摘要：融合是未來網絡發展的主旋律。利用因特網協議/多協議標記交換(ip/MPLS)技術建設多業務承載網絡，可以為商業客戶和企業客戶提供有服務質量(QoS)保證的融合網絡。

    要害詞：承載網；IP多媒體子系統；融合

    Abstract:Convergenceisthemain direction of networks in the future. The Internet PRotocol/Multi-protocol Label Switching (IP/MPLS) technologies can be employed to build multi-service transport network and provide guaranteed QoS to support the converged multi-service networks for business and enterprise customers. The uniform and integrated service provision platform (including the service execution environment and the service developing environment) can provide converged services of voice, video and data over multiple access networks. However, the network and service convergence is a long-term strategic vision. Dependent on factors sUCh as market conditions, technologies, services and costs, it will evolve along a gradual migration path.

    KeyWords:bearernetwork;IP Multimedia Subsystem (IMS); convergence

    1 融合的IP承載網絡

    在IP層面融合成為主旋律?；谝蛱鼐W協議/多協議標記交換(IP/MPLS)技術建設多業務融合承載網絡已經被通信界認同，通過建設一個相對獨立于已存互聯網的精品網絡，為商業客戶和企業客戶提供有質量保證的業務，已被大家普遍認同。國際主流運營商也采用了同樣的雙網運營的技術路線。英國電信(BT)、AT&T、韓國電信等世界跨國一流運營商都先后提出了基于IP/MPLS技術的多業務融合承載網絡的建設規劃。基于IP/MPLS技術的大容量多業務融合承載網采用了優化的拓撲結構和路由組織、快速路由收斂、快速重路由、MPLS二層和三層虛擬專用網(VPN)、服務質量(QoS)保障、組播、網絡時間協議(NTP)、網絡治理和安全等先進設計理念和技術，成功實現了電信級IP網絡的可擴展性、可用性、融合業務承載能力，以及可治理性和安全性，可同時承載大客戶互聯網業務、二層(包括偽專線和虛擬局域網)和三層VPN業務、QoS業務、組播業務(如IPTV)等高附加值業務。所以目前運營商采取的技術路線是以IP-MPLS-DWDM為核心技術建設骨干網，利用IP VPN業務平臺承載多種業務；以各種數字用戶線(xDSL)、各種無源光網絡(XPON)技術為主導構建多業務寬帶接入網，重視網絡邊緣的部署和治理；采用區分服務(DiffServ)和多協議標記交換流量工程(MPLS TE)相結合的技術提高IP網絡QoS性能；提高網絡控制力度和增加網絡智能；大力推進IPTV、家庭網絡等新型IP業務。

    在城域網層面，運營商積極進行城域網的優化和改造，IP城域網優化改造以業務為導向，充分滿足語音、視頻、數據業務的發展需要，使網絡具有VPN等多種業務能力，同時使網絡層次更加清楚化，通過二、三層網絡分離，構建層次清楚的三層路由網絡(城域骨干網)和二層接入網絡(寬帶接入網)，遵循城域骨干網大容量、少節點和寬帶接入網廣覆蓋的原則，減少IP城域網的物理和邏輯級聯級數，進行網絡質量差異化能力的部署，通過在IP城域網部署區分服務機制，為不同用戶和不同業務提供不同QoS等級的差異化服務；在控制治理方面進行治理控制集中化，用寬帶接入服務器(BRAS)和業務路由器(SR)構建清楚的業務接入控制層，實現集中的業務提供和控制。

    IP城域網優化改造主要完成如下工作：

    (1)網絡層次清楚化

    通過二、三層網絡分離，構建物理和邏輯層次清楚的三層路由網絡(城域骨干網)和二層接入網絡(寬帶接入網)。

    (2)網絡結構扁平化

    利用城域骨干網的大容量、少節點，寬帶接入網的廣覆蓋特點，減少IP城域網的物理和邏輯級聯級數，使得網絡扁平化。

    (3)網絡質量差異化

    通過在IP城域網部署區分服務機制，為不同用戶和不同業務提供不同QoS等級的差異化服務。

    (4)治理控制集中化

    用寬帶接入服務器(BRAS)和業務路由器(SR)構建清楚的業務接入控制層，實現集中的業務提供和控制；同時加強省級集中的認證計費和網絡治理系統建設，提高網絡的可治理性，實現電信級的業務支撐和網絡治理。

