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固定与移动网一步步走向融合

IT知识移动

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术 ， 它把互联网上分散的资源融为有机整体 ， 实现资源的全面共享和有机协作 ， 使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息 。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等 。当前的互联网只限于信息共享 ， 网络则被认为是互联网发展的第三阶段 。随着3G的临近 ， 移动网和固定网同时引入了软交换的设计思想 ， 同时演绎着电路交换向软交换的转变 ， 也预示着一个重要的趋势——移动网和固定网的融合 。
随着新型通信手段、通信方式和业务的出现 ， 通信网络正在向更加开放、更加灵活的下一代网络（NGN ， Next Generation Network）演进 。下一代网络是以分组技术为基础 ， 可以同时提供话音、数据和多媒体等多种业务综合的、全开放的网络体系 ， 分组、开放、分层的网络体系是下一代网络的显著特征 。软交换是下一代网络的核心技术 ， 为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能 ， 是其呼叫与控制的核心 。软交换的主要特点是业务提供和呼叫控制分开；呼叫控制与承载连接分开；开放的接口便于第三方提供业务 。
作为下一代网络核心的软交换技术 ， 结合了传统电话网络的可靠性与IP技术的灵活性和有效性的优点 ， 成为目前通信领域的研究热点 。随着3G的临近 ， 移动网和固定网同时引入了软交换的设计思想 ， 发生着电路交换向软交换的演进 。在演进的过程中 ， 其中一个重要的趋势就是移动网和固定网的融合 。
移动网与固定网的软交换技术
移动网与固定网的融合已经成为未来通信网络发展的大趋势 。实现网络的融合 ， 核心和关键的内容便是软交换的融合 。因此移动网和固定网都引入了软交换的概念 ， 为两网的融合奠定了技术基础 。
1．固定网中的软交换技术
在固定网中引入软交换技术 ， 将传统电路交换领域的业务移植到分组承载网上来实现 ， 并建立全新的基于全IP的多媒体业务系统 。固定网的软交换技术在初期阶段主要体现为传统电信业务从专用TDM承载向IP/ATM承载的多业务传输网络的转移 ， 并借助接入网关完成网络层业务传输的分组化 ， 同时将原电路交换网络设备划分为物理上独立的控制面软交换设备和承载面媒体网关部分 ， 实现控制与承载的分离 。之后 ， 固定网的软交换将实现真正的IP业务特性 ， 用户以SIP/H.232分组终端的方式接入软交换网络 ， 网络体系结构和业务的提供方式基于全IP的承载网络 。
2．移动网中的软交换技术
由3GPP(3rd Generation Partnership Project)组织制定的第三代移动通信系统——WCDMA从R4版本开始 ， 在核心网中引入了软交换的概念 ， 将控制和承载分离 ， 原来的MSC分为了MSC服务器（MSC Server）和媒体网关MG（Media Gateway） 。MSC Server完成呼叫控制和移动性管理的功能 ， 而MG完成媒体流的处理功能 ， 移动软交换之间的呼叫控制主要采用BICC协议 。在WCDMA R5阶段 ， 核心网又引入了IP多媒体子系统（IMS）：针对下一代网络提出的承载、控制与业务分离的原则 ， IMS完全实现了其承载、会话控制与应用业务的分层 。IMS的核心特点就是采用SIP协议和与接入的无关性 ， 建立了对呼叫/会话进行控制的软交换平台 。IMS的提出 ， 使移动核心网正在沿着以软交换和IP技术为基础的全IP网络演进 ， 这也符合下一代网络的发展趋势 。
3．网络融合的必然性
移动核心网和固定交换网的发展都是基于软交换技术的演进路线 ， 未来的网络也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 。正是软交换在移动网和固定网中的应用和发展 ， 使得网络融合成为可能 。网络融合可以让运营商使用有线和无线接入网络来共用核心基础网 ， 大大降低运营商对网络建设的投资成本 。融合后的网络将移动业务和固定应用业务平台结合起来 ， 实现业务与媒体资源的共享 ， 有利于运营商以更高的服务质量为用户提供更丰富的业务 。同时对于用户来说 ， 移动网和固定网融合到一起 ， 可以实现真正的随时随地沟通 ， 而且在通信手段和方式上也有了更多的选择和更大的灵活性 。
