電信網(wǎng)絡的演進與融合
劉多
2005/02/01
電信網(wǎng)絡從它誕生那一天起，就一直在不斷地發(fā)展和演進，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字、從有線到無線、從固定到移動、從窄帶到寬帶、從電路交換到分組交換等的演進過程。到目前為止，已經(jīng)擁有多個網(wǎng)絡，比較典型的包括提供固定業(yè)務的PSTN/ISDN電路交換網(wǎng)、提供移動業(yè)務的GSM/CDMA電路交換網(wǎng)和GPRS/CDMA1X的數(shù)據(jù)網(wǎng)、提供數(shù)據(jù)業(yè)務和VoIP業(yè)務的IP網(wǎng)。這些業(yè)務網(wǎng)絡目前都是相互獨立的網(wǎng)絡，各網(wǎng)絡都有自己專用的設備，分別向用戶提供相同或不同的業(yè)務。
網(wǎng)絡融合的目標和過程
就人們的愿望來說，總是希望用一個網(wǎng)絡就能享受所有的業(yè)務，從VoIP開始IP網(wǎng)就朝著此方向發(fā)展，但QoS、可擴展性和安全性是目前的IP網(wǎng)無法回避的問題。
NGN應具有的基本特征可概括為：基于分組傳送；控制功能與承載能力、呼叫/會話、應用/業(yè)務分離；業(yè)務提供與網(wǎng)絡分離并提供開放接口；支持廣泛的業(yè)務，包括實時/流/非實時和多媒體業(yè)務；具有端到端透明傳遞的寬帶能力；與現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)絡互通；具有通用移動性；提供用戶自由選擇業(yè)務提供商的能力。此外還應有安全性、可管理性（包括QoS的保證）與可控制性。一個具有這些特征的網(wǎng)絡毫無疑問是一個融合的網(wǎng)絡，問題是如何實現(xiàn)以及是否經(jīng)濟合理。一種設計思想是集電信網(wǎng)和Internet優(yōu)點于一身構(gòu)造一個多業(yè)務綜合網(wǎng)，世界上眾多的電信公司和研究機構(gòu)正為此而努力，而且從技術(shù)上也可以實現(xiàn)，例如固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合，未來的固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的承載網(wǎng)都是基于分組網(wǎng)的；而固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的控制層面都可能是基于IMS的控制架構(gòu)；業(yè)務層面也可以采用統(tǒng)一的業(yè)務平臺實現(xiàn)不同網(wǎng)絡的業(yè)務。但在實際融合過程中，不同的業(yè)務網(wǎng)有許多自身的要求和特征，此外管理體制的限制使得融合并非易事。
另一種設計思路是將多個業(yè)務網(wǎng)綜合為全業(yè)務網(wǎng)，在多個網(wǎng)上業(yè)務實現(xiàn)匯聚，實現(xiàn)一個號碼、一條物理線的綜合接入，使用戶感覺仍是一個多業(yè)務的綜合網(wǎng)。3G以公共的接入手段同時連到電路交換子系統(tǒng)（CS）、分組交換子系統(tǒng)（PS）和IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），按需提供移動多業(yè)務能力的方式就是一例。甚至有人明確提出固定業(yè)務與移動業(yè)務在很多方面（例如營業(yè)許可、競爭環(huán)境、適用法規(guī)、編號方式、資費標準）不同，不要試圖為固定與移動業(yè)務的綜合產(chǎn)生一個單一的NGN，而且反映用戶要求的業(yè)務差異化越來越明顯，網(wǎng)絡能力客戶化的呼聲漸起，不同的網(wǎng)絡各具所長，當用一個網(wǎng)來綜合時一些特點可能難以體現(xiàn)，由此看出用幾個網(wǎng)聯(lián)合實現(xiàn)NGN的方式也有可取之處，至少在NGN的初期總要面對與多個現(xiàn)有網(wǎng)互通的現(xiàn)實，而且在NGN的初期其主要盈利的業(yè)務仍然是話音，原有的PSTN是非常適合承擔這一任務的，具有PSTN的運營商將首先選擇在NGN中通過VoIP的MG或軟交換設備利用PSTN支持話音業(yè)務的方式。
從NGN的技術(shù)和標準上，NGN確實可以實現(xiàn)固定網(wǎng)、移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務綜合，這包括網(wǎng)絡的承載層、控制層、業(yè)務層、網(wǎng)絡支撐系統(tǒng)的綜合，但是對上述網(wǎng)絡綜合的一些擔心，而且網(wǎng)絡的綜合和業(yè)務的綜合也要根據(jù)運營商的實際情況制訂網(wǎng)絡長遠的發(fā)展計劃，目前可能實現(xiàn)的方案是，電信業(yè)務網(wǎng)的多個業(yè)務網(wǎng)采用同一個物理分組承載網(wǎng)，對運營商而言，承載網(wǎng)的投資是網(wǎng)絡建設最大的一部分，因此綜合的承載網(wǎng)確實可以節(jié)省運營商的投資和運維成本，承載層以上的網(wǎng)絡還要具體問題具體分析，但是多業(yè)務綜合網(wǎng)永遠是運營商追求的目標。
軟交換和IMS－based NGN
