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基于軟交換技術的網(wǎng)絡融合技術分析

邢燕霞 2007/04/18

1.引言

　　隨著國家對通信領域的開放，電信運營商之間的競爭越來越激烈，如何減少建網(wǎng)投資、降低運維成本的問題變得越來越重要。網(wǎng)絡融合可以實現(xiàn)運營商在同一個網(wǎng)絡上提供各種固定、移動接入業(yè)務，通過網(wǎng)絡中設備的共用實現(xiàn)統(tǒng)一服務、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一計費，最終實現(xiàn)減少投入、增加收益的目的。在技術上，下一代網(wǎng)絡的承載和控制分離、控制和業(yè)務分離的思想和第三代移動通信網(wǎng)絡的演進思路不謀而合，二者在核心控制層面都采用軟交換技術，這就為網(wǎng)絡融合提供了基礎。

2.軟交換技術在固網(wǎng)和移動網(wǎng)的應用

　　軟交換概念從固網(wǎng)中提出，是下一代網(wǎng)絡中的呼叫、會話控制技術，一般分為窄帶軟交換和寬帶軟交換。窄帶軟交換主要用于窄帶的話音業(yè)務，寬帶軟交換主要用于寬帶多媒體業(yè)務。在固網(wǎng)中，窄帶軟交換技術是指軟交換機采用H.248協(xié)議或MGCP協(xié)議對各種網(wǎng)關進行控制，包括中繼網(wǎng)關TG（Trunk Gateway）、接入網(wǎng)關AG（Access Gateway）和綜合接入設備IAD（integrate Access Device），它們分別負責用戶接入和與PSTN互通；在WCDMA移動網(wǎng)絡中，窄帶軟交換技術是指R4版本中定義的MSC Server采用擴展的H.248對媒體網(wǎng)關MGW進行控制。寬帶軟交換技術在固網(wǎng)中是指各種SIP（Session Initiated Protocol，會話初始協(xié)議）服務器根據(jù)SIP協(xié)議進行呼叫控制的技術。

　　在WCDMA移動網(wǎng)中，寬帶軟交換是指IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）的各種CSCF（Call Session Control Function，呼叫會話控制功能）根據(jù)SIP協(xié)議完成核心的呼叫控制功能。CSCF的種類包括P-CSCF（Proxy-CACF，代理CSCF）、I-CSCF(Interrogating CSCF，查詢CSCF)和S-CSCF(Serving CSCF，服務CSCF) ，本質上它們都是SIP服務器，處理SIP信令。其業(yè)務承載由WCDMA的分組域的SGSNs( Serving GPRS Support Node,服務GPRS支持節(jié)點)、GGSN（Gateway GPRS Support Node,網(wǎng)關GPRS支持節(jié)點)以及無線接入網(wǎng)完成。

　　目前，在固網(wǎng)中不論是窄帶軟交換技術還是寬帶軟交換技術都已經(jīng)有商用的產(chǎn)品，并有多個商用和試驗網(wǎng)絡。在移動網(wǎng)中，產(chǎn)品的成熟性相對固網(wǎng)要落后一些，還沒有商用網(wǎng)絡。

3.固定軟交換和移動軟交換比較

　　固網(wǎng)和移動網(wǎng)中的軟交換技術在技術思路和基本原理方面是基本一致的，但由于固網(wǎng)和移動網(wǎng)絡中的應用環(huán)境不同，實施上會有一些相應的變化。下面將從窄帶軟交換和寬帶軟交換兩個方面進行技術比較。

