IP技术驱动移动技术

　移动通信和互联网的融合将引起一场革命，其范围和广度可能远远超过个人计算机出现的速度。在全球范围内的移动用户惊人增加的同时，固定互联网的业务也以超出想象的速度在增加。但这仅仅是开始———未来登录互联网的人数会更加可观，GPRS和 WCDMA 移动网络可以使人们无论在何时何地使用任何设备联接上网。于是一种新型的交互式通信行为正在由多种不同的应用媒体融合而产生。

IP技术的驱动力

　　将IP技术与移动核心网络集成起来的驱动力主要有两种：

　　·支持(新的)IP应用来产生(新的)收益

　　·一种公共的传输技术可以降低成本整个移动通信行业的基础是终端用户，为了确保整个行业在未来的发展，需要加强终端用户的利益。由于业务和应用是整个行业以及终端演进的主要驱动力，因此端到端的IP解决方案必须与生机勃勃的IP应用工业联系起来。

　　IP正逐渐成为主流的传输技术，这得益于先进的光纤和路由技术的发展，以及它们对性价比的影响。当与其它的关键技术结合在一起时，IP使先进的新一代的多业务网络成为可能。使用基于单一技术的公共基础网络简化了网络的实施和运营，并且有助于降低成本。面对IP技术的两个主要驱动力，爱立信给运营商提供了灵活的核心网络结构和产品解决方案。

核心网络概述

　　移动核心网络是今天移动通信网络的心脏。它为网络功能和电信业务提供支持。移动核心网络在整个网络结构中扮演着中心角色，它协调并与其它网元接口，包括用户设备、无线接入网络和业务网络。

　　爱立信的核心网络解决方案基于将功能分离成控制层、连接层和应用层的原理。控制层有网络控制服务器，它负责管理呼叫和会话的建立、修改和释放。控制服务器处理移动性管理，安全性和计费，以及负责与外部网络的互连功能。连接层有路由器、交换机、信令网关、媒体网关和其它用户层面的功能。路由器和交换机提供了传输控制层和用户层话务的能力。媒体网关可以方便的在用户层上互连，这其中包括在不同的传输技术和媒体格式之间的互连。在控制层和连接层之间的接口主要由网关控制协议组成。网络控制服务器使用这些接口来控制在连接层上的媒体网关的资源。应用层是业务网络的一部分，由应用和内容服务器组成。在核心网络和业务网络之间有两种接口：水平接口和垂直接口。

　　水平接口在核心网络之间和业务网络之间，可以是标准的对等模式或客户/服务器操作模式，用于典型的终端用户应用，例如网页浏览、电子邮件和声频/视频业务等。

　　垂直接口用于在核心网络中建立通话或会话的正常流程，并应用通过一套标准化的应用编程接口(API)来与核心网络互连。

　　分层结构允许各层独立发展，各自随市场和技术演进。由于连接层的上层与连接层中使用的传输技术相互独立，分层结构支持向新的传输技术的演进。分层结构也允许不同的、优化的技术在连接层(处理大量的话务载荷)使用。

　　在电路交换域，MSC、GMSC和TSC是控制层的组成部分。相关的媒体网关属于连接层；在分组交换域，SGSN和GGSN都被认为是连接层的一部分———它们包含一些控制功能，但主要功能是提供IP连接。

　　在3GPP版本5中，在移动核心网络中增加了一个新的域：IP多媒体子系统(IMS)。

IP的两个角色

　　IP在移动核心网络中扮演的两个角色可以用核心网络协议栈来表述。为了描述在移动核心网络中IP技术所扮演的角色，可以使用一个简单的方案。有两层分开的IP层，上层代表IP应用层，在用户设备(UE)通信时，它在用户设备和一个外部实体之间运行。典型的外部实体是一个IP应用服务器或例外的一个UE。

　　下层代表IP传输层，它只在公共陆地移动网络(PLMN) 内有意义。只是在移动网络内部才需要IP传输层来传输(控制和用户层的)话务。在这个特定的例子中，IP传输层终止在GGSN，当话务离开GGSN后，由IP应用层来完成路由功能。在其它情况下，IP应用层的话务在离开GGSN后，也可以继续由IP传输层来承载。

　　关于IP应用层，移动核心网络的角色传统上只限于提供一个隧道，允许UE与另一个IP主机通信。这个功能是在GPRS支持节点上(GSN)实施的。

　　在第二代移动系统，比如GSM，业务是由用户漫游地的PLMN网络来提供，个性化的业务信息从归属的PLMN传送到服务的PLMN。这需要归属的PLMN和服务的PLMN都支持要提供的业务。也就是说，给用户能提供的业务取决于归属的PLMN和服务PLMN所能共同支持的业务。

　　在将来，网络运营商的区别是在应用和业务层，而不是接入和网络层。也就是说给漫游用户提供无缝的业务变得越来越重要。

　　爱立信建议用归属和服务的概念来描述现代通信网络结构。“归属”代表用户数据和业务，反之，“服务”代表连接性和移动性。也就是说它的主要任务是给用户提供到归属网络的连接。归属网络负责用户数据、会话控制和业务。

