全可行和自然的。
2.控制層面的融合
移動網(wǎng)和固定網(wǎng)基于IP傳輸層的融合，使得其上層控制層的融合成為可能。移動和固定軟交換在本質(zhì)上是一樣的，其控制層的功能都主要由軟交換服務器完成，而移動網(wǎng)中MSC服務器與固定網(wǎng)中的呼叫服務器的融合，是兩個網(wǎng)絡融合的核心內(nèi)容，只有實現(xiàn)了軟交換服務器的融合，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)才能真正融合起來。
移動網(wǎng)中的MSC軟交換服務器為了支持用戶的可移動性，需要有位置定位功能，支持切換、漫游等功能，這與固定網(wǎng)中呼叫服務器的差別較大。但是位于移動匯接長途局的軟交換服務器與固定網(wǎng)的差別不大，可以采用統(tǒng)一軟交換控制實體來實現(xiàn)融合。所以在實際融合的時候，可以分為兩個階段：
第一個階段就是采用一個匯接網(wǎng)絡，實現(xiàn)在匯接長途局的融合。本地移動網(wǎng)與本地固定網(wǎng)各自獨立，通過BICC或SIP協(xié)議匯接至該網(wǎng)絡。
第二個階段就是實現(xiàn)在端局的融合。 由于移動和固定網(wǎng)中的軟交換都采用控制與媒體分離的思想，因此兩網(wǎng)中的軟交換服務器可采用統(tǒng)一的軟交換控制模塊，只要分別在各自的端局也就是下層提供移動軟交換和固定軟交換各種接入設(shè)備（如MG、SG、IAD等）以及相關(guān)的協(xié)議功能，如RANAP、DTAP、Megaco、MGCP等。這樣，移動網(wǎng)和固定網(wǎng)中的軟交換服務器就可以合二為一，對于移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的接入設(shè)備來說，它們“看到”的是同一個軟交換服務器。
3.接入層面的融合
由于移動和固定網(wǎng)的接入層支持不同的接入方式，而且移動媒體網(wǎng)關(guān)和固定媒體網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)的功能需求差別比較大，以及移動與固定網(wǎng)的編碼方式不同，因此兩個網(wǎng)絡之間的互通需要在接入網(wǎng)關(guān)處進行轉(zhuǎn)換。同時由于接入層面的融合主要是通過綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)，這樣，對于媒體網(wǎng)關(guān)的融合可以分為兩步走：第一步，主要是要求兩個網(wǎng)絡的接入媒體網(wǎng)關(guān)接口相同，相互支持一個共同的編碼類型，這樣媒體網(wǎng)關(guān)之間可以直接互通，便于接入同一個傳輸網(wǎng)絡；第二步，實現(xiàn)媒體網(wǎng)關(guān)的融合。
這樣，媒體網(wǎng)關(guān)既可以接入無線設(shè)備，也可接入固定軟交換設(shè)備，同時，媒體網(wǎng)關(guān)還需要具有編碼轉(zhuǎn)換的能力。
4.業(yè)務層面的融合
業(yè)務的融合是移動和固定網(wǎng)絡融合的最終目的。固定網(wǎng)的發(fā)展要求將網(wǎng)絡運營和業(yè)務運營相分離，形成一個獨立于網(wǎng)絡提供商的業(yè)務提供商，以此構(gòu)成一個各參與方共同提供和使用業(yè)務、共同獲益的局面。實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵技術(shù)就是采用開放的、標準的應用編程接口——ParlayAPI接口。同時，3GPP組織也基于ParlayAPI提出了3G提供業(yè)務的OSA結(jié)構(gòu)，OSA向業(yè)務提供商提供一種開放的、標準的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡應用編程接口，為移動用戶提供個性化業(yè)務。因此無論是固定軟交換網(wǎng)還是移動3G，都支持ParlayAPI，這為建立統(tǒng)一的業(yè)務平臺提供了良好的基礎(chǔ)。
移動網(wǎng)和固定網(wǎng)對于業(yè)務的目標是一致的，兩者借助ParlayAPI接口，把各自網(wǎng)內(nèi)的資源抽象成API，并開放給第三方業(yè)務提供者;第三方業(yè)務提供者開發(fā)的一個業(yè)務邏輯可以用來服務于兩個網(wǎng)絡，這就可以實現(xiàn)兩者在應用層的融合;對于全業(yè)務運營商來說，可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，在以業(yè)務為驅(qū)動的發(fā)展趨勢中，提升核心競爭力，找到有利的增長點。
5.用戶數(shù)據(jù)管理
移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合還應該包括用戶數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和維護。移動軟交換系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)包括用戶數(shù)據(jù)/鑒權(quán)數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)以及位置信息。對于固定用戶可能不需要位置信息，但是固定用戶的可移動性是目前固定網(wǎng)業(yè)務發(fā)展的重要趨勢之一，如SIP 等智能終端的可移動性。不管是基于移動網(wǎng)的移動用戶，還是基于固定網(wǎng)的智能終端，要實現(xiàn)其移動性，都必須完成對設(shè)備的鑒權(quán)、用戶的鑒權(quán)、用戶位置信息的更新，以及業(yè)務數(shù)據(jù)的更新。
移動與固定網(wǎng)對于用戶移動性的支撐，其本質(zhì)是一致的，只是在實現(xiàn)的實體和信令協(xié)議上有差別。所以基于軟交換的移動網(wǎng)和固定網(wǎng)在用戶數(shù)據(jù)層面可以完全融合。對所需管理的用戶數(shù)據(jù)可以進行統(tǒng)一的存儲和管理。對外提供標準的接口，對于本網(wǎng)絡內(nèi)的軟交換設(shè)備，由于信息交互量遠大于與外部網(wǎng)絡的交互，所以可以選擇效率相對較高、成本較低的內(nèi)部接口，這與移動網(wǎng)中，VLR 通常內(nèi)置于MSC的思想是相同的�；谝陨戏治�，在融合的軟交換網(wǎng)絡里，用戶的數(shù)據(jù)庫是完全統(tǒng)一的。用戶數(shù)據(jù)還包括其業(yè)務觸發(fā)數(shù)據(jù)，融合的軟交換網(wǎng)絡在用戶數(shù)據(jù)層面的融合也為業(yè)務網(wǎng)絡的融合奠定了基礎(chǔ)。
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