电信网络融合发展趋势的研究
http://www.51xue.org.cn 2007/6/5 源自:中华职工学习网 【字体：
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1 网络融合的必要性
(1)PSTN网的弊端逐步显现
PSTN网从建设到目前的成熟应用已经经历了几十年的时间,它为实时的语音通信提供了优质的平台,但是随着人们对各种丰富业务需求的不断提高,PSTN网的弊端也逐渐暴露出来:
业务种类单一,只能提供窄带话音业务。
网络节点过多,维护管理困难。
呼叫控制与承载相关,信令和话务均需逐级转发,浪费网络资源。
业务开发复杂,能力有限,业务开展困难。
所有这些问题,给电信运营商带来了很大的困扰。而在此时Internet网络发展得如火如荼,它是作为一个“尽力而为”的网络而出现的,其简单、灵活、开放性的特点吸引了大家的视线,宽带用户量因此得到高速发展,大有超过交换网之势,但是正是由于它“尽力而为”的特点,使得其QoS无法保证,无法提供电信级的可靠安全的网络。
这一切使得人们不得不寻求一种更灵活、更开放、更安全、更可靠、更易于维护的网络技术,在这种情况下,NGN网络应运而生。
(2)多网融合需求不断增强
从网络运营的角度来看,目前中国的电信网络已形成多个相对独立的网络,包括固定电话网、移动网、有线电视网、H.323网、Internet网等,这些网络的格局纵向独立,每种不同网络有其特定的网络资源组成方式,并基于这些网络资源提供特定的功能和业务。这种“一种业务,一种网络”的网络格局已逐渐暴露其固有的弊端:多种复杂的协议、复杂的网络共存;网络管理和维护成本很高;不利于网络资源尤其是传输资源的共享;不便于跨网络多功能综合业务的提供。
从业务需求的角度来看,固定话音业务逐渐萎缩,移动和数据业务快速增长,用户对个性化、多样化业务需求不断增强。
从未来发展的角度来看,多种网络融合对于用户来说,可使用任一终端(移动台、PDA、PC等)通过任一方式接入网络(WLAN、DSL、GPRS等),而且号码可唯一、帐单可唯一,非常方便灵活;对于网络运营商或业务提供商来说,可以提供丰富、统一的业务,便于市场细分,扩大客户群和提高客户忠诚度,降低建设和运维成本;对于设备提供商来说,优化其研发进程、便于软、硬件的重用,能够提供更好、更丰富的通用的产品。
2 网络融合研究现状
3GPP、ETSI、ITU-T等国际组织开展了网络融合问题的研究,总体上处于体系架构讨论阶段。
其中,3GPP研究热点集中在三个方面:如何在IMS域中应用IPv6解决地址问题,以尽快实现IMS;如何协调移动和固定网络中SIP协议的差异;以及是否要在电路域上承载实时业务以达到较高的QoS保证。
ETSI TISPAN目前正在制订NGN相关规范,命名为TISPAN_NGN Release 1,其总体研究目标为:固定终端能够获得3GPP IMS核心网提供的所有业务;能全部或部分替代现有核心网提供的PSTN/ISDN业务;支持用户或终端的移动;提供QoS控制功能;提供业务的开发和互操作能力,提供第三方业务能力。
TISPAN和3GPP还合作开展IMS相关研究,在重用IMS概念基础上,重点关注用户识别卡问题以及业务引擎问题。
ITU-T于2004年6月成立的FGNGN(NGN专题组)也以IMS为基础,对网络架构、移动性以及业务等方面进行研究,如NGN业务需求、支持多种接入方式、固网和移动网络的融合等,并明确了NGN的Release1的业务以IMS Release 6中定义的业务为起点。
3 固定交换网向NGN的演进
NGN基于呼叫控制与承载控制相分离,业务与控制相分离的思想,它采用软交换为核心技术,承载于分组网络之上,将原有的交换机分解成软交换设备和媒体网关,并通过基于IP传输的协议实现呼叫、业务的控制和语音、数据的传输,不仅解决了目前交换网存在的问题,更重要的是它将交换网和数据网巧妙有机地结合起来,并在此基础上又提出了多种灵活丰富的业务提供方式,使得运营商、设备厂商、乃至第三方快速提供综合化或个性化业务成为可能。另外它也考虑到网络的循序渐进的发展规则,从而通过接入网关、综合接入设备等设备提供了普通POTS终端接入的方式,通过中继网关提供了有效的与PSTN网络互通的方式。综上所述,固定交换网确定了从PSTN向NGN演进的发展趋势。
原有的交换机演进成为软交换设备和媒体网关,并增加了应用服务器等业务平台,NGN网络除了可接入窄带话机,还可接入SIP终端、PC等宽带终端,而原有的基于TDM方式的电路交换网也逐步由基于IP的承载网所替代。
4 移动核心网向IMS的演进
移动核心网也同样经历了技术的变革,其2G网络采用了与PSTN类似的网络结构,核心网络主要由MSC交换设备组成,另外由于移动的特性引入了用户数据库(HLR)、鉴权中心(AUC)等,MSC同样采用了分级组网的模式,利用七号信令控制,实现了窄带话音的传送。
