全IP移動網核心網熱點問題_電信_移動_voip_NGN及軟交換

全IP移動網核心網熱點問題

2007/08/14

　　摘要：移動網與固定網存在大量共同的技術，因此，在討論移動網的核心網和業(yè)務網時，可以與固網結合起來討論。

　　在全IP移動網的核心網方面，文章認為：由于采用了不面向連接的工作方式，簡化了信令，克服了節(jié)點設備復雜化以及與傳送網技術的發(fā)展相匹配，IP網將是全IP移動網的核心網。在全IP移動網的業(yè)務網方面，文章認為：因為電路交換網與分組交換網網絡特性的差別，全IP移動網的業(yè)務網設計應當有別于目前簡單的映射電路交換網的業(yè)務網設計，應該符合分組交換網網絡特性，因此，從商業(yè)模型出發(fā)，對業(yè)務網與承載網相分離的說法需要重新審視。

關鍵詞：全IP移動網；電信網；業(yè)務網；IP技術；ATM技術

1 關于網絡融合問題

　　移動網與固定網的融合是技術發(fā)展和商業(yè)運作共同驅動的必然結果。要實現兩者的融合首先要研究兩者融合的可能性。從本質上說，移動網與固定網的主要差異體現在兩個方面：首先是在移動性上有差異。固定網中的終端設備是固定的，而移動網中的終端設備是可以移動的，特別是移動終端可以在工作中移動，在移動中工作。其次是接入技術不同。固定網的終端是通過固定線纜接入到通信網中，由于線纜的固定性以及用戶身份等數據的確定性，因而終端一般也不具有移動性；移動網的終端一般是靠無線鏈路接入的，由于無線鏈路的非固定性，造成以無線鏈路接入的終端的天然移動性。但現在隨著技術的進步，技術的相互融合，情況發(fā)生了變化。固定網的終端也不是不能移動，它也開始具有一定的移動功能。比如說，一個筆記本電腦，人們用它在辦公室可以工作(上網)，拿回家中也可以用它工作(上網)，在北京可以上網，帶到上海也可以上網，這就是被稱為“漫游”的技術，有了漫游技術使得固定終端也具備移動的能力。當然，這種移動性和移動網中的終端的移動性有很大區(qū)別。在固定網中的終端是工作時不移動，移動時不工作，而移動網的終端可以邊移動邊工作。無線局域網(WLAN)的發(fā)展使得這個界限變得更模糊了，一般認為WLAN是固定網的延伸，在WLAN的支持下，固定終端也可以邊移動邊工作。將來隨著技術的進一步發(fā)展，移動網與固定網的界限會更加模糊化，兩者將更進一步走向融合，最終兩者的差異將僅體現在接入手段和接入方法上。

　　更進一步研究，從融合的角度來考慮，可以把移動看作是一種業(yè)務，一種是由若干邏輯功能實體組合提供的業(yè)務。任何其他業(yè)務網若希望具有移動性，只要在原有基本業(yè)務系統的基礎上增加提供移動能力的邏輯功能實體，該業(yè)務即可具有移動性。一般來說，一個移動業(yè)務系統可以看成是無線接入加上基本業(yè)務系統和提供移動能力的邏輯功能實體組合而成的復合業(yè)務，如移動電話業(yè)務系統等于無線接入加電話業(yè)務邏輯功能實體加提供移動能力的邏輯功能實體，即將支持電話業(yè)務的邏輯功能實體和支持移動業(yè)務的邏輯功能實體組合起來。終端利用無線接入技術接入系統即構成移動電話業(yè)務系統。如果從這個概念出發(fā)，移動網和固定網的融合就很好理解，融合也就成為很自然的事情。

