[情報] 軟交換和IMS概況及應用
軟交換和IMS概況及應用
近來IMS成為媒體關注的焦點，大有取代所有網路的氣勢，
多個國際標準組織也在加緊製定其標準。
目前電信運營商實施網路轉型的目的是要簡化網路架構、
減少網路運營成本，加速將新業務推向用戶的能力和速度，
優化運營商與用戶之間的關係。網路演進的發展凸顯融合、
調整、變革的新趨勢，但運營商會根據自身的網路情況
採用成熟穩健的策略。
一、IMS標準化概況
1.TISPAN
TISPAN是2003年9月由從事固定網標準化的SPAN組織
和進行VoIP研究的TIPHON組織進行了合併而成的，
是ETSI旗下的從事NGN標準化研究的主要機構。
TISPAN分為八個工作組，包括業務、體系、協議、
號碼與路由、服務質量、測試、安全和網路管理工作組。
TISPAN將他們的研究計畫分為階段完成，
第一階段(Release1)主要研究能夠提供多媒體業務的NGN系統，
並計畫於2005年中期完成Release1的研究。
目前，TISPAN定義的NGNRelease1業務能力要求
能夠支援PSTNEmulation業務、PSTN Simuiation業務、
多媒體業務、數據業務等業務能力。TISPAN定義的
NGN體系架構包括PSTN仿真子系統(PSTN Emulation)、
IP多媒體(IMS)、流媒體和其他業務等四個業務子系統，
以及網路附著(NASS)和資源控制與接納(RACS)子系統。
Release 1將對PSTN仿真子系統(PSTN Emulation)、
IP多媒體業務系統以及NASS、RACS接入子系統進行規範和研究。
IP多媒體子系統主要使用3GPP的IMS的核心網路
作為核心控制系統，並在3GPP規範的基礎上對IMS系統
進行擴展以支援xDSL等固定接入模式。由於有線和
無線網路在網路帶寬、終端鑒權、位置訊息和資源管理
等多方面存在差異，TISPAN將在這些方面加以擴展，
實現固定接入。對於IP多媒體子系統的另一個研究重點
在於完善IMS子系統與PSTN仿真子系統、RACS子系統和
NASS子系統的互通。
對於PSTN仿真子系統的定義目前還存在較大的分歧，
一種意見是使用軟交換作為PSTN仿真子系統的核心架構，
軟交換與IMS並存;另一種意見是使用IMS作為PSTN仿真子
系統的核心架構，採用統一的核心網路來提供業務。
由於目前對於這兩種模式還沒有達成一致的意見，
TISPAN也只對外部界面以及與RACS等其子系統的互通進行了定義，
並沒有對內部架構做詳細的定義。
NASS子系統的主要功能是提供用戶和終端的IP位址分發、
用戶的認証和鑒權、根據用戶屬性進行接入網資源配置、
用戶位置管理等功能。目前，TISPAN重點研究NASS的
內部架構與界面、外部界面以及與業務系統和RACS系統的互通。
NASS子系統的引入使固定終端具有游牧特性成為可能。
RACS子系統主要提供接納控制、資源預留、策略控制
(QoS控制)和關口控制(NAT轉換控制)功能。RACS的內部架構
和界面是目前研究的熱點。TISPAN將3GPP定義的Gq界面的
功能進行擴展並定義成Gq’界面。目前，Gq’界面到底採用
什麼協議還沒有定論，H.248、RADIUS、DI-AMTER或
重新定義新的協議都有可能。
2002年6月凍結；
IMS基本功能︰SIP作為呼叫控制協議，透過SIP進行服務管理，
安全功能，計費功能，漫遊功能；端到端QoS；
加強Gb界面對流媒體的支援；
2004年12月凍結；
與CS互通；
基於流的計費；
合法監聽；
WLAN接入IMS
