IP技術驅動移動技術

2019-11-03 09:10:38

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供稿：網友

　移動通信和互聯網的融合將引起一場革命，其范圍和廣度可能遠遠超過個人計算機出現的速度。在全球范圍內的移動用戶驚人增加的同時，固定互聯網的業務也以超出想象的速度在增加。但這僅僅是開始———未來登錄互聯網的人數會更加可觀，GPRS和 WCDMA 移動網絡可以使人們無論在何時何地使用任何設備聯接上網。于是一種新型的交互式通信行為正在由多種不同的應用媒體融合而產生。

ip技術的驅動力

　　將IP技術與移動核心網絡集成起來的驅動力主要有兩種：

　　·支持(新的)IP應用來產生(新的)收益

　　·一種公共的傳輸技術可以降低成本整個移動通信行業的基礎是終端用戶，為了確保整個行業在未來的發展，需要加強終端用戶的利益。由于業務和應用是整個行業以及終端演進的主要驅動力，因此端到端的IP解決方案必須與生機勃勃的IP應用工業聯系起來。

　　IP正逐漸成為主流的傳輸技術，這得益于先進的光纖和路由技術的發展，以及它們對性價比的影響。當與其它的關鍵技術結合在一起時，IP使先進的新一代的多業務網絡成為可能。使用基于單一技術的公共基礎網絡簡化了網絡的實施和運營，并且有助于降低成本。面對IP技術的兩個主要驅動力，愛立信給運營商提供了靈活的核心網絡結構和產品解決方案。

核心網絡概述

　　移動核心網絡是今天移動通信網絡的心臟。它為網絡功能和電信業務提供支持。移動核心網絡在整個網絡結構中扮演著中心角色，它協調并與其它網元接口，包括用戶設備、無線接入網絡和業務網絡。

　　愛立信的核心網絡解決方案基于將功能分離成控制層、連接層和應用層的原理。控制層有網絡控制服務器，它負責管理呼叫和會話的建立、修改和釋放。控制服務器處理移動性管理，安全性和計費，以及負責與外部網絡的互連功能。連接層有路由器、交換機、信令網關、媒體網關和其它用戶層面的功能。路由器和交換機提供了傳輸控制層和用戶層話務的能力。媒體網關可以方便的在用戶層上互連，這其中包括在不同的傳輸技術和媒體格式之間的互連。在控制層和連接層之間的接口主要由網關控制協議組成。網絡控制服務器使用這些接口來控制在連接層上的媒體網關的資源。應用層是業務網絡的一部分，由應用和內容服務器組成。在核心網絡和業務網絡之間有兩種接口：水平接口和垂直接口。

　　水平接口在核心網絡之間和業務網絡之間，可以是標準的對等模式或客戶/服務器操作模式，用于典型的終端用戶應用，例如網頁瀏覽、電子郵件和聲頻/視頻業務等。

　　垂直接口用于在核心網絡中建立通話或會話的正常流程，并應用通過一套標準化的應用編程接口(API)來與核心網絡互連。

　　分層結構允許各層獨立發展，各自隨市場和技術演進。由于連接層的上層與連接層中使用的傳輸技術相互獨立，分層結構支持向新的傳輸技術的演進。分層結構也允許不同的、優化的技術在連接層(處理大量的話務載荷)使用。

　　在電路交換域，MSC、GMSC和TSC是控制層的組成部分。相關的媒體網關屬于連接層；在分組交換域，SGSN和GGSN都被認為是連接層的一部分———它們包含一些控制功能，但主要功能是提供IP連接。

　　在3GPP版本5中，在移動核心網絡中增加了一個新的域：IP多媒體子系統(IMS)。　　

IP的兩個角色

　　IP在移動核心網絡中扮演的兩個角色可以用核心網絡協議棧來表述。為了描述在移動核心網絡中IP技術所扮演的角色，可以使用一個簡單的方案。有兩層分開的IP層，上層代表IP應用層，在用戶設備(UE)通信時，它在用戶設備和一個外部實體之間運行。典型的外部實體是一個IP應用服務器或例外的一個UE。

　　下層代表IP傳輸層，它只在公共陸地移動網絡(PLMN) 內有意義。只是在移動網絡內部才需要IP傳輸層來傳輸(控制和用戶層的)話務。在這個特定的例子中，IP傳輸層終止在GGSN，當話務離開GGSN后，由IP應用層來完成路由功能。在其它情況下，IP應用層的話務在離開GGSN后，也可以繼續由IP傳輸層來承載。

　　關于IP應用層，移動核心網絡的角色傳統上只限于提供一個隧道，允許UE與另一個IP主機通信。這個功能是在GPRS支持節點上(GSN)實施的。

　　在第二代移動系統，比如GSM，業務是由用戶漫游地的PLMN網絡來提供，個性化的業務信息從歸屬的PLMN傳送到服務的PLMN。這需要歸屬的PLMN和服務的PLMN都支持要提供的業務。也就是說，給用戶能提供的業務取決于歸屬的PLMN和服務PLMN所能共同支持的業務。

　　在將來，網絡運營商的區別是在應用和業務層，而不是接入和網絡層。也就是說給漫游用戶提供無縫的業務變得越來越重要。

　　愛立信建議用歸屬和服務的概念來描述現代通信網絡結構。“歸屬”代表用戶數據和業務，反之，“服務”代表連接性和移動性。也就是說它的主要任務是給用戶提供到歸屬網絡的連接。歸屬網絡負責用戶數據、會話控制和業務。

