網路融合

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更新時間: 2013-12-12

所謂融合實際上有兩層含義,第一層含義是在數據傳輸方面。以前分別基於PSTN電話網上的語音數據和基於有線電視同軸電纜上的視頻數據,以及基於IP的信息數據,都被整合在一個網路中進行傳輸,這個物理媒介就是融合網路。 未來網路融合的根本目標是業務的融合。從網路融合的發展趨勢來看,3G業務以及其他已有業務將承載在統一的IP/MPLS核心承載網上,核心控制層將採用IMS技術,在業務層採用統一開放的業務提供架構

網路融合 -網路融合 

何為融合
所謂融合實際上有兩層含義,第一層含義是在數據傳輸方面。以前分別基於PSTN電話網上的語音數據和基於有線電視同軸電纜上的視頻數據,以及基於IP的信息數據,都被整合在一個網路中進行傳輸,這個物理媒介就是融合網路。它統一了在不同網路上傳輸的多種數據。但是融合網路還有一層含義是在應用層面。它把以前各種異構網路上的應用全部整合到一個IP網路上,從而實現在應用上的大統一,這是一種更直觀的理解。

網路融合.


統一的TCP/IP協議使各種基於IP的業務都能互通,如數據網路、電話網路、視頻網路都可融合在一起。這種融合技術有很多優勢,如企業在現有設施基礎上,通過融合技術將數據、語音及多媒體信息建立在統一網路平台上,既降低了管理和企業運 營的成本,又提高了企業工作效率。融合技術的迅猛發展又將使網路本身增加很多新的延展特性。
由於IP對物理距離不敏感,因此,融合將有助於解決勞動力緊缺的問題。人們幾乎可以在任何時間、任何地點實現工作和生活需求,如可以利用一條線路使移動用戶具有區域網接入、Internet接入、PBX分機、語音郵件以及高速撥號等相關特性。
  

網路融合 -推進網路融合的因素

追求高效的通信技術手段,提高效率,降低成本,一直是企業IT建設的關注點。以前人們試圖在ATM和幀中繼網路上實現多業務復用系統,把話音、傳真、留言放在同一終端設備上。這幾年來,新的話音壓縮技術、IP網路上的H.323和SIP呼叫信令技術、媒體流傳輸技術的商業應用突破,都為企業更有效地利用單一通信平台完成商業通信開闢了新的道路。
以前企業通常需要幾個獨立的網路來組成,如企業的話音通信系統,由企業的內部程式控制電話交換系統,連接公共電話系統的PSTN組成。任何跨區域/機構的通話業務都需要支付額外費用。同時企業通常還擁有內部數據通信網(Intranet)系統,由數據區域網和租用公共通信專線或採用虛擬專線(VPN)連接各個分支機構和遠程移動用戶。
實施融合網路則能改變傳統企業的業務通信系統,這就需要摒棄那些只能提供部分通信服務的、多個分離的專用系統,轉而融合這些分離的企業話音、數據網路和業務,創新和提升資源利用,使之能夠在統一的平台上支持話音、數據、兼視頻業務,降低成本,開拓企業新應用和服務。
融合網路解決方案還可以消除企業機構和員工之間的通信距離界限,為員工及業務夥伴之間提供更好的協同工作環境。便捷、有效的通信手段可帶來更好的客戶服務,從而加強公司與客戶的關係。此外,一體化和簡潔的通信能夠提高生產力,讓員工能夠更有效地完成工作,並且按優先次序處理重要信息。隨著流動性及靈活性的提升,員工可以隨時隨地工作,並能保持甚至提高工作質量。
和所有的新興技術一樣,融合網路技術的真正價值在於如何利用先進的技術系統幫助用戶降低成本、提高效率、通過贏得客戶的認同增加競爭優勢。實現融合網路的核心就是在統一從有線網路到無線網路的平台上,真正將話音、數據、視頻應用技術融合成為突破商業通信障礙的利劍,最終服務於客戶。
另外,光通信技術的發展為融合網路的發展提供了必要的帶寬和傳輸質量的保障。隨著計算機網路帶寬的不斷提高和IP服務質量的不斷改善,在數據網上傳輸視頻信號已逐漸成為可能。目前已經有了很多種視頻應用,例如遠程監控、視頻點播、電視會議、遠程教學等等。伴隨著網路傳輸技術的不斷發展,一個企業,尤其是能夠擁有一個高帶寬的企業網路,將可以非常容易地利用這個高帶寬的融合網路,傳輸視頻信號以及其他多業務數據信息。
  

