移動NGN、IMS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及其平臺的探討

　　經(jīng)過幾年的技術(shù)探討和測試，3G似乎已是萬事俱備只欠東風(fēng)。與固定核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較成熟但投資相對乏力的現(xiàn)狀相比，在移動通信市場強(qiáng)大的投資推動下，移動核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該更有可能后來居上，在幾年內(nèi)快速打造成全國規(guī)模的下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NGN化，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺通用化。

　　中國移動市場目前完美的財政狀況和用戶增長形勢，及中長期更加競爭化的市場和ARPU必然下降趨勢，不斷督促著設(shè)備提供商和電信運營商提供和建設(shè)更有成本優(yōu)勢、更強(qiáng)大、方便未來演進(jìn)的下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)。具體來說下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)達(dá)到以下要求：

　　達(dá)到成本優(yōu)化，綜合考慮CAPEX和OPEX

　　有利于快速業(yè)務(wù)引入，包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備改造等方面

　　符合電信/IT技術(shù)和業(yè)務(wù)融合發(fā)展的要求，更加具有開放性

　　同時保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和質(zhì)量，確保最終客戶的滿意度

　　為滿足這些要求，通信界經(jīng)過十幾年的技術(shù)準(zhǔn)備和探索，已普遍認(rèn)可網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NGN化的發(fā)展方向，并逐漸確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺通用化的發(fā)展策略。兩種發(fā)展方向相互交織、相互促進(jìn)，共同成為下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的核心要素。

　　下一代核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點

　　1.移動NGN

　　網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)NGN化在移動界的普遍認(rèn)同應(yīng)該歸功于3GPP中R4的電路域NGN和R5/R6/R7的IMS規(guī)范的確定。而目前業(yè)界正廣泛討論的NGMN在核心網(wǎng)側(cè)架構(gòu)更延續(xù)和拓展了NGN化的趨勢。

　　R4電路域NGN的基本思想是承接IETF組織的承載控制分離的定義，即承載由MGW完成、控制由MGC（又稱軟交換）完成，其結(jié)構(gòu)圖參見圖一。可以說R4 NGN架構(gòu)的選擇已經(jīng)是下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的第一步，已基本滿足相應(yīng)的要求，如下做一簡要分析：

　　成本優(yōu)化

　　可分為機(jī)房環(huán)境、局所數(shù)量、傳輸資源、維護(hù)人員等幾個方面考慮。在機(jī)房環(huán)境成本方面，由于設(shè)備尤其是MGW普遍采用了更新的技術(shù)，占地、耗電、空調(diào)等的成本都能大大降低，估計能優(yōu)化70％。在局所數(shù)量成本方面，集中控制的MGC可以保證更少的局所，這尤其在目前國內(nèi)流行的大本地網(wǎng)組網(wǎng)方式上更能體現(xiàn)，估計能優(yōu)化50％。在傳輸資源成本方面，由于采用IP做為承載網(wǎng)絡(luò)，成本上至少可優(yōu)化50％。在維護(hù)人員成本方面，由于NGN設(shè)備普遍采用IP、JAVA、CORBA等通用IT技術(shù)，操作維護(hù)趨于一致、網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)搭建趨于簡化，而且MGC的少局所和MGW的維護(hù)簡單等因素等都將導(dǎo)致維護(hù)成本的優(yōu)化。

　　快速業(yè)務(wù)引入

　　可分為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備改造兩方面考慮。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，由于電路業(yè)務(wù)基本在MGC上完成，而不影響MGW，僅需修改少量MGC，方便了業(yè)務(wù)的引入。在設(shè)備改造方面，部分設(shè)備提供商的MGC采用先進(jìn)的通用平臺，業(yè)務(wù)開發(fā)周期可大大加快。

　　面向網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和融合

　　考慮到IMS已被確認(rèn)為核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)，而R4 NGN設(shè)備在IMS階段仍能互通，而采用通用平臺的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更能保證其平滑演進(jìn)至IMS，從而確保網(wǎng)絡(luò)可演進(jìn)性。