    (5)設備要求規范化

    制訂并完善設備規范，明確新增網絡設備支持IP城域網業務開展所需的功能、性能、治理和互通性等要求，確保未來網絡對業務的支撐。

    城域網優化后應具備：

    (1)寬帶接入網具備二層接入用戶隔離以及用戶標識唯一性的能力，確保用戶的可溯源性。

    (2)IP城域網具備差異化服務能力，能夠提供不同的服務等級。

    (3)IP城域網具備商用規模的組播支持能力，支持組播類IPTV業務的開展。

    (4)IP城域網具備多種接入方式的二、三層VPN業務能力，能夠實現物理或邏輯上的企業互連。

    (5)IP城域網具備網絡層防攻擊能力，實現網絡的安全防護。

    在下一代網絡架構的研究中，電信運營商正在積極尋求能夠駕馭IP網絡的解決方案。下一代網絡(NGN)的體系架構經過千錘百煉，正試圖打造這樣一個美好的未來網絡，使得運營商能夠控制和治理基于IP的網絡且具有業務治理的能力，并讓網絡的體系具備融合的能力，在業務層面具有靈活擴展和組合的能力，在用戶接入層面能夠進行接入控制、標識和治理。這樣一種體系架構是NGN的內涵所在。NGN中的網絡附著子系統(NASS)和資源和接納控制功能(RACF)就是想使接入治理和控制成為可能。NASS不僅完成接入的連接認證和用戶配置治理，而且能夠進行用戶的位置治理；而RACF則在業務控制功能實體(SCF)和傳送功能實體(TF)之間，綜合用戶信息、服務等級協議(SLA)、運營商網絡策略、業務優先級、接入和核心網絡的資源可用性等因素，完成QoS傳送資源協商和預留功能。

    未來IP承載網絡的發展趨勢主要體現在以下幾個方面：

    (1)網絡架構方面向融合多業務承載的方向發展，運營商優化改造其互聯網，以便承載多重播放業務。高等級客戶的需求演變為高帶寬，網絡能力將向高可靠性、高擴展性、高QoS、低延時和線速轉發方向提升。

    (2)網絡對用戶和業務要求具有用戶唯一性識別和業務感知能力。

    (3)網絡支持大規模商業組播能力；在超級核心節點開始逐步引入路由器矩陣技術，以降低整體網絡架構的復雜度；在核心路由器設備上，40GPOS接口開始進入試商用階段；城域網中10GE端口將會取代10GPOS接口而成為主流接口形態；業務路由器(SR)向綜合性、大容量和高性能方向發展，未來將支持高性能的深度包檢測能力。

    (4)電信營運商開始積極面對點到點(P2P)流量對帶寬的占用，對互聯網中的流量進行引導。并積極探索電信級的IP承載網架構，逐步引入全網端到端資源治理和控制平臺。

    (5)電信級以太網新技術獲得大發展，拓展了營運商針對商客的業務范疇。

    2 未來融合的控制網絡

    在NGN的控制架構方面，目前國際上已經明確定義了支持話音業務的軟交換控制架構，支持多媒體會話型業務和融合業務的IP多媒體子系統(IMS)控制架構，正在研究非會話型業務例如流媒體業務等控制架構。

    2.1IMS的標準化

    IMS國際標準由第3代移動通信合作計劃(3GPP)組織、國際電信聯盟電信標準部門(ITU-T)和歐洲電信標準組織的高級網絡電信與因特網融合業務和協議組織(ETSI TISPAN)三大組織協作制訂，其概念框架基本一致，且相互引用，但側重點各有不同：3GPP側重從移動網角度定義IMS，ETSI和ITU-T側重于將IMS作為NGN有機組成部分之一，并定義了IMS與NGN其他子系統之間的標準接口。

    3GPP定義了R5、R6、R7等階段性IMS標準。R5階段主要定義了IMS的基本框架及3G接入的能力；R6版本具體定義了接口和功能，并且定義了無線局域網(WLAN)接入的能力，已于2004年12月份凍結；R7版本對移動部分作了進一步的優化，并引用TISPAN R1標準以支持xDSL接入，定義了接入方式無關的策略控制和計費架構，考慮了語音呼叫連續性(VCC)能力等，目前該版本尚未完成。