業務enabler︰POC，GM，Presence，IM，Conference，Push，
Gb支援會話業務
PDF獨立設定
群呼；
CS，IMS捆綁業務；
WLAN與2G/3G切換；
IMS語音業務在CS承載；
融合︰IMS支援Cable/xDSL Emergency services
從目前的情況來看，TISPAN的標準推進速度較快，
也具有可操作性。並且TISPAN和3GPP的合作較為緊密，
TISPAN主要在3GPP規範的基礎上加以擴展來實現固定的特性，
並爭取與3GPP盡量保持一致。
2.3GPP
IMS作為3GPP在R5版本中提出的IP多媒體架構，
到目前為止有R5、R6和R7三個版本。R5提出了全IP的網路架構，
採用SIP協議進行控制，實現移動性管理、多媒體會話信令
和載體業務傳輸，實現端到端的IP業務。R6版本，
在網路架構方面已沒有太大的變更，主要是更改計費架構，
支援WLAN接入等。正在製定的R7版本，支援xDSL/Cable接入和CSI等功能。
從協議的成熟度分析，IMS在移動網內已經能夠達到商用標準。
由於移動的接入網已經具備了NASS和RACS子系統的大部分功能，
透過設備提供商提供的訊息判斷，在近1～2年內，IMS在移動網可以商用。
3GPPR6版本在R5提出IMS的基礎上，主要研究策略控制
(Gq界面)、WLAN接入、IMS到CS域的互通、IMS到PS域的互通、
Presence等新業務，並在IETF SIP協議的基礎上對協議進行了擴展。
3GPP在R7版本主要考慮支援透過CS域承載IMS話音、
透過PS域提供緊急服務、提供基於WLAN的IMS話音與GSM
網路的電路域的互通、提供xDSL和CableModem等固定接入模式。
3GPP對於固定和移動的融合將與TISPAN合作，共同推進研究工作。
3GPP定義的IMS是用來將移動語音服務進入多媒體領域而設計的。
它容許建立為兩個或兩個以上單位或用戶的以及一個或多個媒體
的會晤鏈接。IMS可以支援很多服務，特別是支援各種接入方面有
明顯的長處。但限於它是專為移動語音服務製定的，因此不能支援
NGN的所有服務，比如說，廣播和流媒體服務等。因此，有必要對
其進行改進以適應NGN的需要。為了加快IMS應用於NGN的研究，
並且保持與3GPP和TISPAN定義的IMS的一致性，FGNGN成立了
IMSforNextGeneration Networks(IFN)的研究專題。
但是IMS並不是NGN網路架構的唯一的基礎技術，而是作為一種選擇方案，
2005年6月中國電信提交的文稿《基於Call Server的PSTN Emulation》
就體現出軟交換也是實現NGN的一種基本網路架構。
由於IMS不能完全滿足NGN在固網中的應用，因此為了支援多種
接入模式(比如xDSL和WLAN)接入IMS，3GPPR7和FGNGN對
IMS的架構進行了如下擴展︰對接入網的控制，如QoS、
接入許可和鑒權等;對核心傳輸網的資源進行控制;與道統網路和
其它網路的互通;減少業務與會話控制層和傳輸層的耦合性;與
接入無關會話和業務層。
有關IMS在固網應用的要求還在討論當中。
3.FGNGN
FGNGN正在負責製定NGN的功能架構，目的是為了
製定一個普遍適用的下一代網路架構。根據Y.2001的定義，
NGN是基於多種寬帶接入、有QoS傳輸技術保障的、
提供業務與傳輸網路無關的分組網路;用戶可以無限制的接入多種通信業務;
NGN提供無限制的移動性，為用戶提供統一的、無處不在的服務。
FGNGN定義的NGN架構考慮了從PSTN/ISDN、xDSL、IP、移動網和
Internet等多種網路向下一代網路發展的通用的網路架構，