　　網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可靠性

　　考慮到電信設(shè)備提供商普遍在研發(fā)中采用嚴(yán)格的質(zhì)量控制流程，而電信運營商在設(shè)備準(zhǔn)入、入網(wǎng)測試等方面也有較高門檻，經(jīng)過近兩年R4 NGN設(shè)備在2G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)網(wǎng)逐漸采用和運行，表明移動NGN設(shè)備已完全達(dá)到規(guī)模商用的能力。

　　目前中國各大運營商在3G的核心網(wǎng)電路域已確定采用R4 NGN，并已完成大量測試，測試結(jié)果表明各廠家設(shè)備已具備商用條件。

　　2.IMS網(wǎng)絡(luò)

　　近幾年IMS技術(shù)在作為符合NGN架構(gòu)的固定移動融合的電信目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)方面，在作為對抗SKYPE、MSN等INTERNET發(fā)展而來的技術(shù)架構(gòu)的競爭方面，在確�；蛑匦芦@得IP化網(wǎng)絡(luò)中電信運營商的價值鏈控制地位方面，已基本得到電信界的一致地認(rèn)同和擁護(hù)。在規(guī)范方面3GPP R6和TISPAN R1已基本完成，包含的內(nèi)容已基本滿足電信設(shè)備商和運營商的研制和運營預(yù)商用及商用網(wǎng)絡(luò)的要求。


圖一：IMS網(wǎng)絡(luò)分層架構(gòu)

　　IMS的架構(gòu)分為業(yè)務(wù)、控制和接入三個層面（參見圖二），擁有提供多媒體業(yè)務(wù)、水平型業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)、接入無關(guān)性和采用電信“IT”協(xié)議SIP等諸多特點。IMS架構(gòu)是下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)目標(biāo)，已很好地滿足相應(yīng)的要求：

　　成本優(yōu)化

　　由于相對移動R4 NGN來說各廠商設(shè)備已更普遍采用通用平臺，在集成度等方面有更多的提高。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備實現(xiàn)上，部分設(shè)備廠商由于較早較好地考慮了移動R4 NGN的演進(jìn)，推行統(tǒng)一軟交換、統(tǒng)一MGW及統(tǒng)一應(yīng)用服務(wù)器的策略，將使網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)成本更加優(yōu)化。

　　快速業(yè)務(wù)引入

　　IMS由于采用水平型業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，大大提高了快速業(yè)務(wù)引入能力，能提供各種多媒體業(yè)務(wù)，大大豐富了電信業(yè)務(wù)，而且還給電信運營商一個強(qiáng)有力控制電信業(yè)務(wù)價值鏈的手段。

　　面向網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和融合

　　IMS由于具有與接入方式無關(guān)性的特點，目前已被業(yè)界確定為固網(wǎng)移動融合的目標(biāo)架構(gòu)，由3GPP/3GPP2/TISPAN等各大標(biāo)準(zhǔn)組織攜手完成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作。目前業(yè)界也正探討與CABLE等網(wǎng)絡(luò)的基于IMS架構(gòu)的融合工作。

　　網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可靠性

　　相信經(jīng)過大約兩年的設(shè)備研制、測試、互通、預(yù)商用的步驟，IMS在2008年應(yīng)能達(dá)到規(guī)模商用的要求。

　　目前中國各大運營商均已開展IMS的理論研究和實驗室測試工作，為下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)的建設(shè)開展積極的準(zhǔn)備工作。

　　下一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺的通用化

　　大家應(yīng)可以注意到以上在探討下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的NGN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要素時，已處處體現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺通用化的要素兩者之間相輔相成、共同發(fā)展的關(guān)系�？梢孕蜗蟮卣fNGN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的“表”，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺通用化是下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的“骨”。

