基于軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)分析
邢燕霞 2007/04/18
1.引言
隨著國家對通信領(lǐng)域的開放，電信運營商之間的競爭越來越激烈，如何減少建網(wǎng)投資、降低運維成本的問題變得越來越重要。網(wǎng)絡(luò)融合可以實現(xiàn)運營商在同一個網(wǎng)絡(luò)上提供各種固定、移動接入業(yè)務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的共用實現(xiàn)統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一計費，最終實現(xiàn)減少投入、增加收益的目的。在技術(shù)上，下一代網(wǎng)絡(luò)的承載和控制分離、控制和業(yè)務(wù)分離的思想和第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)思路不謀而合，二者在核心控制層面都采用軟交換技術(shù)，這就為網(wǎng)絡(luò)融合提供了基礎(chǔ)。
2.軟交換技術(shù)在固網(wǎng)和移動網(wǎng)的應(yīng)用
軟交換概念從固網(wǎng)中提出，是下一代網(wǎng)絡(luò)中的呼叫、會話控制技術(shù)，一般分為窄帶軟交換和寬帶軟交換。窄帶軟交換主要用于窄帶的話音業(yè)務(wù)，寬帶軟交換主要用于寬帶多媒體業(yè)務(wù)。在固網(wǎng)中，窄帶軟交換技術(shù)是指軟交換機(jī)采用H.248協(xié)議或MGCP協(xié)議對各種網(wǎng)關(guān)進(jìn)行控制，包括中繼網(wǎng)關(guān)TG（Trunk
Gateway）、接入網(wǎng)關(guān)AG（Access Gateway）和綜合接入設(shè)備IAD（integrate Access Device），它們分別負(fù)責(zé)用戶接入和與PSTN互通；在WCDMA移動網(wǎng)絡(luò)中，窄帶軟交換技術(shù)是指R4版本中定義的MSC
Server采用擴(kuò)展的H.248對媒體網(wǎng)關(guān)MGW進(jìn)行控制。寬帶軟交換技術(shù)在固網(wǎng)中是指各種SIP（Session Initiated Protocol，會話初始協(xié)議）服務(wù)器根據(jù)SIP協(xié)議進(jìn)行呼叫控制的技術(shù)。
在WCDMA移動網(wǎng)中，寬帶軟交換是指IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）的各種CSCF（Call
Session Control Function，呼叫會話控制功能）根據(jù)SIP協(xié)議完成核心的呼叫控制功能。CSCF的種類包括P-CSCF（Proxy-CACF，代理CSCF）、I-CSCF(Interrogating
CSCF，查詢CSCF)和S-CSCF(Serving CSCF，服務(wù)CSCF) ，本質(zhì)上它們都是SIP服務(wù)器，處理SIP信令。其業(yè)務(wù)承載由WCDMA的分組域的SGSNs(
Serving GPRS Support Node,服務(wù)GPRS支持節(jié)點)、GGSN（Gateway GPRS Support Node,網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點)以及無線接入網(wǎng)完成。
目前，在固網(wǎng)中不論是窄帶軟交換技術(shù)還是寬帶軟交換技術(shù)都已經(jīng)有商用的產(chǎn)品，并有多個商用和試驗網(wǎng)絡(luò)。在移動網(wǎng)中，產(chǎn)品的成熟性相對固網(wǎng)要落后一些，還沒有商用網(wǎng)絡(luò)。
3.固定軟交換和移動軟交換比較
固網(wǎng)和移動網(wǎng)中的軟交換技術(shù)在技術(shù)思路和基本原理方面是基本一致的，但由于固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用環(huán)境不同，實施上會有一些相應(yīng)的變化。下面將從窄帶軟交換和寬帶軟交換兩個方面進(jìn)行技術(shù)比較。
在窄帶軟交換方面，固網(wǎng)中的Call Server和移動網(wǎng)中的MSC Server兩個設(shè)備的共性是支持H.248協(xié)議對媒體網(wǎng)關(guān)進(jìn)行控制，完成呼叫控制功能。只是MSC
Server使用的H.248比ITU的H.248協(xié)議增加了一些移動特有的擴(kuò)展應(yīng)用，包括BICC（Bearer Independent Call
Control，承載無關(guān)呼叫控制）擴(kuò)展包和UMTS(Universal Mobile Telecommunication System, 通用移動通信系統(tǒng))包兩類，用于實現(xiàn)移動網(wǎng)中特有的應(yīng)用。固網(wǎng)中的Call
Server和移動網(wǎng)中的MSC Server的區(qū)別主要體現(xiàn)在所支持的協(xié)議體系的不同，媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議方面Call Server除了采用H.248協(xié)議，還使用MGCP(Media
Gateway Control Protocol,媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議)協(xié)議，MGCP協(xié)議主要用于對小型的綜合接入設(shè)備IAD進(jìn)行控制，而MSC