並且側重於網路融合的研究。
2004年6月ITU-TFGNGN的第一次會議上已經確定了將IMS作
為NGN核心網基於SIP會話的子系統的基本架構，這標誌ITU
正式開始了對IMS的研究。與此同時，3GPP和TISPAN也都在
進行這方面的研究，這兩個組織也是ITU-TFGNGN的供稿方，
透過提案和互致聯絡函的模式達到溝通，避免重複研究。
在NGN的框架中，終端和接入網路是各種各樣的，
而基於SIP會話的核心網路只有一個IMS，它同時為固定和
移動終端提供服務。這就需要IMS網路從網元功能、
界面協議、QoS和安全、計費等方面全面支援固定的接入模式。
4.在話音網仿真方面軟交換和IMS的爭論
2005年6月國際電聯在北京召開了FGNGN的第7次會議，
會議在開展基於軟交換的標準研究方面展開了激烈的討論，
中國通信標準協會就有關開展基於軟交換標準的研究專門給
FGNGN提出了聯絡聲明，中國電信提交了8篇有關基於軟交換
研究的文稿。會議就軟交換的研究爭論熱烈，會上主要存在3個爭論點。
第一個爭論點是課題的研究範圍。大會透過激烈的討論，
最後決定對文稿的研究範圍進行修訂，即研究PSTN/ISDN仿真的體系架構。
第二個爭論點是PSTN/ISDN仿真子系統的架構是否應該是NGN體系架構的子集，
而不能增加新的功能實體。會上透過充分的討論，
一致認為NGN功能架構是總體架構，如果是通用的功能實體應該
在NGN體系架構中增加，如果僅僅是針對PSTN/ISDN仿真的體系架構
也可以只在PSTN/ISDN仿真的體系架構中定義，並建議下一次會議對
這兩個功能實體進行詳細論證。第三個爭論點是基於軟交換的PSTN/ISDNe
仿真子系統屬不屬於需要重新開展的研究內容。透過大家的充分討論，
一致認為PSTN/ISDN仿真子系統屬於NGNRelease1的內容，
應該不屬於新的研究內容，因此同意開展PSTN/ISDN仿真子系統的研究工作。
根據目前FGNGN研究的NGN的體系架構，已經明確
PSTN/ISDN仿真作為四個業務子系統之一。因此中國電信建議
應該研究PSTN/ISDN仿真的體系架構來解決運營商面臨的網路演進問題。
目前實現PSTN/ISDN仿真有兩種模式，一種是用IMS實現PSTN/ISDN仿真，
一種是用軟交換來實現PSTN/ISDN仿真。但是由於IMS實現PSTN/ISDN
仿真的演進模式還不成熟，而軟交換已經比較成熟，
目前運營商面臨的網路演進問題可透過軟交換的模式來解決。
二、軟交換技術的應用
軟交換技術是NGN所包含的技術之一。
是近年發展起來的一種新的呼叫控制技術，它具有分層的體系架構、
基於分組傳輸、能夠提供多種接入模式等特點，並能綜合提供語音、
數據、多媒體業務。近三年來的現場試驗、
特別是近一年來的規模試商用結果證明，軟交換體系在技術上已經基本成熟，
經濟分析可行，軟交換技術正在逐步從試驗階段走向商用階段。
軟交換系統由多種設備組成，主要包括軟交換設備、中繼通訊閘、
信令通訊閘、接入通訊閘、媒體伺服器、應用伺服器等網路側設備以
及IAD、SIP終端等終端側設備。主流廠家的軟交換系統在
國內外已有商用實例，主要應用集中在利用軟交換提供長途匯接
和本地用戶接入業務，以及為企業用戶提供綜合通信解決方案。
軟交換技術從1997年開始發展，正在逐步從試驗階段走向商用階段，
並在國內外得到應用。總體上看，美國的運營商要領先於歐洲，
新興運營商要積極於道統運營商。中國通信標準化協會網路與交換技術委員會
從2001年起開始製定軟交換系統相關規範及標準，主要包括設備規範、
協議規範、界面規範和業務相關規範等，共完成相關規範59個。