　　移動業(yè)務的實現可以由3個邏輯功能實體組成，即注冊地邏輯功能實體、訪問地邏輯功能實體和論證與鑒權邏輯功能實體。如其承載網是分組網且無須考慮計費的區(qū)分(如不考慮漫游費，訪問地費用不分成等)，移動業(yè)務的實現則可以由兩個邏輯功能實體來組成，即注冊地邏輯功能實體和論證與鑒權邏輯功能實體組成。移動功能可以在任何一個層面實現，如要在網絡層實現移動性，只要將上述邏輯功能實體與網絡層設備關聯起來，網絡層就具有了移動性。目前由IETF提出的移動IP(MobileIP)就是一種網絡層的移動技術。如要在應用層實現移動性，只要將上述邏輯功能實體與應用層設備關聯起來，應用層就具有了移動性。目前移動會話啟動協議(SIP)應用系統、移動H.323應用系統就是屬于應用層的移動技術。

　　移動功能固然可以在任何一個層面實現，但其效果和用途是不同的。移動功能的實現，移動鑒權、計費的實現與商業(yè)模型密切相關。因此在什么層面上實現移動，完全取決與商業(yè)模型的選擇，如商業(yè)模型是期望收取網絡接入費，就需要在網絡接入層進行鑒權與計費，支持移動的邏輯功能實體應放在網絡層；如商業(yè)模型是不僅要收取網絡接入費，而且還期望收取業(yè)務費，就需要按業(yè)務進行鑒權與計費，則支持移動的邏輯功能實體應放在應用層。更一般地說，對采用“粗放”的收費模式(打包收費或包月收費)支持移動的邏輯功能實體可放在網絡層實現；對要分門別類，按用戶的不同要求，提供不同的服務收取不同的費用的精細收費的商業(yè)模型，支持移動的邏輯功能實體則應放在應用層實現。

　　不論是網絡層實現移動還是應用層實現移動，非實時業(yè)務均以三角路由(通信過程均經由注冊地轉發(fā))為好，因為可以保持數據通信的連續(xù)性；對于實時業(yè)務來說，時延是極為關鍵的指標，相對而言在切換過程中稍有間斷不會嚴重地影響通信質量，信息傳遞延時則嚴重影響業(yè)務的質量，因而對于實時業(yè)務來說，三角路由(通信過程均要經由注冊地轉發(fā))是不可接受的，通信雙方必須采用直達路由。

　　移動終端為了保持良好的移動性，要求終端小巧、易攜帶，因而不論發(fā)展到什么階段，終端的工作顯示屏總是很小。由于終端顯示屏小，導致很多業(yè)務實際上在移動網中不可能實現；另一方面，移動通信的接入采用無線接入技術，會受到頻率資源有限的約束，無法到達固定網可以提供的接入能力。因此，移動網中業(yè)務系統的復雜度實際上大大低于固定網中業(yè)務系統的復雜度，移動網與固定網的業(yè)務系統往往很難融合，大多數場合，移動網的業(yè)務往往是固定網的業(yè)務的簡化和縮略版本。

2 關于核心網的設計問題

　　從理論上講，分組交換技術能夠綜合實時業(yè)務與非實時業(yè)務、寬帶與窄帶業(yè)務，是實現業(yè)務綜合的最佳技術，核心網理應是單一的分組網。但實際上核心網的設計問題一直沒有解決。至今還在為核心網是用一個承載網來承載全部移動通信業(yè)務，還是用多個承載網來承載不同性質的業(yè)務爭執(zhí)不休。原因很簡單，目前的確沒有一個分組網能理想地實現對所有業(yè)務的綜合，無論是ATM或者是目前的IP網都不行。

　　ATM商業(yè)運作的失敗，業(yè)務起點選擇過高，ATM業(yè)務無法快速推廣，是ATM從全盛走向衰亡的原因。

　　IP技術采用不面向連接的工作方式，簡化了信令，克服了節(jié)點設備復雜化問題。光纖通信技術的發(fā)展，DWDM設備的大量商用，使得傳輸資源不再緊缺和不再昂貴，形成了IP技術與傳送網技術的匹配發(fā)展。從現實情況看，企業(yè)網中(無論大型企業(yè)網或中小型企業(yè)網)的業(yè)務幾乎100%是IP業(yè)務；電信網上的業(yè)務也有快速IP化的趨勢。IP電話在中國的成功，從理論上和實踐上都已證實IP電話可供商用，在技術上并不存在不可逾越的困難，IP電話有迅速擴展使用的趨勢。近來視訊業(yè)務有很大的發(fā)展趨勢，而視訊業(yè)務的絕大部分也是IP業(yè)務�？梢钥闯�，目前電信網中的業(yè)務除了電話業(yè)務外幾乎都是IP業(yè)務，而在可以預見的未來，IP電話將逐步取代傳統電話，最終電話業(yè)務也將完全IP化。網絡技術的發(fā)展和業(yè)務的發(fā)展都確定IP技術將是下一代網的核心技術。

