固定移動融合的關鍵問題分析

　　近幾年來，全球通信業(yè)界對固定移動融合(FMC)的關注程度不斷升溫，尤其從2005年開始，國際電信巨頭紛紛投身其中。英國電信率先推出基于藍牙的Fusion業(yè)務；近期，Telia-Sonera公司表示將在丹麥固定與移動融合時，將GSM移動服務和基于非授權移動接入(UMA)技術的無線寬帶服務結合起來；德國電信、意大利電信、西班牙電信甚至沃達豐等也在積極關注FMC。

　　專業(yè)調(diào)查公司Informa的報告顯示：FMC服務將呈加速發(fā)展的態(tài)勢，2011年以前，全球FMC服務用戶將擁有9 200萬戶，屆時用戶每年在FMC服務上的消費將達到280億美元，占電信行業(yè)年收入的3%。

　　IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)的網(wǎng)絡架構目前已經(jīng)為ITU-T、3GPP、3GPP2、TISPAN等主流電信標準化機構采納，被業(yè)界視為實現(xiàn)固定和移動融合的理想網(wǎng)絡架構。在各個標準組織中，3GPP的標準化進展工作最快，目前已經(jīng)開始了R8版本階段1(Stage1)的部分工作。但另一方面，IMS在實際商用中卻面臨著諸多的難題，一些關鍵問題已經(jīng)嚴重阻礙了IMS和FMC部署的進程[1-3]。

　　首先，目前全球的電信運營收入仍然以基本語音業(yè)務為主，中國運營商的語音業(yè)務收入比例更是在75%以上，無論網(wǎng)絡如何演進，這部分用戶及其帶來的收入是運營商首要考慮的對象。但基于IMS的語音業(yè)務目前還不能提供可承諾的服務質(zhì)量(QoS)保證，對其他類似的實時業(yè)務的提供還有待論證。同時，由于用戶使用習慣的慣性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡提供的業(yè)務仍然需要在很長的時間內(nèi)維持與傳統(tǒng)網(wǎng)相同的模式，以實現(xiàn)業(yè)務的平滑遷移，這也是IMS實時類業(yè)務所要面臨的挑戰(zhàn)。

　　其次，IP網(wǎng)絡開放性帶來的安全問題不容忽視，IMS網(wǎng)絡中以智能終端為主，病毒傳播、網(wǎng)絡的攻擊等問題勢必影響網(wǎng)絡的可用性，運營商需要投入額外的成本來解決IP安全性問題。

　　第三，全球運營商可大體分為固定運營商、移動運營商、綜合運營商，這一分類的背后是政府的行業(yè)管制政策，真正能從融合網(wǎng)絡中得到好處的是那些綜合運營商，但其內(nèi)部機構組織往往將固定、移動分開進行運作，融合的運營商勢必需要在內(nèi)部進行改組。所以，包括行業(yè)政策、內(nèi)部運維在內(nèi)的這些運營模式問題，也影響著IMS的最終部署。

　　1 實時業(yè)務的提供——IMS對傳統(tǒng)業(yè)務的替代

　　實時語音業(yè)務仍然是收入的主要來源，IMS提供實時業(yè)務需要解決兩個問題：QoS保證問題、用會話啟動協(xié)議(SIP)來實現(xiàn)對傳統(tǒng)電路域(CS)業(yè)務流程的支持問題。如果不能解決好這兩個問題，那么IMS很難完全替代CS網(wǎng)絡，將不可能完成融合網(wǎng)絡的目標，也無從談起融合后的一張網(wǎng)絡的維護成本(OPEX)節(jié)約、快速業(yè)務部署等好處，其更可能淪為一種邊緣業(yè)務網(wǎng)絡，或只能在某些因特網(wǎng)業(yè)務提供商(ISP)中提供非實時業(yè)務或沒有服務等級協(xié)議(SLA)限定的實時業(yè)務。實時業(yè)務的提供是替代傳統(tǒng)業(yè)務的一個前提，另一個前提就是對傳統(tǒng)非智能終端的接入適配問題。

