固定與移動網一步步走向融合

2019-11-05 02:02:41

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　　隨著3G的臨近，移動網和固定網同時引入了軟交換的設計思想，同時演繹著電路交換向軟交換的轉變，也預示著一個重要的趨勢——移動網和固定網的融合。

隨著新型通信手段、通信方式和業務的出現，通信網絡正在向更加開放、更加靈活的下一代網絡（NGN，Next Generation Network）演進。下一代網絡是以分組技術為基礎，可以同時提供話音、數據和多媒體等多種業務綜合的、全開放的網絡體系，分組、開放、分層的網絡體系是下一代網絡的顯著特征。軟交換是下一代網絡的核心技術，為下一代網絡提供具有實時性要求的業務的呼叫控制和連接控制功能，是其呼叫與控制的核心。軟交換的主要特點是業務提供和呼叫控制分開；呼叫控制與承載連接分開；開放的接口便于第三方提供業務。

作為下一代網絡核心的軟交換技術，結合了傳統電話網絡的可靠性與ip技術的靈活性和有效性的優點，成為目前通信領域的研究熱點。隨著3G的臨近，移動網和固定網同時引入了軟交換的設計思想，發生著電路交換向軟交換的演進。在演進的過程中，其中一個重要的趨勢就是移動網和固定網的融合。

移動網與固定網的軟交換技術

移動網與固定網的融合已經成為未來通信網絡發展的大趨勢。實現網絡的融合，核心和要害的內容便是軟交換的融合。因此移動網和固定網都引入了軟交換的概念，為兩網的融合奠定了技術基礎。

1．固定網中的軟交換技術

在固定網中引入軟交換技術，將傳統電路交換領域的業務移植到分組承載網上來實現，并建立全新的基于全IP的多媒體業務系統。固定網的軟交換技術在初期階段主要體現為傳統電信業務從專用TDM承載向IP/ATM承載的多業務傳輸網絡的轉移，并借助接入網關完成網絡層業務傳輸的分組化，同時將原電路交換網絡設備劃分為物理上獨立的控制面軟交換設備和承載面媒體網關部分，實現控制與承載的分離。之后，固定網的軟交換將實現真正的IP業務特性，用戶以SIP/H.232分組終端的方式接入軟交換網絡，網絡體系結構和業務的提供方式基于全IP的承載網絡。

2．移動網中的軟交換技術

由3GPP(3rd Generation Partnership PRoject)組織制定的第三代移動通信系統——WCDMA從R4版本開始，在核心網中引入了軟交換的概念，將控制和承載分離，原來的MSC分為了MSC服務器（MSC Server）和媒體網關MG（Media Gateway）。MSC Server完成呼叫控制和移動性治理的功能，而MG完成媒體流的處理功能，移動軟交換之間的呼叫控制主要采用BICC協議。在WCDMA R5階段，核心網又引入了IP多媒體子系統（IMS）：針對下一代網絡提出的承載、控制與業務分離的原則，IMS完全實現了其承載、會話控制與應用業務的分層。IMS的核心特點就是采用SIP協議和與接入的無關性，建立了對呼叫/會話進行控制的軟交換平臺。IMS的提出，使移動核心網正在沿著以軟交換和IP技術為基礎的全IP網絡演進，這也符合下一代網絡的發展趨勢。

3．網絡融合的必然性

移動核心網和固定交換網的發展都是基于軟交換技術的演進路線，未來的網絡也將是以軟交換為核心，以分組網為承載，通過與網絡分離的業務平臺靈活提供豐富業務的網絡。正是軟交換在移動網和固定網中的應用和發展，使得網絡融合成為可能。網絡融合可以讓運營商使用有線和無線接入網絡來共用核心基礎網，大大降低運營商對網絡建設的投資成本。融合后的網絡將移動業務和固定應用業務平臺結合起來，實現業務與媒體資源的共享，有利于運營商以更高的服務質量為用戶提供更豐富的業務。同時對于用戶來說，移動網和固定網融合到一起，可以實現真正的隨時隨地溝通，而且在通信手段和方式上也有了更多的選擇和更大的靈活性。

網絡融合的發展思路

雖然移動和固定網的融合代表了下一代網絡的發展方向，但是目前移動和固定網的發展還是獨立的，有著各自的演進方式，要實現兩個網絡的完全融合是一個長期的、逐步發展的過程。

