IMT-Advanced网络技术的研究

xutianyou

　网络演进的需求和现状
　　在各种设备、无线技术、网络运营商和商业模式等因素导致的日益激烈的竞争和合作环境的带动下，一些新的业务和特性对电信基础设施提出了更高的要求。例如：支持大量的不同类型的连接终端，包括个人、设备、机器、移动的网络等都将作为通信的实体；传递日益增加的大数据量的能力；最大化网络覆盖，提高业务的可用性；有效的无线接入和骨干网的网络资源管理；支持无论何时何地、任何移动条件下都提供尽量好的永远在线功能；移动性的粒度更加细化，如基于用户、设备、接口、应用、会话、数据流等的移动性；提高用户体验、保证良好的E2E的QoS和安全性；提供质量比现在好的多样化IP增值业务，如移动办公、视频/音频会议等；支持动态网络组合与管理，支持未来大量移动终端、移动网络的业务接入；简单、安全、可靠、有意义的内容及信息业务接入和提供。
　　这些要求使基础网络设施面临新的挑战，而无线技术的发展，导致出现了大量新的网络设备，动态地与设备周围的设备通信或者通过周围的设备与外界通信成为需要考虑的问题，通信必须自动调节以适应变化的用户需求，从而适应宽带无线化、无线宽带化以及异构环境。
　　对于电信业而言，需要对于B3G/4G的网络演进趋势、需求和技术达成共识，为将来实现给用户提供在任何时间、任何地方都可以接入E2E无缝服务奠定基础。
　　下一代网络演进的需求可以总结为以下几个方面：
　　(1)通用性需求
　　可以在不同的接入技术、不同的管理域、不同的IP版本共存的情况下实现其无缝移动性，方案应该保证正在进行E2E会话的QoS；用户在各个接入网间移动时，应该获得较目前系统有很大改善的服务体验；降低CAPEX、OPEX；具有较灵活的部署、运作方式；给用户带来更好的私密性和安全性保障；具有较高的可扩展性；系统应该支持大量的同时快速增长的用户(传统的移动用户、传感器等)。
　　(2)移动性需求
　　网络发现、能力协商与选择；切换和移动协议，资源管理与优化(包括媒体无关切换、多无线接入技术的资源管理和切换机制与算法、分组业务的移动性管理和控制协议等)。
　　(3)QoS(包括QoS性能参数、QoS协商和管理等)
　　(4)安全与私隐需求(包括网络的动态条款协商、认证授权、信令与数据的安全保密、计费、防火墙穿越)
　　(5)部署与运维需求
　　基于以上需求，对于下一代网络的研究将着眼于IP连通层面上异构网络的融合、移动性和QoS管理、异构网络安全、网络的可扩展性等方面。目前的研究中已经提出许多新的概念，如移动软切换、NGN以及IMS和IPv6等。
　　NGN技术发展趋势
　　在2004年初国际电联召开的NGN会议上，NGN被定义为：是基于分组的网络，能够提供电信业务；是利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。就应用而言，NGN已逐步走过试验、探索阶段，正步入规模商用的时代。
　　目前国际NGN标准的研究重点之一是NGN的体系架构，不同标准研究组织提出的架构也不尽相同，但是在NGN的结构中，欧洲计划推进速度最快，相应的标准也具有实施性，因此它的标准将会直接影响ITU-T的NGN标准。
　　NGN的网络演进目前引起了广泛的关注，固网演进是否适于采用IMS的架构。IMS(IPMu-timediaSubsystem)是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用SIP和与接入的无关性。目前IMS支持2G和3G的移动接入方式，还不能支持固定接入方式。在网络融合发展趋势下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案，目的是使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，实现固网和移动网的融合。但目前相当多的运营商面临的问题是如何将传统基于电路的PSTN演进到基于分组技术的NGN中。尽管IMS可能成为NGN的重要组成部分，但是这种模式并不是很容易能够迅速进行商业化部署的，特别是移动网络和固定网络的差异也为移动网络设计的IMS的推广造成了一些不确定的影响。