　　1.1　IP域的QoS解決方案

　　IP網(wǎng)絡實時業(yè)務的本質(zhì)在于對于每一次通信提供足夠的帶寬、合適的時延，如果完全限定在端到端的IP應用環(huán)境，那么有兩種可選方案。

　　方案一，進行端到端的資源預留，類似于綜合業(yè)務(IntServ)的QoS解決方案，當然它的缺點和IntServ類似，需要中間網(wǎng)絡路由器存儲大量的狀態(tài)信息，部署起來成本較高。作為一種改善方案，可以引入專門的資源管理系統(tǒng)來進行全網(wǎng)帶寬資源的管理，存儲業(yè)務路徑上每個節(jié)點的帶寬使用動態(tài)情況。中間路由器不必存儲如此之多的狀態(tài)，而是針對每個流向資源管理系統(tǒng)進行授權請求，根據(jù)授權結果執(zhí)行開關門的動作。此外邊界路由器根據(jù)資源管理系統(tǒng)的指示進行流服務等級的標記(Mark)，中間路由器根據(jù)區(qū)分服務編碼點/服務類型(DSCP/TOS)標簽進行報文轉(zhuǎn)發(fā)。


　　方案二，進行容量規(guī)劃，進行業(yè)務量預測，保證在高速率下網(wǎng)絡總能提供足夠的帶寬，在該帶寬總額以內(nèi)，發(fā)生的業(yè)務是帶寬共享的，在該框架基礎上，區(qū)分服務(DiffServ)可以用來改善帶寬的分配公平性。由于IMS采用扁平組網(wǎng)，容量規(guī)劃工作難度較高，雖然如此，一般來說運營商可以為IMS劃出單獨的核心承載網(wǎng)，降低容量規(guī)劃的難度，但IP接入網(wǎng)位于IMS核心網(wǎng)之外，有可能是與IMS運營商不同的運營商所運營，因此該段的QoS問題無法通過容量規(guī)劃有效加以解決。

　　方案一需要對IMS業(yè)務所經(jīng)路由器進行改造，架構本身與TISPAN的網(wǎng)絡附著子系統(tǒng)/資源和接納控制子系統(tǒng)(NASS/RACS)是一致的。但在全網(wǎng)引入帶寬管理是一個復雜的工程，如果IMS核心網(wǎng)單獨成網(wǎng)，則部署難度就僅在接入網(wǎng)一側(cè)。對于無線網(wǎng)絡而言，“瓶頸”不在于邊界路由器(GSN)上，而在于無線帶寬的稀缺性，如果要進行有效的帶寬管理，勢必需要管理到每個無線小區(qū)的實際可用帶寬、無線信號的信噪比等，才能得出接入側(cè)實際可用的帶寬，這加大了無線網(wǎng)絡部署QoS解決方案的難度。

　　1.2　CS接入IMS

　　眾所周知，在無線網(wǎng)絡中傳輸帶寬受制于無線可用頻譜帶寬。帶寬是一種稀缺資源，無線VoIP由于在基本信源編碼的基礎上還需加上實時傳送協(xié)議(RTP)報文開銷，最后再進行信道編碼，總的來說效率較采用直接信道編碼低，在業(yè)務密集區(qū)域VoIP劣勢更明顯。通常認為，在2009年大規(guī)模部署高速上行分組接入(HSUPA)之后，通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)傳輸VoIP的效率會和直接在CS上傳輸相當。那么3GPP的系統(tǒng)架構演進課題(SAE)采用IMS全面替代CS的目標還需要假以時日，近期內(nèi)是否有必要采用IMS來提供傳統(tǒng)用戶的實時業(yè)務值得探討。

