IMT-Advanced網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究

網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的需求和現(xiàn)狀

在各種設(shè)備、無(wú)線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和商業(yè)模式等因素導(dǎo)致的日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)和合作環(huán)境的帶動(dòng)下，一些新的業(yè)務(wù)和特性對(duì)電信基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求。例如：支持大量的不同類(lèi)型的連接終端，包括個(gè)人、設(shè)備、機(jī)器、移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)等都將作為通信的實(shí)體；傳遞日益增加的大數(shù)據(jù)量的能力；最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提高業(yè)務(wù)的可用性；有效的無(wú)線接入和骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源管理；支持無(wú)論何時(shí)何地、任何移動(dòng)條件下都提供盡量好的永遠(yuǎn)在線功能；移動(dòng)性的粒度更加細(xì)化，如基于用戶(hù)、設(shè)備、接口、應(yīng)用、會(huì)話、數(shù)據(jù)流等的移動(dòng)性；提高用戶(hù)體驗(yàn)、保證良好的E2E的QoS和安全性；提供質(zhì)量比現(xiàn)在好的多樣化IP增值業(yè)務(wù)，如移動(dòng)辦公、視頻/音頻會(huì)議等；支持動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)組合與管理，支持未來(lái)大量移動(dòng)終端、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)接入；簡(jiǎn)單、安全、可靠、有意義的內(nèi)容及信息業(yè)務(wù)接入和提供。

這些要求使基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施面臨新的挑戰(zhàn)，而無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致出現(xiàn)了大量新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，動(dòng)態(tài)地與設(shè)備周?chē)脑O(shè)備通信或者通過(guò)周?chē)脑O(shè)備與外界通信成為需要考慮的問(wèn)題，通信必須自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)變化的用戶(hù)需求，從而適應(yīng)寬帶無(wú)線化、無(wú)線寬帶化以及異構(gòu)環(huán)境。

對(duì)于電信業(yè)而言，需要對(duì)于B3G/4G的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)趨勢(shì)、需求和技術(shù)達(dá)成共識(shí)，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)給用戶(hù)提供在任何時(shí)間、任何地方都可以接入E2E無(wú)縫服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的需求可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

(1)通用性需求

可以在不同的接入技術(shù)、不同的管理域、不同的IP版本共存的情況下實(shí)現(xiàn)其無(wú)縫移動(dòng)性，方案應(yīng)該保證正在進(jìn)行E2E會(huì)話的QoS；用戶(hù)在各個(gè)接入網(wǎng)間移動(dòng)時(shí)，應(yīng)該獲得較目前系統(tǒng)有很大改善的服務(wù)體驗(yàn)；降低CAPEX、OPEX；具有較靈活的部署、運(yùn)作方式；給用戶(hù)帶來(lái)更好的私密性和安全性保障；具有較高的可擴(kuò)展性；系統(tǒng)應(yīng)該支持大量的同時(shí)快速增長(zhǎng)的用戶(hù)(傳統(tǒng)的移動(dòng)用戶(hù)、傳感器等)。

(2)移動(dòng)性需求

網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、能力協(xié)商與選擇；切換和移動(dòng)協(xié)議，資源管理與優(yōu)化(包括媒體無(wú)關(guān)切換、多無(wú)線接入技術(shù)的資源管理和切換機(jī)制與算法、分組業(yè)務(wù)的移動(dòng)性管理和控制協(xié)議等)。

(3)QoS(包括QoS性能參數(shù)、QoS協(xié)商和管理等)

(4)安全與私隱需求(包括網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)條款協(xié)商、認(rèn)證授權(quán)、信令與數(shù)據(jù)的安全保密、計(jì)費(fèi)、防火墻穿越)

(5)部署與運(yùn)維需求

基于以上需求，對(duì)于下一代網(wǎng)絡(luò)的研究將著眼于IP連通層面上異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合、移動(dòng)性和QoS管理、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性等方面。目前的研究中已經(jīng)提出許多新的概念，如移動(dòng)軟切換、NGN以及IMS和IPv6等。

NGN技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在2004年初國(guó)際電聯(lián)召開(kāi)的NGN會(huì)議上，NGN被定義為：是基于分組的網(wǎng)絡(luò)，能夠提供電信業(yè)務(wù)；是利用多種寬帶能力和QoS保證的傳送技術(shù)；其業(yè)務(wù)相關(guān)功能與其傳送技術(shù)相獨(dú)立。NGN使用戶(hù)可以自由接入到不同的業(yè)務(wù)提供商；NGN支持通用移動(dòng)性。就應(yīng)用而言，NGN已逐步走過(guò)試驗(yàn)、探索階段，正步入規(guī)模商用的時(shí)代。

目前國(guó)際NGN標(biāo)準(zhǔn)的研究重點(diǎn)之一是NGN的體系架構(gòu)，不同標(biāo)準(zhǔn)研究組織提出的架構(gòu)也不盡相同，但是在NGN的結(jié)構(gòu)中，歐洲計(jì)劃推進(jìn)速度最快，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也具有實(shí)施性，因此它的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)直接影響ITU-T的NGN標(biāo)準(zhǔn)。

