固定與移動(dòng)網(wǎng)一步步走向融合
李衛(wèi)剛
2005/12/02
隨著3G的臨近，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)同時(shí)引入了軟交換的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)演繹著電路交換向軟交換的轉(zhuǎn)變，也預(yù)示著一個(gè)重要的趨勢(shì)——移動(dòng)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(wù)的出現(xiàn)，通信網(wǎng)絡(luò)正在向更加開(kāi)放、更加靈活的下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN，Next Generation Network）演進(jìn)。下一代網(wǎng)絡(luò)是以分組技術(shù)為基礎(chǔ)，可以同時(shí)提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體等多種業(yè)務(wù)綜合的、全開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)體系，分組、開(kāi)放、分層的網(wǎng)絡(luò)體系是下一代網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，為下一代網(wǎng)絡(luò)提供具有實(shí)時(shí)性要求的業(yè)務(wù)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(diǎn)是業(yè)務(wù)提供和呼叫控制分開(kāi)；呼叫控制與承載連接分開(kāi)；開(kāi)放的接口便于第三方提供業(yè)務(wù)。
作為下一代網(wǎng)絡(luò)核心的軟交換技術(shù)，結(jié)合了傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)的可靠性與IP技術(shù)的靈活性和有效性的優(yōu)點(diǎn)，成為目前通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著3G的臨近，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)同時(shí)引入了軟交換的設(shè)計(jì)思想，發(fā)生著電路交換向軟交換的演進(jìn)。在演進(jìn)的過(guò)程中，其中一個(gè)重要的趨勢(shì)就是移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合。
移動(dòng)網(wǎng)與固定網(wǎng)的軟交換技術(shù)
移動(dòng)網(wǎng)與固定網(wǎng)的融合已經(jīng)成為未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(dòng)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(wù)移植到分組承載網(wǎng)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，并建立全新的基于全I(xiàn)P的多媒體業(yè)務(wù)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(wù)從專(zhuān)用TDM承載向IP/ATM承載的多業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移，并借助接入網(wǎng)關(guān)完成網(wǎng)絡(luò)層業(yè)務(wù)傳輸?shù)姆纸M化，同時(shí)將原電路交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備劃分為物理上獨(dú)立的控制面軟交換設(shè)備和承載面媒體網(wǎng)關(guān)部分，實(shí)現(xiàn)控制與承載的分離。之后，固定網(wǎng)的軟交換將實(shí)現(xiàn)真正的IP業(yè)務(wù)特性，用戶(hù)以SIP/H.232分組終端的方式接入軟交換網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)的提供方式基于全I(xiàn)P的承載網(wǎng)絡(luò)。
2．移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)——WCDMA從R4版本開(kāi)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(lái)的MSC分為了MSC服務(wù)器（MSC Server）和媒體網(wǎng)關(guān)MG（Media Gateway）。MSC Server完成呼叫控制和移動(dòng)性管理的功能，而MG完成媒體流的處理功能，移動(dòng)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(duì)下一代網(wǎng)絡(luò)提出的承載、控制與業(yè)務(wù)分離的原則，IMS完全實(shí)現(xiàn)了其承載、會(huì)話控制與應(yīng)用業(yè)務(wù)的分層。IMS的核心特點(diǎn)就是采用SIP協(xié)議和與接入的無(wú)關(guān)性，建立了對(duì)呼叫/會(huì)話進(jìn)行控制的軟交換平臺(tái)。IMS的提出，使移動(dòng)核心網(wǎng)正在沿著以軟交換和IP技術(shù)為基礎(chǔ)的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，這也符合下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。
3．網(wǎng)絡(luò)融合的必然性
移動(dòng)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(jìn)路線，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)也將是以軟交換為核心，以分組網(wǎng)為承載，通過(guò)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)。正是軟交換在移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。網(wǎng)絡(luò)融合可以讓運(yùn)營(yíng)商使用有線和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)來(lái)共用核心基礎(chǔ)網(wǎng)，大大降低運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資成本。融合后的網(wǎng)絡(luò)將移動(dòng)業(yè)務(wù)和固定應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與媒體資源的共享，有利于運(yùn)營(yíng)商以更高的服務(wù)質(zhì)量為用戶(hù)提供更豐富的業(yè)務(wù)。同時(shí)對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)融合到一起，可以實(shí)現(xiàn)真正的隨時(shí)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(luò)融合的發(fā)展思路
雖然移動(dòng)和固定網(wǎng)的融合代表了下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，但是目前移動(dòng)和固定網(wǎng)的發(fā)展還是獨(dú)立的，有著各自的演進(jìn)方式，要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的完全融合是一個(gè)長(zhǎng)期的、逐步發(fā)展的過(guò)程。
網(wǎng)絡(luò)融合的體系結(jié)構(gòu)首先應(yīng)堅(jiān)持網(wǎng)絡(luò)分層和功能分離的原則：應(yīng)用層和控制層分離，以便業(yè)務(wù)與用戶(hù)的物理位置具備無(wú)關(guān)性;控制層與傳輸層分離，便于呼叫/會(huì)話的控制獨(dú)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(wú)論何種終端、何種接入方式都可以共享同一承載網(wǎng)絡(luò)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，降低網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。