　　TISPAN的IMS架構中已經(jīng)針對固網(wǎng)提出了解決方案，將C5端局、軟交換(SS)端局改造成具有接入網(wǎng)關控制功能(AGCF)，傳統(tǒng)固網(wǎng)終端仍然通過固線、接入網(wǎng)關(AG)接入，核心網(wǎng)采用IMS的全IP傳輸。由于移動網(wǎng)的接入帶寬更為有限，通過CS接入IMS更為合理，將移動交換中心/移動交換中心服務器(MSC/MSC Server)改造成為移動AGCF(M-AGCF)，使移動用戶不用改造終端，便可透明接入IMS網(wǎng)絡，所有業(yè)務邏輯在IMS業(yè)務層執(zhí)行。

　　當移動網(wǎng)絡CS控制層降格為M-AGCF時，電路域的固定、移動接入的架構就趨于統(tǒng)一，規(guī)避了IP接入的QoS問題，同時網(wǎng)絡的接入層以上完全趨于統(tǒng)一，從而做到真正的融合，運營商也可以盡早獲得IMS部署帶來的好處。

　　必須看到，固定接入的AGCF主要完成傳統(tǒng)固定接入信令H.248向SIP的轉(zhuǎn)換和適配，相對比較易于實現(xiàn)。而移動電路域接入方式下，由于必須要考慮用戶的移動性以及對原有移動網(wǎng)鑒權認證方式的兼容與繼承，問題將更加復雜。

　　目前在TISPAN NGN R1版本的基于IMS的PES和AGCF的標準制訂工作取得成果之后，3GPP R8已啟動IMS集中控制課題(由IMS統(tǒng)一控制CS的補充業(yè)務)的可行性研究，2006年立項，2007年進行需求工作，預計方案較為復雜，值得密切關注。

　　1.3 CS業(yè)務流程到IMS流程的映射

　　傳統(tǒng)PSTN中由于接入的終端為非智能終端，受制可用的按鍵數(shù)量及與5類交換機之間的直流信令，很多業(yè)務流程終端只能采用簡單的拍叉后二次撥號方式表示，由交換機根據(jù)上下文來將拍叉解釋成不同的業(yè)務操作。而在IMS中業(yè)務層從核心網(wǎng)中獨立出來，啞終端的拍叉行為必須要翻譯成應用服務器可以識別的信令流。另一方面，客戶的使用習慣有沿襲性，大部分現(xiàn)網(wǎng)客戶已經(jīng)習慣了PSTN業(yè)務的提供模式，那么即使是以純SIP終端方式接入IMS網(wǎng)絡，也需要提供對原有業(yè)務流程的支持。

　　前者一般稱為公共電話交換網(wǎng)絡業(yè)務仿真子系統(tǒng)(PES)，后者稱為公共電話交換網(wǎng)絡業(yè)務模擬子系統(tǒng)(PSS)，兩者均提供PSTN兼容的業(yè)務，主要的區(qū)別在于接入者，前者是以非SIP終端接入，后者以SIP終端方式接入。在IMS網(wǎng)絡中提供與PSTN中一致的業(yè)務體驗是兩者的目標。技術的關鍵點有兩個：一是在接入側(cè)對傳統(tǒng)終端行為到SIP信令的正確翻譯，二是IMS業(yè)務控制(ISC)接口能否完全實現(xiàn)CS智能網(wǎng)INAP/CAMEL/WIN協(xié)議的業(yè)務能力。


　　在TISPAN NGN架構中，PSTN/SS端局演進為AGCF，負責接入CS終端，將傳統(tǒng)終端的拍叉等特殊操作翻譯成為IMS兼容的SIP信令，S-CSCF收到后觸發(fā)相應的AS進行處理。

　　目前標準中給出了松耦合和緊耦合兩種處理方式。松耦合方式將拍叉事件及后續(xù)的二次撥號根據(jù)業(yè)務配置情況映射為統(tǒng)一的PSS業(yè)務流程，使得AS真正與接入側(cè)業(yè)務激活方式無關，實現(xiàn)了PSS和PES業(yè)務融合統(tǒng)一，是更適合固定移動融合網(wǎng)絡發(fā)展的一種方式。

