基于IMS的下一代融合網絡運營研究
眾所周知，下一代融合業(yè)務網絡已成為通信業(yè)發(fā)展的必然趨勢，這不僅反映了用戶對操作簡單安全、業(yè)務個性化、便攜移動及有線與無線融合通信方式的迫切需求，也說明了“融合”將為運營商保持并提高其市場份額提供巨大的發(fā)展空間。
業(yè)務驅動是網絡演進的前提，技術驅動是網絡演進的保證。用戶對無縫融合通信方式的需求及運營商面臨的機遇都驅動傳統(tǒng)網絡向下一代融合方向演進，而IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)正是這種演進的技術保障。IMS打破了原有網絡封閉的業(yè)務提供模式，不僅能最大程度地保護電信運營商的利益，使當前的網絡能平滑過渡到下一代網絡，也引導未來的移動多媒體業(yè)務發(fā)展方向，它適用于基于IP的移動多媒體業(yè)務(如一鍵通(PoC)、即時通信(IM)等)，也兼容傳統(tǒng)語音、數據和視頻業(yè)務，是一個完全開放的業(yè)務構架。
1. IMS是移動與固定融合的原動力
IMS是基于分組域(PS域)的IP多媒體子系統(tǒng)，它由3GPP在2002年啟動的R5規(guī)范中正式提出，隨后，IMS逐漸成為實現網絡融合和業(yè)務融合的核心標準。IMS系統(tǒng)為提供豐富的業(yè)務建立了獨立于下層承載網絡、基于開放的SIP/IP協(xié)議以及可管理可控制的平臺。其主要特點如下：a)更加徹底分離的發(fā)展趨勢。b)呼叫協(xié)議統(tǒng)一。c)與接入方式無關。d)提供終端漫游特性。e)提供更好服務質量和安全保證。
作為網絡融合的基礎架構，IMS體系包括3個主要層次。
1)傳送及接入層
通過SIP信令建立會話，并提供承載服務(如傳送被分組打包的模擬語音等)。該層還包含媒體網關，用于實現VoIP媒體流與時分復用(TDM)之間的轉換。
2)會話及呼叫控制層
主要功能模塊之一的呼叫會話控制功能(CSCF)負責網絡終端的注冊，并將SIP信令消息正確轉發(fā)到應用服務器。歸屬用戶服務器(HSS)用于維護每個終端用戶獨有的業(yè)務屬性。它是全網可用資源，用于判定哪些業(yè)務是可用的。
3)應用層
支持各類話音和非話音網絡應用服務器。用戶可以通過Web門戶直接訪問、禁用或啟用其選定的業(yè)務。
IMS通過上述3層架構，將業(yè)務層與控制層完全分離，使IMS變成了真正意義的控制層設備。其自身不提供業(yè)務，只提供業(yè)務層必要的觸發(fā)、路由、計費等功能，業(yè)務完全由業(yè)務層提供。在這一開放的體系中，業(yè)務即可以在無線環(huán)境下使用，也可以在有線環(huán)境下使用。運營商可以很快集成和部署新業(yè)務。
2. IMS融合業(yè)務應用
2.1 IMS融合業(yè)務趨勢
IMS業(yè)務變化如圖1所示。
圖1 IMS業(yè)務變化
在現有的移動增值業(yè)務系統(tǒng)中，運營商為了快速部署和推出新業(yè)務，往往采用多個垂直、分散的業(yè)務體系，不同的網絡為用戶提供不同的業(yè)務，這導致了各種通用的網絡功能(如計費、路由、用戶管理等)重復建設，也不利于簡單、快速引入新業(yè)務及業(yè)務之間的互動。
IMS是下一代“融合”的原動力，其“多種終端-多種網絡-多種應用”的水平業(yè)務體系為運營商創(chuàng)造了一個業(yè)務、控制、終端分離的環(huán)境，使運營商能跨越不同終端和網絡，快速引入新業(yè)務，融合綁定不同業(yè)務。在用戶獲得全新通信體驗的同時，運營商也獲得可觀的收入。
2.2 IMS應用現狀及分析
為滿足新業(yè)務快速推廣、優(yōu)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(yè)務能力上能夠提供基于會話的多媒體會議、一鍵通、組管理、即時消息等業(yè)務。在融合和組合的業(yè)務中，IMS可以提供信道狀態(tài)信息(CSI)(移動電路域與IMS域協(xié)作業(yè)務)，如視頻共享(Video Sharing)、語音呼叫連續(xù)性業(yè)務(VCC)、成員間通信業(yè)務(如即時通信、多方通話等)。
