軟交換和IMS

　　近來IMS成為媒體關注的焦點，大有取代所有網(wǎng)絡的氣勢，多個國際標準組織也在加緊制定其標準。目前電信運營商實施網(wǎng)絡轉型的目的是要簡化網(wǎng)絡結構、減少網(wǎng)絡運營成本，加速將新業(yè)務推向用戶的能力和速度，優(yōu)化運營商與用戶之間的關系。網(wǎng)絡演進的發(fā)展凸顯融合、調整、變革的新趨勢，但運營商會根據(jù)自身的網(wǎng)絡情況采用成熟穩(wěn)健的策略。

一、IMS標準化概況

　　1.TISPAN

　　TISPAN是2003年9月由從事固定網(wǎng)標準化的SPAN組織和進行VoIP研究的TIPHON組織進行了合并而成的，是ETSI旗下的從事NGN標準化研究的主要機構。TISPAN分為八個工作組，包括業(yè)務、體系、協(xié)議、號碼與路由、服務質量、測試、安全和網(wǎng)絡管理工作組。

　　TISPAN將他們的研究計劃分為階段完成，第一階段(Release 1)主要研究能夠提供多媒體業(yè)務的NGN系統(tǒng)，并計劃于2005年中期完成Release 1的研究。

　　目前，TISPAN定義的NGN Release 1業(yè)務能力要求能夠支持PSTN Emulation業(yè)務、PSTN Simuiation業(yè)務、多媒體業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務等業(yè)務能力。TISPAN定義的NGN體系結構包括PSTN仿真子系統(tǒng)(PSTN Emulation)、IP多媒體(IMS)、流媒體和其他業(yè)務等四個業(yè)務子系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡附著(NASS)和資源控制與接納(RACS)子系統(tǒng)。Release 1將對PSTN仿真子系統(tǒng)(PSTN Emulation)、IP多媒體業(yè)務系統(tǒng)以及NASS、RACS接入子系統(tǒng)進行規(guī)范和研究。

　　IP多媒體子系統(tǒng)主要使用3GPP的IMS的核心網(wǎng)絡作為核心控制系統(tǒng)，并在3GPP規(guī)范的基礎上對IMS系統(tǒng)進行擴展以支持xDSL等固定接入方式。由于有線和無線網(wǎng)絡在網(wǎng)絡帶寬、終端鑒權、位置信息和資源管理等多方面存在差異，TISPAN將在這些方面加以擴展，實現(xiàn)固定接入。對于IP多媒體子系統(tǒng)的另一個研究重點在于完善IMS子系統(tǒng)與PSTN仿真子系統(tǒng)、RACS子系統(tǒng)和NASS子系統(tǒng)的互通。

　　對于PSTN仿真子系統(tǒng)的定義目前還存在較大的分歧，一種意見是使用軟交換作為PSTN仿真子系統(tǒng)的核心結構，軟交換與IMS并存；另一種意見是使用IMS作為PSTN仿真子系統(tǒng)的核心結構，采用統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡來提供業(yè)務。由于目前對于這兩種方式還沒有達成一致的意見，TISPAN也只對外部接口以及與RACS等其子系統(tǒng)的互通進行了定義，并沒有對內部結構做詳細的定義。

　　NASS子系統(tǒng)的主要功能是提供用戶和終端的IP地址分配、用戶的認證和鑒權、根據(jù)用戶屬性進行接入網(wǎng)資源配置、用戶位置管理等功能。目前，TISPAN重點研究NASS的內部結構與接口、外部接口以及與業(yè)務系統(tǒng)和RACS系統(tǒng)的互通。NASS子系統(tǒng)的引入使固定終端具有游牧特性成為可能。

　　RACS子系統(tǒng)主要提供接納控制、資源預留、策略控制(QoS控制)和關口控制(NAT轉換控制)功能。RACS的內部結構和接口是目前研究的熱點。TISPAN將3GPP定義的Gq接口的功能進行擴展并定義成Gq’接口。目前，Gq’接口到底采用什么協(xié)議還沒有定論，H.248、RADIUS、DI-AMTER或重新定義新的協(xié)議都有可能。

表1　3GPP IMS標準的主要內容
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R5	R6	R7正在制定的內容
2002年6月凍結； IMS基本功能：SIP作為呼叫控制協(xié)議，通過SIP進行服務管理，安全功能，計費功能，漫游功能；端到端QoS； 加強Gb接口對流媒體的支持；	2004年12月凍結； 與CS互通； 基于流的計費； 合法監(jiān)聽； WLAN接入IMS 業(yè)務enabler：POC，GM，Presence，IM，Conference，Push， Gb支持會話業(yè)務 PDF獨立設置	群呼； CS，IMS捆綁業(yè)務； WLAN與2G/3G切換； IMS語音業(yè)務在CS承載； 融合：IMS支持cable/xDSL Emergency services