網路融合 -部署融合網路前的關注點

對許多企業而言,如何同時實現數據、語音以及多媒體信息的高質量傳輸,成為影響企業高效運作的重要因素。
但事實上,企業在實施融合網路前,會考慮很多實際的問題:
首先是融合的質量。服務質量在IP語音解決方案領域一直備受關注。在管理完善、帶寬充足、延遲特性良好的IP網路上,也需要保障服務質量,以達到對語音、數據及視頻業務的優先排序。由於區域網同廣域網及Internet之間的互聯,服務質量監控和管理的複雜性也隨之增加了。可用性是融合質量的重要體現,能否達到7×24小時的服務非常重要。此外考慮到視頻業務對帶寬的需求,帶寬容量也是網路融合質量的一個前提。
其次是融合網路的安全性。通過交換型區域網或專用IP區域網傳輸的基於IP的語音業務是相對安全的,但如果在Internet上或配置為共享廣播區域的區域網上傳輸,則存在很大安全隱患。對於沒有採用專線的用戶來說,這一問題更加突出。語音加密並結合能夠減少延遲的輔助處理器是一個可行之路,當然,同時還要採用VPN和防火牆技術。網路的可移動性和靈活性對融合的成本有著直接的影響,因此也是用戶關注的焦點。
 

網路融合 -具體要求具體對待

對許多企業而言,如何實現IP網路下各種信息的融合,才能節約企業運營成本、提高企業工作效率,是一個必須考慮的問題。在考慮建設和管理融合網路的基礎搭建前,關鍵是如何把應用融合在一起。
第一,融合網路需要提高可用性
網路上的應用越來越多,造成網路的流量越來越大,尤其是需要高帶寬支持的應用更是消耗了大量帶寬。大量應用無序競爭使得關鍵業務無法保障、服務質量急劇下降。
當然增加帶寬是一個方案,這也是目前較通常的做法,但其結果是成本的無休止的增加,以及即使這樣也無法從機制上保障業務質量的無奈。隨著新應用的出現和現有應用的頻繁使用,網路資源必定出現競爭壓力。因此需要規範、控制應用佔用資源的優先順序別。
第二,融合網路需要更高的安全性
為了加強競爭優勢,企業的傳統應用越來越多的移植到基於網路的系統上,實現深層次的融合網路。正因為如此,企業也面臨著前所未有的安全風險。如何簡單、及時的實施信息資源的訪問控制和授權用戶的網路接入成為融合網路管理者亟待解決的問題。
第三,融合網路的設計需要考慮的問題
在設計階段,憑藉一些網路工具和服務商能夠向融合網路用戶提供總體評估,其中包括有關提高企業融合網路中語音服務質量(QoS)的精確細節。例如,網路工程師通過網路發送模擬VoIP呼叫,並使用網路評估工具在網路上收集有關抖動、延遲和丟包等可能降低語音QoS因素的數據。這些信息同時發送給資料庫工具,資料庫工具能夠分析有關合成語音通信以及呼叫路徑中每台路由器和交換機使用情況與性能狀況的數據。最終,這些分析將幫助工程師確定融合通信瓶頸等潛在問題,並避免融合網路安裝后的性能問題。
  