網絡融合的體系結構首先應堅持網絡分層和功能分離的原則：應用層和控制層分離，以便業務與用戶的物理位置具備無關性;控制層與傳輸層分離，便于呼叫/會話的控制獨立于承載的控制，基于不同的承載提供相同的控制能力；傳輸層和接入層完全分離，使無論何種終端、何種接入方式都可以共享同一承載網絡，充分利用網絡資源，降低網絡的復雜性。

網絡融合的體系構架可以采用基于IMS的體系架構。與固定軟交換相比，IMS的結構更加嚴謹，功能更為豐富，通過功能實體的細分來提供基本的移動性治理功能，提供了移動電路交換域、固定軟交換網和IMS核心域互通的體系結構，通過設置獨立的存儲用戶屬性的數據庫促進了控制層面與數據層面的分離。網絡融合采取基于IMS的網絡融合方案，目的在于使IMS成為基于SIP會話的通用平臺，同時支持固定和移動的多種接入方式，實現移動網和固定網的融合。

綜合各種因素，網絡融合的發展思路如下：

（1）首先，現有移動網和固定網可以分別采用軟交換技術和基于軟交換的IMS技術向下一代移動網和下一代固定網演進，演進可采用重疊網策略或者替換策略。

（2）在網絡融合的初期，可以形成以IMS為核心，移動網、固定網、其他網絡與IMS域互聯互通的多種網絡并存的網絡架構。移動網和固定網首先在業務層融合，以提供融合的應用業務。此時，可采取兩種業務提供方式：方式一是建設統一的業務平臺，各個網絡都與其存在接口，使得該平臺同時為多種網絡提供業務；方式二是對于普通業務，各網仍然通過以前的方式提供，而對于豐富的寬帶數據和多媒體業務，可以通過設置用戶屬性標識等方式路由到IMS域，由IMS統一提供。

（3）隨著網絡技術的不斷發展和完善，移動網和固定網在控制層和傳輸層實現融合，形成統一的核心網。同時實現無所不在的、始終如一的終端接入。此時的網絡將以IMS作為主要的會話控制業務提供網絡，提供寬帶、窄帶、移動、固定等多種終端接入方式，提供用戶和業務的移動性以及開放的業務能力。融合后的網絡架構將真正成為基于全IP的統一開放的網絡體系。

移動網和固定網融合的解決方案

在下一代網絡的體系下，移動網絡和固定網絡的最大區別就在于接入層的不同。由于接入方式的不同，使得移動網和固定網存在很大區別。移動用戶擁有漫游的特點，移動網的核心控制層——移動軟交換和固定軟交換相比，不但要處理呼叫控制，還要完成對用戶的位置治理、數據庫治理、切換控制等移動網絡所特有的功能。但是移動軟交換和固定軟交換在本質上是一致的，都是業務/控制與傳送/接入分離思想的體現。因此從技術層面來看，移動網和固定網的融合是可以實現的。

移動和固定網的融合，將會形成一個交集，這個交集應是貫穿于兩網中軟交換的各個層面，如業務層、控制層、傳輸層、接入層，另外還應包括用戶數據的治理、計費、客戶服務等方面。交集中包含的功能實體同屬于移動軟交換網絡和固定軟交換網絡。融合的解決方案應做到不影響現有網絡的運營和發展，降低新業務的成本，提供更可靠的服務質量。

1.傳輸層面的融合

移動網和固定網在傳輸層的融合，是控制層、業務層達到完全融合的前提和基礎。對于傳輸層來說，移動網和固定網的網絡需求是完全一致的，都采用了IP骨干承載網絡，網絡可以共享一個分組承載網絡。采用以IP協議為基礎的IP承載網絡不僅符合下一代網絡的發展趨勢，而且還可為融合后的網絡提供統一的安全制定策略和方法，規劃IP地址，制定Qos體系架構等。

不管是基于軟交換的移動核心網部分，還是固定網軟交換系統，其實質都在于利用不同的網關將媒體與信令接入到IP承載網，在軟交換服務器的控制下，完成信令的處理和媒體的交互。這樣，移動和固定軟交換系統的區別僅在于信令的不同和媒體轉換的不同，所以在傳輸層的融合是完全可行和自然的。

2.控制層面的融合

移動網和固定網基于IP傳輸層的融合，使得其上層控制層的融合成為可能。移動和固定軟交換在本質上是一樣的，其控制層的功能都主要由軟交換服務器完成，而移動網中MSC服務器與固定網中的呼叫服務器的融合，是兩個網絡融合的核心內容，只有實現了軟交換服務器的融合，移動網和固定網才能真正融合起來。

