關于NGN融合的若干問題討論

摘要　概述了NGN（下一代網(wǎng)絡）的最新標準進展，分析了國外運營商的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型實踐，提出了基于IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）實現(xiàn)NGN的融合架構(gòu)需要注意的幾個重要問題，最后從幾個方面簡要分析運營商網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型策略。

引言

　　在剛剛結(jié)束的“2006全球NGN高峰論壇”上，業(yè)界人士對NGN都表現(xiàn)出極大的熱情，對NGN的共識點表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，基于分組交換技術(shù)大部分是IP技術(shù)；第二，提供包括電信業(yè)務，移動業(yè)務，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務在內(nèi)的所有業(yè)務；第三，承載和業(yè)務控制相分離，而且承載層可滿足各種有QoS保證的帶寬要求；第四，用戶可選擇任何運營商，而不是受制于某一個運營商。這些都是我們所要努力的方向。我們一直都在追求一個目標，即從分離的網(wǎng)演進到綜合統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺，這其實也是業(yè)界幾十年追求網(wǎng)絡融合的過程。現(xiàn)在大家談NGN，就是要實現(xiàn)網(wǎng)絡融合�？梢哉f，網(wǎng)絡融合已成為NGN發(fā)展的主旋律。

　　從2006NGN論壇上還能看到的另一個方面是，關于NGN軟交換和IMS架構(gòu)之間的抉擇以及如何從軟交換平滑過渡到IMS，仍是困擾運營商和設備制造商拿不準、看不清楚的問題。應該認識到：軟交換與IMS的最大區(qū)別是，IMS可以靈活地提供更多業(yè)務應用。軟交換是每個業(yè)務都要有自己的一套設計方案，IMS不僅在規(guī)劃上可以統(tǒng)一，在QoS方面也可以做到統(tǒng)一；不僅是承載和控制分離，還可以實現(xiàn)用戶界面分離。所有接入的方式，不管是移動的方式還是固網(wǎng)的方式，都可以實現(xiàn)。另外，它還能做到數(shù)據(jù)的集中。從業(yè)務融合的角度看，IMS具有很大的吸引力和優(yōu)勢。諾基亞相關人士稱IMS是支持P2P通信的公認標誰，并透露，已針對目前的熱點IMS業(yè)務開發(fā)出相關手機。不管從理論上還是實踐中，都已證明IMS是NGN發(fā)展的基礎。

1、NGN標準的重點進展

　　雖然NGN各個標準還沒有最終確定下來，但國際國內(nèi)通信業(yè)界基本上達成了一個共識：未來NGN應該是基于IMS體系架構(gòu)的網(wǎng)絡。

　　針對基于IMS的網(wǎng)絡融合方案，3GPP、ITU-T和ETSI TISPAN都在進行研究，但是3個組織的研究側(cè)重點并不相同。ITU-T和ETSI TISPAN這兩個組織的工作重點在于從支持固定接入方式的角度對IMS提出各種需求，側(cè)重從NGN的總體框架角度，明確IMS與其他子系統(tǒng)以及其他外部網(wǎng)絡之間的關系，重點解決NGN的總體框架、接入網(wǎng)的附帶問題和QoS問題。在具體規(guī)范的制定上。ITU-T的規(guī)范更加宏觀，ETSI TISPAN的標準更加具體，進展較快。TISPAN和FGNGN標準組織主要從固網(wǎng)的角度出發(fā)，研究NGN的相關標準。而3GPP則側(cè)重于移動網(wǎng)絡。TISPAN的NGN R1標準在2005年底發(fā)布。

　　在ITU-T和TISPAN的NGN體系架構(gòu)中，除了定義PSTN仿真子系統(tǒng)、IMS等業(yè)務子系統(tǒng)外，又增加了兩個新的子系統(tǒng)：NASS（網(wǎng)絡附著子系統(tǒng)）和RACS（資源和準入控制子系統(tǒng)）。NASS和RACS子系統(tǒng)均位于NGN的傳送層，主要提供接入控制、QoS控制等功能，更加強調(diào)了對QoS的要求和對移動性管理的要求。