網路融合 -網路融合是趨勢所在

隨著越來越多的語音應用相繼被開發出來。IP協議的服務質量也得到了不斷的改善,在數據網上打電話已經成為現實。這一現實使得原本非常昂貴的長途電話變得非常便宜。隨著技術的發展,電話網路和數據網路逐漸合二為一,即話音信號通過數據網路傳輸已經成為現實和普及的趨勢。電話網路和數據網路的合併將大大降低通訊網路的運營成本,簡化網路的管理,對於用戶來說,最大的好處就是節省了費用。
融合網路不僅僅帶來了成本的節省和網路管理的簡化,此外其最大的益處在於IP技術滿足了移動和便捷性的需求。移動的便捷性則在於,通過IP網路,可以實現PC和PC、PC和電話、電話和電話的對接。很多企業願意採用新的技術來提高生產效率,節約成本。全球性企業和經濟全球化的趨勢,需要企業融入一個全球化的架構,融合網路的架構是全球化的,在有互聯網的地方,就可以和合作夥伴進行語音和數據通訊。
基於融合網路的IP電話代表的是一種工作方式、一種溝通的途徑,現代化企業的通信應該是基於IP融合網路的通信,其中包括語音、視頻、即時簡訊、傳真、呼叫中心、CRM系統等。由於採用了基於IP的語音和數據融合網路,辦公效率將會大大提高。

網路融合 -網路融合的趨勢分析和展望

隨著IP應用的普及,在20世紀90年代中期,業界提出了電信、計算機、廣電三網合一的設想,但是由於技術和管理體制等方面的原因,三網合一一直未能有實質性的進展。21世紀初,電信界基於IP電話的網關功能分解的思想,提出了以軟交換為核心的下一代網路體系架構,這就是早期的下一代網路(NGN)。NGN革命性的貢獻在於採用了業務、控制、承載與接入分離的分層體系結構,支持水平業務提供模式,摒棄了傳統的垂直業務提供模式,從而大大方便了新業務的快速開發和有效提供,可以支持語音、數據、圖像等多媒體業務。早期以軟交換為核心的NGN架構比較適合傳統的固網(如PSTN)向下一代網路的演進。基於固網軟交換的思想,第三代合作夥伴計劃(3GPP)在其R4版本中引入了移動軟交換的概念,並在R5版本中提出了以IP多媒體子系統(IMS)為核心的第三代移動通信(3G)網路架構。目前業界普遍認為,IMS將取代軟交換,成為NGN業務層的核心控制技術,基於IMS的下一代網路代表了未來固定和移動網路融合(FMC)的趨勢

 

網路融合 -網路融合的概念和內容

 網路融合的概念
融合是未來網路發展的必然趨勢,其覆蓋範圍非常廣,涉及用戶、運營商、網路技術、設備與解決方案等各個方面。從用戶的角度來看,希望能夠通過有線無線融合的接入方式和簡單易行的通信方式來享受無處不在的個性化服務。對於運營商來說,希望通過統一的方式向用戶提供全業務運營,提高市場份額和利潤。
網路融合是採用通用的、開放的技術實現不同網路或網路元素的合併或融合[1]。融合可以充分利用網路資源,降低運營成本,增強競爭力;融合可以向用戶提供各種形式的業務和一站式的服務,使用戶不論在固定環境中,還是在移動環境中都能享受到相同的服務;融合還給運營商帶來增加收入的機遇,減少引入新業務的風險,使其很快成為全業務運營商。 

網路融合 -網路融合的內容

網路融合包括業務融合、核心網融合、接入網融合、終端融合和運維融合等多個方面。
業務融合是指運營商通過業務捆綁的方式,將多種分離的業務捆綁在一起,以更優惠的價格向用戶提供一站式的服務。業務捆綁提供的是一種商務的融合或經營層面的融合,不涉及底層網路技術的融合,其業務與接入網路和終端有關。其好處是在不對現有網路架構進行改造的情況下,充分利用已有網路資源,滿足用戶對統一通信業務的需求。這種融合早已開始,如美國地方貝爾運營商早在2002年就推出了業務捆綁服務,將本地電話、長途電話、互聯網和移動業務以打折的形式捆綁在一起,同時提供唯一的號碼和賬單。

網路融合.