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　　從目前的情況來看，TISPAN的標準推進速度較快，也具有可操作性。并且TISPAN和3GPP的合作較為緊密，TISPAN主要在3GPP規(guī)范的基礎上加以擴展來實現(xiàn)固定的特性，并爭取與3GPP盡量保持一致。

　　2.3GPP

　　IMS作為3GPP在R5版本中提出的IP多媒體架構，到目前為止有R5、R6和R7三個版本。R5提出了全IP的網(wǎng)絡架構，采用SIP協(xié)議進行控制，實現(xiàn)移動性管理、多媒體會話信令和載體業(yè)務傳輸，實現(xiàn)端到端的IP業(yè)務。R6版本，在網(wǎng)絡架構方面已沒有太大的變更，主要是更改計費架構，支持WLAN接入等。正在制定的R7版本，支持xDSL/Cable接入和CSI等功能。R5、R6和R7標準的大致內容如表1所示：

　　從協(xié)議的成熟度分析，IMS在移動網(wǎng)內已經(jīng)能夠達到商用標準。由于移動的接入網(wǎng)已經(jīng)具備了NASS和RACS子系統(tǒng)的大部分功能，通過設備提供商提供的信息判斷，在近1～2年內，IMS在移動網(wǎng)可以商用。

　　3GPP R6版本在R5提出IMS的基礎上，主要研究策略控制(Gq接口)、WLAN接入、IMS到CS域的互通、IMS到PS域的互通、Presence等新業(yè)務，并在IETF SIP協(xié)議的基礎上對協(xié)議進行了擴展。3GPP在R7版本主要考慮支持通過CS域承載IMS話音、通過PS域提供緊急服務、提供基于WLAN的IMS話音與GSM網(wǎng)絡的電路域的互通、提供xDSL和CableModem等固定接入方式。

　　3GPP對于固定和移動的融合將與TISPAN合作，共同推進研究工作。

　　3.FGNGN

　　FGNGN正在負責制定NGN的功能架構，目的是為了制定一個普遍適用的下一代網(wǎng)絡架構。根據(jù)Y.2001的定義，NGN是基于多種寬帶接入、有QoS傳輸技術保障的、提供業(yè)務與傳輸網(wǎng)絡無關的分組網(wǎng)絡；用戶可以無限制的接入多種通信業(yè)務；NGN提供無限制的移動性，為用戶提供統(tǒng)一的、無處不在的服務。FGNGN定義的NGN架構考慮了從PSTN/ISDN、xDSL、IP、移動網(wǎng)和Internet等多種網(wǎng)絡向下一代網(wǎng)絡發(fā)展的通用的網(wǎng)絡架構，并且側重于網(wǎng)絡融合的研究。

　　2004年6月ITU-T FGNGN的第一次會議上已經(jīng)確定了將IMS作為NGN核心網(wǎng)基于SIP會話的子系統(tǒng)的基本架構，這標志ITU正式開始了對IMS的研究。與此同時，3GPP和TISPAN也都在進行這方面的研究，這兩個組織也是ITU-T FGNGN的供稿方，通過提案和互致聯(lián)絡函的方式達到溝通，避免重復研究。在NGN的框架中，終端和接入網(wǎng)絡是各種各樣的，而基于SIP會話的核心網(wǎng)絡只有一個IMS，它同時為固定和移動終端提供服務。這就需要IMS網(wǎng)絡從網(wǎng)元功能、接口協(xié)議、QoS和安全、計費等方面全面支持固定的接入方式。

　　3GPP定義的IMS是用來將移動語音服務進入多媒體領域而設計的。它容許建立為兩個或兩個以上單位或用戶的以及一個或多個媒體的會晤鏈接。IMS可以支持很多服務，特別是支持各種接入方面有明顯的長處。但限于它是專為移動語音服務制定的，因此不能支持NGN的所有服務，比如說，廣播和流媒體服務等。因此，有必要對其進行改進以適應NGN的需要。為了加快IMS應用于NGN的研究，并且保持與3GPP和TISPAN定義的IMS的一致性，F(xiàn)GNGN成立了IMS for Next Generation Networks(IFN)的研究專題。但是IMS并不是NGN網(wǎng)絡結構的唯一的基礎技術，而是作為一種選擇方案，2005年6月中國電信提交的文稿《基于Call Server的PSTN Emulation》就體現(xiàn)出軟交換也是實現(xiàn)NGN的一種基本網(wǎng)絡架構。