　　目前，以欧洲ETSI为代表的TISPAN计划提出了基于IMS的体系架构，是NGN的主体架构，认为IMS代表了NGN发展的方向。IMS系统采用SIP进行端到端的呼叫控制，这就为IMS同时支持固定和移动接入提供了技术基础，也使得网络融合成为可能。对于运营商而言，基于IMS的网络融合方案可以使其基于统一的核心网络为固定和移动用户提供相同的业务，相对固网和移动网的核心网并存的网络架构，不仅可以降低网络结构的复杂度，也可以降低网络的运维成本，同时对网络的运营和管理提出了挑战，运营商需要针对网络融合的新架构研究相应的管理对策。IMS将来如何提供统一的业务平台、标准乃至商品的成熟性等问题仍有待进一步探讨和解决。
　　基于软交换的网络融合
　　随着国家对通信领域的开放，电信运营商之间的竞争越来越激烈，如何减少建网投资、降低运维成本变得越来越重要。网络融合可以实现运营商在同一个网络上提供各种固定、移动接入业务，通过网络中设备的共用实现统一服务、统一管理、统一计费，最终达到减少投入、增加收益的目的。在技术上，下一代网络的承载和控制分离、控制和业务分离的思想与第三代移动通信网络的演进思路不谋而合，二者在核心控制层面都采用软交换技术，这就为网络融合提供了基础。
　　软交换技术是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术，它具有开放的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点，可以提供语音、多媒体等多种实时业务，已经逐渐成为电路交换向分组交换演进的主流技术。从技术发展趋势来看，电路交换将向以分组技术为基础的软交换演进，但在相当长的时间内，电话交换网仍将与软交换网络共存。实践证明，软交换技术趋于成熟，达到了组建商用网络的技术条件。采用软交换技术实现电路交换向分组交换演进是电话网发展的重要技术举措。
　　软交换向IMS的演进
　　作为固网NGN核心概念之一的软交换构架正在向移动NGN领域的IMS构架靠拢，迎合固定/移动网络融合(FMC)的发展趋势，这种演进的最终结果也是彼此之间的业务融合。
　　软交换演进到IMS阶段，已不仅仅限于固定通信领域，而是正在演变成为一个融合移动网络和固定网络的聚合体。不过，在体系架构上将依然继承软交换网络的分层模型，即由接入层、承载层、控制层和应用层组成。软交换目前在现网中主要是为传统的PSTN/ISDN终端提供PSTN/ISDN仿真功能，同时为智能终端提供一部分多媒体功能，而且在一段时间内，这种仿真功能依然是软交换的主要业务提供方式。按照目前的发展形势，PSTN/ISDN仿真功能将和多媒体功能共存很长一段时间，因此，PSTN/ISDN仿真功能依然是软交换演进到IMS阶段的一个主要接入方式。
　　软交换演进到IMS阶段，在网络功能结构方面，借鉴软交换和IMS架构的特点，对软交换中支持PSTN/ISDN仿真功能的模块、支持多媒体业务的模块以及同其他网络互通的模块进行网元实体标准化，并引入传统的IMS体系架构，除传统IMS已有的功能实体外，还形成支持PSTN/ISDN仿真功能的窄带软交换接入的逻辑网元实体ECCF(Emulation Call Control Function)和支持宽带软交换接入的宽带多媒体业务逻辑网元实体FPCSCF(Fixed Proxy Call Session Control Function)，实现了基于IMS的固定网络和移动网络的接入。
　　软交换向IMS的融合演进是一个复杂的过程，会涉及到业务要求、网络功能体系架构、控制和信令能力、移动性管理、路由认证方式、网络安全、服务质量以及IP承载能力等诸多方面的内容，因此需要较长时间作进一步的研究。
　　(张霄竟 人民邮电报)