　　國內(nèi)NGN還處于標準跟蹤階段，在標準化工作和實施上主要體現(xiàn)在軟交換方面。國內(nèi)已經(jīng)制定了大量軟交換相關規(guī)范并且在制定能夠指導軟交換在我國實施的軟交換組網(wǎng)技術(shù)要求。在中國，軟交換已經(jīng)自成了一套比較完整的體系。目前在IMS方面的標準研究還處在跟進國外標準制定方面。

　　雖然關于NGN的標準還在完善中，但我們可以看出，與傳統(tǒng)的PSTN/PLMN相比，NGN具有以下特點：

　　1）包含HLR（本地位置寄存器）相關功能實體（在TISPAN中稱為UPSF），不包含VLR（訪問位置寄存器）功能實體。不僅移動用戶的業(yè)務屬性要保存在HLR中，固定用戶的業(yè)務屬性也保存在該功能實體中，用戶注冊之后，用戶相關的業(yè)務信息再由HLR下載到為用戶提供服務的核心控制功能實體。

　　2）用戶的服務控制由歸屬地控制功能實體完成，并且為用戶提供服務的核心控制功能實體（在TISPAN中稱為S-CSCF）不固定，是在用戶登錄網(wǎng)絡之后由HLR根據(jù)網(wǎng)絡資源情況臨時指定。這種機制非常靈活地保證了網(wǎng)絡核心設備的冗余備份和安全。

　　3）NGN可以同時支持固定用戶、游牧用戶和移動用戶以及相應的各種接入方式。

2、國外運營商網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型案例分析

　　Sprint是一家全球話音、數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)提供商，擔負全美的PSTN長途傳輸，話務量每年萎縮7%。傳統(tǒng)交換機和軟交換共存，擴容部分由軟交換承擔。長途電話網(wǎng)有40多個傳統(tǒng)交換機，十幾個軟交換，上百個MGW（media gateway），合資的Cable公司兩年前開始部署Class 4/5的軟交換，不再投資交換網(wǎng)，現(xiàn)有傳統(tǒng)交換機和軟交換將與IMS長期共存。雖然軟交換可以支持寬帶用戶的接入，但是Sprint認為IMS的業(yè)務和控制分離架構(gòu)更適合提供多媒體業(yè)務，更能保證未來的投資回報。從傳統(tǒng)交換機演進到軟交換的驅(qū)動力來看是為了節(jié)省運維費用；從軟交換演進到IMS的驅(qū)動力來看是為了提供新業(yè)務，降低用戶離網(wǎng)率。目前Sprint為企業(yè)客戶提供了基于IMS的IP Centrex業(yè)務，企業(yè)客戶可以通過寬帶接入IMS，使用語音留言郵件、點擊撥號和與企業(yè)應用結(jié)合的通信業(yè)務。

　　Sprint對IMS網(wǎng)絡的關注點集中在5個方面。

　　1）快速生成新業(yè)務的能力：OSA（開放服務結(jié)構(gòu)）通過Paraly協(xié)議向外提供業(yè)務開發(fā)接口，有利于引入SP快速生成新業(yè)務。

　　2）業(yè)務交互組組合的能力：可編程的業(yè)務交互邏輯，根據(jù)用戶定購的業(yè)務和呈現(xiàn)狀態(tài)等信息，動態(tài)生成業(yè)務交互邏輯，有利于根據(jù)用戶定制業(yè)務。

　　3）網(wǎng)絡的安全性：保護網(wǎng)絡拓撲和安全性、保密性，通過關聯(lián)信令與媒體流，提高了IMS的可控制性。

　　4）QoS的控制：EV-DO RevA和IMS的QoS控制機制將結(jié)合保證端到端的QoS。

　　5）IMS業(yè)務與非IMS業(yè)務的集成：綜合數(shù)據(jù)庫HSS（歸屬用戶服務器）方便了用戶定購業(yè)務和single-sign-on；策略控制器可以保證分組業(yè)務的服務質(zhì)量。

