IMS与固定移动网络融合

1. 对NGN、软交换及IMS等概念的认识

    （1）NGN

    下一代网络（NGN）概念产生于本世纪初。近十年来，由于互联网的蓬勃发展和社会信息化水平的日益提高，数据及多媒体业务的重要性越来越突出，实现网络与业务融合的需求也越来越迫切，但目前的网络无论是PSTN还是互联网都难以满足人们对话音、数据与多媒体融合业务的渴望，难以实现人们任何时间、任何地点能够以任何方式通信的美好愿望。在这一背景下，人们期待一种新的网络形态来解决目前网络面临的诸多问题，于是NGN概念应运而生。

    早在1996年，美国克林顿政府就提出了下一代互联网（NGI）行动计划。2001年1月欧盟启动了NGNI（NGN Initiative）项目，2002年启动了NGN2010 项目，NGN概念逐步浮出水面。2002年欧洲电信标准组织ETSI首次对NGN进行了定义：NGN是一种规范和部署网络的概念，通过分层、分平面和开放接口的方式，给业务提供商和运营商提供一个平台，该平台可以逐步演进以创造、部署和管理创新业务。

    ITU-T在2002年1月的SG13会议上决定开始NGN的标准化工作，启动了NGN 2004 Project，ITU-T将NGN看作是全球信息基础设施（GII）的具体实现，并于2004年2月给出了NGN定义，即NGN是基于分组技术的网络；能够提供包括电信业务在内的多种业务；能够利用多种宽带和具有QoS支持能力的传送技术；业务相关功能与底层传送相关技术相互独立；能够使用户自由接入不同的业务提供商；能够支持通用移动性，从而向用户提供一致的和无处不在的业务。从2002年ETSI的NGN定义到2004年ITU-T的NGN定义，可以看出人们对NGN概念的认识在不断深入和具体。

    2003年12月，ETSI下的TISPAN工作组开始研究NGN的体系结构，选择了以3GPP的IMS体系为基础。2004年6月ITU-T成立了FGNGN（Focus Group-NGN）工作组，将NGN的研究和标准化工作进一步推向深入，ITU-T FGNGN采纳了ETSI TISPAN的思路，即基于IMS发展NGN。

    从NGN的定义可以看出，NGN包含着人们对未来网络的各种理想期望，如多业务、宽带化、分组化、开放性、移动性、安全性和可管理性等，其实现必然有赖于诸多技术进步的共同推动，有赖于传送层、承载层、接入层、控制层、业务层和管理层等各个层面通信新技术的有机集成。

    （2）软交换

    软交换概念是20世纪90年代后期在IP电话的基础上逐步发展起来的。为增强VoIP网关功能的灵活性、可扩展性和高效性，提出了分解网关功能的思路，即将VoIP网关分解为媒体网关（MG）、信令网关（SG）、媒体网关控制器（MGC）等几部分，各部分之间采用标准化接口。后来在IETF相关文档中，又提出了功能类似于MGC的呼叫代理（CallAgent）和呼叫服务器（CallServer）等概念。朗讯公司贝尔试验室更进一步提出了软交换（Softswitch）概念，并研制出了第一台软交换原型机。1999年国际软交换论坛（ISC）成立，提出了基于软交换的下一代分组通信参考结构，ISC后改名为IPCC。

    对于软交换可以从多个角度去理解，可以将软交换理解为一种分层、开放的NGN体系结构；也可以将软交换理解为MGC或呼叫代理功能的进一步扩展，即除了提供呼叫控制功能外，还提供计费、认证、路由、协议处理、资源管理和分配等其它功能；还可以将软交换理解为处于NGN控制层的物理设备。

    软交换概念出现后，我国通信标准化组织非常及时地将该术语引入国内，积极地开展了软交换的标准化和研究试验等工作，并制定了软交换设备规范，使“软交换”在我国成为了相当流行的技术名词。尽管软交换这一术语目前在国际标准化机构中已较少使用，但在我国依然会继续流行。在许多场合，软交换成为了NGN的同名词。但严格说，NGN包含着更为广泛的内容，软交换只是NGN核心控制层技术之一。软交换实际上是“控制”，而非“交换”，“软交换是下一代交换”的提法实际上是用PSTN老观点和老习惯来看新事物，因为“交换”更多体现在承载层，“软交换网是下一代话音网或下一代分组通信网”的说法可能更贴切。