    TISPAN定義了R1、R2、R3等階段性IMS標準。R1版本引用了3GPP IMS R5標準，并擴展支持xDSL等固定接入方式，重點研究NGN架構下的IMS、公共交換電話網(PSTN)仿真子系統、PSTN模擬子系統、NASS/RACS接入子系統等，目前該版本已經完成；R2版本將新增光纖到駐地(FTTP)接入、WiMAX接入、固定移動融合(FMC)等其他業務需求研究，目前尚在進展中；R3版本將新增移動性治理能力，尚未開展具體研究。

    總的來說，IMS標準在對移動用戶的控制方面以3GPP R5為代表已經成熟，R6是移動網絡規模商用的標準，TISPAN R1是同時對移動用戶和固定寬帶用戶控制的標準，2005年底發布，3GPP R7還未完成[1-3]。

    2.2IMS網絡應用情況

    基于對新業務開發快速推廣、優化網絡結構及資源建設的需求，目前大部分運營商都在著手進行IMS實驗，只有少部分運營商開始進行IMS商用部署。

    IMS在業務能力上能夠提供基于會話的多媒體會議、一號通、號碼攜帶、集中用戶交換機(Centrex)、一鍵通(PoC)、呈現(Presence)、組治理(Group Management)、即時消息(Instance Message)等業務。

    在融合和組合的業務中IMS可以提供移動電路域與IMS域協作業務(CSI)，如視頻共享(Video Sharing)、VCC、混合Centrex、游戲(成員間通信業務，如即時通信、多方通話等)、Web搜索與點擊撥號相結合、語音視頻通信與IPTV相結合等。

    移動運營商主要關注用IMS在移動網絡的基礎上提供POC、視頻共享等多媒體增值業務。固網運營商重點關注用IMS向企業客戶提供IP Centrex和公眾客戶的IP語音(VoIP)第二線業務。而對于固網移動綜合運營商則更加關注通過統一的IMS核心網接入固定和移動用戶。據2006年2月Lightreading公司對來自全球60個網絡運營商實施IMS的計劃的調查來看，已有8%的運營商在部署IMS，超過60%的運營商將在2007年年底之前開始部署IMS，19%的運營商將在2007年之后部署IMS。根據Gartner公司的猜測和統計，2006年第2季度全球有46個IMS合同，90%是試驗局，而且64%是檢驗IMS能力的網絡。事實上，全球大部分商用的IMS網絡都處于初級階段。

    2.3IMS與軟交換

    軟交換技術主要設計思想是控制與承載和業務分離，各實體之間通過標準的協議進行連接和通信，以便在網上更加靈活地提供業務。軟交換是一個基于軟件的分布式交換/控制平臺，它將呼叫控制功能從網關中分離出來，開放業務、控制、接入和交換間的協議。

    軟交換技術的主要優勢是可以提供成熟的語音業務。軟交換技術已經具備了替代電路交換機的能力，并具備一定的寬帶多媒體業務能力。軟交換與IMS的設計在理念上是一致的，都是基于IP、實現承載與業務的分離，在功能上也有重疊部分。但IMS技術的主要優勢是IMS體系架構可以支持移動性治理，基于會話初始協議(SIP)，具有業務應用的靈活性，并具有一定的QoS保障機制，因此IMS在寬帶用戶的漫游治理和業務能力方面更具有優勢。此外IMS在提供會話型多媒體業務能力方面和標準化方面明顯優于軟交換。

    2.4IMS與P2P

    IMS與P2P是兩種不同思路的架構。IMS采用客戶/服務器(C/S)架構，強調治理和控制的集中，基于SIP協議，客戶(Client)之間的業務能力管控是集中的，客戶(Client)之間的媒體能力是對等的。P2P采用分散的架構，在業務能力和媒體交互能力上采用分散的架構。

    兩種不同思路的架構可相互借鑒。IMS引入了分散化思路，IMS的P2P化逐漸呈現；P2P引入SIP，基于分散業務能力的協議規范化也已開始。

    兩者在業務能力上相互滲透，P2P的滲透能力強、覆蓋面廣。IMS以會話型業務為主導，附加以視音頻通信、流媒體服務等增值業務能力，業務框架相對完善，業務能力想得比做得多，實際部署應用和參與增值業務開發的企業僅限于傳統的設備制造商和傳統運營商。

