基于IMS的下一代融合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)研究
眾所周知，下一代融合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)已成為通信業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，這不僅反映了用戶(hù)對(duì)操作簡(jiǎn)單安全、業(yè)務(wù)個(gè)性化、便攜移動(dòng)及有線與無(wú)線融合通信方式的迫切需求，也說(shuō)明了“融合”將為運(yùn)營(yíng)商保持并提高其市場(chǎng)份額提供巨大的發(fā)展空間。
業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的前提，技術(shù)驅(qū)動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的保證。用戶(hù)對(duì)無(wú)縫融合通信方式的需求及運(yùn)營(yíng)商面臨的機(jī)遇都驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向下一代融合方向演進(jìn)，而IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)正是這種演進(jìn)的技術(shù)保障。IMS打破了原有網(wǎng)絡(luò)封閉的業(yè)務(wù)提供模式，不僅能最大程度地保護(hù)電信運(yùn)營(yíng)商的利益，使當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)能平滑過(guò)渡到下一代網(wǎng)絡(luò)，也引導(dǎo)未來(lái)的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展方向，它適用于基于IP的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)(如一鍵通(PoC)、即時(shí)通信(IM)等)，也兼容傳統(tǒng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，是一個(gè)完全開(kāi)放的業(yè)務(wù)構(gòu)架。
1. IMS是移動(dòng)與固定融合的原動(dòng)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(dòng)的R5規(guī)范中正式提出，隨后，IMS逐漸成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合和業(yè)務(wù)融合的核心標(biāo)準(zhǔn)。IMS系統(tǒng)為提供豐富的業(yè)務(wù)建立了獨(dú)立于下層承載網(wǎng)絡(luò)、基于開(kāi)放的SIP/IP協(xié)議以及可管理可控制的平臺(tái)。其主要特點(diǎn)如下：a)更加徹底分離的發(fā)展趨勢(shì)。b)呼叫協(xié)議統(tǒng)一。c)與接入方式無(wú)關(guān)。d)提供終端漫游特性。e)提供更好服務(wù)質(zhì)量和安全保證。
作為網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)架構(gòu)，IMS體系包括3個(gè)主要層次。
1)傳送及接入層
通過(guò)SIP信令建立會(huì)話，并提供承載服務(wù)(如傳送被分組打包的模擬語(yǔ)音等)。該層還包含媒體網(wǎng)關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)VoIP媒體流與時(shí)分復(fù)用(TDM)之間的轉(zhuǎn)換。
2)會(huì)話及呼叫控制層
主要功能模塊之一的呼叫會(huì)話控制功能(CSCF)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)終端的注冊(cè)，并將SIP信令消息正確轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器。歸屬用戶(hù)服務(wù)器(HSS)用于維護(hù)每個(gè)終端用戶(hù)獨(dú)有的業(yè)務(wù)屬性。它是全網(wǎng)可用資源，用于判定哪些業(yè)務(wù)是可用的。
3)應(yīng)用層
支持各類(lèi)話音和非話音網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器。用戶(hù)可以通過(guò)Web門(mén)戶(hù)直接訪問(wèn)、禁用或啟用其選定的業(yè)務(wù)。
IMS通過(guò)上述3層架構(gòu)，將業(yè)務(wù)層與控制層完全分離，使IMS變成了真正意義的控制層設(shè)備。其自身不提供業(yè)務(wù)，只提供業(yè)務(wù)層必要的觸發(fā)、路由、計(jì)費(fèi)等功能，業(yè)務(wù)完全由業(yè)務(wù)層提供。在這一開(kāi)放的體系中，業(yè)務(wù)即可以在無(wú)線環(huán)境下使用，也可以在有線環(huán)境下使用。運(yùn)營(yíng)商可以很快集成和部署新業(yè)務(wù)。
2. IMS融合業(yè)務(wù)應(yīng)用
2.1 IMS融合業(yè)務(wù)趨勢(shì)
IMS業(yè)務(wù)變化如圖1所示。
圖1 IMS業(yè)務(wù)變化
在現(xiàn)有的移動(dòng)增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，運(yùn)營(yíng)商為了快速部署和推出新業(yè)務(wù)，往往采用多個(gè)垂直、分散的業(yè)務(wù)體系，不同的網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)提供不同的業(yè)務(wù)，這導(dǎo)致了各種通用的網(wǎng)絡(luò)功能(如計(jì)費(fèi)、路由、用戶(hù)管理等)重復(fù)建設(shè)，也不利于簡(jiǎn)單、快速引入新業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)之間的互動(dòng)。
IMS是下一代“融合”的原動(dòng)力，其“多種終端-多種網(wǎng)絡(luò)-多種應(yīng)用”的水平業(yè)務(wù)體系為運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造了一個(gè)業(yè)務(wù)、控制、終端分離的環(huán)境，使運(yùn)營(yíng)商能跨越不同終端和網(wǎng)絡(luò)，快速引入新業(yè)務(wù)，融合綁定不同業(yè)務(wù)。在用戶(hù)獲得全新通信體驗(yàn)的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也獲得可觀的收入。
2.2 IMS應(yīng)用現(xiàn)狀及分析
