基于IMS的下一代融合網(wǎng)絡運營研究
眾所周知，下一代融合業(yè)務網(wǎng)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(qū)動是網(wǎng)絡演進的前提，技術驅(qū)動是網(wǎng)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(qū)動傳統(tǒng)網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)絡能平滑過渡到下一代網(wǎng)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(shù)據(jù)和視頻業(yè)務，是一個完全開放的業(yè)務構(gòu)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(xiàn)網(wǎng)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(wǎng)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(zhì)量和安全保證。
作為網(wǎng)絡融合的基礎架構(gòu)，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(wǎng)關，用于實現(xiàn)VoIP媒體流與時分復用(TDM)之間的轉(zhuǎn)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(wǎng)絡終端的注冊，并將SIP信令消息正確轉(zhuǎn)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(wǎng)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(wǎng)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(gòu)，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(xiàn)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(wǎng)絡為用戶提供不同的業(yè)務，這導致了各種通用的網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)狀及分析
為滿足新業(yè)務快速推廣、優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡基礎上提供PoC、視頻共享等多媒體增值業(yè)務。固網(wǎng)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(wǎng)移動綜合運營商則更關注通過統(tǒng)一的IMS核心網(wǎng)接入固定和移動用戶。目前，全球大部分商用的IMS網(wǎng)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(nèi)在需求，而IMS被認為是當前實現(xiàn)融合的最理想的網(wǎng)絡架構(gòu)。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(wǎng)運營商等。意大利電信的IMS系統(tǒng)提供的業(yè)務已經(jīng)實現(xiàn)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(wǎng)，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(xiàn)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(gòu)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(wǎng)(PSTN)仿真業(yè)務的能力還處于研究階段，支持綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(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(wǎng)絡能力，提供PSTN業(yè)務還有相當?shù)木嚯x。
2)SIP協(xié)議兼容問題
在IMS網(wǎng)絡中采用的SIP協(xié)議對互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡能夠識別終端的接入方式，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(wǎng)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(wǎng)的問題，因此，IMS并沒有完全實現(xiàn)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(gòu)的一部分，網(wǎng)絡附屬子系統(tǒng)(NASS)必須完成對用戶附著于接入網(wǎng)絡的管理。而目前NASS只研究了無線局域網(wǎng)(WLAN)和非對稱數(shù)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(nèi)設備(CPE)配置接口及位置管理等)還未實現(xiàn)。從總體來看，現(xiàn)有ADSL接入網(wǎng)絡離基于IMS的下一代網(wǎng)絡要求還有相當?shù)木嚯x。
4)數(shù)據(jù)庫融合問題
全面的用戶數(shù)據(jù)是融合業(yè)務的重要技術條件。隨著3G網(wǎng)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(shù)據(jù)存儲變得至關重要。必須建立統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫，集中管理用戶數(shù)據(jù)信息，為網(wǎng)絡層甚至業(yè)務層提供用戶和業(yè)務的相關數(shù)據(jù)。
5)網(wǎng)絡運維問題
傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)是一個開放性網(wǎng)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(jù)時長或流量收取基本通道費。而對于全IP連接的IMS網(wǎng)絡來說。提升用戶體驗、提高運營商收益是由更高的網(wǎng)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(wǎng)絡和下一代網(wǎng)絡會以各自特有的方式繼續(xù)共存。為此，大多運營商聯(lián)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(xiàn)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(nèi)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(wǎng)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，融合網(wǎng)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(wǎng)絡、智能光網(wǎng)絡解決方案等。步入后期，隨著基于IMS架構(gòu)體系的成熟，用戶可體驗到無縫的下一代網(wǎng)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(nèi)外運營商都在進行電信網(wǎng)以及自身角色的轉(zhuǎn)型，從以“話音、價格”為核心的傳統(tǒng)網(wǎng)絡提供商轉(zhuǎn)型為以“綜合應用”為核心的新型信息服務提供商，轉(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)絡之間的巨大差異，尤其對于中國這樣龐大的網(wǎng)絡，除了在技術層面對IMS進行研究外，對于IMS網(wǎng)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(lián)網(wǎng)業(yè)務的影子，因此，要將用戶視線從免費的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務吸引到有償?shù)腎MS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(xiàn)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(wǎng)寬帶接入的個人用戶，可考慮通過引入IMS實現(xiàn)IM、VoIP等業(yè)務及混合業(yè)務，將業(yè)務延伸到固定網(wǎng)絡，分流固網(wǎng)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(shù)點進行IMS數(shù)據(jù)業(yè)務的測試，使其成熟穩(wěn)定，要求能接入多種網(wǎng)絡用戶，能實現(xiàn)多媒體業(yè)務，并實現(xiàn)與現(xiàn)網(wǎng)及其基本業(yè)務的互聯(lián)互通。檢驗目前階段IMS技術的可行性、業(yè)務可實現(xiàn)性、終端實用性、網(wǎng)絡可承載性，并完善QoS、網(wǎng)絡安全等分組網(wǎng)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(wǎng)絡不再繼續(xù)擴展，開始擴展分組域網(wǎng)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(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，實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡與IMS網(wǎng)絡之間的無縫漫游和切換。
c)發(fā)展建設階段
電路域網(wǎng)絡開始萎縮，分組域網(wǎng)絡繼續(xù)擴張。此時開始對網(wǎng)絡進行優(yōu)化和調(diào)整，實現(xiàn)業(yè)務統(tǒng)一、網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)用戶進行統(tǒng)一管理和關聯(lián)，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(wǎng)絡架構(gòu)的實現(xiàn)，電路域網(wǎng)絡成為網(wǎng)絡的邊緣。移動網(wǎng)絡與固定網(wǎng)絡全面融合，實現(xiàn)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(gòu)下，聯(lián)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(wǎng)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(chǎn)權(quán)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(qū)動，以結(jié)合移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡兩者的產(chǎn)業(yè)鏈為出發(fā)點，進一步聯(lián)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(chǎn)業(yè)鏈建設。
6. 結(jié)束語
作為下一代融合業(yè)務的首選網(wǎng)絡架構(gòu)，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(zhì)量的網(wǎng)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(wǎng)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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