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基于IMS体系结构实现FMC

        FMC的概念尽管提出得比较早,但由于技术和标准不具备、市场不明朗以及后来的网络泡沫等原因,固定网与移动网的融合并没有真正实现。2004年,ETSI提出了基于IMS实现FMC的NGN架构后,为FMC描绘了一个美好的网络发展前景,也奠定了FMC技术发展的基础。
        从架构上看,IMS属于与具体技术无关的网络,IMS的特点使得统一的应用平台、统一的用户数据、统一的呼叫会话控制、统一的承载成为可能,是业界普遍认同的固定与移动融合的理想方案和发展方向。目前,3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案,目的是使IMS同时支持移动和固定的多种接入方式,实现移动和固定网络的融合。
1.IMS对FMC_的支持
        IMS作为实现下一代交换网络比较合适的网络技术之一,将是构造固定和移动融合网络架构的目标网络技术。那么,何以说利用IMS架构的网络能做到固定和移动融合呢?IMS对FMC的支持主要体现在以下儿个方面。
(1)与接入不相关性
        尽管3GPPIMS是为移动网络设计的,TISPANIMS是为固定xDSL宽带接入设计的,但它们采用的IMS网络技术却可以做到与接入无关,因而能确保对FMC的支持。
        对于移动接入,3GPPR5/R6定义了通过SGSN和GGSN接入IMS网络。对于固定接入(如DSL接入),TISPANNGN则通过DSLAM和BRAS接入IMS网络。它们的一个共同特点是,GGSN和BRAS均是对应接入网的IP边缘设备,也就是说,各种宽带接入网是通过其IP边缘设备接入IMS网络的。而且,这些设备首先将与控制层的P,CSCF联系,并在用户和P-CSCF之间建立一个IP层面的关联,将P-CSCF作为该用户的代理,与控制层的其他部件进行交互,完成控制和接续的功能。
        这种机制保证了控制结构与接入的不相关性,宽带接入只要提供IP通道即可。当然,事情没有那么简单,为了支待需要位置信息的紧急呼叫业务,以及确保QoS和网络的安全,TISPANNGN在3GPPIMS基础上,在接入层还定义了网络附着子系统(NASS)和资源接纳控制子系统(RACS),用于对接入的控制。虽然NASS和RACS在TISPANNGN目前的版本中只是为DSL接入设计的,但从理论上讲,通过进一步补充和扩展,今后也能支持其他宽带接入,使基于IMS架构的NGN能做到更广意义上的与接入不相关性。
(2)统一的会话控制
        无论用户通过何种方式接入,在基于IMS的网络架构中,业务的控制和提供都是统一的。TISPANIMS的会话控制完全重用3GPPIMS的控制部分,称为"CoreIMS",由P-CSCF、1-CSCF、S-CSC,FMGCF和BGCF等部件组成。也就是说,3GPPIMS这些部件可以最大限度地得到重用,以支持除无线宽带接入外的其他接入,如DSL、光纤、WLAN等。因此,IMS架构完全支持固定移动的融合。当然,这种融合对CoreIMS功能部件肯定会有影响,但影响应该是很小的。理想情况下,仅限制在对CoreIMS边缘的一些改动。
        在统一会话控制下,移动用户漫游的呼叫处理流程,同样适合固定宽带接入用户的游牧处理,这样,用户不管是通过无线还是固定宽带接入,其体验完全一样,符合FMC的内涵。此外,BGCF、MGCF等用于选路和互通的控制功能,也同时适合固定和移动的处理。
(3)统一的业务和应用平台
        统一的业务和应用平台使得所有的应用层资源得以在固定和移动之间共享,而不管用户是通过固定接入还是移动接入访问业务的。IMS具备的这些业务能力(如用户业务数据、在线状态、位置信息、好友列表等),实际上已经是FMC就绪。因为这些同固定和移动接入相关的能力,都已在IMS的会话控制层(P-CSCF和1-CSCF)得到了解决。因此,多媒体会话控制能力,如电话/视频会议、即按即说、即时消息等,可以在固定和移动用户之间提供。当然,为了做到这一点,在统一的业务和应用平台上需要支持必要的网络接口,以便通过固定、移动、WLAN和蓝牙等接入手段提取位置和在线信息,并在一个可控制的方法下提供给各种应用。
(4)统一的用户数据
        真正的固定与移动融合的体验,只有当最终用户不再需要知道他是在通过固定网络还是移动网络得到服务时,才会获得。为了达到这个要求,就需要提供一致的用户属性文件/认证解决方案。这耍求在网络中央存在一个支持多种数据接人的数据库系统,利用它将所有用户的属性文件和认证数据捆绑并集中存储在一个地方。
        HSS就是这样一个统一的用户数据库系统,它既可以存储移动IMS用户的数据,也可以存储固定IMS用户的数据。有了它,基于SIM方式的认证机制同样可以适合固定宽带接入,这样,用户就感觉不到接入的差别。当然,IMS架构也应支持不基于SIM的其他认证机制,这需要对HSS/S-CSCF的能力进行扩展。