為滿足新業(yè)務(wù)快速推廣、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及資源建設(shè)的需求，目前大部分運(yùn)營(yíng)商都在著手進(jìn)行IMS實(shí)驗(yàn)，只有少部分運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始進(jìn)行IMS商用部署。IMS在業(yè)務(wù)能力上能夠提供基于會(huì)話的多媒體會(huì)議、一鍵通、組管理、即時(shí)消息等業(yè)務(wù)。在融合和組合的業(yè)務(wù)中，IMS可以提供信道狀態(tài)信息(CSI)(移動(dòng)電路域與IMS域協(xié)作業(yè)務(wù))，如視頻共享(Video Sharing)、語(yǔ)音呼叫連續(xù)性業(yè)務(wù)(VCC)、成員間通信業(yè)務(wù)(如即時(shí)通信、多方通話等)。
移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商主要關(guān)注用IMS在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提供PoC、視頻共享等多媒體增值業(yè)務(wù)。固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)放在用IMS為企業(yè)客戶(hù)提供IP CENTREX和為公眾客戶(hù)的VoIP第二線業(yè)務(wù)。固網(wǎng)移動(dòng)綜合運(yùn)營(yíng)商則更關(guān)注通過(guò)統(tǒng)一的IMS核心網(wǎng)接入固定和移動(dòng)用戶(hù)。目前，全球大部分商用的IMS網(wǎng)絡(luò)都處于初級(jí)階段。#p#
3. 業(yè)務(wù)融合面臨的問(wèn)題
融合已成為用戶(hù)和運(yùn)營(yíng)商(特別是全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商)自身發(fā)展的內(nèi)在需求，而IMS被認(rèn)為是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)融合的最理想的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，IMS系統(tǒng)已在全球部署了30多個(gè)項(xiàng)目，包括西班牙Tele-fonica、丹麥TDC、澳大利亞COMMANDER等固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商等。意大利電信的IMS系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。在中國(guó)，IMS也得到運(yùn)營(yíng)商的高度關(guān)注，但融合應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)階段，具體的應(yīng)用模式還不明確。要將IMS引入固網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)商還有很多問(wèn)題尚未解決。
1)軟交換平滑演進(jìn)問(wèn)題
軟交換技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是能提供成熟的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，它已具備了替代電路交換機(jī)的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。軟交換和IMS的設(shè)計(jì)理念都是基于IP，實(shí)現(xiàn)承載與業(yè)務(wù)的分離，在功能上也有重疊部分。但I(xiàn)MS的主要優(yōu)勢(shì)是IMS體系架構(gòu)可以支持移動(dòng)性管理，基于SIP協(xié)議，具有靈活的業(yè)務(wù)應(yīng)用，并具有一定的QoS保障機(jī)制，因此，IMS在提供會(huì)話型多媒體業(yè)務(wù)方面的能力及寬帶用戶(hù)的漫游管理方面更勝一籌。然而，IMS接入窄帶用戶(hù)，提供公共交換電話網(wǎng)(PSTN)仿真業(yè)務(wù)的能力還處于研究階段，支持綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)業(yè)務(wù)、V5接入等傳統(tǒng)PSTN接入方式尚未開(kāi)始研究，因此，IMS距離完全繼承PSTN網(wǎng)絡(luò)能力，提供PSTN業(yè)務(wù)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。
2)SIP協(xié)議兼容問(wèn)題
在IMS網(wǎng)絡(luò)中采用的SIP協(xié)議對(duì)互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)定義的SIP協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展。如果IMS同時(shí)支持固定和移動(dòng)用戶(hù)，則需要支持固定和移動(dòng)不同能力級(jí)的SIP協(xié)議，并且要求IMS網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別終端的接入方式，根據(jù)不同的接入方式選用不同的協(xié)議參數(shù)。因此，要注意擴(kuò)展的SIP協(xié)議與原有SIP協(xié)議的兼容問(wèn)題。
3)用戶(hù)接入問(wèn)題
基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合只考慮了業(yè)務(wù)層的融合，并沒(méi)有解決位置管理等接入網(wǎng)的問(wèn)題，因此，IMS并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)與接入的無(wú)關(guān)性。為了達(dá)到提供實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的能力，作為IMS體系架構(gòu)的一部分，網(wǎng)絡(luò)附屬子系統(tǒng)(NASS)必須完成對(duì)用戶(hù)附著于接入網(wǎng)絡(luò)的管理。而目前NASS只研究了無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)和非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路(ADSL)的接入，很多基本功能(如對(duì)用戶(hù)漫游的支持、用戶(hù)室內(nèi)設(shè)備(CPE)配置接口及位置管理等)還未實(shí)現(xiàn)。從總體來(lái)看，現(xiàn)有ADSL接入網(wǎng)絡(luò)離基于IMS的下一代網(wǎng)絡(luò)要求還有相當(dāng)?shù)木嚯x。