網(wǎng)絡(luò)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(yán)謹(jǐn)，功能更為豐富，通過(guò)功能實(shí)體的細(xì)分來(lái)提供基本的移動(dòng)性管理功能，提供了移動(dòng)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(guò)設(shè)置獨(dú)立的存儲(chǔ)用戶(hù)屬性的數(shù)據(jù)庫(kù)促進(jìn)了控制層面與數(shù)據(jù)層面的分離。網(wǎng)絡(luò)融合采取基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合方案，目的在于使IMS成為基于SIP會(huì)話的通用平臺(tái)，同時(shí)支持固定和移動(dòng)的多種接入方式，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合。
綜合各種因素，網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展思路如下：
�。�1）首先，現(xiàn)有移動(dòng)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(dòng)網(wǎng)和下一代固定網(wǎng)演進(jìn)，演進(jìn)可采用重疊網(wǎng)策略或者替換策略。
（2）在網(wǎng)絡(luò)融合的初期，可以形成以IMS為核心，移動(dòng)網(wǎng)、固定網(wǎng)、其他網(wǎng)絡(luò)與IMS域互聯(lián)互通的多種網(wǎng)絡(luò)并存的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)首先在業(yè)務(wù)層融合，以提供融合的應(yīng)用業(yè)務(wù)。此時(shí)，可采取兩種業(yè)務(wù)提供方式：方式一是建設(shè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)都與其存在接口，使得該平臺(tái)同時(shí)為多種網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)；方式二是對(duì)于普通業(yè)務(wù)，各網(wǎng)仍然通過(guò)以前的方式提供，而對(duì)于豐富的寬帶數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，可以通過(guò)設(shè)置用戶(hù)屬性標(biāo)識(shí)等方式路由到IMS域，由IMS統(tǒng)一提供。
�。�3）隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)在控制層和傳輸層實(shí)現(xiàn)融合，形成統(tǒng)一的核心網(wǎng)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的、始終如一的終端接入。此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)將以IMS作為主要的會(huì)話控制業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)，提供寬帶、窄帶、移動(dòng)、固定等多種終端接入方式，提供用戶(hù)和業(yè)務(wù)的移動(dòng)性以及開(kāi)放的業(yè)務(wù)能力。融合后的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將真正成為基于全I(xiàn)P的統(tǒng)一開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)體系。
移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)融合的解決方案
在下一代網(wǎng)絡(luò)的體系下，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)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(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)存在很大區(qū)別。移動(dòng)用戶(hù)擁有漫游的特點(diǎn)，移動(dòng)網(wǎng)的核心控制層——移動(dòng)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(duì)用戶(hù)的位置管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、切換控制等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所特有的功能。但是移動(dòng)軟交換和固定軟交換在本質(zhì)上是一致的，都是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離思想的體現(xiàn)。因此從技術(shù)層面來(lái)看，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合是可以實(shí)現(xiàn)的。
移動(dòng)和固定網(wǎng)的融合，將會(huì)形成一個(gè)交集，這個(gè)交集應(yīng)是貫穿于兩網(wǎng)中軟交換的各個(gè)層面，如業(yè)務(wù)層、控制層、傳輸層、接入層，另外還應(yīng)包括用戶(hù)數(shù)據(jù)的管理、計(jì)費(fèi)、客戶(hù)服務(wù)等方面。交集中包含的功能實(shí)體同屬于移動(dòng)軟交換網(wǎng)絡(luò)和固定軟交換網(wǎng)絡(luò)。融合的解決方案應(yīng)做到不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展，降低新業(yè)務(wù)的成本，提供更可靠的服務(wù)質(zhì)量。
1.傳輸層面的融合
移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)在傳輸層的融合，是控制層、業(yè)務(wù)層達(dá)到完全融合的前提和基礎(chǔ)。對(duì)于傳輸層來(lái)說(shuō)，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求是完全一致的，都采用了IP骨干承載網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)可以共享一個(gè)分組承載網(wǎng)絡(luò)。采用以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的IP承載網(wǎng)絡(luò)不僅符合下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，而且還可為融合后的網(wǎng)絡(luò)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(dòng)核心網(wǎng)部分，還是固定網(wǎng)軟交換系統(tǒng)，其實(shí)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(wù)器的控制下，完成信令的處理和媒體的交互。這樣，移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(wù)器完成，而移動(dòng)網(wǎng)中MSC服務(wù)器與固定網(wǎng)中的呼叫服務(wù)器的融合，是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)融合的核心內(nèi)容，只有實(shí)現(xiàn)了軟交換服務(wù)器的融合，移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)才能真正融合起來(lái)。
移動(dòng)網(wǎng)中的MSC軟交換服務(wù)器為了支持用戶(hù)的可移動(dòng)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(wù)器的差別較大。但是位于移動(dòng)匯接長(zhǎng)途局的軟交換服務(wù)器與固定網(wǎng)的差別不大，可以采用統(tǒng)一軟交換控制實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)融合。所以在實(shí)際融合的時(shí)候，可以分為兩個(gè)階段：