 
核心網融合包括多個層面:核心承載層的融合、核心控制層的融合以及業務層的融合。
核心承載層的融合表現為一個統一的基於網際網路協議/多協議標記交換(IP/MPLS)的核心承載網將成為多業務融合網路,可以支撐所有有線和無線、移動和固定以及語音、數據和多媒體業務。基於IP/MPLS的融合可以簡化網路層次結構,節省網路運營和維護成本。採用多協議標籤交換(MPLS)技術的IP網路可以較好地提供業務的服務質量(QoS)和安全保障。
核心控制層的融合體現為通過軟交換或IMS技術為各種多媒體業務和終端用戶提供統一的會話控制和管理功能。但由於移動軟交換網路和固定軟交換網路在功能與協議方面存在較大的差異,目前的一種趨勢是採用IMS實現核心控制層的融合,提供面向未來的下一代融合網路。
在業務層,通過採用NGN的開放業務環境,可以使得業務的提供獨立於底層網路資源,向通過各種接入網接入的用戶提供統一的融合業務。目前已得到廣泛認同的業務與控制分離的下一代網路體系結構,以及得到廣泛支持的Parlay/開放式業務架構(Parlay/OSA)應用編程介面(API),為業務層融合提供了技術保障,使得業務開發更方便、快捷和經濟。實際上,業務融合才是網路融合的最終目的,其中業務類型既可以是簡單的業務或資費組合業務,也可以是有深度的融合業務,如基於呈現業務(Presence)提供的蜂窩一鍵通(PoC)業務。
接入網融合也是整個網路融合中重要的組成部分。未來的接入網路包括各種有線、無線、寬頻、窄帶接入網,以便最大限度地保證網路的覆蓋。因此,構建以IP為基礎的公共承載平台,實現寬頻和窄帶業務、有線和無線業務的融合接入,以及業務在各種接入網路之間的無縫切換是接入網融合的關鍵。在終端方面,融合體現為同一終端可以支持多種接入技術和業務,如同時支持有線、無線接入以及語音、數據和多媒體接入。
運維融合主要出於商業考慮,指的是運營商對自己擁有的固定網路和移動網路採用統一的計費營賬系統和運營維護系統,為用戶提供統一的管理界面,如統一的訂購服務、統一的賬單服務等,並實現用戶數據的統一存放和管理。用戶數據的融合將帶來更多的個性化融合業務,如混合放號、號碼攜帶、統一號碼等。

網路融合 -基於IMS的核心網融合趨勢

近兩年,FMC成為業界關注的熱點。其中,核心網路的融合是FMC的核心內容,也是最關鍵的一步,包括核心承載層的融合、核心控制層的融合以及業務層的融合。MPLS技術和IMS體系結構的發展為FMC掃清了道路。MPLS技術能夠幫助解決IP網路業務的QoS、安全、流量工程等多方面的問題,而IMS也憑藉其多種優勢得到了廣泛的支持,被認為是實現移動和固定網路融合和發展下一代網路的必經之路。 