4)數(shù)據(jù)庫(kù)融合問(wèn)題
全面的用戶(hù)數(shù)據(jù)是融合業(yè)務(wù)的重要技術(shù)條件。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的展開(kāi)和支撐系統(tǒng)(BOSS)的成熟，用戶(hù)種類(lèi)逐漸由PSTN和軟交換窄帶用戶(hù)拓展到3G移動(dòng)用戶(hù)、軟交換SIP用戶(hù)以及寬帶(IMS)用戶(hù)，如何在滿足不同傳送需求的基礎(chǔ)上有效管理海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)變得至關(guān)重要。必須建立統(tǒng)一的用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，集中管理用戶(hù)數(shù)據(jù)信息，為網(wǎng)絡(luò)層甚至業(yè)務(wù)層提供用戶(hù)和業(yè)務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)。
5)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維問(wèn)題
傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于其所承載的業(yè)務(wù)只能進(jìn)行有限控制，大多只能根據(jù)時(shí)長(zhǎng)或流量收取基本通道費(fèi)。而對(duì)于全I(xiàn)P連接的IMS網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)。提升用戶(hù)體驗(yàn)、提高運(yùn)營(yíng)商收益是由更高的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維要求來(lái)保障的。因此，QoS、安全、基于流的計(jì)費(fèi)這三類(lèi)IMS關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步完善，不同廠家之間、終端與平臺(tái)之間的互通也還需要加強(qiáng)。#p#
4. IMS下一代融合的解決方案
融合是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和下一代網(wǎng)絡(luò)會(huì)以各自特有的方式繼續(xù)共存。為此，大多運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合設(shè)備供應(yīng)廠商共同推出的IMS解決方案大都傾向于按階段、分步驟實(shí)現(xiàn)的策略。目前，國(guó)外的朗訊、愛(ài)立信、諾基亞、西門(mén)子等公司及國(guó)內(nèi)的公司都推出了IMS的解決方案(見(jiàn)表1)。
表1 各主流設(shè)備商IMS解決方案
朗訊推出的IMS解決方案的融合演進(jìn)分為3個(gè)時(shí)期：初期充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源，將不同終端提供的業(yè)務(wù)進(jìn)行捆綁，通過(guò)拓展品牌帶動(dòng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。中期改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，融合網(wǎng)絡(luò)功能，提高運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，采用IP/多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)融合網(wǎng)絡(luò)、智能光網(wǎng)絡(luò)解決方案等。步入后期，隨著基于IMS架構(gòu)體系的成熟，用戶(hù)可體驗(yàn)到無(wú)縫的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)業(yè)務(wù)，運(yùn)營(yíng)商也將從新的多媒體融合業(yè)務(wù)收入及用戶(hù)忠誠(chéng)度中提高受益。#p#
5. 運(yùn)營(yíng)商引入IMS的策略
目前，國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商都在進(jìn)行電信網(wǎng)以及自身角色的轉(zhuǎn)型，從以“話音、價(jià)格”為核心的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供商轉(zhuǎn)型為以“綜合應(yīng)用”為核心的新型信息服務(wù)提供商，轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)應(yīng)是電信技術(shù)與IP技術(shù)的融合，這正是IMS倍受推崇的原因。然而，必須認(rèn)識(shí)到IMS與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的巨大差異，尤其對(duì)于中國(guó)這樣龐大的網(wǎng)絡(luò)，除了在技術(shù)層面對(duì)IMS進(jìn)行研究外，對(duì)于IMS網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)營(yíng)還需要進(jìn)行更多的探索和研究。
1)從用戶(hù)使用習(xí)慣看
由于目前大部分IMS業(yè)務(wù)具有互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的影子，因此，要將用戶(hù)視線從免費(fèi)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)吸引到有償?shù)腎MS業(yè)務(wù)上，運(yùn)營(yíng)商需要在具體運(yùn)營(yíng)中不斷探索，了解IMS特有的商業(yè)模式。
建議移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商針對(duì)以下3類(lèi)目標(biāo)用戶(hù)考慮引入IMS：a)對(duì)普通個(gè)人用戶(hù)，通過(guò)引入IMS實(shí)現(xiàn)PoC、Video Sharing、Presence等具有市場(chǎng)前景的移動(dòng)新業(yè)務(wù)，滿足其對(duì)移動(dòng)新業(yè)務(wù)的需求。b)對(duì)使用移動(dòng)駐地網(wǎng)寬帶接入的個(gè)人用戶(hù)，可考慮通過(guò)引入IMS實(shí)現(xiàn)IM、VoIP等業(yè)務(wù)及混合業(yè)務(wù)，將業(yè)務(wù)延伸到固定網(wǎng)絡(luò)，分流固網(wǎng)話務(wù)以創(chuàng)收。c)對(duì)集團(tuán)客戶(hù)，搭建、管理和運(yùn)營(yíng)集團(tuán)客戶(hù)全業(yè)務(wù)平臺(tái)，能很好滿足集團(tuán)用戶(hù)對(duì)混合業(yè)務(wù)的需求。
