网络融合的趋势分析和展望

    随着IP应用的普及，在20世纪90年代中期，业界提出了电信、计算机、广电三网合一的设想，但是由于技术和管理体制等方面的原因，三网合一一直未能有实质性的进展。21世纪初，电信界基于IP电话的网关功能分解的思想，提出了以软交换为核心的下一代网络体系架构，这就是早期的下一代网络(NGN)。NGN革命性的贡献在于采用了业务、控制、承载与接入分离的分层体系结构，支持水平业务提供模式，摒弃了传统的垂直业务提供模式，从而大大方便了新业务的快速开发和有效提供，可以支持语音、数据、图像等多媒体业务。早期以软交换为核心的NGN架构比较适合传统的固网(如PSTN)向下一代网络的演进。基于固网软交换的思想，第三代合作伙伴计划(3GPP)在其R4版本中引入了移动软交换的概念，并在R5版本中提出了以IP多媒体子系统(IMS)为核心的第三代移动通信(3G)网络架构。目前业界普遍认为，IMS将取代软交换，成为NGN业务层的核心控制技术，基于IMS的下一代网络代表了未来固定和移动网络融合(FMC)的趋势。

    1网络融合的概念和内容

    1.1网络融合的概念

    融合是未来网络发展的必然趋势，其覆盖范围非常广，涉及用户、运营商、网络技术、设备与解决方案等各个方面。从用户的角度来看，希望能够通过有线无线融合的接入方式和简单易行的通信方式来享受无处不在的个性化服务。对于运营商来说，希望通过统一的方式向用户提供全业务运营，提高市场份额和利润。

    网络融合是采用通用的、开放的技术实现不同网络或网络元素的合并或融合[1]。融合可以充分利用网络资源，降低运营成本，增强竞争力;融合可以向用户提供各种形式的业务和一站式的服务，使用户不论在固定环境中，还是在移动环境中都能享受到相同的服务;融合还给运营商带来增加收入的机遇，减少引入新业务的风险，使其很快成为全业务运营商。

    1.2网络融合的内容

    网络融合包括业务融合、核心网融合、接入网融合、终端融合和运维融合等多个方面。

    业务融合是指运营商通过业务捆绑的方式，将多种分离的业务捆绑在一起，以更优惠的价格向用户提供一站式的服务。业务捆绑提供的是一种商务的融合或经营层面的融合，不涉及底层网络技术的融合，其业务与接入网络和终端有关。其好处是在不对现有网络架构进行改造的情况下，充分利用已有网络资源，满足用户对统一通信业务的需求。这种融合早已开始，如美国地方贝尔运营商早在2002年就推出了业务捆绑服务，将本地电话、长途电话、互联网和移动业务以打折的形式捆绑在一起，同时提供唯一的号码和账单。

    核心网融合包括多个层面：核心承载层的融合、核心控制层的融合以及业务层的融合。

    核心承载层的融合表现为一个统一的基于因特网协议/多协议标记交换(IP/MPLS)的核心承载网将成为多业务融合网络，可以支撑所有有线和无线、移动和固定以及语音、数据和多媒体业务。基于IP/MPLS的融合可以简化网络层次结构，节省网络运营和维护成本。采用多协议标签交换(MPLS)技术的IP网络可以较好地提供业务的服务质量(QoS)和安全保障。

    核心控制层的融合体现为通过软交换或IMS技术为各种多媒体业务和终端用户提供统一的会话控制和管理功能。但由于移动软交换网络和固定软交换网络在功能与协议方面存在较大的差异，目前的一种趋势是采用IMS实现核心控制层的融合，提供面向未来的下一代融合网络。

    在业务层，通过采用NGN的开放业务环境，可以使得业务的提供独立于底层网络资源，向通过各种接入网接入的用户提供统一的融合业务。目前已得到广泛认同的业务与控制分离的下一代网络体系结构，以及得到广泛支持的Parlay/开放式业务架构(Parlay/OSA)应用编程接口(API)，为业务层融合提供了技术保障，使得业务开发更方便、快捷和经济。实际上，业务融合才是网络融合的最终目的，其中业务类型既可以是简单的业务或资费组合业务，也可以是有深度的融合业务，如基于呈现业务(Presence)提供的蜂窝一键通(PoC)业务。

    接入网融合也是整个网络融合中重要的组成部分。未来的接入网络包括各种有线、无线、宽带、窄带接入网，以便最大限度地保证网络的覆盖。因此，构建以IP为基础的公共承载平台，实现宽带和窄带业务、有线和无线业务的融合接入，以及业务在各种接入网络之间的无缝切换是接入网融合的关键。在终端方面，融合体现为同一终端可以支持多种接入技术和业务，如同时支持有线、无线接入以及语音、数据和多媒体接入。

    运维融合主要出于商业考虑，指的是运营商对自己拥有的固定网络和移动网络采用统一的计费营账系统和运营维护系统，为用户提供统一的管理界面，如统一的订购服务、统一的账单服务等，并实现用户数据的统一存放和管理。用户数据的融合将带来更多的个性化融合业务，如混合放号、号码携带、统一号码等。

    2基于IMS的核心网融合趋势

    近两年，FMC成为业界关注的热点。其中，核心网络的融合是FMC的核心内容，也是最关键的一步，包括核心承载层的融合、核心控制层的融合以及业务层的融合。MPLS技术和IMS体系结构的发展为FMC扫清了道路。MPLS技术能够帮助解决IP网络业务的QoS、安全、流量工程等多方面的问题，而IMS也凭借其多种优势得到了广泛的支持，被认为是实现移动和固定网络融合和发展下一代网络的必经之路。

    2.1IMS的分层结构和特点

    IMS是3GPP在其R5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统[1]，它基于会话初始协议(SIP)体系，使用SIP呼叫控制机制来创建、管理和终结各种多媒体业务，是一种基于全IP分组传送的与接入无关的网络架构。   

    作为网络融合的基础架构，IMS体系包含4个层面，从上至下分别为：业务层、核心控制层、核心承载层和接入层。业务层可以支持3类应用服务器：Parlay/OSA应用服务器、SIP应用服务器以及移动网络增强定制应用逻辑(CAMEL)应用服务器，分别用于提供不同类型的应用;核心控制层基于SIP对会话进行控制和管理，包括网络终端的注册以及SIP信令消息的路由等;核心承载层基于IP/MPLS的分组网络，为各种业务提供承载服务;最底层是接入层，提供IP连接接入网(IP-CAN)的接入功能，各种终端通过IP-CAN接入到IMS核心网络。

   IMS包括的功能实体有呼叫会话控制功能(包括代理呼叫会话控制功能(P-CSCF)、询问呼叫会话控制功能(I-CSCF)和服务呼叫会话控制功能(S-CSCF))、出口网关控制功能(BGCF)、媒体网关控制功能(MGCF)、归属用户服务器(HSS)、签约定位功能(SLF)、多媒体资源功能(MRF)、IMS媒体网关(IMS-MGW)以及信令网关(SGW)等，IMS通过在业务层和核心控制层之间提供开放的业务接口，保证了业务提供与网络控制的分离。

    作为下一代融合网络的核心，IMS的特点包括：采用增强的分层开放体系结构，网络结构更加清晰合理;业务开发独立于接入技术，业务开发速度快;统一采用SIP进行多媒体业务的控制，可以实现真正的端到端的IP通信;经过进一步完善可以具有与接入无关的特点;支持移动性;采用统一的HSS集中管理和维护用户数据，方便实现号码与人的绑定;支持灵活的计费模式，能提供会话的业务类别、业务流量、业务时段等信息，供运营商制订不同的计费策略。