網路融合 -IMS的分層結構和特點

 IMS是3GPP在其R5版本中提出的支持IP多媒體業務的子系統[1],它基於會話初始協議(SIP)體系,使用SIP呼叫控制機制來創建、管理和終結各種多媒體業務,是一種基於全IP分組傳送的與接入無關的網路架構,
作為網路融合的基礎架構,IMS體系包含4個層面,從上至下分別為:業務層、核心控制層、核心承載層和接入層。業務層可以支持3類應用伺服器:Parlay/OSA應用伺服器、SIP應用伺服器以及移動網路增強定製應用邏輯(CAMEL)應用伺服器,分別用於提供不同類型的應用;核心控制層基於SIP對會話進行控制和管理,包括網路終端的註冊以及SIP信令消息的路由等;核心承載層基於IP/MPLS的分組網路,為各種業務提供承載服務;最底層是接入層,提供IP連接接入網(IP-CAN)的接入功能,各種終端通過IP-CAN接入到IMS核心網路。
IMS包括的功能實體有呼叫會話控制功能(包括代理呼叫會話控制功能(P-CSCF)、詢問呼叫會話控制功能(I-CSCF)和服務呼叫會話控制功能(S-CSCF))、出口網關控制功能(BGCF)、媒體網關控制功能(MGCF)、歸屬用戶伺服器(HSS)、簽約定位功能(SLF)、多媒體資源功能(MRF)、IMS媒體網關(IMS-MGW)以及信令網關(SGW)等,IMS通過在業務層和核心控制層之間提供開放的業務介面,保證了業務提供與網路控制的分離。
作為下一代融合網路的核心,IMS的特點包括:採用增強的分層開放體系結構,網路結構更加清晰合理;業務開發獨立於接入技術,業務開發速度快;統一採用SIP進行多媒體業務的控制,可以實現真正的端到端的IP通信;經過進一步完善可以具有與接入無關的特點;支持移動性;採用統一的HSS集中管理和維護用戶數據,方便實現號碼與人的綁定;支持靈活的計費模式,能提供會話的業務類別、業務流量、業務時段等信息,供運營商制訂不同的計費策略。

網路融合 -基於IMS進行網路融合的原因

 軟交換技術的出現使人們曾經考慮核心控制層的融合可以採用軟交換技術。但由於軟交換起初是針對固定網路提出的演進方案,後來針對移動網路進行改造又提出基於移動軟交換的移動GSM網路的演進方案。雖然體系架構基本相同,但固定軟交換與移動軟交換在功能與協議方面的差異較大,使軟交換成為核心控制層融合焦點的可能性減小。
IMS雖然是針對3G移動網路提出的,但由於IMS採用與固網相同的SIP體系結構,具有接入無關性、支持用戶漫遊和用戶數據的集中管理等優點,從而使利用IMS實現網路融合成為可能。具體來說,主要有以下幾個方面的原因:
(1)IMS順應了網路IP化和業務多媒體化的趨勢。IP代表了技術融合的匯聚點,通過與MPLS等技術的結合,IP技術能夠出色地解決多媒體融合業務的承載;而多媒體化則代表了業務融合的匯聚點。
(2)IMS符合NGN業務、控制、承載與接入分離的要求,是軟交換的延伸,並在軟交換的基礎上對控制功能進一步細分,以形成一個更加靈活的通信控制平台,不僅可以實現人到內容伺服器的多媒體通信,而且還可以實現人到人的多媒體通信。
(3)IMS得到了多個標準化組織的支持,不斷發展和完善,大大加快了標準化進程,使IMS可能成為未來網路統一的核心控制技術。3GPP/3GPP2定義了IMS的網路組件和基礎架構,3GPP/3GPP2、ETSI TISPAN和ITU-T等組織都在研究基於IMS的下一代網路融合方案,使IMS成為基於SIP的通用控制平台,同時支持固定和移動的多種接入方式,實現全網路的融合。網際網路工程任務組(IETF)則定義了IMS框架下的SIP、會話描述協議(SDP)等及其擴展;開放移動聯盟(OMA)定義了IMS框架下的系列業務,如即時消息、一鍵通等。
(4)IMS在核心控制層引入了HSS。通過採用移動性管理技術以及集中設置的網路資料庫支持用戶漫遊和切換。
(5)IMS位於核心控制層,對會話提供控制和管理能力,用戶可以通過任何IP接入網接入,如GPRS、通用陸地無線接入網(UTRAN)、無線網格網路(WMN)、無線區域網(WLAN)、寬頻碼分多址接入(WCDMA)、CDMA2000、數字用戶線(DSL)、電纜(Cable)等,這些接入網路統稱IP-CAN。IMS提供的核心控制層面與接入無關,因此可以實現真正的固定移動融合。 