Server不采用MGCP；局間信令方面，Call Server之間一般采用SIP-T協(xié)議，很少采用BICC協(xié)議；而MSC Server之間的協(xié)議分為與呼叫相關(guān)的協(xié)議和呼叫無關(guān)的協(xié)議，呼叫相關(guān)的協(xié)議采用BICC，呼叫無關(guān)的協(xié)議即移動性管理相關(guān)的協(xié)議采用MAP（Mobile
Application Part，移動應(yīng)用部分）協(xié)議；在智能網(wǎng)相關(guān)的協(xié)議方面，Call Server采用INAP（Intelligent Network
Application Part，智能網(wǎng)應(yīng)用部分）與SCP（Service Control Point，業(yè)務(wù)控制點）通信，MSC Server采用CAP（CAMEL
Application Part，CAMEL應(yīng)用部分）協(xié)議與SCP互通，這是完全不同的兩個協(xié)議。此外，MSC Server還支持RANAP(Radio
Access Network Application Part，無線接入網(wǎng)應(yīng)用部分)協(xié)議，用于和RNC之間建立Iu連接，構(gòu)建接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間的通道�？傊�，MSC
Server的功能比Call Server的功能復(fù)雜的多，二者只在支持H.248基本協(xié)議方面是一致的。
與控制層面相比，承載設(shè)備的功能相對簡單，固網(wǎng)中的AG和IAD負(fù)責(zé)用戶接入，TG負(fù)責(zé)和PSTN的互通，在協(xié)議方面固定網(wǎng)關(guān)支持H.248和MGCP協(xié)議。在移動網(wǎng)中，媒體網(wǎng)關(guān)除了支持H.248協(xié)議以外，還需要支持承載控制協(xié)議，如果MGW之間采用IP承載，MGW需支持IPBCP（IP
Bearer Control Protocol，IP承載控制協(xié)議）協(xié)議；如果采用ATM承載，MGW需要支持Q.2630協(xié)議，完成MGW之間使用的地址信息、媒體流特征等信息的協(xié)商。這些信息的交互是通過MSC
Server之間的BICC隧道和MSC Server與MGW之間的接口傳送的，這是移動媒體網(wǎng)關(guān)特有的功能，固網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)沒有承載控制功能，而是由Call
Server完成相應(yīng)功能，所以移動網(wǎng)中的媒體網(wǎng)關(guān)比固網(wǎng)中的媒體網(wǎng)關(guān)智能化程度要高。在語音編碼方面，固定軟交換中使用G.711、G.723和G.729話音編碼方式；在移動軟交換中，MGW使用移動特有的AMR語音編碼方式，當(dāng)與固網(wǎng)互通時MGW應(yīng)支持G.711、G.723或G.729。
在寬帶軟交換方面，不論是固定軟交換還是移動軟交換，呼叫控制協(xié)議都采用SIP協(xié)議。SIP協(xié)議為運行在IP上的業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的端到端的對話機(jī)制，與承載網(wǎng)絡(luò)無關(guān)。所以，基于SIP的應(yīng)用可以實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的使用。雖然固網(wǎng)和移動網(wǎng)的各種SIP服務(wù)器不能完全一一對應(yīng)，但是在實現(xiàn)SIP協(xié)議的各種功能上是有相似之處的。例如移動網(wǎng)中的P-CSCF節(jié)點的功能和固網(wǎng)的SIP代理服務(wù)器的Proxy功能和B2BUA（Back
to Back User Agent,背靠背用戶代理）功能類似；移動網(wǎng)絡(luò)中S-CSCF節(jié)點的功能與固網(wǎng)中SIP注冊服務(wù)器的Proxy，Registrar功能和B2BUA功能類似。
SIP協(xié)議是IETF定義的，移動網(wǎng)中的使用的SIP協(xié)議直接引用IETF的SIP協(xié)議。IETF針對移動的需要在原來的基礎(chǔ)上增加了移動相關(guān)功能，例如增加了AKA（Authentication
Key Agreement）鑒權(quán)流程以符合移動網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)機(jī)制；還增加了SIP壓縮功能，因為空中接口的資源十分有限，所以需要引入壓縮機(jī)制，節(jié)省無線資源。另外固網(wǎng)中實現(xiàn)會議電視功能的媒體資源服務(wù)器和移動網(wǎng)中的MRF（Multimedia
Resource Function，媒體資源功能）功能類似，完成鈴聲提供，語音通知和多方會議等應(yīng)用的媒體控制�？傊趯拵к浗粨Q中，固網(wǎng)和移動網(wǎng)中相關(guān)網(wǎng)元的功能非常類似，這也使得網(wǎng)絡(luò)融合具有一定的可能性。
4.網(wǎng)絡(luò)融合方案
這里講的網(wǎng)絡(luò)融合是指通過設(shè)備的共用綜合實現(xiàn)固定和移動業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)方案，也就是說相同的核心網(wǎng)既為固定用戶服務(wù)又為移動用戶服務(wù)。很顯然，這種網(wǎng)絡(luò)融合是以設(shè)備的共性為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。