　　Sprint在軟交換向IMS的轉(zhuǎn)型是比較快的，實現(xiàn)了網(wǎng)絡一定程度的融合。但即使這樣，他仍然認為傳統(tǒng)交換機和軟交換將于IMS長期共存。他們從保證現(xiàn)有用戶基本話音和數(shù)據(jù)通信的基礎上逐步向用戶提供面向IMS的服務，保證現(xiàn)有業(yè)務不受影響，又逐步拓寬價值鏈。國內(nèi)運營商應該借鑒他們的實踐經(jīng)驗，并結(jié)合中國自身的通信網(wǎng)絡發(fā)展狀況，制定出適合自己發(fā)展的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型策略。

3、基于IMS的網(wǎng)絡融合參考架構(gòu)

　　NGN的遠期目標架構(gòu)是網(wǎng)絡融合的架構(gòu)。融合是綜合的、復雜的，它涉及網(wǎng)絡、業(yè)務等多個方面。從網(wǎng)絡架構(gòu)來看，融合可以發(fā)生在網(wǎng)絡的不同層面。具體體現(xiàn)在業(yè)務層面、控制層面、傳輸層面、接入層面、終端和支撐系統(tǒng)多個層面。從服務的角度來看，融合主要表現(xiàn)為更加豐富多彩的綜合電信業(yè)務，例如統(tǒng)一賬單、統(tǒng)一客服、統(tǒng)一接入、統(tǒng)一認證和統(tǒng)一業(yè)務等。從接入方式的角度來看，在網(wǎng)絡上體現(xiàn)為多種接入方式共用某些網(wǎng)絡的功能實體或設備，從業(yè)務層面的融合來看，融合主要表現(xiàn)為多種業(yè)務的組合，能夠為用戶提供統(tǒng)一的業(yè)務使用環(huán)境和更加豐富多彩的電信業(yè)務。承載網(wǎng)的融合是通過統(tǒng)一的分組承載網(wǎng)絡，提供統(tǒng)一的業(yè)務數(shù)據(jù)和控制信令的傳輸承載。比如統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡。終端設備的融合主要體現(xiàn)在多模多頻終端，實現(xiàn)固定和移動網(wǎng)絡之間的無縫漫游與切換。運維管理層面的融合主要是指運營管理支撐系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)的融合。

　　這里我們談基于IMS的網(wǎng)絡融合，主要是指核心網(wǎng)會話控制層和業(yè)務層的融合。目的是使IMS成為SIP（會話啟動協(xié)議）的通用平臺，為用戶提供豐富多彩的服務�；�于IMS的網(wǎng)絡融合架構(gòu)見圖1。


圖1　基于IMS的NGN網(wǎng)絡融合架構(gòu)

　　3.1　接入層

　　接入層支持各種有線和無線終端。固定和無線SIP終端可通過IP接入網(wǎng)直接鏈入，非SIP終端（如H.323）必須通過TAI（終端適配接口）完成H.323和SIP的轉(zhuǎn)換才能接入IP接入網(wǎng)。各種寬帶IP終端可通過MGW、MGCF、SGW實現(xiàn)與PSTN/PLMN域的傳統(tǒng)窄帶TDM（時分復用）終端實現(xiàn)互通。