移動運營商主要關注用IMS在移動網絡基礎上提供PoC、視頻共享等多媒體增值業(yè)務。固網運營商重點放在用IMS為企業(yè)客戶提供IP CENTREX和為公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務。固網移動綜合運營商則更關注通過統(tǒng)一的IMS核心網接入固定和移動用戶。目前，全球大部分商用的IMS網絡都處于初級階段。#p#
3. 業(yè)務融合面臨的問題
融合已成為用戶和運營商(特別是全業(yè)務運營商)自身發(fā)展的內在需求，而IMS被認為是當前實現融合的最理想的網絡架構。有關統(tǒng)計表明，IMS系統(tǒng)已在全球部署了30多個項目，包括西班牙Tele-fonica、丹麥TDC、澳大利亞COMMANDER等固網運營商等。意大利電信的IMS系統(tǒng)提供的業(yè)務已經實現了商業(yè)化。在中國，IMS也得到運營商的高度關注，但融合應用還處于實驗階段，具體的應用模式還不明確。要將IMS引入固網，運營商還有很多問題尚未解決。
1)軟交換平滑演進問題
軟交換技術的主要優(yōu)勢是能提供成熟的語音業(yè)務，它已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(yè)務能力。軟交換和IMS的設計理念都是基于IP，實現承載與業(yè)務的分離，在功能上也有重疊部分。但IMS的主要優(yōu)勢是IMS體系架構可以支持移動性管理，基于SIP協(xié)議，具有靈活的業(yè)務應用，并具有一定的QoS保障機制，因此，IMS在提供會話型多媒體業(yè)務方面的能力及寬帶用戶的漫游管理方面更勝一籌。然而，IMS接入窄帶用戶，提供公共交換電話網(PSTN)仿真業(yè)務的能力還處于研究階段，支持綜合業(yè)務數字網(ISDN)業(yè)務、V5接入等傳統(tǒng)PSTN接入方式尚未開始研究，因此，IMS距離完全繼承PSTN網絡能力，提供PSTN業(yè)務還有相當的距離。
2)SIP協(xié)議兼容問題
在IMS網絡中采用的SIP協(xié)議對互聯網工程任務組(IETF)定義的SIP協(xié)議進行了擴展。如果IMS同時支持固定和移動用戶，則需要支持固定和移動不同能力級的SIP協(xié)議，并且要求IMS網絡能夠識別終端的接入方式，根據不同的接入方式選用不同的協(xié)議參數。因此，要注意擴展的SIP協(xié)議與原有SIP協(xié)議的兼容問題。
3)用戶接入問題
基于IMS的網絡融合只考慮了業(yè)務層的融合，并沒有解決位置管理等接入網的問題，因此，IMS并沒有完全實現與接入的無關性。為了達到提供實時業(yè)務的能力，作為IMS體系架構的一部分，網絡附屬子系統(tǒng)(NASS)必須完成對用戶附著于接入網絡的管理。而目前NASS只研究了無線局域網(WLAN)和非對稱數字用戶環(huán)路(ADSL)的接入，很多基本功能(如對用戶漫游的支持、用戶室內設備(CPE)配置接口及位置管理等)還未實現。從總體來看，現有ADSL接入網絡離基于IMS的下一代網絡要求還有相當的距離。
4)數據庫融合問題
全面的用戶數據是融合業(yè)務的重要技術條件。隨著3G網絡的展開和支撐系統(tǒng)(BOSS)的成熟，用戶種類逐漸由PSTN和軟交換窄帶用戶拓展到3G移動用戶、軟交換SIP用戶以及寬帶(IMS)用戶，如何在滿足不同傳送需求的基礎上有效管理海量數據存儲變得至關重要。必須建立統(tǒng)一的用戶數據庫，集中管理用戶數據信息，為網絡層甚至業(yè)務層提供用戶和業(yè)務的相關數據。
5)網絡運維問題
傳統(tǒng)的互聯網是一個開放性網絡，運營商對于其所承載的業(yè)務只能進行有限控制，大多只能根據時長或流量收取基本通道費。而對于全IP連接的IMS網絡來說。提升用戶體驗、提高運營商收益是由更高的網絡運維要求來保障的。因此，QoS、安全、基于流的計費這三類IMS關鍵技術還有待進一步完善，不同廠家之間、終端與平臺之間的互通也還需要加強。#p#
4. IMS下一代融合的解決方案
融合是一個漫長的過程，傳統(tǒng)網絡和下一代網絡會以各自特有的方式繼續(xù)共存。為此，大多運營商聯合設備供應廠商共同推出的IMS解決方案大都傾向于按階段、分步驟實現的策略。目前，國外的朗訊、愛立信、諾基亞、西門子等公司及國內的公司都推出了IMS的解決方案(見表1)。
表1 各主流設備商IMS解決方案