NGN的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)目前引起了廣泛的關(guān)注，固網(wǎng)演進(jìn)是否適于采用IMS的架構(gòu)。IMS(IPMu-timediaSubsystem)是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)，它的核心特點(diǎn)是采用SIP和與接入的無(wú)關(guān)性。目前IMS支持2G和3G的移動(dòng)接入方式，還不能支持固定接入方式。在網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展趨勢(shì)下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合方案，目的是使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)固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。但目前相當(dāng)多的運(yùn)營(yíng)商面臨的問(wèn)題是如何將傳統(tǒng)基于電路的PSTN演進(jìn)到基于分組技術(shù)的NGN中。盡管IMS可能成為NGN的重要組成部分，但是這種模式并不是很容易能夠迅速進(jìn)行商業(yè)化部署的，特別是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的差異也為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的IMS的推廣造成了一些不確定的影響。

目前，以歐洲ETSI為代表的TISPAN計(jì)劃提出了基于IMS的體系架構(gòu)，是NGN的主體架構(gòu)，認(rèn)為IMS代表了NGN發(fā)展的方向。IMS系統(tǒng)采用SIP進(jìn)行端到端的呼叫控制，這就為IMS同時(shí)支持固定和移動(dòng)接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)，也使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合方案可以使其基于統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供相同的業(yè)務(wù)，相對(duì)固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的核心網(wǎng)并存的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，不僅可以降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，也可以降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維成本，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和管理提出了挑戰(zhàn)，運(yùn)營(yíng)商需要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)融合的新架構(gòu)研究相應(yīng)的管理對(duì)策。IMS將來(lái)如何提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)乃至商品的成熟性等問(wèn)題仍有待進(jìn)一步探討和解決。

基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)融合

隨著國(guó)家對(duì)通信領(lǐng)域的開(kāi)放，電信運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，如何減少建網(wǎng)投資、降低運(yùn)維成本變得越來(lái)越重要。網(wǎng)絡(luò)融合可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上提供各種固定、移動(dòng)接入業(yè)務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的共用實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一計(jì)費(fèi)，最終達(dá)到減少投入、增加收益的目的。在技術(shù)上，下一代網(wǎng)絡(luò)的承載和控制分離、控制和業(yè)務(wù)分離的思想與第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)思路不謀而合，二者在核心控制層面都采用軟交換技術(shù)，這就為網(wǎng)絡(luò)融合提供了基礎(chǔ)。

軟交換技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的呼叫控制技術(shù)，它具有開(kāi)放的體系架構(gòu)、基于分組傳輸、能夠提供多種接入方式等特點(diǎn)，可以提供語(yǔ)音、多媒體等多種實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，已經(jīng)逐漸成為電路交換向分組交換演進(jìn)的主流技術(shù)。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，電路交換將向以分組技術(shù)為基礎(chǔ)的軟交換演進(jìn)，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，電話交換網(wǎng)仍將與軟交換網(wǎng)絡(luò)共存。實(shí)踐證明，軟交換技術(shù)趨于成熟，達(dá)到了組建商用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)條件。采用軟交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路交換向分組交換演進(jìn)是電話網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)舉措。

軟交換向IMS的演進(jìn)

作為固網(wǎng)NGN核心概念之一的軟交換構(gòu)架正在向移動(dòng)NGN領(lǐng)域的IMS構(gòu)架靠攏，迎合固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合(FMC)的發(fā)展趨勢(shì)，這種演進(jìn)的最終結(jié)果也是彼此之間的業(yè)務(wù)融合。

軟交換演進(jìn)到IMS階段，已不僅僅限于固定通信領(lǐng)域，而是正在演變成為一個(gè)融合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的聚合體。不過(guò)，在體系架構(gòu)上將依然繼承軟交換網(wǎng)絡(luò)的分層模型，即由接入層、承載層、控制層和應(yīng)用層組成。軟交換目前在現(xiàn)網(wǎng)中主要是為傳統(tǒng)的PSTN/ISDN終端提供PSTN/ISDN仿真功能，同時(shí)為智能終端提供一部分多媒體功能，而且在一段時(shí)間內(nèi)，這種仿真功能依然是軟交換的主要業(yè)務(wù)提供方式。按照目前的發(fā)展形勢(shì)，PSTN/ISDN仿真功能將和多媒體功能共存很長(zhǎng)一段時(shí)間，因此，PSTN/ISDN仿真功能依然是軟交換演進(jìn)到IMS階段的一個(gè)主要接入方式。

軟交換演進(jìn)到IMS階段，在網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)方面，借鑒軟交換和IMS架構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)軟交換中支持PSTN/ISDN仿真功能的模塊、支持多媒體業(yè)務(wù)的模塊以及同其他網(wǎng)絡(luò)互通的模塊進(jìn)行網(wǎng)元實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)化，并引入傳統(tǒng)的IMS體系架構(gòu)，除傳統(tǒng)IMS已有的功能實(shí)體外，還形成支持PSTN/ISDN仿真功能的窄帶軟交換接入的邏輯網(wǎng)元實(shí)體ECCF(Emulation Call Control Function)和支持寬帶軟交換接入的寬帶多媒體業(yè)務(wù)邏輯網(wǎng)元實(shí)體FPCSCF(Fixed Proxy Call Session Control Function)，實(shí)現(xiàn)了基于IMS的固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的接入。

軟交換向IMS的融合演進(jìn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，會(huì)涉及到業(yè)務(wù)要求、網(wǎng)絡(luò)功能體系架構(gòu)、控制和信令能力、移動(dòng)性管理、路由認(rèn)證方式、網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量以及IP承載能力等諸多方面的內(nèi)容，因此需要較長(zhǎng)時(shí)間作進(jìn)一步的研究。