軟交換業務提供模式有三種︰由軟交換設備提供PSTN基本業務
及補充業務;採用SIP應用伺服器或Parlay應用伺服器來提供運營商自營
的新型業務;利用PARLAY應用伺服器透過第三方提供業務，
此種模式仍處於探索階段，應進一步深入研究和實踐。
電話網是中國電信的最大網路之一，而網路演進是一個長期過程，
因此電路交換向NGN演進的過程中應注重網路的銜接性、業務的連續性
以及網路運營管理的穩妥性，實踐證明軟交換已經具備替代電路
交換設備的能力，靈活提供業務的能力也已經得到驗証，同時軟交換
符合電路交換向分組交換轉型的總體發展趨勢，在話音網路引入軟交換
技術應認真研究引入的策略，組網架構和不同廠家業務平台的互通。
電話網向下一代網路演進過程中，軟交換是一個不可逾越的階段。
採用軟交換技術實現電話網的演進，使電話網向分組化、寬帶化、
智能化的方面發展，將大大提升電話網的業務能力，符合網路的未來發展趨勢。
軟交換是電話網演進不可逾越的發展階段。近期軟交換網路，
應能夠接入窄帶用戶，解決現有電路交換網的整體轉型問題;並積極
拓展寬帶用戶，搶占大客戶和寬帶用戶市場。軟交換系統應支援獨立
用戶數據庫，支援寬帶用戶向IMS遷移的能力。
中國的軟交換實踐與國外不同，軟交換功能既具備窄代的功能
也同時具備寬帶的功能，可以說中國的軟交換已經部分地實現了IMS功能，
但還沒有實現移動性管理的功能和HSS功能。隨著標準的成熟性，
特別是IMS在固網應用的成熟性的進程，寬帶用戶數量的增多和
移動網路的發展，逐步將寬帶用戶從軟交換網路中分離，構建獨立的IMS網路。
三、IMS應用在固網NGN面臨的主要問題
IMS與軟交換網路的關係是困擾融合的主要方面。由於標準和
設備的成熟度不同，網路的部署時間也不同，如何減少IMS對於
軟交換網路和業務的影響，簡化網路架構和投資是目前亟待解決的問題。
3GPP組織擴展和修改了IETF定義的SIP協議，根據移動網的特點
加強了用戶接入安全控制SIP包中攜帶的某些參數也與固網的SIP協議
略有不同，因此IMS設備需要支援IETF SIP協議才能支援固網寬帶用戶的接入。
為了使固網用戶體驗到與道統電話相同的功能，IMS域需要透過應用伺服器類
比PSTN的基本和補充業務，由於PSTN在長期的發展過程中累積了種類繁多的業務，
目前尚無應用伺服器廠商宣稱能夠支援所用道統業務。產生上述問題的
原因一是3GPP在製定IMS的標準時，沒有考慮在固網的應用，並且ITU
和TISPAN的NGN標準製定剛剛起步，還沒有詳細的協議可參考;
二是運營商對固定和移動融合的需求還不明確，因此設備提供商對
IMS支援固網接入的研發投入不大。隨著NGN標準的成熟，
以上問題可以在一到兩年內解決。
比較固定接入網和移動接入網的特點會發現，移動網路對於接入網
的控制機製非常完備，用戶的鑒權、資源分發、接入網定位、
計費采集點和網路狀態監控等方面都遠比固定接入網複雜。
3GPPR6中已經定義WLAN接入IMS域，在R7中將支援ADSL接入，
但是只規定了功能框架，對於QoS、移動性和計費等功能的支援需
要進一步定義。TISPAN和FGNGN在R1中定義了RACS和NASS的
內部功能模塊，詳細的功能和流程將在後續版本中規定。
IMS的與傳輸、接入網路無關性、移動性管理和QoS控制等功能
都是體現下對接入網的控制，因此在固網製定NASS和RACS
子系統的標準和替換、升級原有的接入網控制設備和終端將是一項長期的工程。
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