第一個(gè)階段就是采用一個(gè)匯接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在匯接長(zhǎng)途局的融合。本地移動(dòng)網(wǎng)與本地固定網(wǎng)各自獨(dú)立，通過(guò)BICC或SIP協(xié)議匯接至該網(wǎng)絡(luò)。
第二個(gè)階段就是實(shí)現(xiàn)在端局的融合。 由于移動(dòng)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(wù)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(dòng)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(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)中的軟交換服務(wù)器就可以合二為一，對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的接入設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們“看到”的是同一個(gè)軟交換服務(wù)器。
3.接入層面的融合
由于移動(dòng)和固定網(wǎng)的接入層支持不同的接入方式，而且移動(dòng)媒體網(wǎng)關(guān)和固定媒體網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)的功能需求差別比較大，以及移動(dòng)與固定網(wǎng)的編碼方式不同，因此兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的互通需要在接入網(wǎng)關(guān)處進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時(shí)由于接入層面的融合主要是通過(guò)綜合接入媒體網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣，對(duì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的接入媒體網(wǎng)關(guān)接口相同，相互支持一個(gè)共同的編碼類(lèi)型，這樣媒體網(wǎng)關(guān)之間可以直接互通，便于接入同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)；第二步，實(shí)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(wú)線設(shè)備，也可接入固定軟交換設(shè)備，同時(shí)，媒體網(wǎng)關(guān)還需要具有編碼轉(zhuǎn)換的能力。
4.業(yè)務(wù)層面的融合
業(yè)務(wù)的融合是移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)融合的最終目的。固定網(wǎng)的發(fā)展要求將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)相分離，形成一個(gè)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)提供商的業(yè)務(wù)提供商，以此構(gòu)成一個(gè)各參與方共同提供和使用業(yè)務(wù)、共同獲益的局面。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)就是采用開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用編程接口——ParlayAPI接口。同時(shí)，3GPP組織也基于ParlayAPI提出了3G提供業(yè)務(wù)的OSA結(jié)構(gòu)，OSA向業(yè)務(wù)提供商提供一種開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口，為移動(dòng)用戶(hù)提供個(gè)性化業(yè)務(wù)。因此無(wú)論是固定軟交換網(wǎng)還是移動(dòng)3G，都支持ParlayAPI，這為建立統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)提供了良好的基礎(chǔ)。
移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)對(duì)于業(yè)務(wù)的目標(biāo)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(kāi)放給第三方業(yè)務(wù)提供者;第三方業(yè)務(wù)提供者開(kāi)發(fā)的一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯可以用來(lái)服務(wù)于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這就可以實(shí)現(xiàn)兩者在應(yīng)用層的融合;對(duì)于全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，在以業(yè)務(wù)為驅(qū)動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)中，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，找到有利的增長(zhǎng)點(diǎn)。
5.用戶(hù)數(shù)據(jù)管理
移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)的融合還應(yīng)該包括用戶(hù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和維護(hù)。移動(dòng)軟交換系統(tǒng)的用戶(hù)數(shù)據(jù)包括用戶(hù)數(shù)據(jù)/鑒權(quán)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及位置信息。對(duì)于固定用戶(hù)可能不需要位置信息，但是固定用戶(hù)的可移動(dòng)性是目前固定網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，如SIP 等智能終端的可移動(dòng)性。不管是基于移動(dòng)網(wǎng)的移動(dòng)用戶(hù)，還是基于固定網(wǎng)的智能終端，要實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)性，都必須完成對(duì)設(shè)備的鑒權(quán)、用戶(hù)的鑒權(quán)、用戶(hù)位置信息的更新，以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的更新。
移動(dòng)與固定網(wǎng)對(duì)于用戶(hù)移動(dòng)性的支撐，其本質(zhì)是一致的，只是在實(shí)現(xiàn)的實(shí)體和信令協(xié)議上有差別。所以基于軟交換的移動(dòng)網(wǎng)和固定網(wǎng)在用戶(hù)數(shù)據(jù)層面可以完全融合。對(duì)所需管理的用戶(hù)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理。對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的接口，對(duì)于本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的軟交換設(shè)備，由于信息交互量遠(yuǎn)大于與外部網(wǎng)絡(luò)的交互，所以可以選擇效率相對(duì)較高、成本較低的內(nèi)部接口，這與移動(dòng)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(luò)里，用戶(hù)的數(shù)據(jù)庫(kù)是完全統(tǒng)一的。用戶(hù)數(shù)據(jù)還包括其業(yè)務(wù)觸發(fā)數(shù)據(jù)，融合的軟交換網(wǎng)絡(luò)在用戶(hù)數(shù)據(jù)層面的融合也為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的融合奠定了基礎(chǔ)。
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