　　最早的程控交換機(jī)全部硬件直至芯片都是某個廠家專有的，而目前廣泛使用中的程控交換機(jī)的芯片已基本采用通用芯片，但硬件板的設(shè)計和操作系統(tǒng)等仍是由廠家專有。由于電信設(shè)備相對地不開放性，導(dǎo)致電信界的技術(shù)發(fā)展相對不如IT界的技術(shù)發(fā)展日新月異，且相對的成本較高。種種動力促使電信界加速轉(zhuǎn)型，分工更加專業(yè)化。


　　圖二：下一代電信設(shè)備的分工模式

　　目前業(yè)界正得到廣泛認(rèn)可的分工模式例圖見圖三，從下至上分為：

　　芯片級

　　業(yè)界已普遍認(rèn)可采用X86芯片。

　　底層交換

　　業(yè)界已普遍認(rèn)可采用以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)做為物理、MAC和LLC層完成交換功能。

　　硬件平臺

　　目前業(yè)界較流行的是ATCA平臺，其他并存或早期的有CPCI，SUN NETRA， IBM BLADE SERVER等。相對來說ATCA最開放，普遍被業(yè)界認(rèn)可。目前已有MOTO、INTEL、CCPU等多家硬件廠商提供商用ATCA硬件。

　　操作系統(tǒng)

　　目前業(yè)界趨勢是CGL（電信級LINUX），其他并存或早期有SUN SOLARIS, HP UNIX, VX WORKS等。相對來說CGL最開放，普遍被業(yè)界認(rèn)可。目前已有REDHAT， MONTAVISTA, NOVELL等公司提供商用CGL軟件。

　　中間件和協(xié)議棧

　　在協(xié)議棧方面，已有TRILLIUM，等公司提供各種商用電信協(xié)議棧。而目前業(yè)界對中間件的標(biāo)準(zhǔn)定義仍在進(jìn)行中，正由國際組織SA等進(jìn)行協(xié)調(diào)。近期仍由電信設(shè)備商與電信業(yè)務(wù)層軟件一起提供。

　　電信業(yè)務(wù)層

　　各種電信業(yè)務(wù)的“應(yīng)用”軟件由專業(yè)的電信設(shè)備提供商研制，并同時完成整體的垂直集成工作，提供完整的電信設(shè)備。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺通用化能真正滿足下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)要求：

　　在成本優(yōu)化方面

　　由于采用水平分工，各層面由多家更專業(yè)的公司完成，保證了效率的最大化，同時在各個層面又具有相對的規(guī)模效應(yīng)，從而確保成本最大限度地優(yōu)化。

　　在快速業(yè)務(wù)引入方面

　　也由于采用水平分工，電信設(shè)備提供商能更專注于電信業(yè)務(wù)的開發(fā)，而其他相應(yīng)的改動如信令協(xié)議棧由其他專業(yè)公司完成，從而必然使新電信業(yè)務(wù)的開發(fā)周期大大縮短，目前業(yè)界估計可縮短至三分之一左右。


　　在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和融合方面

　　由于采用和IT界類似的分工方式，下層如硬件、以至操作系統(tǒng)，普遍最大地繼承了IT界的最新技術(shù)，從而提供了電信、IT網(wǎng)絡(luò)融合良好的基礎(chǔ)和可能。

　　在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和質(zhì)量方面

　　由于為電信市場服務(wù)的相關(guān)各層廠家需按電信市場的要求進(jìn)行從標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)設(shè)計、研發(fā)測試、現(xiàn)網(wǎng)驗證和準(zhǔn)入等電信界相關(guān)流程，而且最終的集成工作仍由對電信網(wǎng)絡(luò)最熟悉的電信設(shè)備提供商完成，從而確保設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和質(zhì)量。

　　目前基于通用平臺的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已由大部分電信設(shè)備提供商逐步提供，并已在現(xiàn)網(wǎng)得到了驗證，我們有理由相信在幾年內(nèi)將逐漸淘汰專有平臺的電信設(shè)備。

　　下一代移動核心網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)水平性特征”和“設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)水平分工、垂直整合特征”是符合社會和技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，必將促進(jìn)電信行業(yè)順利轉(zhuǎn)型和長期發(fā)展。