1、固定移动融合的关键问题分析圈 Oo.汪军等:固定移动融合的关键问题分析 ZTEC0MMUNlCATl0NS固定移动融合的关键问题分析KeyIssuesinFiXedmObileCOnVergenCe一:固定移动融合(FMC)是未来通信网络的发展热点,业界在不断加强相关的研究.但在大规模实施之前,还有若干关键问题需要探讨.采用 lP 多媒体子系统(IMS)架构提供替代传统应用的实时业务,需解决 lP 域的服务质量(QoS)问题,统一传统电路域固定,移动用户接入 IMS 的方式,完成电路域业务流程到 IMS 的映射;保障IMS 承载网络的安全性;转变传统运营模式,建立适应融合需求的新格局 .关:固
2、定移动融合;IP 多媒体子系统;实时语音业务;服务质量; 安全;运营模式Ah嗽:Fixed-mobileConvergence(FMC)iSapromisingtrendinthedevelopmentoffuturetelecomnetwork.whichinvolvesincreasinglyintensiveresearchanddevelopmente 什 0ns.Beforelargescaleapplicationsarestarted.sevemlkeyissuesneedtOberesolved.WhendeliveringtmdifionaIvoiceserviceswith
3、IPMultimediaSubsystem(1MS),itiSnecessarytosupportQoSinthelPdomain,toprovideunifiedaccessforfixedandmobileservicesinthetraditionalcircuitswished(CS)domain,andtocompletethemappingbetweentheCSdomainandlMS.Meanwhile,thelMSbearernetworksecurityshouldbeguaranteed:thetraditionalopemtionmodeshouldbechangedt
4、oanewonethatSUitsconveence.yword=:fixed-mobileconveence;IPMultimediaSubsystem(IMS):realtimevoiceservice;QualityofService(QoS):secunty;opemtionmode近嵩断升温,尤其从 2005 年开始,国际电信巨头纷纷投身其中.英国电信率先推出基于蓝牙的 Fusion 业务 ;近期,Telia-Sonera 公司表示将在丹麦固定与移动融合时,将 GSM 移动服务和基于非授权移动接人(uMA)技术的无线宽带服务结合起来;德国电信,意大利电信,西班牙电信甚至沃达丰等也在积
5、极关注 FMC.专业调查公司 Infonna 的报告显示:FMC 服务将呈加速发展的态势,2011 年以前,全球 FMC 服务用户将拥有 9200 万户,届时用户每年在 FMC 服务上的消费将达到 280 亿美元,占电信行业年收入的 3%.IP 多媒体子系统(IMS)的网络架14 中兴通讯技术构目前已经为 rITUT,3GPP,3GPP2,TISPAN 等主流电信标准化机构采纳,被业界视为实现固定和移动融合的理想网络架构.在各个标准组织中,3GPP 的标准化进展工作最快,目前已经开始了 R8 版本阶段 1(Stage1)的部分工作.但另一方面,IMS 在实际商用中却面临着诸多的难题,一些关键问
6、题已经严重阻碍了 IMS 和 FMC 部署的进程【o首先,目前全球的电信运营收入仍然以基本语音业务为主,中国运营商的语音业务收入比例更是在 75%以上,无论网络如何演进,这部分用户及其带来的收入是运营商首要考虑的对象.但基于 IMS 的语音业务目前还不能提供可承诺的服务质量(QoS)保证,对其他类似的实时业务的汪军 NGJun郑均/zHENGJun符涛 FUTaof 中兴通讯艘份有限公司中心研究院.江苏南京 21O012)(CentralAcademyofComoration.Nanj21oo12.Cm.a)提供还有待论证.同时,由于用户使用习惯的惯性,传统网络提供的业务仍然需要在很长的时间内