　　接受了这些概念也就意味着用户总是在服务的网络漫游。不过不管用户漫游的哪个网络，业务是由归属网络来控制的。

　　这个方法降低了归属网络和服务网络之间的功能和协议的关联性。

　　除了归属网络提供的个性化业务以外，归属网络和服务的网络可以提供本地业务———不过，这些业务与用户在归属网络中的用户签约文件无关。

　　尽管控制信令总是必须通过归属域，而实际的话务载荷不是必须的。载荷与控制信令的路由无关，可以根据传输效率以及优化的服务质量来选择优化路径。

　　如果IMS与现有的网络互连，必须提供一些功能来支持系统之间的互通。为了能选择优化的用户层传输路径，这个功能可以放在一个非归属和非服务网络的一个互通网络中。归属、服务的和互通网络可以是物理上不同的网络，也可以是一个网络。

　　网络结构和功能实体

　　IP多媒体子系统包括三种不同的呼叫/会话控制功能，有：

·问讯CSCF(I-CSCF);

·代理CSCF(P-CSCF);

·服务CSCF(S-CSCF).

　　P - CSCF是UE联系IMS的第一步。它将从UE收到的SIP消息前，转给一个位于归属网络的SIP服务器(反之亦然)。根据网络运营商设定的一套规则(如地址分析和可能的修改)，P-CSCF也可以修改一个发出的请求。I-CSCF 的功能是提供到归属网络的入口，将归属网络的拓扑图对其它网络隐藏起来，并支持灵活的选择S-CSCF。S-CSCF 完成UE的会话控制功能，其中包括将始发的会话路由到外部网络，将终结的会话路由到访问的网络。在有一个呼入的SIP会话请求处理的业务时，S-SCF 决定是否需要一个应用服务器接受相关信息。这个决定是基于从HSS(或其它来源如应用服务器)收到的信息。所有的CSCF功能可以生成和输出呼叫的详细记录用于计费处理。HSS是由归属位置寄存器(HLR) 和鉴权中心(AUC) 演进而来，保存了用户文件和现在正由哪个核心网络对这个用户服务的有关信息。它也支持用户认证和授权功能(AAA) 。

在网络中与一个和多个HSS一起提供HSS中用户的信息。

　　媒体资源功能(MRF)包含的功能有操作多媒体流，支持多方多媒体业务、多媒体消息重放和媒体转换业务。第三代合作项目已经将MRF分成控制部分(MRFC)和处理部分。

　　如果互通是在归属网络中完成，BGCF选择一个MGCF，如果互通是另一个网络中完成，BGCF选择另外一个BGCF或一个MGCF。

　　MGCF为来自IMS的SIP会话控制信令和来自外部GTSN网络的ISUP/BICC呼叫控制信令提供它们之间的互通。它也控制提供实际用户层互通功能的媒体网关。

核心网络产品

　　IMS的功能结构复杂，需要仔细的将功能和实际产品对应起来。如果将每一个功能做成一个单独的物理盒子，那么在将它们组成一个系统时会非常复杂且很难运行。

　　因而，第一个商用IMS产品将会是一个小规模的产品。它应该有费用合理的、入口级的解决方案来给初期的IMS话务提供足够的容量。随着市场的发展，会需要更灵活的、更强大的配置。

　　爱立信的IMS产品线将会满足近期和长期的要求，我们的IMS功能是集成的模块化的：·水平化的分层结构；

·提供可以从入口级(集成式)到高端的(分散式)的可扩展的配置；

·使用模块化的软件结构(例如单独的S-CSCF、I-CSCF和P-CSCF模块)，允许分散式的解决方案；·服务器使用TSP；

·网关和用户层功能使用CPP实验的设备提供了全部的IMS功能，包括支持视频电话和与GSTN的互通。它也在CSCF上提供了本地业务执行环境。

　　在特定的方案中，我们可以将接入站、业务站和网关站点细分出来。接入站可有P-CSCF，也可以有I-CSCF，用来处理到UE的接口，并且将会话前转到相应的业务站点。业务站的功能是提供实际的会话控制和业务。网关站提供到GTSN的接口。IMS产品的配置很灵活，可以为特定的网络提供特别的配置。

　　IP骨干网的主要路由协议是OSPF、IS-IS或BGP-4 。目前大型网络要求在几秒到10秒内完成线路状态聚合，比如OSPF和IS-IS 。对于对时间要求高的WCDMA/GSM 网络来说，这个时间太长了。为了将故障时间降低到50ms或更少，运营商不应只是依赖于IP骨干网的3层的冗余。一个解决方案是依靠下面的SDH机制。另一个是利用MPLS的第二条冗余LSP以及MPLS的快速重选机制。具有相等成本多路径路由的OSPF协议被推荐用在站点IP网络中，实施网络的多路径原则，ECMP在路由器之间的多路径上分配话务，并且允许快速故障复原。

摘自《通信产业报》