　　在窄帶軟交換方面，固網(wǎng)中的Call Server和移動網(wǎng)中的MSC Server兩個設備的共性是支持H.248協(xié)議對媒體網(wǎng)關進行控制，完成呼叫控制功能。只是MSC Server使用的H.248比ITU的H.248協(xié)議增加了一些移動特有的擴展應用，包括BICC（Bearer Independent Call Control，承載無關呼叫控制）擴展包和UMTS(Universal Mobile Telecommunication System, 通用移動通信系統(tǒng))包兩類，用于實現(xiàn)移動網(wǎng)中特有的應用。固網(wǎng)中的Call Server和移動網(wǎng)中的MSC Server的區(qū)別主要體現(xiàn)在所支持的協(xié)議體系的不同，媒體網(wǎng)關控制協(xié)議方面Call Server除了采用H.248協(xié)議，還使用MGCP(Media Gateway Control Protocol,媒體網(wǎng)關控制協(xié)議)協(xié)議，MGCP協(xié)議主要用于對小型的綜合接入設備IAD進行控制，而MSC Server不采用MGCP；局間信令方面，Call Server之間一般采用SIP-T協(xié)議，很少采用BICC協(xié)議；而MSC Server之間的協(xié)議分為與呼叫相關的協(xié)議和呼叫無關的協(xié)議，呼叫相關的協(xié)議采用BICC，呼叫無關的協(xié)議即移動性管理相關的協(xié)議采用MAP（Mobile Application Part，移動應用部分）協(xié)議；在智能網(wǎng)相關的協(xié)議方面，Call Server采用INAP（Intelligent Network Application Part，智能網(wǎng)應用部分）與SCP（Service Control Point，業(yè)務控制點）通信，MSC Server采用CAP（CAMEL Application Part，CAMEL應用部分）協(xié)議與SCP互通，這是完全不同的兩個協(xié)議。此外，MSC Server還支持RANAP(Radio Access Network Application Part，無線接入網(wǎng)應用部分)協(xié)議，用于和RNC之間建立Iu連接，構建接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間的通道�？傊琈SC Server的功能比Call Server的功能復雜的多，二者只在支持H.248基本協(xié)議方面是一致的。

　　與控制層面相比，承載設備的功能相對簡單，固網(wǎng)中的AG和IAD負責用戶接入，TG負責和PSTN的互通，在協(xié)議方面固定網(wǎng)關支持H.248和MGCP協(xié)議。在移動網(wǎng)中，媒體網(wǎng)關除了支持H.248協(xié)議以外，還需要支持承載控制協(xié)議，如果MGW之間采用IP承載，MGW需支持IPBCP（IP Bearer Control Protocol，IP承載控制協(xié)議）協(xié)議；如果采用ATM承載，MGW需要支持Q.2630協(xié)議，完成MGW之間使用的地址信息、媒體流特征等信息的協(xié)商。這些信息的交互是通過MSC Server之間的BICC隧道和MSC Server與MGW之間的接口傳送的，這是移動媒體網(wǎng)關特有的功能，固網(wǎng)中的網(wǎng)關沒有承載控制功能，而是由Call Server完成相應功能，所以移動網(wǎng)中的媒體網(wǎng)關比固網(wǎng)中的媒體網(wǎng)關智能化程度要高。在語音編碼方面，固定軟交換中使用G.711、G.723和G.729話音編碼方式；在移動軟交換中，MGW使用移動特有的AMR語音編碼方式，當與固網(wǎng)互通時MGW應支持G.711、G.723或G.729。

　　在寬帶軟交換方面，不論是固定軟交換還是移動軟交換，呼叫控制協(xié)議都采用SIP協(xié)議。SIP協(xié)議為運行在IP上的業(yè)務提供統(tǒng)一的端到端的對話機制，與承載網(wǎng)絡無關。所以，基于SIP的應用可以實現(xiàn)跨網(wǎng)絡的使用。雖然固網(wǎng)和移動網(wǎng)的各種SIP服務器不能完全一一對應，但是在實現(xiàn)SIP協(xié)議的各種功能上是有相似之處的。例如移動網(wǎng)中的P-CSCF節(jié)點的功能和固網(wǎng)的SIP代理服務器的Proxy功能和B2BUA（Back to Back User Agent,背靠背用戶代理）功能類似；移動網(wǎng)絡中S-CSCF節(jié)點的功能與固網(wǎng)中SIP注冊服務器的Proxy，Registrar功能和B2BUA功能類似。

　　SIP協(xié)議是IETF定義的，移動網(wǎng)中的使用的SIP協(xié)議直接引用IETF的SIP協(xié)議。IETF針對移動的需要在原來的基礎上增加了移動相關功能，例如增加了AKA（Authentication Key Agreement）鑒權流程以符合移動網(wǎng)絡的鑒權機制；還增加了SIP壓縮功能，因為空中接口的資源十分有限，所以需要引入壓縮機制，節(jié)省無線資源。另外固網(wǎng)中實現(xiàn)會議電視功能的媒體資源服務器和移動網(wǎng)中的MRF（Multimedia Resource Function，媒體資源功能）功能類似，完成鈴聲提供，語音通知和多方會議等應用的媒體控制�？傊趯拵к浗粨Q中，固網(wǎng)和移動網(wǎng)中相關網(wǎng)元的功能非常類似，這也使得網(wǎng)絡融合具有一定的可能性。