发展到目前正在兴起的3G网络,在WCDMA R4阶段,其核心网络CS域也开始向软交换的结构发展,它将原来的MSC交换机分离成移动软交换(MSC Server)和媒体网关(MGW),实现了呼叫控制与承载控制相分离。与NGN所不同的是,CS域仍然旨在提供窄带话音业务,数据业务由PS域提供,移动软交换之间的呼叫控制主要采用BICC协议,而NGN中的固定软交换除了提供传统话音业务,其宽带软交换功能还可提供数据和多媒体业务,固定软交换之间的呼叫或会话控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5阶段,核心网又引入了多媒体域(IMS),它基于GPRS承载,用于提供多媒体业务。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成会话控制的主要实体,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服务CSCF),其中P-CSCF是终端接入IMS的第一个联系点,I-CSCF是归属地用于屏蔽网络结构的接入点,S-CSCF用于完成实际的会话控制和业务提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 网络在信令层上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承载层分组网络和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于选择通过哪个MGCF与PSTN等其他固定网络相连,HSS(Home Subscriber Server)则是存储用户属性的数据库。MRF(Multimedia Resource Function)用于媒体资源的控制和处理。图3为WCDMA R5阶段典型的网络结构。
WCDMA R6阶段则继续增强和完善IMS,在功能上支持和IP网络、WLAN的互通,并增强了QoS和基于服务的本地策略等,在业务上支持基于IMS的会议控制、组特性的业务、在线(Presence)业务等。
5 网络融合的发展思路
由上文可见,移动核心网与固定交换网的发展经历了相似的历程,未来的网络都将是以软交换为核心、以分组网为承载、通过与网络分离的业务平台灵活提供丰富业务的网络,同样的架构、类似的技术给网络融合带来了前所未有的契机。
(1)PSTN网的弊端逐步显现
PSTN网从建设到目前的成熟应用已经经历了几十年的时间,它为实时的语音通信提供了优质的平台,但是随着人们对各种丰富业务需求的不断提高,PSTN网的弊端也逐渐暴露出来:
业务种类单一,只能提供窄带话音业务。
网络节点过多,维护管理困难。
呼叫控制与承载相关,信令和话务均需逐级转发,浪费网络资源。
业务开发复杂,能力有限,业务开展困难。
所有这些问题,给电信运营商带来了很大的困扰。而在此时Internet网络发展得如火如荼,它是作为一个“尽力而为”的网络而出现的,其简单、灵活、开放性的特点吸引了大家的视线,宽带用户量因此得到高速发展,大有超过交换网之势,但是正是由于它“尽力而为”的特点,使得其QoS无法保证,无法提供电信级的可靠安全的网络。
这一切使得人们不得不寻求一种更灵活、更开放、更安全、更可靠、更易于维护的网络技术,在这种情况下,NGN网络应运而生。
(2)多网融合需求不断增强
从网络运营的角度来看,目前中国的电信网络已形成多个相对独立的网络,包括固定电话网、移动网、有线电视网、H.323网、Internet网等,这些网络的格局纵向独立,每种不同网络有其特定的网络资源组成方式,并基于这些网络资源提供特定的功能和业务。这种“一种业务,一种网络”的网络格局已逐渐暴露其固有的弊端:多种复杂的协议、复杂的网络共存;网络管理和维护成本很高;不利于网络资源尤其是传输资源的共享;不便于跨网络多功能综合业务的提供。
从业务需求的角度来看,固定话音业务逐渐萎缩,移动和数据业务快速增长,用户对个性化、多样化业务需求不断增强。
从未来发展的角度来看,多种网络融合对于用户来说,可使用任一终端(移动台、PDA、PC等)通过任一方式接入网络(WLAN、DSL、GPRS等),而且号码可唯一、帐单可唯一,非常方便灵活;对于网络运营商或业务提供商来说,可以提供丰富、统一的业务,便于市场细分,扩大客户群和提高客户忠诚度,降低建设和运维成本;对于设备提供商来说,优化其研发进程、便于软、硬件的重用,能够提供更好、更丰富的通用的产品。
2 网络融合研究现状
3GPP、ETSI、ITU-T等国际组织开展了网络融合问题的研究,总体上处于体系架构讨论阶段。