2)從融合趨勢(shì)看
IMS要投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)還需長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，建議運(yùn)營(yíng)商可以按階段有計(jì)劃的推進(jìn)。
a)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段
在少數(shù)點(diǎn)進(jìn)行IMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的測(cè)試，使其成熟穩(wěn)定，要求能接入多種網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)，能實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)，并實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)網(wǎng)及其基本業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。檢驗(yàn)?zāi)壳半A段IMS技術(shù)的可行性、業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)性、終端實(shí)用性、網(wǎng)絡(luò)可承載性，并完善QoS、網(wǎng)絡(luò)安全等分組網(wǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題。
b)市場(chǎng)導(dǎo)入階段
在熱點(diǎn)城市和中心地區(qū)，電路域網(wǎng)絡(luò)不再繼續(xù)擴(kuò)展，開(kāi)始擴(kuò)展分組域網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行少量的IMS部署，使部分用戶(hù)能享受到一些非實(shí)時(shí)性的多媒體業(yè)務(wù)以及對(duì)帶寬要求不高的流媒體業(yè)務(wù)。在這一階段，IMS與現(xiàn)網(wǎng)并存，故可以考慮引入NeDS/CCCF網(wǎng)元或建立HSS與傳統(tǒng)HLR/AAA的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與IMS網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)縫漫游和切換。
c)發(fā)展建設(shè)階段
電路域網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始萎縮，分組域網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)擴(kuò)張。此時(shí)開(kāi)始對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一、網(wǎng)管統(tǒng)一和用戶(hù)管理統(tǒng)一。具體來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)統(tǒng)一完成業(yè)務(wù)提供層面的融合，以便在IMS系統(tǒng)中管理和升級(jí)。網(wǎng)管統(tǒng)一則是管理工具的深化和統(tǒng)一。用戶(hù)管理統(tǒng)一便于對(duì)三網(wǎng)用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和關(guān)聯(lián)，為將來(lái)的IMS用戶(hù)和傳統(tǒng)用戶(hù)納入IMS體系做準(zhǔn)備。
d)融合成熟階段
隨著全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，電路域網(wǎng)絡(luò)成為網(wǎng)絡(luò)的邊緣。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)全面融合，實(shí)現(xiàn)綜合接入。在培養(yǎng)用戶(hù)多媒體業(yè)務(wù)使用習(xí)慣以及研究開(kāi)放業(yè)務(wù)的架構(gòu)下，聯(lián)合第三方業(yè)務(wù)提供商，為用戶(hù)提供更多個(gè)性化的業(yè)務(wù)。此時(shí)，IPv6與IPv4得到混合應(yīng)用并且QoS、網(wǎng)絡(luò)安全、帶寬等問(wèn)題得到解決。
3)從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度看
一方面，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)以IMS為契機(jī)，積極參加IMS國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，提出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)規(guī)范，向具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)際化電信運(yùn)營(yíng)商邁進(jìn)。另一方面，以業(yè)務(wù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以結(jié)合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)兩者的產(chǎn)業(yè)鏈為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步聯(lián)合應(yīng)用開(kāi)發(fā)、終端設(shè)備及芯片設(shè)計(jì)等為核心的其他行業(yè)共同參與信息產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。
6. 結(jié)束語(yǔ)
作為下一代融合業(yè)務(wù)的首選網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，IMS給通信業(yè)界帶來(lái)了新的契機(jī)。它不僅使運(yùn)營(yíng)商有能力為客戶(hù)提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而且也能有效刺激APRU。然而也應(yīng)清醒認(rèn)識(shí)到，機(jī)遇總是與挑戰(zhàn)并存，盡管IMS代表了下一代網(wǎng)絡(luò)的前進(jìn)方向，但目前仍處于實(shí)驗(yàn)階段。因此，運(yùn)營(yíng)商對(duì)IMS部署將是一個(gè)復(fù)雜而長(zhǎng)期的過(guò)程。
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