　　3.2　傳輸層

　　傳輸層基于一個統(tǒng)一的分組核心網(wǎng)，提供業(yè)務媒體流和控制信息流端到端的傳送。以后NGN的編址應該支持IPv6協(xié)議。由于IPv6協(xié)議在原理上和IPv4基本相同，都是基于目的IP地址進行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，因此在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和層次上與IPv4網(wǎng)絡上無本質(zhì)區(qū)別，可以借鑒原IPv4網(wǎng)絡的許多設計理念和方法來設計NGI（下一代Internet）。運營商一般已有IPv4網(wǎng)絡，如果打算基于現(xiàn)有的IPv4網(wǎng)絡來構(gòu)建NGI，實現(xiàn)從IPv4網(wǎng)絡向IPv6網(wǎng)絡的演進和過渡，就需要考慮各種因素。在實施演進與過渡時必須遵循相應的原則，如業(yè)務驅(qū)動、新業(yè)務的開展必須能為運營商帶來實際利潤；不能對原有的IPv4網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、性能和運行產(chǎn)生較大的影響和沖擊。方案必須是易于理解和實現(xiàn)的，易于管理，不能太復雜等等。除去編址方面的問題，IP傳輸網(wǎng)絡的QoS是一個十分重要的問題，因為多種業(yè)務提供嚴格的QoS是下一代網(wǎng)絡的關鍵性要求。一個理想的端到端的QoS架構(gòu)應該支持多種接入技術(shù)，支持有線和無線網(wǎng)絡融合，支持多管理域，支持多種業(yè)務，并能夠為不同的業(yè)務提供不同的QoS保證。由此可見，在涉及到端到端的網(wǎng)絡QoS中。核心技術(shù)是如何將有限的網(wǎng)絡資源最優(yōu)化，以滿足不同業(yè)務的相應QoS需求。因此，網(wǎng)絡在資源分配和業(yè)務調(diào)度上必須足夠靈活和智能，而不能像Internet那樣消極地讓用戶來適應網(wǎng)絡。

　　3.3　會話控制層

　　會話控制層的主要功能包括用戶注冊，建立、維持和終止應用級端到端會話，協(xié)商多媒體會話的需求和設置，修改當前會話的媒體資源等。統(tǒng)一會話控制是網(wǎng)絡融合的核心。為更好地實現(xiàn)會話控制層的融合，需考慮以下3點：

　　1）SIP差異協(xié)調(diào)。

　　3GPP IMS呼叫控制使用的SIP來自IETF的SIP，但針對移動接入的特點進行了部分增強和舍棄，主要體現(xiàn)在登記、鑒權(quán)和會話策略等方面，為了實現(xiàn)統(tǒng)一的會話控制，需要協(xié)調(diào)這些差別。另外，由于無線空中接口資源十分有限，3GPP IMS增加了SIP壓縮（SigComp）技術(shù)，以節(jié)省無線資源。對于固定接入帶寬資源比較充足的情況，就沒必要壓縮SIP消息。

　　2）多媒體會話資源預留。

　　由于IMS最初是為移動用戶設計的，所以3GPP規(guī)定移動終端可通過PDP語境激活來預留傳輸網(wǎng)絡資源。PDP語境是與在移動網(wǎng)絡分組域上傳輸數(shù)據(jù)相關的一系列配置和使用設置。移動終端在應用級注冊之前可以激活一個PDP語境來獲得傳輸所需資源；之后，如果想重新協(xié)商QoS配置，可以再次激活新的PDP語境。而固定網(wǎng)絡卻沒有制定終端用戶（例如xDSL終端）預留資源的機制，所以需要擴展P-CSCF以及Gq接口，以支持網(wǎng)絡側(cè)發(fā)起資源預留請求。

　　3）地址互通。

　　CSCF通過域名服務器（DNS）來確定下一跳的IP地址，完成路由的功能。網(wǎng)絡融合提出了“單一號碼接入”和各種網(wǎng)絡“地址互通”的要求，DNS應支持電子號碼（ENUM）機制，以完成E.164號碼和SIP URI（統(tǒng)一資源標識符）之間的相互轉(zhuǎn)譯和路由功能。