　　2 安全性——從承載網(wǎng)看IMS傳統(tǒng)業(yè)務的提供

　　IP網(wǎng)絡固有的安全問題隨著IMS的部署也將逐漸凸現(xiàn)。終端智能化、開放性是安全隱患存在的土壤。安全問題存在于兩個方面，一個是終端的安全，另一是網(wǎng)絡的安全。終端安全是指終端自身安全，如病毒傳染、惡意攻擊等，而網(wǎng)絡安全則是指提供服務設備的安全性，但此兩者往往互相影響，終端受到惡意代碼的劫持往往演變成網(wǎng)絡的災難。

　　Internet領域已經(jīng)有大量的安全產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能夠進行非特定應用的安全防護。SIP網(wǎng)絡中已經(jīng)得到廣泛應用的邊界網(wǎng)關控制器(SBC)就是為了解決SIP網(wǎng)絡的安全問題。與IMS網(wǎng)絡的安全解決方案類似，SBC設備也被引入進來，將IMS核心網(wǎng)與接入網(wǎng)、第三方網(wǎng)絡隔離開來，這樣就構成了兩個安全域，核心網(wǎng)相對隔離，在封閉的環(huán)境下安全性較容易保證，但接入域仍然存在問題。

　　傳統(tǒng)電信業(yè)務使用者已經(jīng)適應了7×24小時不間斷的服務，IP網(wǎng)引入的安全問題可能會減少服務的連續(xù)時間，尤其是受政府管制強制提供的業(yè)務(如緊急呼叫)在IP域提供將面臨更為嚴峻的挑戰(zhàn)。另一方面，同樣是因為政府管制的原因，合法監(jiān)聽的需求，IMS的載荷不得進行端到端的加密，所有加密安全措施只能是逐段的或是終結于IMS核心邊界上。這在某種程度上減少了可供選擇的網(wǎng)絡安全解決方案，整個IMS網(wǎng)絡安全不得不主要依賴于運營商提供的安全設施，其責任與義務都有所增加，從而使得傳統(tǒng)業(yè)務的IMS替代成本有所增加。

　　安全性對于固定、移動來說同樣存在，無線由于其接入側(cè)的空中傳輸特性，在接入側(cè)加密需求更加迫切。加密所作用的層次也有多種選擇：

　　(1)　選擇在數(shù)據(jù)鏈路層加密。該加密是由接入網(wǎng)完成的，IMS核心網(wǎng)無需感知，缺點是未必所有的底層設施均提供了加密能力，從而使用戶通過不同的介質(zhì)接入會產(chǎn)生不同的安全感受。

　　(2)　在IP層進行加密，如3GPP IMS所采用的基于認證與密鑰協(xié)商(AKA)的IP安全協(xié)議(IPSec)。它可以很好地解決接入層不支持加密的問題，但其仍然僅限于呼叫信令層面，未對媒體層面的加密有所表述。同時IP層面的加密在通過某些三層以上設備(如端口地址轉(zhuǎn)換(NAPT)設備)時將產(chǎn)生互通問題。

　　(3)　傳輸層加密，如RFC3261推薦的傳輸層安全協(xié)議(TLS)。TLS與傳統(tǒng)超文本傳輸協(xié)議(HTTP)的安全解決方案相同，已經(jīng)得到廣泛的應用與驗證，其可以避免穿越NAPT這樣的三層以上設備時產(chǎn)生的問題，但其仍然未對媒體面加密進行規(guī)定。