7、维持与传统网相同的模式,以实现业务的平滑迁移,这也是 IMS 实时类业务所要面临的挑战.其次,IP 网络开放性带来的安全问题不容忽视,IMS 网络中以智能终端为主,病毒传播,网络的攻击等问题势必影响网络的可用性,运营商需要投入额外的成本来解决 IP 安全性问题.第三,全球运营商可大体分为固定运营商,移动运营商,综合运营商,这一分类的背后是政府的行业管制政策,真正能从融合网络中得到好处的是那些综合运营商,但其内部机构组织往往将固定,移动分开进行运作,融合的运营商势必需要在内部进行改组.所以,包括行业政策,内部运维在内的这些运营模式问题,也影响着 IMS 的最终部署.1 实时业务的提供IMS对传统
8、业务的替代实时语音业务仍然是收入的主要来源,IMS 提供实时业务需要解决两个问题:QoS 保证问题,用会话启动协议(SlP)来实现对传统电路域(CS)业务流程的支持问题.如果不能解决好这两个问题,那么 IMS 很难完全替代CS 网络,将不可能完成融合网络的目标,也无从谈起融合后的一张网络的维护成本(OPEX)节约,快速业务部署等好处,其更可能沦为一种边缘业务网络,或只能在某些因特网业务提供商(ISP)中提供非实时业务或没有服务等级协议(SLA)限定的实时业务.实时业务的提供是替代传统业务的一个前提,另一个前提就是对传统非智能终端的接入适配问题.1.1IP 域的 QoS 解决方案IP 网络实时业
9、务的本质在于对于每一次通信提供足够的带宽,合适的时延,如果完全限定在端到端的 IP 应用环境,那么有两种可选方案.方案一,进行端到端的资源预留,类似于综合业务(IntServ)的 QoS 解决方案,当然它的缺点和 IntServ 类似,需要中间网络路由器存储大量的状态信息,部署起来成本较高.作为一种改善方案,可以引入专门的资源管理系统来进行全网带宽资源的管理,存储业务路径上每个节点的带宽使用动态情况.中间路由器不必存储如此之多的状态,而是针对每个流向资源管理系统进行授权请求,根据授权结果执行开关门的动作.此外边界路由器根据资源管理系统的指示进行流服务等级的标记(Mark), 中间路由器根据区分
10、服务编码点,服务类型(DSCP/TOS)标签进行报文转发.方案二,进行容量规划,进行业务量预测,保证在高速率下网络总能提供足够的带宽,在该带宽总额以内,发生的业务是带宽共享的,在该框架基础上,区分服务(DiflServ)可以用来改善带宽的分配公平性.由于IMS 采用扁平组网,容量规划工作难度较高,虽然如此,一般来说运营商可以为 IMS 划出单独的核心承载网,降低容量规划的难度,但 IP 接入网位于 IMS 核心网之外,有可能是与 IMS 运营商不同的运营商所运营,因此该段的 QoS 问题无法通过容量规划有效加以解决.汪军等:固定移动融合的关键问题分析ZTECOMMUNICATIONS方案一需要
11、对 IMS 业务所经路由器进行改造,架构本身与 TISPAN 的网络附着子系统,资源和接纳控制子系统(NASS/RACS)是一致的.但在全网引入带宽管理是一个复杂的工程,如果 IMS 核心网单独成网,则部署难度就仅在接入网一侧.对于无线网络而言,“ 瓶颈 “不在于边界路由器(GSN1上,而在于无线带宽的稀缺性,如果要进行有效的带宽管理,势必需要管理到每个无线小区的实际可用带宽,无线信号的信噪比等,才能得出接入侧实际可用的带宽,这加大了无线网络部署 QoS 解决方案的难度.1.2CS 接入 IMS众所周知,在无线网络中传输带宽受制于无线可用频谱带宽.带宽是一种稀缺资源,无线 VoIP 由于在基本
12、信源编码的基础上还需加上实时传送协议(RTP)报文开销,最后再进行信道编码,总的来说效率较采用直接信道编码低,在业务密集区域 VoIP 劣势更明显.通常认为,在 2009 年大规模部署高速上行分组接入 fHSUPA)之后,通用移动通信系统(UMTS)传输VoIP 的效率会和直接在 cs 上传输相当.那么 3GPP 的系统架构演进课题(SAE)采用 IMS 全面替代 cs 的目标还需要假以时日,近期内是否有必要采用 IMS 来提供传统用户的实时业务值得探讨.TISPAN 的 IMS 架构中已经针对固网提出了解决方案,将 c5 端局,软交换(SS)端局改造成具有接入网关控制功能(AGCF),传统固