如前所述，網(wǎng)絡融合的關(guān)鍵是業(yè)務的分組化、寬帶化、移動化和個性化，業(yè)務的移動化、個性化等要求能夠在控制層面和業(yè)務層面將固定和移動業(yè)務進行融合。3GPP和3GPP2適時提出了IMS的體系架構(gòu)，由于其充分考慮了移動性和面向SIP應用的多媒體業(yè)務，因此ETSI和ITU－T都將其作為NGN的研究基礎(chǔ)，即IMS－Based NGN，但由于IMS在最初的研究過程中沒有考慮固定接入的一些相關(guān)問題，因此還要不斷進行完善，從而實現(xiàn)固定和移動業(yè)務的融合。
IMS和IMS－Based NGN是兩個不同的概念，雖然3GPP也在努力獨立于接入方式，但是目前來講還是TISPAN和ITU－T更加致力于網(wǎng)絡的融合，考慮所有的接入方式。同時IMS只能夠提供話音業(yè)務和多媒體業(yè)務，而IMS－Based NGN的目標是能夠提供所有的業(yè)務，包括話音業(yè)務、多媒體業(yè)務、流媒體業(yè)務和其他業(yè)務。IMS－based NGN目前已經(jīng)被公認為一種比較好的控制層面融合的目標體系。由于目前還沒有商用的產(chǎn)品出現(xiàn)，同時在實際的應用和與現(xiàn)有的網(wǎng)絡進行互通等問題還沒有進行深入研究，因此IMS－BasedNGN還需要至少兩年的時間才能夠商用。
在我國各個運營商都已經(jīng)對軟交換技術(shù)進行了試驗并在部分地區(qū)進行了商用，包括在匯接層面的應用和端局的應用。目前大家都很關(guān)心軟交換體系與IMS－Based NGN體系之間的關(guān)系，因為這涉及各個運營商的整個演進策略和投資的有效性。
軟交換網(wǎng)絡體系架構(gòu)是現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡和2G網(wǎng)絡向NGN/3G演進的一個階段性體系架構(gòu)，目標網(wǎng)絡體系架構(gòu)是NGN。
IMS－BasedNGN體系中的簽約位置功能（SLF）、歸屬用戶服務器（HSS）、用戶業(yè)務清單功能的主要目的是把用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)、業(yè)務屬性、位置集中在高層的業(yè)務平面，而軟交換體系架構(gòu)中雖然也有類似的功能，但在軟交換網(wǎng)中這些功能還是由軟交換設備完成的，軟交換網(wǎng)在向NGN的發(fā)展過程中，可以根據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展需要，適時把這些功能從軟交換中取出，作為網(wǎng)絡的物理實體，目前這個階段，由于軟交換和這些邏輯實體之間的接口協(xié)議并沒有標準化，所以把這部分功能從軟交換實體中分離出來還不成熟；而AAA、DNS和ENUM服務器、網(wǎng)絡單元數(shù)據(jù)服務器、智能網(wǎng)業(yè)務控制點的功能獨立于現(xiàn)有的軟交換網(wǎng)，因此根據(jù)網(wǎng)絡的業(yè)務需求，可以在軟交換中設置，只要軟交換網(wǎng)中相應的網(wǎng)絡設備增加與這些實體的接口即可。
IMS－BasedNGN的控制系統(tǒng)包括S－CSCF和AGCF，S－CSCF主要控制IMS用戶，AGCF控制PSTN仿真用戶。目前的軟交換也有相應的功能，軟交換可以控制基于H.248和MGCPIAD、接入網(wǎng)關(guān)的雙絞線用戶，對應NGN中的AGCF的功能，軟交換也可以控制基于SIP的多媒體用戶，對應IMS－BasedNGN中的S－CSCF的功能，區(qū)別只是IMS－BasedNGN的控制系統(tǒng)只處理用戶的呼叫，并不處理用戶的業(yè)務，用戶的業(yè)務由數(shù)據(jù)和應用系統(tǒng)提供，而軟交換不僅要處理呼叫還要負責提供用戶的業(yè)務，因此軟交換從功能上是有相應的模塊對應IMS－BasedNGN控制系統(tǒng)的功能模塊的。
軟交換網(wǎng)可以包含IMS－BasedNGN體系中的S－CSCF、P－CSCF、I－CSCF、AGCF、MGCF、BGCF、HSS、SLF、SSF、MTGCF，其中S－CSCF、P－CSCF、I－CSCF是IMS體系中的控制功能實體，用于對多媒體用戶的控制；而AGCF是對窄帶接入用戶的控制，用于控制PSTN仿真用戶。
總體上，軟交換網(wǎng)的功能劃分和IMS－BasedNGN的邏輯功能都有相應的功能對應，軟交換可以看作基于IMS－BasedNGN架構(gòu)的NGN的一種具體表現(xiàn)，軟交換網(wǎng)絡架構(gòu)更加注重物理的實現(xiàn)，而IMS－BasedNGN更加注重功能實體，不關(guān)心物理實體的實現(xiàn)。在NGN中，將軟交換所包括的功能進一步分解為若干個功能實體，但實現(xiàn)上可以在同一個物理實體中，因此，以軟交換為基礎(chǔ)的NGN是IMS－BasedNGN的一個實例，符合NGN架構(gòu)。目前的軟交換網(wǎng)絡很好地解決了語音業(yè)務的提供和PSTN向NGN的演進問題，但隨著多媒體業(yè)務比例的增大和對網(wǎng)絡可靠性、服務質(zhì)量要求的提高，有些功能塊要從軟交換網(wǎng)中分離出來。
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