    P2P以分布式計算為主導，結合客戶端能力完成業務能力的大規模處理，業務能力覆蓋內容分發、視音頻通信、流媒體服務、協同計算等，實際中得到了大量部署應用，專業化開發人員多。

    IMS與P2P代表了兩種不同的發展趨勢。IMS符合傳統運營商的發展趨勢、治理體制和業務開展思路；P2P是互聯網發展的回歸，是Web2.0的一部分。處于轉型階段的國際運營商，對IMS和P2P都很重視，兩者都得到了發展。

    IMS技術與P2P技術可以互為補充和折衷。IMS為網絡核心，其將某些功能在網絡上集中設置，架構簡單、可管控性好，如鑒權、業務認證治理、多種協議的轉換、媒體編碼的適配和轉換等。遠期，在終端能力具備時可以在終端之間采用P2P技術實現某些功能。

    運營商應當探索發展自有的新型橫向綜合性P2P業務網絡，綜合利用電信已有的用戶、網絡和運營平臺等資源優勢，探索“客戶參與，前后向結合經營”的新型商業模式，借P2P技術盡早開發非傳統通信，因為最好的防御就是進攻。

    2.5IMS與NASS、RACS

    NASS是下一代網絡組成部分之一，主要完成對用戶附著于接入網絡的治理，包括用戶驗證、網絡地址分配、位置治理等。

    現有接入網已具備部分的NASS功能，如用戶認證、地址分配等，但不具備業務系統地址分配、位置治理功能?？梢詷I務需求為導向，由IMS與NASS技術配合，實現對用戶的接入鑒權、接入位置識別。

    RACS是下一代網絡組成部分之一，將業務層(IMS)的資源需求與網絡承載層的資源分配相關聯，主要完成策略控制、資源預留、接納控制、網絡地址轉換(NAT)和防火墻穿越等功能。RACS和現有的網絡層QoS技術是相互協調配合的關系。RACS的資源分配策略需要網絡層QoS技術來執行，DiffServ和MPLS是部署RACS的必要條件。RACS的部署取決于業務的需求。

    NASE和RACE體現了承載網對所有業務支撐的網絡和接入能力，可以支持IMS業務，也可以支持其他業務，部署的策略取決于業務要求和經濟成本。

    2.6IMS與業務平臺

    業務平臺包括綜合業務治理平臺(ISMP)與綜合業務提供平臺兩部分。其中綜合業務提供平臺可實現面向第三方內容提供商/服務提供商(CP/SP)的業務能力可重用的綜合業務，包括業務接入網關(SAG)、業務引擎(SE)等功能實體。

    IMS可以提供業務引擎能力，如IMS會話控制能力、呈現能力，也可作為移動網絡的業務引擎。

    2.7IMS與FMC

    FMC是指固定和移動的融合，FMC使用戶無論是在固定環境中還是移動環境中都能享受同樣的服務。從技術上看，FMC可以包含多種業務捆綁、終端融合、業務融合、網絡融合。FMC涉及業務、控制、接入終端等多個層面的融合。IMS適合于實現固網移動在控制層面的融合，是實現固定和移動核心網融合的技術基礎，但它不是FMC的全部，并非一定要引入IMS才能實現FMC，即使不引入IMS，運營商也可以通過多種其他方式為用戶提供FMC業務體驗。

    在多張核心控制網絡并存的情況下，FMC可在業務層和接入終端層先行融合，此時可能要求IMS與之配合；中遠期，IMS將逐步成為固網和移動網融合后統一的IP多媒體業務控制核心。

    盡管IMS是NGN架構中的重要組成部分，為我們在提供豐富、靈活的IP多媒體業務和構建固網移動融合網絡等方面展現了美好前景，但IMS的發展仍面臨挑戰。整體上看，IMS真正要投入實際運營還有很多問題需要解決，例如IMS在固網的業務定位還不夠清楚，業務種類還不夠豐富，IMS在固網的應用還受限于網絡的接入控制能力，同時IMS技術本身也面臨P2P等因特網技術和商業模式的挑戰，總之IMS目前還處于發展的前期預備階段，還應不斷進行深入研究和試驗。