　　(4)　應用層加密，如對SIP消息體進行加密或進行簽名。但這如前所述，將導致某些司法行為不能執(zhí)行，因此是被禁止的。

　　3 運營模式對固定移動融合的演進推動

　　近年來電信運營收入有兩個變化趨勢，一是移動話務對固定話務的分流，一是VoIP及其他IP應用對語音業(yè)務的分流。

　　固定運營商應對第一種趨勢的方式是成為綜合運營商，進行移動業(yè)務的運營；對于第二種趨勢卻是束手無策，客戶付出較小的成本就享受了數(shù)倍于此成本的傳統(tǒng)的通信服務。對于這種顧客總成本遠小于總收益的情況，商家沒有什么好辦法，唯有提供總成本更低、總價值更高的產(chǎn)品，但要根本解決收入分流的問題，運營商惟有提供更高客戶價值的產(chǎn)品。


　　單獨從提供信息傳遞服務本身而言，附加值增加空間有限。運營商要對產(chǎn)品進行整合，引入新的客戶價值要素。這樣就不能簡單地局限在進行傳統(tǒng)電信產(chǎn)品的組合，而是要整合其他新的成分(如通信服務和信息服務整合，甚至和金融服務、旅游休閑等服務的整合)，這些要素的客戶單獨獲得成本較高，通過購買打包的通信服務可以極大地降低獲得成本。當然這里的成本不僅僅包括貨幣成本，還有體力、精力、信用等成本，這個是運營商作為一個渠道末端控制者所能夠提供且擅長的。

　　第一個層次的融合必然對運營者內(nèi)部按網(wǎng)絡類型劃分的組織架構產(chǎn)生影響，首先在經(jīng)營實體上，移動、固網(wǎng)的接入方式不能再作為組織劃分的依據(jù)；其次產(chǎn)品可能進行整合，融合后的大部分業(yè)務是在兩個網(wǎng)絡上均可提供的，而且可以在兩種接入媒體上共享同一個業(yè)務簽約，如同振、語音呼叫連續(xù)性(VCC)這些可以跨越兩種以上接入網(wǎng)絡而提供的業(yè)務。同時融合網(wǎng)絡對運營模式的影響還體現(xiàn)在業(yè)務開通及運維層面上，雖然在控制層之上網(wǎng)絡是融合的，但接入方式及終端能力對業(yè)務的簽約還是有著關鍵的影響，如何在運營支持系統(tǒng)/商業(yè)支持系統(tǒng)(OSS/BSS)層次上保證更為靈活復雜的產(chǎn)品組合是運營網(wǎng)絡融合的必要條件。

　　第二個層次的融合是運營商面臨的最大挑戰(zhàn)，意味著傳統(tǒng)的單一電信服務提供者的角色不能再繼續(xù)，而是要參與到更廣泛的市民生活中來，提供更為社會所需求的產(chǎn)品，充當更為活躍的市場營銷者，就如同金融業(yè)所做的那樣。

　　如前所述，固定移動融合必然沖擊現(xiàn)有的電信運營體系，反過來運營組織架構改革也決定了固網(wǎng)移動融合趨勢實現(xiàn)的速度。融合的網(wǎng)絡加上融合的運營組織架構有助于降低網(wǎng)絡的總體建設成本/維護成本(CAPEX/OPEX)，但并不能從根本上解決目前電信運營中存在的根本性挑戰(zhàn)，那就是通信普及化之后其自身邊際價值的降低導致的服務替代、收入分流，這些問題需要更進一步的整合，將通信整合進入日常的、更多的生活場景中。

　　4 結束語

　　固定移動融合已經(jīng)成為通信業(yè)的發(fā)展趨勢，成為運營商轉(zhuǎn)型和發(fā)展的契機，隨之而來的全新業(yè)務體驗也會給予用戶更多的便利和愉悅。雖然目前存在一些影響大規(guī)模商業(yè)部署的關鍵問題[4-5]，但相信經(jīng)過三到五年的發(fā)展和成熟，會逐步解決實時業(yè)務、網(wǎng)絡安全等問題，運營商和通信產(chǎn)業(yè)也會建立與之適應的運營模式，固定移動融合將會面臨美好的前景和未來。


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