朗訊推出的IMS解決方案的融合演進分為3個時期：初期充分利用已有的網絡資源，將不同終端提供的業(yè)務進行捆綁，通過拓展品牌帶動業(yè)務增長。中期改變網絡結構，融合網絡功能，提高運營效率，降低運營成本，采用IP/多協(xié)議標簽交換(MPLS)融合網絡、智能光網絡解決方案等。步入后期，隨著基于IMS架構體系的成熟，用戶可體驗到無縫的下一代網絡(NGN)業(yè)務，運營商也將從新的多媒體融合業(yè)務收入及用戶忠誠度中提高受益。#p#
5. 運營商引入IMS的策略
目前，國內外運營商都在進行電信網以及自身角色的轉型，從以“話音、價格”為核心的傳統(tǒng)網絡提供商轉型為以“綜合應用”為核心的新型信息服務提供商，轉型的重點應是電信技術與IP技術的融合，這正是IMS倍受推崇的原因。然而，必須認識到IMS與傳統(tǒng)互聯網絡之間的巨大差異，尤其對于中國這樣龐大的網絡，除了在技術層面對IMS進行研究外，對于IMS網絡如何運營還需要進行更多的探索和研究。
1)從用戶使用習慣看
由于目前大部分IMS業(yè)務具有互聯網業(yè)務的影子，因此，要將用戶視線從免費的互聯網業(yè)務吸引到有償的IMS業(yè)務上，運營商需要在具體運營中不斷探索，了解IMS特有的商業(yè)模式。
建議移動運營商針對以下3類目標用戶考慮引入IMS：a)對普通個人用戶，通過引入IMS實現PoC、Video Sharing、Presence等具有市場前景的移動新業(yè)務，滿足其對移動新業(yè)務的需求。b)對使用移動駐地網寬帶接入的個人用戶，可考慮通過引入IMS實現IM、VoIP等業(yè)務及混合業(yè)務，將業(yè)務延伸到固定網絡，分流固網話務以創(chuàng)收。c)對集團客戶，搭建、管理和運營集團客戶全業(yè)務平臺，能很好滿足集團用戶對混合業(yè)務的需求。
2)從融合趨勢看
IMS要投入實際運營還需長遠規(guī)劃，建議運營商可以按階段有計劃的推進。
a)實驗準備階段
在少數點進行IMS數據業(yè)務的測試，使其成熟穩(wěn)定，要求能接入多種網絡用戶，能實現多媒體業(yè)務，并實現與現網及其基本業(yè)務的互聯互通。檢驗目前階段IMS技術的可行性、業(yè)務可實現性、終端實用性、網絡可承載性，并完善QoS、網絡安全等分組網的關鍵問題。
b)市場導入階段
在熱點城市和中心地區(qū)，電路域網絡不再繼續(xù)擴展，開始擴展分組域網絡。運營商進行少量的IMS部署，使部分用戶能享受到一些非實時性的多媒體業(yè)務以及對帶寬要求不高的流媒體業(yè)務。在這一階段，IMS與現網并存，故可以考慮引入NeDS/CCCF網元或建立HSS與傳統(tǒng)HLR/AAA的聯系，實現傳統(tǒng)網絡與IMS網絡之間的無縫漫游和切換。
c)發(fā)展建設階段
電路域網絡開始萎縮，分組域網絡繼續(xù)擴張。此時開始對網絡進行優(yōu)化和調整，實現業(yè)務統(tǒng)一、網管統(tǒng)一和用戶管理統(tǒng)一。具體來說，業(yè)務統(tǒng)一完成業(yè)務提供層面的融合，以便在IMS系統(tǒng)中管理和升級。網管統(tǒng)一則是管理工具的深化和統(tǒng)一。用戶管理統(tǒng)一便于對三網用戶進行統(tǒng)一管理和關聯，為將來的IMS用戶和傳統(tǒng)用戶納入IMS體系做準備。
d)融合成熟階段
隨著全IP網絡架構的實現，電路域網絡成為網絡的邊緣。移動網絡與固定網絡全面融合，實現綜合接入。在培養(yǎng)用戶多媒體業(yè)務使用習慣以及研究開放業(yè)務的架構下，聯合第三方業(yè)務提供商，為用戶提供更多個性化的業(yè)務。此時，IPv6與IPv4得到混合應用并且QoS、網絡安全、帶寬等問題得到解決。
3)從長遠發(fā)展角度看
一方面，運營商應以IMS為契機，積極參加IMS國際標準化工作，提出具有自主知識產權的技術規(guī)范，向具有核心競爭力的國際化電信運營商邁進。另一方面，以業(yè)務創(chuàng)新為驅動，以結合移動網絡和固定網絡兩者的產業(yè)鏈為出發(fā)點，進一步聯合應用開發(fā)、終端設備及芯片設計等為核心的其他行業(yè)共同參與信息產業(yè)鏈建設。
6. 結束語
作為下一代融合業(yè)務的首選網絡架構，IMS給通信業(yè)界帶來了新的契機。它不僅使運營商有能力為客戶提供高質量的網絡服務，而且也能有效刺激APRU。然而也應清醒認識到，機遇總是與挑戰(zhàn)并存，盡管IMS代表了下一代網絡的前進方向，但目前仍處于實驗階段。因此，運營商對IMS部署將是一個復雜而長期的過程。
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