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移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的融合將引起一場(chǎng)革命，其范圍和廣度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的速度。在全球范圍內(nèi)的移動(dòng)用戶驚人增加的同時(shí)，固定互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)也以超出想象的速度在增加。但這僅僅是開(kāi)始———未來(lái)登錄互聯(lián)網(wǎng)的人數(shù)會(huì)更加可觀，GPRS和 WCDMA 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以使人們無(wú)論在何時(shí)何地使用任何設(shè)備聯(lián)接上網(wǎng)。于是一種新型的交互式通信行為正在由多種不同的應(yīng)用媒體融合而產(chǎn)生。
IP技術(shù)的驅(qū)動(dòng)力
將IP技術(shù)與移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)集成起來(lái)的驅(qū)動(dòng)力主要有兩種：
·支持(新的)IP應(yīng)用來(lái)產(chǎn)生(新的)收益
·一種公共的傳輸技術(shù)可以降低成本整個(gè)移動(dòng)通信行業(yè)的基礎(chǔ)是終端用戶，為了確保整個(gè)行業(yè)在未來(lái)的發(fā)展，需要加強(qiáng)終端用戶的利益。由于業(yè)務(wù)和應(yīng)用是整個(gè)行業(yè)以及終端演進(jìn)的主要驅(qū)動(dòng)力，因此端到端的IP解決方案必須與生機(jī)勃勃的IP應(yīng)用工業(yè)聯(lián)系起來(lái)。
IP正逐漸成為主流的傳輸技術(shù)，這得益于先進(jìn)的光纖和路由技術(shù)的發(fā)展，以及它們對(duì)性價(jià)比的影響。當(dāng)與其它的關(guān)鍵技術(shù)結(jié)合在一起時(shí)，IP使先進(jìn)的新一代的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)成為可能。使用基于單一技術(shù)的公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施和運(yùn)營(yíng)，并且有助于降低成本。面對(duì)IP技術(shù)的兩個(gè)主要驅(qū)動(dòng)力，愛(ài)立信給運(yùn)營(yíng)商提供了靈活的核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品解決方案。
核心網(wǎng)絡(luò)概述
移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)是今天移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的心臟。它為網(wǎng)絡(luò)功能和電信業(yè)務(wù)提供支持。移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中扮演著中心角色，它協(xié)調(diào)并與其它網(wǎng)元接口，包括用戶設(shè)備、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。
愛(ài)立信的核心網(wǎng)絡(luò)解決方案基于將功能分離成控制層、連接層和應(yīng)用層的原理。控制層有網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器，它負(fù)責(zé)管理呼叫和會(huì)話的建立、修改和釋放。控制服務(wù)器處理移動(dòng)性管理，安全性和計(jì)費(fèi)，以及負(fù)責(zé)與外部網(wǎng)絡(luò)的互連功能。連接層有路由器、交換機(jī)、信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)和其它用戶層面的功能。路由器和交換機(jī)提供了傳輸控制層和用戶層話務(wù)的能力。媒體網(wǎng)關(guān)可以方便的在用戶層上互連，這其中包括在不同的傳輸技術(shù)和媒體格式之間的互連。在控制層和連接層之間的接口主要由網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議組成。網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器使用這些接口來(lái)控制在連接層上的媒體網(wǎng)關(guān)的資源。應(yīng)用層是業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的一部分，由應(yīng)用和內(nèi)容服務(wù)器組成。在核心網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間有兩種接口：水平接口和垂直接口。
水平接口在核心網(wǎng)絡(luò)之間和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間，可以是標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)等模式或客戶/服務(wù)器操作模式，用于典型的終端用戶應(yīng)用，例如網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件和聲頻/視頻業(yè)務(wù)等。
垂直接口用于在核心網(wǎng)絡(luò)中建立通話或會(huì)話的正常流程，并應(yīng)用通過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用編程接口(API)來(lái)與核心網(wǎng)絡(luò)互連。
分層結(jié)構(gòu)允許各層獨(dú)立發(fā)展，各自隨市場(chǎng)和技術(shù)演進(jìn)。由于連接層的上層與連接層中使用的傳輸技術(shù)相互獨(dú)立，分層結(jié)構(gòu)支持向新的傳輸技術(shù)的演進(jìn)。分層結(jié)構(gòu)也允許不同的、優(yōu)化的技術(shù)在連接層(處理大量的話務(wù)載荷)使用。