网络融合的发展思路
虽然移动和固定网的融合代表了下一代网络的发展方向 ， 但是目前移动和固定网的发展还是独立的 ， 有着各自的演进方式 ， 要实现两个网络的完全融合是一个长期的、逐步发展的过程 。
网络融合的体系结构首先应坚持网络分层和功能分离的原则：应用层和控制层分离 ， 以便业务与用户的物理位置具备无关性;控制层与传输层分离 ， 便于呼叫/会话的控制独立于承载的控制 ， 基于不同的承载提供相同的控制能力；传输层和接入层完全分离 ， 使无论何种终端、何种接入方式都可以共享同一承载网络 ， 充分利用网络资源 ， 降低网络的复杂性 。
网络融合的体系构架可以采用基于IMS的体系架构 。与固定软交换相比 ， IMS的结构更加严谨 ， 功能更为丰富 ， 通过功能实体的细分来提供基本的移动性管理功能 ， 提供了移动电路交换域、固定软交换网和IMS核心域互通的体系结构 ， 通过设置独立的存储用户属性的数据库促进了控制层面与数据层面的分离 。网络融合采取基于IMS的网络融合方案 ， 目的在于使IMS成为基于SIP会话的通用平台 ， 同时支持固定和移动的多种接入方式 ， 实现移动网和固定网的融合 。
综合各种因素 ， 网络融合的发展思路如下：
（1）首先 ， 现有移动网和固定网可以分别采用软交换技术和基于软交换的IMS技术向下一代移动网和下一代固定网演进 ， 演进可采用重叠网策略或者替换策略 。
（2）在网络融合的初期 ， 可以形成以IMS为核心 ， 移动网、固定网、其他网络与IMS域互联互通的多种网络并存的网络架构 。移动网和固定网首先在业务层融合 ， 以提供融合的应用业务 。此时 ， 可采取两种业务提供方式：方式一是建设统一的业务平台 ， 各个网络都与其存在接口 ， 使得该平台同时为多种网络提供业务；方式二是对于普通业务 ， 各网仍然通过以前的方式提供 ， 而对于丰富的宽带数据和多媒体业务 ， 可以通过设置用户属性标识等方式路由到IMS域 ， 由IMS统一提供 。
（3）随着网络技术的不断发展和完善 ， 移动网和固定网在控制层和传输层实现融合 ， 形成统一的核心网 。同时实现无所不在的、始终如一的终端接入 。此时的网络将以IMS作为主要的会话控制业务提供网络 ， 提供宽带、窄带、移动、固定等多种终端接入方式 ， 提供用户和业务的移动性以及开放的业务能力 。融合后的网络架构将真正成为基于全IP的统一开放的网络体系 。
移动网和固定网融合的解决方案
在下一代网络的体系下 ， 移动网络和固定网络的最大区别就在于接入层的不同 。由于接入方式的不同 ， 使得移动网和固定网存在很大区别 。移动用户拥有漫游的特点 ， 移动网的核心控制层——移动软交换和固定软交换相比 ， 不但要处理呼叫控制 ， 还要完成对用户的位置管理、数据库管理、切换控制等移动网络所特有的功能 。但是移动软交换和固定软交换在本质上是一致的 ， 都是业务/控制与传送/接入分离思想的体现 。因此从技术层面来看 ， 移动网和固定网的融合是可以实现的 。
移动和固定网的融合 ， 将会形成一个交集 ， 这个交集应是贯穿于两网中软交换的各个层面 ， 如业务层、控制层、传输层、接入层 ， 另外还应包括用户数据的管理、计费、客户服务等方面 。交集中包含的功能实体同属于移动软交换网络和固定软交换网络 。融合的解决方案应做到不影响现有网络的运营和发展 ， 降低新业务的成本 ， 提供更可靠的服务质量 。
1.传输层面的融合
移动网和固定网在传输层的融合 ， 是控制层、业务层达到完全融合的前提和基础 。对于传输层来说 ， 移动网和固定网的网络需求是完全一致的 ， 都采用了IP骨干承载网络 ， 网络可以共享一个分组承载网络 。采用以IP协议为基础的IP承载网络不仅符合下一代网络的发展趋势 ， 而且还可为融合后的网络提供统一的安全制定策略和方法 ， 规划IP地址 ， 制定Qos体系架构等 。
不管是基于软交换的移动核心网部分 ， 还是固定网软交换系统 ， 其实质都在于利用不同的网关将媒体与信令接入到IP承载网 ， 在软交换服务器的控制下 ， 完成信令的处理和媒体的交互 。这样 ， 移动和固定软交换系统的区别仅在于信令的不同和媒体转换的不同 ， 所以在传输层的融合是完全可行和自然的 。
2.控制层面的融合