其中,3GPP研究热点集中在三个方面:如何在IMS域中应用IPv6解决地址问题,以尽快实现IMS;如何协调移动和固定网络中SIP协议的差异;以及是否要在电路域上承载实时业务以达到较高的QoS保证。
ETSI TISPAN目前正在制订NGN相关规范,命名为TISPAN_NGN Release 1,其总体研究目标为:固定终端能够获得3GPP IMS核心网提供的所有业务;能全部或部分替代现有核心网提供的PSTN/ISDN业务;支持用户或终端的移动;提供QoS控制功能;提供业务的开发和互操作能力,提供第三方业务能力。
TISPAN和3GPP还合作开展IMS相关研究,在重用IMS概念基础上,重点关注用户识别卡问题以及业务引擎问题。
ITU-T于2004年6月成立的FGNGN(NGN专题组)也以IMS为基础,对网络架构、移动性以及业务等方面进行研究,如NGN业务需求、支持多种接入方式、固网和移动网络的融合等,并明确了NGN的Release1的业务以IMS Release 6中定义的业务为起点。
3 固定交换网向NGN的演进
NGN基于呼叫控制与承载控制相分离,业务与控制相分离的思想,它采用软交换为核心技术,承载于分组网络之上,将原有的交换机分解成软交换设备和媒体网关,并通过基于IP传输的协议实现呼叫、业务的控制和语音、数据的传输,不仅解决了目前交换网存在的问题,更重要的是它将交换网和数据网巧妙有机地结合起来,并在此基础上又提出了多种灵活丰富的业务提供方式,使得运营商、设备厂商、乃至第三方快速提供综合化或个性化业务成为可能。另外它也考虑到网络的循序渐进的发展规则,从而通过接入网关、综合接入设备等设备提供了普通POTS终端接入的方式,通过中继网关提供了有效的与PSTN网络互通的方式。综上所述,固定交换网确定了从PSTN向NGN演进的发展趋势。
原有的交换机演进成为软交换设备和媒体网关,并增加了应用服务器等业务平台,NGN网络除了可接入窄带话机,还可接入SIP终端、PC等宽带终端,而原有的基于TDM方式的电路交换网也逐步由基于IP的承载网所替代。
4 移动核心网向IMS的演进
移动核心网也同样经历了技术的变革,其2G网络采用了与PSTN类似的网络结构,核心网络主要由MSC交换设备组成,另外由于移动的特性引入了用户数据库(HLR)、鉴权中心(AUC)等,MSC同样采用了分级组网的模式,利用七号信令控制,实现了窄带话音的传送。
发展到目前正在兴起的3G网络,在WCDMA R4阶段,其核心网络CS域也开始向软交换的结构发展,它将原来的MSC交换机分离成移动软交换(MSC Server)和媒体网关(MGW),实现了呼叫控制与承载控制相分离。与NGN所不同的是,CS域仍然旨在提供窄带话音业务,数据业务由PS域提供,移动软交换之间的呼叫控制主要采用BICC协议,而NGN中的固定软交换除了提供传统话音业务,其宽带软交换功能还可提供数据和多媒体业务,固定软交换之间的呼叫或会话控制主要采用SIP-T或SIP-I。
在WCDMA R5阶段,核心网又引入了多媒体域(IMS),它基于GPRS承载,用于提供多媒体业务。
其中,CSCF(Call Session Control Function)是IMS域中用于完成会话控制的主要实体,它分成P-CSCF(代理CSCF)、I-CSCF(互通CSCF)、S-CSCF(服务CSCF),其中P-CSCF是终端接入IMS的第一个联系点,I-CSCF是归属地用于屏蔽网络结构的接入点,S-CSCF用于完成实际的会话控制和业务提供等功能。另外,MGCF(Media Gateway Control Function)提供IMS和PSTN/PLMN 网络在信令层上的互通功能,MGW(Media Gateway)提供承载层分组网络和PSTN/PLMN的互通,BGCF(Breakout Gateway Control Function)用于选择通过哪个MGCF与PSTN等其他固定网络相连,HSS(Home Subscriber Server)则是存储用户属性的数据库。MRF(Multimedia Resource Function)用于媒体资源的控制和处理。图3为WCDMA R5阶段典型的网络结构。
WCDMA R6阶段则继续增强和完善IMS,在功能上支持和IP网络、WLAN的互通,并增强了QoS和基于服务的本地策略等,在业务上支持基于IMS的会议控制、组特性的业务、在线(Presence)业务等。
5 网络融合的发展思路
由上文可见,移动核心网与固定交换网的发展经历了相似的历程,未来的网络都将是以软交换为核心、以分组网为承载、通过与网络分离的业务平台灵活提供丰富业务的网络,同样的架构、类似的技术给网络融合带来了前所未有的契机。
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