　　接受了這些概念也就意味著用戶總是在服務的網絡漫游。不過不管用戶漫游的哪個網絡，業務是由歸屬網絡來控制的。

　　這個方法降低了歸屬網絡和服務網絡之間的功能和協議的關聯性。

　　除了歸屬網絡提供的個性化業務以外，歸屬網絡和服務的網絡可以提供本地業務———不過，這些業務與用戶在歸屬網絡中的用戶簽約文件無關。

　　盡管控制信令總是必須通過歸屬域，而實際的話務載荷不是必須的。載荷與控制信令的路由無關，可以根據傳輸效率以及優化的服務質量來選擇優化路徑。

　　如果IMS與現有的網絡互連，必須提供一些功能來支持系統之間的互通。為了能選擇優化的用戶層傳輸路徑，這個功能可以放在一個非歸屬和非服務網絡的一個互通網絡中。歸屬、服務的和互通網絡可以是物理上不同的網絡，也可以是一個網絡。

　　網絡結構和功能實體

　　IP多媒體子系統包括三種不同的呼叫/會話控制功能，有：

·問訊CSCF(I-CSCF);

·代理CSCF(P-CSCF);

·服務CSCF(S-CSCF).

　　P - CSCF是UE聯系IMS的第一步。它將從UE收到的SIP消息前，轉給一個位于歸屬網絡的SIP服務器(反之亦然)。根據網絡運營商設定的一套規則(如地址分析和可能的修改)，P-CSCF也可以修改一個發出的請求。I-CSCF 的功能是提供到歸屬網絡的入口，將歸屬網絡的拓撲圖對其它網絡隱藏起來，并支持靈活的選擇S-CSCF。S-CSCF 完成UE的會話控制功能，其中包括將始發的會話路由到外部網絡，將終結的會話路由到訪問的網絡。在有一個呼入的SIP會話請求處理的業務時，S-SCF 決定是否需要一個應用服務器接受相關信息。這個決定是基于從HSS(或其它來源如應用服務器)收到的信息。所有的CSCF功能可以生成和輸出呼叫的詳細記錄用于計費處理。HSS是由歸屬位置寄存器(HLR) 和鑒權中心(AUC) 演進而來，保存了用戶文件和現在正由哪個核心網絡對這個用戶服務的有關信息。它也支持用戶認證和授權功能(AAA) 。

在網絡中與一個和多個HSS一起提供HSS中用戶的信息。

　　媒體資源功能(MRF)包含的功能有操作多媒體流，支持多方多媒體業務、多媒體消息重放和媒體轉換業務。第三代合作項目已經將MRF分成控制部分(MRFC)和處理部分。

　　如果互通是在歸屬網絡中完成，BGCF選擇一個MGCF，如果互通是另一個網絡中完成，BGCF選擇另外一個BGCF或一個MGCF。

　　MGCF為來自IMS的SIP會話控制信令和來自外部GTSN網絡的ISUP/BICC呼叫控制信令提供它們之間的互通。它也控制提供實際用戶層互通功能的媒體網關。

核心網絡產品

　　IMS的功能結構復雜，需要仔細的將功能和實際產品對應起來。如果將每一個功能做成一個單獨的物理盒子，那么在將它們組成一個系統時會非常復雜且很難運行。

　　因而，第一個商用IMS產品將會是一個小規模的產品。它應該有費用合理的、入口級的解決方案來給初期的IMS話務提供足夠的容量。隨著市場的發展，會需要更靈活的、更強大的配置。

　　愛立信的IMS產品線將會滿足近期和長期的要求，我們的IMS功能是集成的模塊化的：·水平化的分層結構；

·提供可以從入口級(集成式)到高端的(分散式)的可擴展的配置；

·使用模塊化的軟件結構(例如單獨的S-CSCF、I-CSCF和P-CSCF模塊)，允許分散式的解決方案；·服務器使用TSP；

·網關和用戶層功能使用CPP實驗的設備提供了全部的IMS功能，包括支持視頻電話和與GSTN的互通。它也在CSCF上提供了本地業務執行環境。

　　在特定的方案中，我們可以將接入站、業務站和網關站點細分出來。接入站可有P-CSCF，也可以有I-CSCF，用來處理到UE的接口，并且將會話前轉到相應的業務站點。業務站的功能是提供實際的會話控制和業務。網關站提供到GTSN的接口。IMS產品的配置很靈活，可以為特定的網絡提供特別的配置。

　　IP骨干網的主要路由協議是OSPF、IS-IS或BGP-4 。目前大型網絡要求在幾秒到10秒內完成線路狀態聚合，比如OSPF和IS-IS 。對于對時間要求高的WCDMA/GSM 網絡來說，這個時間太長了。為了將故障時間降低到50ms或更少，運營商不應只是依賴于IP骨干網的3層的冗余。一個解決方案是依靠下面的SDH機制。另一個是利用MPLS的第二條冗余LSP以及MPLS的快速重選機制。具有相等成本多路徑路由的OSPF協議被推薦用在站點IP網絡中，實施網絡的多路徑原則，ECMP在路由器之間的多路徑上分配話務，并且允許快速故障復原。

摘自《通信產業報》