在電路交換域，MSC、GMSC和TSC是控制層的組成部分。相關(guān)的媒體網(wǎng)關(guān)屬于連接層；在分組交換域，SGSN和GGSN都被認(rèn)為是連接層的一部分———它們包含一些控制功能，但主要功能是提供IP連接。
在3GPP版本5中，在移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)中增加了一個(gè)新的域：IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)。
IP的兩個(gè)角色
IP在移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)中扮演的兩個(gè)角色可以用核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來(lái)表述。為了描述在移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)中IP技術(shù)所扮演的角色，可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的方案。有兩層分開(kāi)的IP層，上層代表IP應(yīng)用層，在用戶設(shè)備(UE)通信時(shí)，它在用戶設(shè)備和一個(gè)外部實(shí)體之間運(yùn)行。典型的外部實(shí)體是一個(gè)IP應(yīng)用服務(wù)器或例外的一個(gè)UE。
下層代表IP傳輸層，它只在公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(PLMN) 內(nèi)有意義。只是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部才需要IP傳輸層來(lái)傳輸(控制和用戶層的)話務(wù)。在這個(gè)特定的例子中，IP傳輸層終止在GGSN，當(dāng)話務(wù)離開(kāi)GGSN后，由IP應(yīng)用層來(lái)完成路由功能。在其它情況下，IP應(yīng)用層的話務(wù)在離開(kāi)GGSN后，也可以繼續(xù)由IP傳輸層來(lái)承載。
關(guān)于IP應(yīng)用層，移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)的角色傳統(tǒng)上只限于提供一個(gè)隧道，允許UE與另一個(gè)IP主機(jī)通信。這個(gè)功能是在GPRS支持節(jié)點(diǎn)上(GSN)實(shí)施的。
在第二代移動(dòng)系統(tǒng)，比如GSM，業(yè)務(wù)是由用戶漫游地的PLMN網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供，個(gè)性化的業(yè)務(wù)信息從歸屬的PLMN傳送到服務(wù)的PLMN。這需要?dú)w屬的PLMN和服務(wù)的PLMN都支持要提供的業(yè)務(wù)。也就是說(shuō)，給用戶能提供的業(yè)務(wù)取決于歸屬的PLMN和服務(wù)PLMN所能共同支持的業(yè)務(wù)。
在將來(lái)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的區(qū)別是在應(yīng)用和業(yè)務(wù)層，而不是接入和網(wǎng)絡(luò)層。也就是說(shuō)給漫游用戶提供無(wú)縫的業(yè)務(wù)變得越來(lái)越重要。
愛(ài)立信建議用歸屬和服務(wù)的概念來(lái)描述現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)�！皻w屬”代表用戶數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)，反之，“服務(wù)”代表連接性和移動(dòng)性。也就是說(shuō)它的主要任務(wù)是給用戶提供到歸屬網(wǎng)絡(luò)的連接。歸屬網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)、會(huì)話控制和業(yè)務(wù)。
接受了這些概念也就意味著用戶總是在服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)漫游。不過(guò)不管用戶漫游的哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)是由歸屬網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制的。
這個(gè)方法降低了歸屬網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間的功能和協(xié)議的關(guān)聯(lián)性。
除了歸屬網(wǎng)絡(luò)提供的個(gè)性化業(yè)務(wù)以外，歸屬網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可以提供本地業(yè)務(wù)———不過(guò)，這些業(yè)務(wù)與用戶在歸屬網(wǎng)絡(luò)中的用戶簽約文件無(wú)關(guān)。
盡管控制信令總是必須通過(guò)歸屬域，而實(shí)際的話務(wù)載荷不是必須的。載荷與控制信令的路由無(wú)關(guān)，可以根據(jù)傳輸效率以及優(yōu)化的服務(wù)質(zhì)量來(lái)選擇優(yōu)化路徑。
如果IMS與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互連，必須提供一些功能來(lái)支持系統(tǒng)之間的互通。為了能選擇優(yōu)化的用戶層傳輸路徑，這個(gè)功能可以放在一個(gè)非歸屬和非服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)互通網(wǎng)絡(luò)中。歸屬、服務(wù)的和互通網(wǎng)絡(luò)可以是物理上不同的網(wǎng)絡(luò)，也可以是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能實(shí)體
IP多媒體子系統(tǒng)包括三種不同的呼叫/會(huì)話控制功能，有：
·問(wèn)訊CSCF(I-CSCF);
·代理CSCF(P-CSCF);
·服務(wù)CSCF(S-CSCF).