　　20世紀末至21世紀初(即四五年前)，中國電信界的絕大多數專家都認為基于IP分組數字通信技術將會是下一代電信網的核心技術，下一代電信網將會是IP網。同時根據電信業(yè)務的要求，電信專家也指出，IP網在服務質量(QoS)及網絡安全性能方面存在嚴重問題，必須下決心予以解決。當時，電信界的專家充滿信心，認為這些問題不難在二三年內克服。但三四年過去了，IP技術沒有發(fā)生根本變化，電信專家的期望沒有實現。IP網三四年前存在的問題，在現在的IP網中依然存在。在此期間，IT界一直在努力改進IP網的性能，相應標準與設備產品也在不斷完善，但一切努力都沒有使問題發(fā)生本質上的改觀。這使得電信專家對自己在三四年前所下的結論開始產生懷疑，懷疑IP技術的能力，懷疑IP技術用于電信網的可能性。顯然，IP技術在進入電信網的過程中產生了極大的問題，導致電信專家的觀點發(fā)生動搖。問題出在哪里？安全問題、服務質量問題真是IP技術的克星？這些問題真是不可逾越的障礙嗎？答案當然是否定的。反復研究表明，IP技術在電信業(yè)務中的失敗，問題不是出在IP技術本身有什么天然的問題，而是出在Internet網的設計理念與電信網設計理念之間的巨大差距。Internet是以用戶為核心，以用戶自律為基礎的非贏利性網絡，沒有中心，無需嚴格管理，網絡的運營者不負責網絡的安全，也不負責業(yè)務的贏利。Internet先是用于軍事，隨后用于教學科研，沒有商業(yè)模型，無需贏利，直到Web巨大成功后才將它推向商用。正因為如此，Internet在商用上是有先天缺陷的。電信網則一開始就是以商業(yè)經營為目的的網絡，它具有商業(yè)經營必備的全部屬性。兩者的巨大差異決定了從Internet發(fā)展到用于電信目的的IP網，不會是一個簡單的借用過程，在設計上需要發(fā)生質的改變。很可惜，這一觀點直到3-4年后才被認識到。到目前為止，所謂電信級設備或電信級IP網還只是簡單地將Internet搬過來，沒有進行實質性的變化，只是在設備的冗余和可靠性方面接近電信網節(jié)點的水平。這才是近三四年用于電信業(yè)務網目的的IP技術沒有取得進展的關鍵原因所在。

　　近三四年電信業(yè)務及電信網的IP化之所以沒有取得預期的效果，根本原因是電信界盲從Internet，將基于Internet設計理念的IP網不加改變地照搬，試圖僅通過加載電信業(yè)務來實現電信網的過渡，沒有考慮兩者之間巨大的設計理念差異和Internet在設計上的固有缺陷。既然要將IP技術用于電信網，就不能不考慮電信網的特點、電信網的要求以及電信網的商業(yè)目的，就不能不對Internet與電信網的設計理念進行深入研究。考慮電信網的設計理念，以此來改造IP網，使之成為真正能用于電信目的的IP網，將是下一代電信網的方向。因此，全IP移動網的核心網將必定是IP網，而且是集Internet與電信網優(yōu)點于一身的IP電信網。

3 關于業(yè)務網的設計問題

　　在3GPP和3GPP2中已經明確定義了多媒體多業(yè)務通信業(yè)務平臺，這就是目前進展得熱火朝天的IP多媒體子系統(IMS)。IMS是基于SIP協議的多媒體多業(yè)務通信業(yè)務平臺，離實用尚有距離，比較適合終端是手機那樣的小屏幕設備的業(yè)務系統[1，2]。