根據(jù)前面的比較，窄帶軟交換中的Call Server和MSC Server的功能雖然有相似之處，但是，二者的差別比共性更多，因此不便于設(shè)備的共用。在接入層，固網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)和移動網(wǎng)中負(fù)責(zé)接入的媒體網(wǎng)關(guān)在接口、語音編碼和支持協(xié)議方面的差別較大，而固網(wǎng)中的TG和移動網(wǎng)中負(fù)責(zé)與PSTN互通的網(wǎng)關(guān)之間的差別相對較少，因此實現(xiàn)二者的融合相比接入網(wǎng)關(guān)的融合更容易一些。但是，如果要實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)媒體網(wǎng)關(guān)的共用，就要求共用的媒體網(wǎng)關(guān)支持虛擬媒體網(wǎng)關(guān)的功能，也就是說，相同的媒體網(wǎng)關(guān)應(yīng)可以配置為兩個虛擬的媒體網(wǎng)關(guān)，分別接受Call
Server和MSC Server的控制。由于兩個虛擬的媒體網(wǎng)關(guān)共用軟硬件資源，所以使得資源的管理和控制變得更加復(fù)雜。所以，固網(wǎng)和移動網(wǎng)在窄帶軟交換的融合有一定的難度。
在寬帶軟交換中，固網(wǎng)和移動網(wǎng)中的SIP服務(wù)器的功能類似，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合相對簡單。融合的網(wǎng)絡(luò)框架可以基于WCDMA中的IMS。移動的CSCF可以和固網(wǎng)SIP服務(wù)器融合，完成SIP信令的處理。MGCF完成與電路交換網(wǎng)絡(luò)以及承載控制分離網(wǎng)絡(luò)的信令互通,即完成SIP信令和ISUP或BICC之間的轉(zhuǎn)換，并通過H.248控制IM-MGW。MGCF可以分別由MSC
Server和Call Server兼作，也可以由單獨的設(shè)備承擔(dān)。IM-MGW完成媒體格式的轉(zhuǎn)換，例如完成AMR和G.711之間的轉(zhuǎn)換，可以由固網(wǎng)和移動網(wǎng)相應(yīng)媒體網(wǎng)關(guān)兼作，也可以由單獨的媒體網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)。移動的MRFC（Multimedia
Resource Function Controller，媒體資源功能控制器）和MRFP（Multimedia Resource Function
Processor, 媒體資源功能處理器）一起完成固網(wǎng)媒體服務(wù)器的功能，實現(xiàn)會議電視等多媒體業(yè)務(wù)。WCDMA的 HSS（Home Subscriber
Server，歸屬用戶服務(wù)器）可以和固網(wǎng)中的位置服務(wù)器融合，存儲固網(wǎng)和移動網(wǎng)用戶的路由信息、簽約業(yè)務(wù)信息等寬帶網(wǎng)絡(luò)融合方案。
通過上述的網(wǎng)絡(luò)方案可以實現(xiàn)移動用戶和固定用戶的SIP終端的接入，并可以實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的非SIP終端進(jìn)行互通。
- 移動SIP終端通過接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的分組域接入CSCF，獲得各種應(yīng)用服務(wù)器提供的業(yè)務(wù)。
- 固定SIP終端可以通過互聯(lián)網(wǎng)接入CSCF，獲得和移動用戶相同的應(yīng)用。
- 移動SIP終端和固定SIP終端的互通由CSCF完成控制，承載的互通通過IP承載網(wǎng)實現(xiàn)。
- 固定或移動SIP終端與使用R99電路交換網(wǎng)絡(luò)的非SIP終端的話音互通，控制層由MGCF完成SIP協(xié)議和ISUP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，話音互通通過IM-MGW與GMSC之間的互通完成。固定或移動SIP終端和其他固定和移動電路交換網(wǎng)絡(luò)的非SIP終端的互通類似，包括和PSTN、GSM等終端的互通。
- 固定或移動SIP終端和使用R4電路域的非SIP終端的話音互通，控制層由MGCF完成SIP協(xié)議和BICC協(xié)議的轉(zhuǎn)換，話音互通通過IM-MGW與R4網(wǎng)絡(luò)中GMSC
Server控制的MGW的互通完成。固定或移動SIP終端和固網(wǎng)窄帶軟交換的非SIP終端的互通類似。
基于寬帶軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)和各種應(yīng)用服務(wù)器一起可以向用戶提供各種SIP應(yīng)用，例如VoIP、POC（Push to Talk over Cellular，蜂窩系統(tǒng)的按鍵通話）、即時消息（Instant
Messaging）、Prensence等特色業(yè)務(wù)。
5.結(jié)束語
綜上所述，基于寬帶軟交換的固網(wǎng)和移動網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)融合在技術(shù)上是可行的，而且從定性的角度分析，由于設(shè)備和網(wǎng)管資源的共用可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資，降低運維成本，并且便于對用戶實施基于一個帳戶的計費從而提供統(tǒng)一話單。這對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小時可能的確有一定的優(yōu)勢，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模足夠大以后，系統(tǒng)運行效率以及網(wǎng)管系統(tǒng)的壓力的變化都是值得深入研究和探討的問題。
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