    3 業務層融合

    3.1業務層的基本概念

    隨著電信網與因特網的不斷融合，業務層的功能范疇不斷拓展，逐步從傳統意義上的電信增值業務開發、執行、治理功能，拓展為包括電信增值業務、內容提供、內容分發、互聯網應用等在內的更為廣泛意義上的應用業務開發、執行、運營治理等功能。但仍可大致分為業務提供系統和業務治理系統兩部分。業務提供系統包括業務執行環境和業務開發環境兩部分，應用業務邏輯在業務開發環境中開發編寫，并加載到業務執行環境中；應用業務在業務執行環境中運行，并訪問和調用控制層的網絡能力，這些網絡能力既包括傳統意義上的電信網絡能力，也包括更為廣泛意義上的內容分發網絡能力。業務治理系統提供給用業務開發和執行過程中的治理功能。

    3.2業務層融合的驅動力

    業務層融合的驅動力有：

    (1)滿足以客戶為中心的捆綁業務體驗需求和統一服務體驗要求。如捆綁組合業務和資費套餐、統一業務受理、統一業務門戶、統一帳單、統一客服等等。

    (2)發揮運營商的綜合資源優勢，滿足客戶的綜合業務體驗要求。綜合業務不僅包括傳統意義上的跨越固定和移動網絡以及結合語音視頻數據等多種網絡能力的電信增值業務，也包括電信增值業務以及與因特網應用、行業企業應用相結合的融合業務。如固網移動的混合Centrex業務、統一消息業務、內嵌于在線游戲中的角色間通信(如視頻群組通信)、IPTV與來話通知相結合等等。

    (3)以較低的成本，快速靈活地響應客戶復雜多變的業務需求。目前客戶需求在越來越復雜的同時，也越來越難以提前猜測，激烈的市場競爭又迫切要求運營商一旦發現市場機會后能夠快速靈活地加以響應。然而，運營商所擁有的網絡資源和業務系統是有限的。發現一個新的市場需求，立即開始為新業務重新建設新的業務系統既不現實也不經濟。因而，構建體系架構清楚、功能融合、重用性與擴展性良好的業務系統，快速和低成本地滿足客戶靈活多變的業務需求，將成為運營商贏得競爭勝利的重要手段。

    3.3業務層融合的含義及發展狀況

    與上述業務需求相對應，業務層融合包括兩部分：業務提供系統的融合、業務治理系統的融合，以實現統一的業務治理功能和業務提供功能，并實現體系架構上良好的重用性和可擴展性。

    3.3.1業務提供系統的融合

    與目前垂直體系架構的業務提供系統(如固定智能網)不同，業務提供系統的融合，是指可通過融合的統一的業務提供平臺(包括業務執行環境和業務開發環境)，利用同時訪問和控制多個網絡的多種網絡能力，為多網用戶提供跨網絡的、結合語音視頻數據等多種網絡能力的、融合的應用業務。

    目前實現業務提供系統融合的技術主要包括4類：綜合智能網技術、SIP業務提供技術、Parlay/OSA/OMA開放業務接口技術、面向業務的體系架構(SOA)技術(包括Web Services中間件)。4類技術在體系架構和實現上各有特色。

    (1)綜合智能網技術

    其核心是可同時支持智能網應用協議(INAP)、移動網絡增強定制應用邏輯應用協議(CAP)的綜合業務控制點(SCP)，可以通過分別訪問控制固網和移動網中的業務交換點(SSP)，提供固網移動融合的智能網業務，如混合Centrex等。綜合智能網技術基本成熟，但能力有限，僅限于提供語音增值業務，且不支持對第三方開放的能力。

    (2)基于SIP的業務提供技術

    其突出代表是在IMS體系架構中，由呼叫會話控制功能(CSCF)與SIP AS協作的業務提供架構。由于SIP(包括IMS核心控制架構)可做到與固定移動等接入方式無關，且擴展性好，可同時支持語音視頻實時會話控制以及呈現和IM控制能力，此外SIP會話控制機制為SIP AS和CSCF提供了對等的多次交互機制，因而這種業務提供技術可實現業務與控制分離的、固網移動融合的、可結合語音視頻業務能力和呈現與即時消息等數據業務能力的、可靈活觸發靈活嵌套的融合業務提供能力。目前在技術產品上仍處于發展完善之中。但不支持對第三方開放的能力。