    （3）IMS

    当固网通信界在发展VoIP的过程中提出控制与承载分离，形成软交换概念的同时，移动通信界也产生了类似的思想。3GPP所推出的WCDMA标准分为不同版本（Release），包括R99、R4、R5和R6等，其中R4版本在2001年3月完成，其主要特征是在核心网电路域中实现了承载与控制的分离，即将传统移动交换机（MSC）分离为媒体网关（MGW）和MSC服务器（MSC server）两部分，如果使用软交换这一术语，可将MSC server称为“移动软交换”，但MSC server与固网软交换在控制协议等方面还是存在许多的差异。

    而后的3GPP R5版本在核心网中首次引入了IP多媒体子系统（IMS），这是一个在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，3GPP R6版本对IMS进行了完善。IMS的重要特点是对控制层功能做了进一步的分解，实现了会话控制实体CSCF（Call Session Control Function）和承载控制实体MGCF(Media Gateway Control Function )在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，所以IMS实际上比传统软交换更“软”；IMS的另一重要特点是采用SIP作为呼叫控制协议。

    虽然IMS是针对移动通信而提出，但在实现网络融合的愿望驱动下，人们便想到将IMS扩展到固定通信领域，希望借次建立移动网络与固定网络的统一控制层，3GPP与其它一些标准化组织都在为此而努力。如ETSI下的NGN研究组织TISPAN就将3GPP的IMS作为了NGN的基础，并尽可能重用3GPP R6中的IMS相关规范，TISPAN已经定义了基于IMS的NGN体系架构，它包括多个子系统：PSTN/ISDN仿真子系统，IP多媒体子系统（IMS），流媒体子系统，其他多媒体子系统和应用，网络接入附着子系统（NASS），资源和接纳控制子系统（RACS）。而后ITU-T FGNGN也同样采纳了基于IMS的NGN体系架构并在其基础上进行发展。IMS架构不但被3GPP、ETSI、ITU-T等各标准组织所采纳，也得到了国际上各主流设备商的支持，各设备商纷纷声称依照IMS体系架构去开发NGN系统。

    由于IMS的理想是建立与接入无关、能被移动与固定网络共用的融合核心网，即能够为使用2.5G、3G、WLAN和固定宽带等不同接入手段的用户提供融合业务。但固定接入与移动接入终究有不同的特征（如不同的认证鉴权手段、不同的编号方式、不同的安全策略、对移动性管理的不同要求、不同的运营管理模式、不同的业务特性等），所以要将基于移动通信发展起来的IMS体系应用到固网中还需要进行大量改良，标准化工作依然任重而道远。移动通信界提出的IMS与固网通信界提出的软交换，其基本思想和目标是一致的，都希望建立基于IP的融合与开放的网络平台。从标准化和技术成熟度来看，基于软交换构建固定NGN更为现实，难度也较小，国内外已开展了大量的商用试验；而从技术趋势来看，开放与融合程度更高的IMS则代表了未来的发展方向，代表着固定与移动网络融合的趋势，更有前途。可以说基于软交换的网络只是NGN发展的初级阶段，而IMS是NGN发展的高级阶段。虽然今天NGN设备商言必称IMS，也都在依照IMS架构开发软硬件设备，但完全标准化、能实现固定移动融合的IMS体系架构和相关协议的成熟尚需假以时日。

2. 固定和移动网络融合的驱动力

    用户的业务需求是固定和移动融合的基本驱动力。对于用户而言，有线网络和无线网络结合到一起，可以实现真正的随时随地的沟通，在通信手段和方式上也有了更多的选择和更大的灵活性，同时还可以享受到更多固定与移动融合所产生的新业务。固定与移动的融合将为业务创新带来新的机遇，可以扩大业务范围，丰富业务种类，满足用户不断增长的业务需求。

    固定和移动融合能够为全业务运营商节省投资，减少运营成本。传统的固定网络和移动网络提供的许多业务基本一致，但是移动和固定网络是独立的两张业务网，使得运行维护费用高；而且当开发新业务时，即使同样的业务，也必须分别升级两张网络，才能够为移动和固定用户分别提供新业务，使得新业务提供成本高。而固定和移动网络融合之后，将形成整体的一张网络，运维成本显著降低，而且新业务的开发不必要分别升级固定和移动网络，只需要对统一的业务平台进行一次升级就能够同时为各类用户提供业务。