P - CSCF是UE聯(lián)系IMS的第一步。它將從UE收到的SIP消息前，轉(zhuǎn)給一個(gè)位于歸屬網(wǎng)絡(luò)的SIP服務(wù)器(反之亦然)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商設(shè)定的一套規(guī)則(如地址分析和可能的修改)，P-CSCF也可以修改一個(gè)發(fā)出的請(qǐng)求。I-CSCF 的功能是提供到歸屬網(wǎng)絡(luò)的入口，將歸屬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D對(duì)其它網(wǎng)絡(luò)隱藏起來(lái)，并支持靈活的選擇S-CSCF。S-CSCF 完成UE的會(huì)話控制功能，其中包括將始發(fā)的會(huì)話路由到外部網(wǎng)絡(luò)，將終結(jié)的會(huì)話路由到訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)。在有一個(gè)呼入的SIP會(huì)話請(qǐng)求處理的業(yè)務(wù)時(shí)，S-SCF 決定是否需要一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器接受相關(guān)信息。這個(gè)決定是基于從HSS(或其它來(lái)源如應(yīng)用服務(wù)器)收到的信息。所有的CSCF功能可以生成和輸出呼叫的詳細(xì)記錄用于計(jì)費(fèi)處理。HSS是由歸屬位置寄存器(HLR) 和鑒權(quán)中心(AUC) 演進(jìn)而來(lái)，保存了用戶文件和現(xiàn)在正由哪個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)對(duì)這個(gè)用戶服務(wù)的有關(guān)信息。它也支持用戶認(rèn)證和授權(quán)功能(AAA) 。
在網(wǎng)絡(luò)中與一個(gè)和多個(gè)HSS一起提供HSS中用戶的信息。
媒體資源功能(MRF)包含的功能有操作多媒體流，支持多方多媒體業(yè)務(wù)、多媒體消息重放和媒體轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)。第三代合作項(xiàng)目已經(jīng)將MRF分成控制部分(MRFC)和處理部分。
如果互通是在歸屬網(wǎng)絡(luò)中完成，BGCF選擇一個(gè)MGCF，如果互通是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中完成，BGCF選擇另外一個(gè)BGCF或一個(gè)MGCF。
MGCF為來(lái)自IMS的SIP會(huì)話控制信令和來(lái)自外部GTSN網(wǎng)絡(luò)的ISUP/BICC呼叫控制信令提供它們之間的互通。它也控制提供實(shí)際用戶層互通功能的媒體網(wǎng)關(guān)。
核心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品
IMS的功能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要仔細(xì)的將功能和實(shí)際產(chǎn)品對(duì)應(yīng)起來(lái)。如果將每一個(gè)功能做成一個(gè)單獨(dú)的物理盒子，那么在將它們組成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)會(huì)非常復(fù)雜且很難運(yùn)行。
因而，第一個(gè)商用IMS產(chǎn)品將會(huì)是一個(gè)小規(guī)模的產(chǎn)品。它應(yīng)該有費(fèi)用合理的、入口級(jí)的解決方案來(lái)給初期的IMS話務(wù)提供足夠的容量。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，會(huì)需要更靈活的、更強(qiáng)大的配置。
愛(ài)立信的IMS產(chǎn)品線將會(huì)滿足近期和長(zhǎng)期的要求，我們的IMS功能是集成的模塊化的：·水平化的分層結(jié)構(gòu)；
·提供可以從入口級(jí)(集成式)到高端的(分散式)的可擴(kuò)展的配置；
·使用模塊化的軟件結(jié)構(gòu)(例如單獨(dú)的S-CSCF、I-CSCF和P-CSCF模塊)，允許分散式的解決方案；·服務(wù)器使用TSP；
·網(wǎng)關(guān)和用戶層功能使用CPP實(shí)驗(yàn)的設(shè)備提供了全部的IMS功能，包括支持視頻電話和與GSTN的互通。它也在CSCF上提供了本地業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境。
在特定的方案中，我們可以將接入站、業(yè)務(wù)站和網(wǎng)關(guān)站點(diǎn)細(xì)分出來(lái)。接入站可有P-CSCF，也可以有I-CSCF，用來(lái)處理到UE的接口，并且將會(huì)話前轉(zhuǎn)到相應(yīng)的業(yè)務(wù)站點(diǎn)。業(yè)務(wù)站的功能是提供實(shí)際的會(huì)話控制和業(yè)務(wù)。網(wǎng)關(guān)站提供到GTSN的接口。IMS產(chǎn)品的配置很靈活，可以為特定的網(wǎng)絡(luò)提供特別的配置。
IP骨干網(wǎng)的主要路由協(xié)議是OSPF、IS-IS或BGP-4 。目前大型網(wǎng)絡(luò)要求在幾秒到10秒內(nèi)完成線路狀態(tài)聚合，比如OSPF和IS-IS 。對(duì)于對(duì)時(shí)間要求高的WCDMA/GSM 網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間太長(zhǎng)了。為了將故障時(shí)間降低到50ms或更少，運(yùn)營(yíng)商不應(yīng)只是依賴于IP骨干網(wǎng)的3層的冗余。一個(gè)解決方案是依靠下面的SDH機(jī)制。另一個(gè)是利用MPLS的第二條冗余LSP以及MPLS的快速重選機(jī)制。具有相等成本多路徑路由的OSPF協(xié)議被推薦用在站點(diǎn)IP網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)的多路徑原則，ECMP在路由器之間的多路徑上分配話務(wù)，并且允許快速故障復(fù)原。
摘自《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》