        除上述的这些对FMC的支持外,IMS架构还支持跨越各种固定和移动接入类型的业务连贯性,支持实时的切换,支持统一的计费标识、统一的网络运行维护和支撑系统等。IMS技术的发展是一个逐步成熟和演进的过程,对FMC的全面支持也不可能在一夜之间就能完成,需要经过一个阶梯式渐进路线,才能一步一步向用户提供日益完善的FMC业务,最终迈向FMC的最高境界。
2.IMS应用于FMC面临的主要问题
        尽管以IMS为基础实现FMC已成为业界的共识,但是将IMS应用于FMC也面临着诸多的问题。
        首先,IMS与软交换网络的关系是困扰网络融合发展的主要方面。由于标准和设备的成熟度不同,网络的部署时间也不同,如何减少IMS对于软交换网络和业务的影响、简化网络结构和投资是目前亟代解决的问题。
        ETSITISPAN在NGNRl中建议把IMS的架构作为提供PSTN/ISDN仿真业务和IMS业务的核心架构。一些欧洲的厂家和运营商也认为,IMS的架构也可以作为在NGN中提供PSTN/ISDM业务的架构。但是IMS支持固网还有很多问题没有解决,尤其存在如何继承现在固网的业务的问题、统一业务管理的问题、统一鉴别认证的问题,还有相应的运行维护、压缩编码以及安全性的问题,这也是IMS在标准化的工作中面临的挑战。另外,如果要求IMS网络提供PSTN/ISDN业务,可能在IMS网中要增加许多PSTN/ISDN的功能,那么势必会影响到IMS网络的一些优势(IMS提供的业务应该是多媒体业务)。因此我国在提交给ITU-TFGNGN的草案中提出了基于软交换的方案来提供PSTN/ISDN仿真业务。但是这种基于软交换设备的网络也并不一定就能够顺利地演进到未来的IMS。虽然从设备厂家的产品平台角度来看,软交换产品能够演进到IMS产品,然而一个在现网上已投入运营的软交换系统要平滑地演进到IMS平台,从技术的许可和投入的成本来看,无论如何也是非常困难的。
        另一方面,IMS解决的FMC实际上是有线和无线接入的宽带用户的融合,但是目前设备提供商对IMS支持固网接入的研发投入不大。一是由于3GPP在制定IMS的标准时,没有考虑在固网的应用,并且ITU-T和TISPAN的NGN标准制定刚刚起步,还没有详细的协议可参考;二是运营商对固定和移动融合的需求还不明确。
        由于固定接入和移动接入在终端、网络带宽、位置信息、认证鉴权等方面的差异,所以在具体实现机制上存在很大差异,对IMS也产生不同的影响。比较固定接入网和移动接入网的特点会发现,移动网络对于接人网的控制机制非常完备,用户的鉴权、资源分配、接入网定位、计费采集点和网络状态监控等方面都远比固定接入网复杂。3GPPR6中已经定义WLAN接入IMS域的方式,在R7中还将支持ADSL接入,但是只规定了功能框架,对于QoS、移动性和计费等功能的支持需要进一步定义。TISPAN和FGNGN在Rl中仅定义了RACS和NASS的内部功能模块,详细的功能和流程将需要在后续版本中规定。IMS的与传输、接入网络无关性、移动性管理和QoS控制等功能都是体现在对接入网的控制,因此针对固定网制定NASS和RACS的标准以及替换、升级原有的接入网控制设备和终端将是一项长期的工程。
3.基于IMS建设FMC的可能步骤
        虽然基于IMS的网络融合还面临一些问题,但基于IMS的移动固定融合是可行的,并正在得到越来越多的认同。ITU对IMS的接纳是IMS发展的一个关键转折点。现在业界普遍认为它是未来FMC的发展方向。基于IMS的FMC方案距离可以部署尚需时日,需要分步实施循序渐进。综合各种因素,一种可能的基于IMS的固定移动融合的发展思路如下。
(1)、现有移动网和固定网可以分别采用IMS技术和软交换技术向下一代移动网和下一代固定网演进,演进可采用重叠网策略或者替换策略。
(2)、在网络融合的初期,可以形成以IMS为核心,移动网、固定网、其他网络与IMS域互联互通的多种网络并存的网络架构,并首先完成移动网和固定网在业务层融合,以提供融合的应用业务。此时,可采取两种业务提供方式:一是建设统一的业务平台,各个网络都与其存在接口,使得该平台同时为多种网络提供业务;二是对于普通业务,各网仍然通过以前的方式提供,而对于丰富的宽带数据和多媒体业务,可以通过设置用户属性标识等方式路由到IMS域,由IMS统一提供。
(3)、随着网络技术的不断发展和完善,移动网和固定网在控制层和传输层实现融合,形成统一的核心网,同时实现无所不在的、始终如一的终端接入。此时的网络将以IMS作为主要的会话控制业务提供网络,提供宽带、窄带、移动、固定等多种终端接入方式,提供用户和业务的移动性以及开放的业务能力。融合后的网络架构将真正成为基于全IP的统一开放的网络体系。