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NGN与IMS和软交换的关系

        在IMS出现之前,软交换被认为是提供VoIP及其他NGN业务的理想体系架构。但自从3GPP在其3GR5中提出了IMS以来,人们给予其极大的关注。从众多的国际标准化组织,到全球通信网络产品供应商和电信运营商,无不在研究IMS及其对下一代网络的影响,进而引发出IMS是否能成为NGN发展方向的讨论。可以说,IMS的出现,给本已在基于软交换的NGN网络技术方面达成的共识带来了新的挑战,也使得整个电信网络的演进变得复杂起来。
        曾几何时,软交换被炒得沸沸扬扬,几乎成了NGN的代名词。但时至今日,软交换似乎已成明日黄花,IMS却成了人们眼中的NGN技术的最佳选择,受到业界的大力推崇,热度不断上升。那么究竟软交换、IMS和NGN之间是什么关系下面做一个简单分析。
NGN是一个非常宽泛的网络概念
        NGN是一个非常宽泛的网络概念,它涵盖了从交换、接入、数据承载、传输、移动到业务和应用等电信网络的所有领域。因此,在谈及NGN时,必须说明具体指的是什么领域。本书只讨论交换网络层面上的下一代网络,也可以说是下一代交换网络。
一、下一代交换网络的两种技术
        从目前已有的技术来看,软交换和IMS是下一代交换网络的两种比较合适的实现技术。软交换和IMS实现的目标是一致的,均是构建一个基于分组的、层次分明的、控制和承载分离的、开放的下一代交换网络。不同点在于软交换技术提出得比较早,对电话语音业务、IP接入、非IP接入以及与PSTN、VoIP互通等方面考虑了不少,但对移动性管理、多媒体和增值业务等的提供却考虑不多,故缺乏比较整体的标准。因此,就目前的软交换技术而言,它们只是下一代交换网络的初级阶段技术。IMS是3GPP在R5核心网络结构上引入的一个多媒体子系统。其最初的出发点是为了在移动网上以最大的灵活性提供IP多媒体业务而设计的一个业务体系框架。后来,由于其良好的开放性和全分布式架构,能做到控制与业务分离、与接入无关和支持移动性管理,而得到了ETSI、ITU-T等NGN相关标准化组织的认可,并作为其所研究的下一代网络的基础。因此,除非特别指明是3GPP的IMS或TIPSAN的IMS,否则IMS就泛指一种NGN网络技术,即遵循3GPPIMS业务网络体系框架的、以SIP为中心的一个分布式网络架构。
        下面从应用定位、网络架构设计以及网络协议使用等方面对软交换与IMS做一个简单的对比分析。
1、定位上的区别
        软交换重点解决的是PSTN的IP化的问题,同时考虑IP化之后的新的业务提供方式。解决的重点在于语音类的业务,同时有一些语音与IP网结合的业务。IMS重点考虑的是IP多媒体业务,包括文本、消息、视频、网络内容、流媒体等综合业务,这是移动网络和固定网络共同的需求。
理想的解决方案是融合软交换和IMS,将软交换作为部件融入到统一的IMS架构中,形成一个融合的核心网,同时解决PSTN/ISDN业务继承和IP多媒体业务提供的问题,这应该是广义IMS追求的目标。
2、网络架构上的区别
        软交换系统缺乏完整的网络架构的定义,实际部署时软交换设备会作为一个物理部件去部署。IMS定义的子系统更大程度上是一个网络架构,它考虑了用户移动性的需求,因此在用户注册、路由寻址等方面考虑了更多的分离性,同时基于对业务开放性的要求,在业务提供方面也采用了业务处理和业务分发分离的架构,IMS的各功能实体中体现了更多的开放性和灵活性。虽然IMS定义的这些逻辑实体原则上讲也可以放置在同一个物理部件上,但实际部署时,从整体网络的移动性、业务开放性等方面考虑,往往会选择分散的部署方式。
3、SIP协议应用上的区别
        SIP协议被公认为是下一代网络的核心应用协议。SIP协议的基本出发点是会话控制,会话可以是基于连接的(例如点对点的通话),也可以是非连接的(例如IM、Presence等)。传统的通信方式更多地是人与人的基于连接的通话,这是传统交换机和软交换系统重点解决的问题。对于人与人的非连接的通信,以及人与内容的通信方式,SIP协议的真正优势就发挥出来了。所以,软交换支持的SIP协议,可以认为多数是SIP功能的子集,主要还是基于连接、基于呼叫的应用。IMS的SIP协议,在业务触发方式上保证了其处理的将是多种通信方式,是SIP协议的全面应用。