　　由于IMS不能完全滿足NGN在固網(wǎng)中的應用，因此為了支持多種接入方式(比如xDSL和WLAN)接入IMS，3GPP R7和FGNGN對IMS的架構進行了如下擴展：對接入網(wǎng)的控制，如QoS、接入許可和鑒權等；對核心傳輸網(wǎng)的資源進行控制；與傳統(tǒng)網(wǎng)絡和其它網(wǎng)絡的互通；減少業(yè)務與會話控制層和傳輸層的耦合性；與接入無關會話和業(yè)務層。

　　有關IMS在固網(wǎng)應用的要求還在討論當中。

　　4.在話音網(wǎng)仿真方面軟交換和IMS的爭論

　　2005年6月國際電聯(lián)在北京召開了FGNGN的第7次會議，會議在開展基于軟交換的標準研究方面展開了激烈的討論，中國通信標準協(xié)會就有關開展基于軟交換標準的研究專門給FGNGN提出了聯(lián)絡聲明，中國電信提交了8篇有關基于軟交換研究的文稿。會議就軟交換的研究爭論熱烈，會上主要存在3個爭論點。第一個爭論點是課題的研究范圍。大會通過激烈的討論，最后決定對文稿的研究范圍進行修訂，即研究PSTN/ISDN仿真的體系架構。第二個爭論點是PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的架構是否應該是NGN體系架構的子集，而不能增加新的功能實體。會上通過充分的討論，一致認為NGN功能架構是總體架構，如果是通用的功能實體應該在NGN體系架構中增加，如果僅僅是針對PSTN/ISDN仿真的體系結構也可以只在PSTN/ISDN仿真的體系結構中定義，并建議下一次會議對這兩個功能實體進行詳細論證。第三個爭論點是基于軟交換的PSTN/ISDN e仿真子系統(tǒng)屬不屬于需要重新開展的研究內容。通過大家的充分討論，一致認為PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)屬于NGN Release 1的內容，應該不屬于新的研究內容，因此同意開展PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的研究工作。

　　根據(jù)目前FGNGN研究的NGN的體系架構，已經(jīng)明確PSTN/ISDN仿真作為四個業(yè)務子系統(tǒng)之一。因此中國電信建議應該研究PSTN/ISDN仿真的體系結構來解決運營商面臨的網(wǎng)絡演進問題。目前實現(xiàn)PSTN/ISDN仿真有兩種方式，一種是用IMS實現(xiàn)PSTN/ISDN仿真，一種是用軟交換來實現(xiàn)PSTN/ISDN仿真。但是由于IMS實現(xiàn)PSTN/ISDN仿真的演進方式還不成熟，而軟交換已經(jīng)比較成熟，目前運營商面臨的網(wǎng)絡演進問題可通過軟交換的方式來解決。

二、軟交換技術的應用

　　軟交換技術是NGN所包含的技術之一。是近年發(fā)展起來的一種新的呼叫控制技術，它具有分層的體系架構、基于分組傳輸、能夠提供多種接入方式等特點，并能綜合提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務。近三年來的現(xiàn)場試驗、特別是近一年來的規(guī)模試商用結果證明，軟交換體系在技術上已經(jīng)基本成熟，經(jīng)濟分析可行，軟交換技術正在逐步從試驗階段走向商用階段。

　　軟交換系統(tǒng)由多種設備組成，主要包括軟交換設備、中繼網(wǎng)關、信令網(wǎng)關、接入網(wǎng)關、媒體服務器、應用服務器等網(wǎng)絡側設備以及IAD、SIP終端等終端側設備。主流廠家的軟交換系統(tǒng)在國內外已有商用實例，主要應用集中在利用軟交換提供長途匯接和本地用戶接入業(yè)務，以及為企業(yè)用戶提供綜合通信解決方案。

　　軟交換技術從1997年開始發(fā)展，正在逐步從試驗階段走向商用階段，并在國內外得到應用�？傮w上看，美國的運營商要領先于歐洲，新興運營商要積極于傳統(tǒng)運營商。中國通信標準化協(xié)會網(wǎng)絡與交換技術委員會從2001年起開始制定軟交換系統(tǒng)相關規(guī)范及標準，主要包括設備規(guī)范、協(xié)議規(guī)范、接口規(guī)范和業(yè)務相關規(guī)范等，共完成相關規(guī)范59個。

　　軟交換業(yè)務提供方式有三種：由軟交換設備提供PSTN基本業(yè)務及補充業(yè)務；采用SIP應用服務器或Parlay應用服務器來提供運營商自營的新型業(yè)務；利用PARLAY應用服務器通過第三方提供業(yè)務，此種方式仍處于探索階段，應進一步深入研究和實踐。