4.網(wǎng)絡融合方案

　　這里講的網(wǎng)絡融合是指通過設備的共用綜合實現(xiàn)固定和移動業(yè)務的網(wǎng)絡方案，也就是說相同的核心網(wǎng)既為固定用戶服務又為移動用戶服務。很顯然，這種網(wǎng)絡融合是以設備的共性為基礎實現(xiàn)的。

　　根據(jù)前面的比較，窄帶軟交換中的Call Server和MSC Server的功能雖然有相似之處，但是，二者的差別比共性更多，因此不便于設備的共用。在接入層，固網(wǎng)的接入網(wǎng)關和移動網(wǎng)中負責接入的媒體網(wǎng)關在接口、語音編碼和支持協(xié)議方面的差別較大，而固網(wǎng)中的TG和移動網(wǎng)中負責與PSTN互通的網(wǎng)關之間的差別相對較少，因此實現(xiàn)二者的融合相比接入網(wǎng)關的融合更容易一些。但是，如果要實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)媒體網(wǎng)關的共用，就要求共用的媒體網(wǎng)關支持虛擬媒體網(wǎng)關的功能，也就是說，相同的媒體網(wǎng)關應可以配置為兩個虛擬的媒體網(wǎng)關，分別接受Call Server和MSC Server的控制。由于兩個虛擬的媒體網(wǎng)關共用軟硬件資源，所以使得資源的管理和控制變得更加復雜。所以，固網(wǎng)和移動網(wǎng)在窄帶軟交換的融合有一定的難度。

　　在寬帶軟交換中，固網(wǎng)和移動網(wǎng)中的SIP服務器的功能類似，實現(xiàn)網(wǎng)絡融合相對簡單。融合的網(wǎng)絡框架可以基于WCDMA中的IMS。移動的CSCF可以和固網(wǎng)SIP服務器融合，完成SIP信令的處理。MGCF完成與電路交換網(wǎng)絡以及承載控制分離網(wǎng)絡的信令互通,即完成SIP信令和ISUP或BICC之間的轉換，并通過H.248控制IM-MGW。MGCF可以分別由MSC Server和Call Server兼作，也可以由單獨的設備承擔。IM-MGW完成媒體格式的轉換，例如完成AMR和G.711之間的轉換，可以由固網(wǎng)和移動網(wǎng)相應媒體網(wǎng)關兼作，也可以由單獨的媒體網(wǎng)關實現(xiàn)。移動的MRFC（Multimedia Resource Function Controller，媒體資源功能控制器）和MRFP（Multimedia Resource Function Processor, 媒體資源功能處理器）一起完成固網(wǎng)媒體服務器的功能，實現(xiàn)會議電視等多媒體業(yè)務。WCDMA的 HSS（Home Subscriber Server，歸屬用戶服務器）可以和固網(wǎng)中的位置服務器融合，存儲固網(wǎng)和移動網(wǎng)用戶的路由信息、簽約業(yè)務信息等寬帶網(wǎng)絡融合方案。

　　通過上述的網(wǎng)絡方案可以實現(xiàn)移動用戶和固定用戶的SIP終端的接入，并可以實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡的非SIP終端進行互通。 　　基于寬帶軟交換技術的網(wǎng)絡和各種應用服務器一起可以向用戶提供各種SIP應用，例如VoIP、POC（Push to Talk over Cellular，蜂窩系統(tǒng)的按鍵通話）、即時消息（Instant Messaging）、Prensence等特色業(yè)務。

5.結束語

　　綜上所述，基于寬帶軟交換的固網(wǎng)和移動網(wǎng)的網(wǎng)絡融合在技術上是可行的，而且從定性的角度分析，由于設備和網(wǎng)管資源的共用可以節(jié)省網(wǎng)絡投資，降低運維成本，并且便于對用戶實施基于一個帳戶的計費從而提供統(tǒng)一話單。這對網(wǎng)絡規(guī)模較小時可能的確有一定的優(yōu)勢，但是當網(wǎng)絡的規(guī)模足夠大以后，系統(tǒng)運行效率以及網(wǎng)管系統(tǒng)的壓力的變化都是值得深入研究和探討的問題。

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