移動網中的MSC軟交換服務器為了支持用戶的可移動性，需要有位置定位功能，支持切換、漫游等功能，這與固定網中呼叫服務器的差別較大。但是位于移動匯接長途局的軟交換服務器與固定網的差別不大，可以采用統一軟交換控制實體來實現融合。所以在實際融合的時候，可以分為兩個階段：

第一個階段就是采用一個匯接網絡，實現在匯接長途局的融合。本地移動網與本地固定網各自獨立，通過BICC或SIP協議匯接至該網絡。

第二個階段就是實現在端局的融合。由于移動和固定網中的軟交換都采用控制與媒體分離的思想，因此兩網中的軟交換服務器可采用統一的軟交換控制模塊，只要分別在各自的端局也就是下層提供移動軟交換和固定軟交換各種接入設備（如MG、SG、IAD等）以及相關的協議功能，如RANAP、DTAP、Megaco、MGCP等。這樣，移動網和固定網中的軟交換服務器就可以合二為一，對于移動網和固定網的接入設備來說，它們“看到”的是同一個軟交換服務器。

3.接入層面的融合

由于移動和固定網的接入層支持不同的接入方式，而且移動媒體網關和固定媒體網關實現的功能需求差別比較大，以及移動與固定網的編碼方式不同，因此兩個網絡之間的互通需要在接入網關處進行轉換。同時由于接入層面的融合主要是通過綜合接入媒體網關來實現，這樣，對于媒體網關的融合可以分為兩步走：第一步，主要是要求兩個網絡的接入媒體網關接口相同，相互支持一個共同的編碼類型，這樣媒體網關之間可以直接互通，便于接入同一個傳輸網絡；第二步，實現媒體網關的融合。

這樣，媒體網關既可以接入無線設備，也可接入固定軟交換設備，同時，媒體網關還需要具有編碼轉換的能力。

4.業務層面的融合

業務的融合是移動和固定網絡融合的最終目的。固定網的發展要求將網絡運營和業務運營相分離，形成一個獨立于網絡提供商的業務提供商，以此構成一個各參與方共同提供和使用業務、共同獲益的局面。實現這一目標的要害技術就是采用開放的、標準的應用編程接口——ParlayAPI接口。同時，3GPP組織也基于ParlayAPI提出了3G提供業務的OSA結構，OSA向業務提供商提供一種開放的、標準的、統一的網絡應用編程接口，為移動用戶提供個性化業務。因此無論是固定軟交換網還是移動3G，都支持ParlayAPI，這為建立統一的業務平臺提供了良好的基礎。

移動網和固定網對于業務的目標是一致的，兩者借助ParlayAPI接口，把各自網內的資源抽象成API，并開放給第三方業務提供者;第三方業務提供者開發的一個業務邏輯可以用來服務于兩個網絡，這就可以實現兩者在應用層的融合;對于全業務運營商來說，可以充分發揮自己的優勢，在以業務為驅動的發展趨勢中，提升核心競爭力，找到有利的增長點。

5.用戶數據治理

移動網和固定網的融合還應該包括用戶數據的統一治理和維護。移動軟交換系統的用戶數據包括用戶數據/鑒權數據、業務數據以及位置信息。對于固定用戶可能不需要位置信息，但是固定用戶的可移動性是目前固定網業務發展的重要趨勢之一，如SIP 等智能終端的可移動性。不管是基于移動網的移動用戶，還是基于固定網的智能終端，要實現其移動性，都必須完成對設備的鑒權、用戶的鑒權、用戶位置信息的更新，以及業務數據的更新。

移動與固定網對于用戶移動性的支撐，其本質是一致的，只是在實現的實體和信令協議上有差別。所以基于軟交換的移動網和固定網在用戶數據層面可以完全融合。對所需治理的用戶數據可以進行統一的存儲和治理。對外提供標準的接口，對于本網絡內的軟交換設備，由于信息交互量遠大于與外部網絡的交互，所以可以選擇效率相對較高、成本較低的內部接口，這與移動網中，VLR 通常內置于MSC的思想是相同的?；谝陨戏治?，在融合的軟交換網絡里，用戶的數據庫是完全統一的。用戶數據還包括其業務觸發數據，融合的軟交換網絡在用戶數據層面的融合也為業務網絡的融合奠定了基礎。

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