　　電話網(wǎng)是中國電信的最大網(wǎng)絡之一，而網(wǎng)絡演進是一個長期過程，因此電路交換向NGN演進的過程中應注重網(wǎng)絡的銜接性、業(yè)務的連續(xù)性以及網(wǎng)絡運營管理的穩(wěn)妥性，實踐證明軟交換已經(jīng)具備替代電路交換設備的能力，靈活提供業(yè)務的能力也已經(jīng)得到驗證，同時軟交換符合電路交換向分組交換轉型的總體發(fā)展趨勢，在話音網(wǎng)絡引入軟交換技術應認真研究引入的策略，組網(wǎng)架構和不同廠家業(yè)務平臺的互通。電話網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡演進過程中，軟交換是一個不可逾越的階段。

　　采用軟交換技術實現(xiàn)電話網(wǎng)的演進，使電話網(wǎng)向分組化、寬帶化、智能化的方面發(fā)展，將大大提升電話網(wǎng)的業(yè)務能力，符合網(wǎng)絡的未來發(fā)展趨勢。

　　軟交換是電話網(wǎng)演進不可逾越的發(fā)展階段。近期軟交換網(wǎng)絡，應能夠接入窄帶用戶，解決現(xiàn)有電路交換網(wǎng)的整體轉型問題；并積極拓展寬帶用戶，搶占大客戶和寬帶用戶市場。軟交換系統(tǒng)應支持獨立用戶數(shù)據(jù)庫，支持寬帶用戶向IMS遷移的能力。

　　中國的軟交換實踐與國外不同，軟交換功能既具備窄代的功能也同時具備寬帶的功能，可以說中國的軟交換已經(jīng)部分地實現(xiàn)了IMS功能，但還沒有實現(xiàn)移動性管理的功能和HSS功能。隨著標準的成熟性，特別是IMS在固網(wǎng)應用的成熟性的進程，寬帶用戶數(shù)量的增多和移動網(wǎng)絡的發(fā)展，逐步將寬帶用戶從軟交換網(wǎng)絡中分離，構建獨立的IMS網(wǎng)絡。

三、IMS應用在固網(wǎng)NGN面臨的主要問題

　　IMS與軟交換網(wǎng)絡的關系是困擾融合的主要方面。由于標準和設備的成熟度不同，網(wǎng)絡的部署時間也不同，如何減少IMS對于軟交換網(wǎng)絡和業(yè)務的影響，簡化網(wǎng)絡結構和投資是目前亟待解決的問題。

　　3GPP組織擴展和修改了IETF定義的SIP協(xié)議，根據(jù)移動網(wǎng)的特點加強了用戶接入安全控制，SIP包中攜帶的某些參數(shù)也與固網(wǎng)的SIP協(xié)議略有不同，因此IMS設備需要支持IETF SIP協(xié)議才能支持固網(wǎng)寬帶用戶的接入。為了使固網(wǎng)用戶體驗到與傳統(tǒng)電話相同的功能，IMS域需要通過應用服務器模擬PSTN的基本和補充業(yè)務，由于PSTN在長期的發(fā)展過程中積累了種類繁多的業(yè)務，目前尚無應用服務器廠商宣稱能夠支持所用傳統(tǒng)業(yè)務。產生上述問題的原因一是3GPP在制定IMS的標準時，沒有考慮在固網(wǎng)的應用，并且ITU和TISPAN的NGN標準制定剛剛起步，還沒有詳細的協(xié)議可參考；二是運營商對固定和移動融合的需求還不明確，因此設備提供商對IMS支持固網(wǎng)接入的研發(fā)投入不大。隨著NGN標準的成熟，以上問題可以在一到兩年內解決。

　　比較固定接入網(wǎng)和移動接入網(wǎng)的特點會發(fā)現(xiàn)，移動網(wǎng)絡對于接入網(wǎng)的控制機制非常完備，用戶的鑒權、資源分配、接入網(wǎng)定位、計費采集點和網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)控等方面都遠比固定接入網(wǎng)復雜。3GPP R6中已經(jīng)定義WLAN接入IMS域，在R7中將支持ADSL接入，但是只規(guī)定了功能框架，對于QoS、移動性和計費等功能的支持需要進一步定義。TISPAN和FGNGN在R1中定義了RACS和NASS的內部功能模塊，詳細的功能和流程將在后續(xù)版本中規(guī)定。IMS的與傳輸、接入網(wǎng)絡無關性、移動性管理和QoS控制等功能都是體現(xiàn)在對接入網(wǎng)的控制，因此在固網(wǎng)制定NASS和RACS子系統(tǒng)的標準和替換、升級原有的接入網(wǎng)控制設備和終端將是一項長期的工程。