13、网终端仍然通过固线,接入网关(AG)接入,核心网采用 IMS 的全 IP 传输.由于移动网的接入带宽更为有限,通过 cS 接入 IMS 更为合理,将移动交换中 L,/移动交换中心服务器(MSC/MSCServer)改造成为移动 AGCF(MAGCF),使移动用户不用改造终端,便可透明接入 IMS 网络,所有业务逻辑在 IMS 业务层执行.当移动网络 cS 控制层降格为MAGCF 时,电路域的固定,移动接入的架构就趋于统一,规避了 IP 接入的QoS 问题,同时网络的接入层以上完全趋于统一,从而做到真正的融合,运营商也可以尽早获得 IMS 部署带来的好处.必须看到,固定接入的 AGCF 主要完成
14、传统固定接入信令 H.248 向 SIP的转换和适配,相对比较易于实现.而移动电路域接入方式下,由于必须要考虑用户的移动性以及对原有移动网鉴权认证方式的兼容与继承,问题将更加复杂.目前在 TISPANNGNRI 版本的基于 IMS 的 PES 和 AGCF 的标准制订工作取得成果之后,3GPPR8 已启动 IbiS 集中控制课题(由 IMS 统一控制 cS 的补充业务 1 的可行性研究,2006 年立项,2007 年进行需求工作,预计方案较为复杂,值得密切关注.1.3GS 业务流程到 IMS 流程的映射传统 PSTN 中由于接入的终端为非智能终端,受制可用的按键数量及与 5 类交换机之间的直流
15、信令,很多业务流程终端只能采用简单的拍叉后二次拨号方式表示,由交换机根据上下文来将拍叉解释成不同的业务操作.而在 IMS 中业务层从核心网中独立出来,哑终端的拍叉行为必须要翻译成应用服务器可以识别的信令流.另一方面,客户的使用习惯有沿袭性,大部分现网客户已经习惯了PSTN 业务的提供模式,那么即使是以纯 SIP 终端方式接入 Ibis 网络,也需要提供对原有业务流程的支持.前者一般称为公共电话交换网络业务仿真子系统(PES),后者称为公共电话交换网络业务模拟子系统(PSS),两者均提供 PSTN 兼容的业务,主要的区别在于接入者,前者是以非SIP 终端接入,后者以 SIP 终端方式接入.在 I
16、MS 网络中提供与 PSTN 中一致的业务体验是两者的目标.技术的关键点有两个:一是在接入侧对传统终端行为到 SIP 信令的正确翻译,二是IMS 业务控制 fISC)接口能否完全实现中兴通讯技术 15-囱汪军等: 固定移动融合的关键问题分析 ZTEC0MMUNlCATl0NSCS 智能网 INAP/CAMEL/WIN 协议的业务能力.在 TISPANNGN 架构中.PSTN/SS端局演进为 AGCF,负责接入 CS 终端,将传统终端的拍叉等特殊操作翻译成为 IMS 兼容的 SIP 信令 ,S-CSCF 收到后触发相应的 AS 进行处理.目前标准中给出了松耦合和紧耦合两种处理方式.松耦合方式将拍
17、叉事件及后续的二次拨号根据业务配置情况映射为统一的 PSS 业务流程,使得 AS 真正与接入侧业务激活方式无关,实现了 PSS 和 PES 业务融合统一,是更适合固定移动融合网络发展的一种方式.2 安全性从承载网看IMS 传统业务的提供IP 网络固有的安全问题随着 IMS的部署也将逐渐凸现.终端智能化,开放性是安全隐患存在的土壤.安全问题存在于两个方面,一个是终端的安全,另一是网络的安全.终端安全是指终端自身安全,如病毒传染,恶意攻击等,而网络安全则是指提供服务设备的安全性,但此两者往往互相影响,终端受到恶意代码的劫持往往演变成网络的灾难.Intemet 领域已经有大量的安全产品,这些产品能够
18、进行非特定应用的安全防护.SIP 网络中已经得到广泛应用的边界网关控制器(SBC)就是为了解决 SIP 网络的安全问题.与 IMS 网络的安全解决方案类似,SBC 设备也被引入进来,将 IMS 核心网与接入网,第三方网络隔离开来,这样就构成了两个安全域,核心网相对隔离.在封闭的环境下安全性较容易保证,但接入域仍然存在问题.传统电信业务使用者已经适应了 724 小时不问断的服务,IP 网引入的安全问题可能会减少服务的连续时间,尤其是受政府管制强制提供的业务(如紧急呼叫) 在 IP 域提供将面临更为严峻的挑战.另一方面,同样16 中兴通讯技术是因为政府管制的原因,合法监听的需求,IMS 的载荷不得进行端到端的