移动网和固定网基于IP传输层的融合 ， 使得其上层控制层的融合成为可能 。移动和固定软交换在本质上是一样的 ， 其控制层的功能都主要由软交换服务器完成 ， 而移动网中MSC服务器与固定网中的呼叫服务器的融合 ， 是两个网络融合的核心内容 ， 只有实现了软交换服务器的融合 ， 移动网和固定网才能真正融合起来 。
移动网中的MSC软交换服务器为了支持用户的可移动性 ， 需要有位置定位功能 ， 支持切换、漫游等功能 ， 这与固定网中呼叫服务器的差别较大 。但是位于移动汇接长途局的软交换服务器与固定网的差别不大 ， 可以采用统一软交换控制实体来实现融合 。所以在实际融合的时候 ， 可以分为两个阶段：
第一个阶段就是采用一个汇接网络 ， 实现在汇接长途局的融合 。本地移动网与本地固定网各自独立 ， 通过BICC或SIP协议汇接至该网络 。
第二个阶段就是实现在端局的融合 。由于移动和固定网中的软交换都采用控制与媒体分离的思想 ， 因此两网中的软交换服务器可采用统一的软交换控制模块 ， 只要分别在各自的端局也就是下层提供移动软交换和固定软交换各种接入设备（如MG、SG、IAD等）以及相关的协议功能 ， 如RANAP、DTAP、Megaco、MGCP等 。这样 ， 移动网和固定网中的软交换服务器就可以合二为一 ， 对于移动网和固定网的接入设备来说 ， 它们“看到”的是同一个软交换服务器 。
3.接入层面的融合
由于移动和固定网的接入层支持不同的接入方式 ， 而且移动媒体网关和固定媒体网关实现的功能需求差别比较大 ， 以及移动与固定网的编码方式不同 ， 因此两个网络之间的互通需要在接入网关处进行转换 。同时由于接入层面的融合主要是通过综合接入媒体网关来实现 ， 这样 ， 对于媒体网关的融合可以分为两步走：第一步 ， 主要是要求两个网络的接入媒体网关接口相同 ， 相互支持一个共同的编码类型 ， 这样媒体网关之间可以直接互通 ， 便于接入同一个传输网络；第二步 ， 实现媒体网关的融合 。
这样 ， 媒体网关既可以接入无线设备 ， 也可接入固定软交换设备 ， 同时 ， 媒体网关还需要具有编码转换的能力 。
4.业务层面的融合
业务的融合是移动和固定网络融合的最终目的 。固定网的发展要求将网络运营和业务运营相分离 ， 形成一个独立于网络提供商的业务提供商 ， 以此构成一个各参与方共同提供和使用业务、共同获益的局面 。实现这一目标的关键技术就是采用开放的、标准的应用编程接口——ParlayAPI接口 。同时 ， 3GPP组织也基于ParlayAPI提出了3G提供业务的OSA结构 ， OSA向业务提供商提供一种开放的、标准的、统一的网络应用编程接口 ， 为移动用户提供个性化业务 。因此无论是固定软交换网还是移动3G ， 都支持ParlayAPI ， 这为建立统一的业务平台提供了良好的基础 。
移动网和固定网对于业务的目标是一致的 ， 两者借助ParlayAPI接口 ， 把各自网内的资源抽象成API ， 并开放给第三方业务提供者;第三方业务提供者开发的一个业务逻辑可以用来服务于两个网络 ， 这就可以实现两者在应用层的融合;对于全业务运营商来说 ， 可以充分发挥自己的优势 ， 在以业务为驱动的发展趋势中 ， 提升核心竞争力 ， 找到有利的增长点 。
5.用户数据管理
移动网和固定网的融合还应该包括用户数据的统一管理和维护 。移动软交换系统的用户数据包括用户数据/鉴权数据、业务数据以及位置信息 。对于固定用户可能不需要位置信息 ， 但是固定用户的可移动性是目前固定网业务发展的重要趋势之一 ， 如SIP 等智能终端的可移动性 。不管是基于移动网的移动用户 ， 还是基于固定网的智能终端 ， 要实现其移动性 ， 都必须完成对设备的鉴权、用户的鉴权、用户位置信息的更新 ， 以及业务数据的更新 。
移动与固定网对于用户移动性的支撑 ， 其本质是一致的 ， 只是在实现的实体和信令协议上有差别 。所以基于软交换的移动网和固定网在用户数据层面可以完全融合 。对所需管理的用户数据可以进行统一的存储和管理 。对外提供标准的接口 ， 对于本网络内的软交换设备 ， 由于信息交互量远大于与外部网络的交互 ， 所以可以选择效率相对较高、成本较低的内部接口 ， 这与移动网中 ， VLR 通常内置于MSC的思想是相同的 。基于以上分析 ， 在融合的软交换网络里 ， 用户的数据库是完全统一的 。用户数据还包括其业务触发数据 ， 融合的软交换网络在用户数据层面的融合也为业务网络的融合奠定了基础 。

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