    (3)基于Parlay/OSA/OMA開放業務接口技術的業務提供系統

    其核心技術特點是定義了抽象的、與具體底層網絡技術細節無關的業務接口，以及面向第三方開放所需的鑒權治理等能力，使得電信運營商可以通過該接口，將其網絡能力安全可治理地提供給第三方業務提供者，從而支持第三方業務開發和業務運營。因而，這種業務提供技術，可實現與具體網絡無關的、結合語音視頻數據等等多種網絡能力的融合業務，實現第三方因特網應用與電信業務的結合。

    這種業務提供系統的體系架構通用性較好，可通過增加接口適配模塊(如Parlay SCS)的方式，快速適應底層網絡的變化，滿足靈活多變業務提供的要求。

    (4)基于SOA架構和Web Services中間件的業務提供系統

    在SOA體系架構中，所有相關的業務能力被標準化為服務模塊，通過定義這些服務模塊之間的組合順序(包括控制流和數據流)、動態的模塊發現和獲取機制，并通過更為適應于Internet環境的Web Services中間件進行信息交互，可自動和即時地生成新的應用業務，并快速部署和運行。這種架構能夠更好地滿足快速多變的業務需求，實現現有能力的靈活重用，實現業務的快速開發和部署。目前SOA架構和Web Services中間件已廣泛應用于企業應用和IT領域，并已在電信領域有所應用。但針對電信級的業務要求，目前這套架構的安全性、可運營治理性、可靠性等還有待進一步提高。

    3.3.2業務治理系統的融合

    業務治理系統的融合，是指通過構建統一的業務治理系統，并與業務運營及治理支撐系統(MBOSS)相結合，實現對應用業務開發和運行的統一治理、對使用業務的用戶的統一治理、對使用電信網絡資源的第三方CP/SP的統一治理。如統一認證、統一帳號、統一計費、統一帳單、統一業務受理、統一門戶等等。

    業務治理系統的融合在技術上沒有國際標準可循。其技術難點主要是治理數據模型難以確定，系統整合難度很高。

    3.4業務層融合帶來的其他問題

    業務提供系統的融合，在滿足客戶融合業務需求、實現運營商業務平臺架構清楚可重用的同時，也帶來了其他技術問題，突出表現為業務沖突檢測和業務嵌套治理問題。業務沖突檢測和治理的問題由來已久，早在智能網體系中就已經開展了相關研究，但在SIP業務提供技術體系、Parlay/OSA/OMA開放業務接口技術體系、SOA技術體系中，這個問題將更為突出。目前相關國際標準組織對此也有所涉及，如在IMS體系架構中提出了業務控制交互治理(SCIM)的框架，試圖通過在SIP AS與CSCF之間介入一個控制實體，完成業務嵌套治理和業務沖突治理功能，但目前這套機制還遠未成熟。

    4 結束語

    網絡融合和業務融合是長遠的目標，需要在市場的需求、技術成熟、業務分析和成本分析的基礎上綜合考慮逐漸實現。

    5 參考文獻

    [1]ETSIES282 007. Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN): IP Multimedia Subsystem(IMS), Functional Architecture [S].

    [2]ETSIES282 006. Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking(TISPAN), IP Multimedia Subsystem(IMS), Stage 2 [S].

    [3]ETSITS182 012. Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN), IMS-based PSTN/ISDN Emulation Subsystem(PES), Functional Architecture [S].

    作者簡介：

    趙慧玲，中國電信股份有限公司北京研究院副院長，教授級高工，博士生導師，主要從事于寬帶網絡和下一代網絡的技術研究以及通信網絡發展戰略研究，主持了中國網絡標準的研究和制訂工作；任中國通信學會信息通信網絡技術專業委員會副主任委員；中國通信學會北京通信學會副理事長；中國通信標準協會網絡與交換技術工作委員會主席。

    董斌，中國電信股份有限公司北京研究院高級工程師，博士，從事下一代網絡技術和網絡演進的研究。