    固定和移动融合有助于增强运营商的差异化竞争能力。依赖固定和移动融合，运营商能够更加灵活地开展业务，能为用户提供整体解决方案，提供个性化服务，减低用户的离网率，并通过业务捆绑提高ARPU值。

    固定和移动融合也是NGN发展的必然趋势，因为全IP网络是固定和移动网络的共同发展方向，在NGN体系架构下，固定和移动只是NGN的不同接入方式。固定与移动网络的演进路线也在很多方面相似，PSTN 将向固定软交换网演进，而基于WCDMA的移动网络是沿着3GPP R99/R4/R5的道路演进，虽然目前固定 NGN 和移动NGN（即3G或B3G）的发展是独立的，但二者在演进过程中所遵从的分层网络体系结构，所采用的许多通信协议和接口规范都相同或类似，尤其是IMS的发展有望实现二者在核心网络层和业务层的完全融合。

3. 基于IMS实现固定和移动网络融合

    不管是固定接入还是移动接入都是NGN目标网多种接入方式的一个子集，在NGN体系下，固定网络和移动网络的最大区别仅在于接入层的不同，固定和移动网络融合将体现在承载层、业务层、控制层以及终端等多个层面。

    （1）承载层的融合

    承载层的融合是非常自然的，因为固定NGN和移动NGN（3G和B3G）对承载层的需求完全一致，都采用IP/ATM 骨干网络，所以二者可以共享一个分组承载网。

    （2）控制层的融合

    NGN实现了控制和承载的分离，控制层由统一的设备实现对语音和多媒体呼叫的控制。控制层面的融合是移动和固定NGN融合的核心内容，也是最大的难点，只有实现了控制层的融合，固定和移动网络才称得上真正融合。目前固定软交换与3GPP R4版本的MSC server还有较大的区别，所以WCDMA 3G移动网络不论选择R99或R4版本，在核心网控制层近期无法实现固定软交换网与3G的融合。控制层的融合只有寄希望于IMS，当然3GPP R5和R6版本的IMS只有进行适应固网环境的改造和发展后才能担此重任，届时固定和移动网络共用同一NGN核心网，统一的控制层设备能够同时控制移动和固定用户的各种业务，并且利用同一媒体网关（MG）提供各种接口，同时支持移动、固定用户的接入。

    （3）业务层的融合

    实现固定和移动业务的融合是固定和移动网络融合的最终目的，固定和移动融合业务也是未来通信业务的亮点，是全业务运营商实施差异化竞争的重要手段，所以业务层融合是固定和移动网络融合的重点，而且业务层的融合可以先于核心网络的融合。开放的、标准的应用编程接口PARLAY API 能够实现NGN核心网络和业务提供的分离，这样将会出现独立于网络提供商的业务提供商，形成良性的开放式产业价值链，促进业务的发展。无论是固定软交换网还是3G，都支持PARLAY API，这为建立统一的业务平台提供了很好的基础。无论3G采用哪个版本，都可以实现固定软交换网和3G在业务层的互通和逐步融合；近期还可以通过新建综合智能网平台，利用综合智能网实现固定和移动增值业务的融合。

    （4）终端的融合

    在固定和移动网络融合实现之前，还可以通过采用多模通信终端，使用户可以根据需要接入固定和移动网络，享受融合的业务。例如可在固网中引入蓝牙网关和蓝牙终端设备以及WLAN AP、WiFi手机等，使固网用户在一定的范围获得移动性。进一步可将3G终端、蓝牙终端/WiFi终端集成为双模或多模终端，采用多模终端后，不但用户可根据自己的意愿选择接入固定或移动网络，而且网络本身也能智能地为用户的接入方式做出最佳选择。

    固定和移动网络融合既代表了未来的发展方向，也有重大的现实意义。但目前固定NGN和移动 NGN（3G或B3G） 的发展是独立的，各有自己的演进方式，要实现两个网络的完全融合还有很长的路要走。在两个网络独立的情形下，可以首先在商业层面、业务层面以及终端层面实现固定和移动融合（FMC），让用户享受到固定移动捆绑业务。在控制层实现融合是固定和移动网络融合的理想境界，这将还有赖于IMS的发展和成熟。基于IMS的NGN体系架构为人们勾画出了固定和移动融合的美好前景，必将成为通信行业未来追逐的重要目标。