　　全IP移動網顯然并不局限于2G、3G等移動網，而是更為寬泛的移動網概念。隨著技術的發(fā)展移動網和固定網的界限會越來越模糊，它們終將走向融合。從業(yè)務網的角度考慮，兩者的差別將會是接入速率的高低(無線接入受頻率資源的限制)和終端顯示屏的大小。一般地說，移動網中業(yè)務系統的復雜性實際上是要大大低于固定網中業(yè)務系統的復雜度，移動網的業(yè)務系統與固定網的業(yè)務系統往往很難融合。盡管這么說，兩者還是有很多共同之處，特別是移動網與固定網業(yè)務的基本設計原則相同。

　　全IP移動網的特點之一是業(yè)務網與承載網相分離，是一種單一業(yè)務承載網、多業(yè)務網的體系結構。業(yè)務網節(jié)點設備與業(yè)務承載網設備不僅在邏輯上是分離的而且在物理上也是相互獨立的。業(yè)務網和業(yè)務承載網分別設計，可以加速業(yè)務的開發(fā)速度，滿足社會發(fā)展的需要。但是對一個商用的移動電信網來說，業(yè)務網和業(yè)務承載網完全分離則是不行的，這是由商業(yè)特征所決定的。建立業(yè)務網與業(yè)務承載網完全分離模型的業(yè)務網，很難實現可贏利的商業(yè)模型。Internet是業(yè)務網與業(yè)務承載網完全分離的典型，業(yè)務承載網(即IP網)的運營者(即ISP)和業(yè)務網的運營者(即ICP)是徹底獨立的，相互之間沒有聯系。在這種體系架構下，難以贏利，Internet的商業(yè)模型是失敗的商業(yè)模型，這個觀點已為業(yè)內人士廣泛接受，并已列入Internet最大的問題之一。因此在下一代網的設計中，應避免重復這類問題�？梢哉f業(yè)務網和業(yè)務承載網完全分離將不是下一代網的模型，在下一代網中，業(yè)務網和業(yè)務承載網既相互獨立又相互聯系。業(yè)務網要了解業(yè)務承載網的資源分配和使用情況，業(yè)務承載網要能感知業(yè)務網的資源需求，這個要求將導致下一代電信網整個體系結構的變化，將反映到全IP移動網中去。

　　全IP移動網的特點之二是分組技術帶來的多虛電路技術。電路交換網中一條物理鏈路對應一條連接，分組交換網中一條物理鏈路則對應多條連接(虛連接)，這是一個巨大的區(qū)別，特別反映在終端處。在電路交換網的環(huán)境下，一個終端與電路交換網只能有一條連接，因而在同一時刻(同一次呼叫中)終端只能做一件事，如果在同一次呼叫中終端要做多件事，就必須借助于業(yè)務網中其他設備(如接入點設備)；業(yè)務網和業(yè)務承載網是不分離的，網絡的體系結構必然是層次結構，媒體流與信令流逐層匯聚，這兩點是基于電路交換網的業(yè)務網的設計特點。在分組交換網的環(huán)境下，一個終端與分組交換網可有多條連接，因而在同一時刻終端可以做多件事，無需借助于業(yè)務網中其他設備；業(yè)務網和業(yè)務承載網是分離的，業(yè)務網中的媒體流與信令流不需要逐層匯聚，是一種平面結構(業(yè)務網設備間的信任關系和地址解析等則要求層次結構)，這兩點是基于分組交換網的業(yè)務網的設計特點。這是這兩個業(yè)務網的區(qū)別，這些差異導致基于電路交換網和基于分組交換網的業(yè)務網設計上的不同。

4 結束語

　　下一代網中移動網與固定網將要走向融合，廣義的全IP移動網將很可能就是下一代電信網。從目前的現狀來看，核心承載網有很多問題有待解決；業(yè)務網的設計也處于探索階段，推出的技術有待于驗證。新技術還在不斷涌現，太多的問題有待于研究，可以說現在是一個機遇與挑戰(zhàn)并存的時代，解決好相關問題將可能實現跨越式發(fā)展。

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