　　3.4　業(yè)務層

　　開放的業(yè)務層由S-CSCF以及各種應用服務器構(gòu)成，允許各種業(yè)務提供商通過標準的接口來向網(wǎng)絡提供服務。它目前可提供3種業(yè)務：運營商提供的IP多媒體業(yè)務，傳統(tǒng)智能網(wǎng)業(yè)務和第三方業(yè)務。這種分類方式既考慮到新需求下業(yè)務融合的趨勢，又考慮到傳統(tǒng)業(yè)務的保證：既允許運營商提供增值業(yè)務，也允許用戶根據(jù)標準的API在服務器上進行增值業(yè)務開發(fā)，同時支持第三方服務的引入，大大擴展了通信價值鏈。有幾點問題需要注意和考慮：

　　1）智能網(wǎng)業(yè)務擴展。

　　通過在S-CSCF和SCP之間加入IM-SSF，完成移動智能網(wǎng)CAP（CAMEL application part）協(xié)議和SIP之間的轉(zhuǎn)換。為了支持固定智能網(wǎng)業(yè)務，必須對IM-SSF進行擴展，以支持INAP（intelligent network application part）。

　　2）移動固定業(yè)務的融合。

　　由于固定接入網(wǎng)和移動接入網(wǎng)的不同，有些業(yè)務主要是為無線或固定業(yè)務設計的，如寬帶視頻業(yè)務（主要為固定用戶提供）和短消息業(yè)務（主要為移動用戶使用），在網(wǎng)絡融合的情況下，就需要消除這些區(qū)分。這就需要業(yè)務之間具有很強的交互協(xié)調(diào)能力，SIP在不斷的擴展中應該能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標。

　　3）用戶數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一。

　　固定寬帶網(wǎng)絡中，用戶的注冊信息記錄于SIP注冊服務器，移動網(wǎng)絡中的用戶信息存放在歸屬用戶服務器（HSS），應該對這兩種數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一。目前的看法是不僅移動用戶的業(yè)務屬性要保存在HLR中，固定用戶的業(yè)務屬性也保存在該功能實體中，用戶注冊之后，用戶相關的業(yè)務信息再由HLR下載到為用戶提供服務的核心控制功能實體。

4、國內(nèi)網(wǎng)絡發(fā)展思路

　　筆者認為，目前國內(nèi)運營商的主要發(fā)展思路應該是整合網(wǎng)絡資源，提高運行效率，降低網(wǎng)絡運營成本，采用國際先進成熟技術(shù)，在發(fā)展和風險之間尋求一個平衡點。電話網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡演進的過程中，軟交換是一個不可逾越的過程，運營商應注意的是不同設備商的軟交換產(chǎn)品的相互兼容性，減少重復投資。在IP傳送層面，充分利用現(xiàn)有的比較成熟的最新技術(shù)，搭建一個可擴展、高可用、具備一定QoS和安全性的融合的業(yè)務承載平臺，采用國際主流技術(shù)MPLS，并積極進行城域網(wǎng)的優(yōu)化和改造，使網(wǎng)絡具有VPN等多種的業(yè)務能力，同時使網(wǎng)絡層次更加清晰化；在控制管理方面進行管理控制集中化，用寬帶接入服務器（BRAS）和業(yè)務路由器（SR）構(gòu)建清晰的業(yè)務接入控制層，實現(xiàn)集中的業(yè)務提供和控制：在接入層面，繼續(xù)以ADSL為主發(fā)展寬帶接入技術(shù)，并積極試驗VDSL2、WiMAX、FTTH。

5、結(jié)束語

　　網(wǎng)絡融合是NGN發(fā)展的主旋律。IMS也已經(jīng)被認為是發(fā)展下一代網(wǎng)絡的必經(jīng)之路，基于IMS的NGN融合和發(fā)展將是很長一段時間內(nèi)業(yè)內(nèi)關注的熱點問題。目前NGN的發(fā)展還在前期研究階段，會話控制、QoS、安全、計費、移動性管理等將是進一步需要重點研究和探討的課題。