        在SIP协议的通信模型中,有B2BUA和Proxy两种方式。在软交换架构下,由于其呼叫控制的特点,多数采用的是基于B2BUA的方式。而在IMS架构下,P-CSCF多数是SIP协议的Proxy方式,S-CSCF和AS将根据业务实际的流程,选择是工作于SIP协议的B2BUA方式还是Proxy方式。对于Presence、IM等业务,更多地采用SIP协议的Proxy功能。
        综上所述,狭义的IMS是3GPP定义的处理IP多媒体业务的子系统,广义IMS是支持未来固网移动融合的NGN的核心网络架构。软交换的优势在于对传统PSTN/ISDN业务的完全继承,IMS的优势在于IP多媒体业务,融合软交换和IMS的统一的核心网架构将会是NGN的发展方向。
二、 IMS是NGN的业务架构实例之一
        IMS不是NGN的全部,而只是一种业务网络架构技术,就提供的业务而言,只代表IP多媒体业务。所以,IMS不能完全同NGN划等号。
IMS不能完全同NGN划等号
        3GPPIMS的接入与传送层基本上是由RAN、SGSN、GGSN和IP网络组成的。也就是说,3GPPIMS主要是为移动多媒体用户设计的,没有考虑移动窄带用户。而在TISPANNGN网络体系架构中,除了IMS外,还定义了PSTN/ISDN仿真子系统(PES)和流媒体子系统等,也就是说,TISPANIMS只是TISPANNGN网络体系架构中的一个子集,仅用来为移动和固定宽带用户提供包括语音在内的多媒体业务。
        因此,无论3GPPIMS还是TISPANIMS,都只是其整个网络架构中的一个子系统。3GPPIMS、3GPP2MMD、TISPANIMS均是NGN的一个特例,或者说,IMS只是NGN支持的一个业务架构实例。需要进一步指出的是,不管是3GPPIMS还是TISPANIMS,其业务提供的对象均是宽带多媒体用户。由于IMS提供的PSS业务(PSTN/ISDN模拟业务)有别于窄带语音,因此,宽带多媒体用户享受不到同PSTN/ISDN完全一样的语音通信体验。
三、 软交换是NGN的具体物理实现之一
        由于3GPP、TISPAN以及ITU-T等国际标准化研究组织通常只按照网络功能实体来研究相应的网络组织和网络技术,因此,不管是3GPPIMS还是TISPANIMS,都根据功能实体来构建相应的NGN网络结构,并不关心这些功能实体在实际网络中是否就是一个个实实在在的物理实体,或是由其中的几个功能实体映射到一个物理实体上。
        而软交换概念的提出,完全是对应于目前PSTN上广泛使用的程控电话交换机,其考虑的出发点更多的是将控制和承载分离。由于网络中央只有软交换一个控制点,因此带来了许多局限性。尽管软交换概念在提出之初,就被赋予了NGN历史使命,但要它进一步支持除语音业务以外的如宽带多媒体、移动等业务,也必须像3GPP和TISPAN-样,将功能逐步细化,并将一些功能逐渐分离出来才行,如HSS等。
        也正是由于软交换更加注重物理设备的具体实现,所以,也就有了固定软交换、移动软交换、窄带软交换和宽带软交换的提法。顾名思义,这些软交换就是分别用来实现固定业务、移动业务、窄带业务和宽带业务的。更进一步来说,当一个NGN网络同时支持窄带和宽带用户的接入和相应的业务时,其核心控制实体就被称为综合软交换。这非常类似于20世纪末在国内电信界曾流行了一段时间但终究没有成功的综合交换机的称谓方法。很显然,不管是固定软交换,还是移动软交换(或者叫MSC服务器),从业务提供来看,都是把分组语音的提供放在第一位。因此,基于软交换的NGN具有如下特点。
        首先,能提供PSTN/PLMN完全仿真的业务,可以看成是第二个PSTN/PLMN网络,只不过承载采用分组数据网而已。
        其次,网元实体按实际的物理实体进行研究和规范,而且尽量把控制层上的功能交由软交换设备或MSC服务器全权处理,这使得NGN网络能很好地兼容现在的PSTN/PLMN。
        最后,避免形成太多的新协议/信令,以便能快速地被市场应用。另外,软交换因为更加注重PSTN业务的演进,所以在NGN中比较适合实现PES业务(PSTN/ISDN仿真业务),这也是ITU-T和ETSI目前正在讨论中的具体实现方法之一。