網路融合 -基於IMS的下一代融合網路架構

 給出了基於IMS的下一代融合網路架構[2]。基於IMS的NGN的目標是提供一個多業務、多接入、基於IP的安全可靠的網路,支持實時或非實時的業務。用戶數據集中存儲,業務應用以統一的方式提供。
在基於IMS的NGN體系結構中,業務層定義了兩個業務子系統:IP多媒體子系統和PSTN/ISDN模擬子系統。PSTN/ISDN模擬子系統為連接到IP網的傳統電話終端模擬PSTN/ISDN業務,使所有PSTN/ISDN業務保持可用性和一致性;IP多媒體子系統則由提供IP多媒體業務的所有構架在分組網路上的核心網路單元構成。
在接入層,在IMS的基礎上增加了對固網接入的支持,以向傳統終端提供PSTN/ISDN等傳統業務。其中,網路附著子系統(nass)和資源和接納控制子系統(RACS)是專為增強IMS的接入能力和QoS保障而提出的。NASS的功能包括IP地址分配、接入認證和授權、業務數據的配置和管理,以及相關的位置管理等。RACS則負責提供資源接納控制和關口控制功能,檢查NASS保存的簽約數據的授權。

網路融合 -基於IMS進行核心網路融合的關鍵

從目前的研究進度來看,IMS應用於移動核心網的標準已經成熟,可以支持2G和3G的移動接入方式。但是基於IMS的網路融合的技術標準還處於發展階段。
由於有線和無線網路在網路帶寬、終端鑒權、位置信息和資源管理等多方面存在差異,固定和移動網路在業務能力、體系架構、協議、編碼方式等方面還存在差異[3]。這些問題將成為IMS能否實現NGN核心網路融合的關鍵。因此還需要對3GPP IMS規範進行擴充和修改。高級網路電信與網際網路融合業務和協議(TISPAN)正在對IMS加以擴展以實現固定接入。
雖然IMS已經被業界認為是下一代融合核心網的技術,一些綜合運營商也在進行IMS試驗,希望通過IMS實現固定和移動網路的融合。但IMS無論從技術、標準,還是運營政策等方面,都面臨一系列的挑戰,基於IMS的網路融合尚有很長的路要走。 

網路融合 -接入網和終端的融合趨勢分析

接入網融合和終端融合也是整個網路融合中重要的組成部分。
雖然核心網的融合實現了業務、控制和承載多個層面上的融合,但接入網中還存在各種直接面向用戶的有線、無線、寬頻或窄帶接入網,以最大限度地保證網路的覆蓋。在無線接入技術方面,融合表現為2G/2.5G/3G接入網路的融合和終端的融合、CDMA和WCDMA的融合、GSM/WCDMA以及GSM/CDMA終端融合、移動接入和固定無線接入的融合。隨著DSL/WLAN/WiMAX/WMN技術的日漸成熟,未來的融合網路還應該能夠支持DSL、WLAN、WiMAX、WMN等接入方式及相應的業務,並解決好用戶漫遊的問題。另外,隨著數字電視等流媒體技術應用規模的日漸擴大,未來融合網路還應支持數字視頻廣播(DVB)等流媒體技術的接入方式以及相應業務的提供方式。因此,構建以IP為基礎的公共承載平台,實現寬窄帶業務、有線和無線業務的融合接入,以及業務在各種接入網路之間的無縫切換是接入網融合的核心。
在終端方面,融合體現為同一終端可以支持多種接入技術和業務,如同時支持有線、無線接入以及語音、數據和多媒體接入。隨著一些多模終端(如3G/WiFi雙模手機等)的出現,目前終端融合正在一定程度上進行。在使用融合終端接入時,終端應能夠在不同的接入網路之間無縫切換,這就要求核心網路中必須有相應的設備,如GSM網路的歸屬位置寄存器或3GPP IMS網路的HSS,能夠識別終端是從哪個接入網接入的。因此,從嚴格來說,終端融合需要在網路實現融合之後才會逐漸呈現旺盛的需求。

 

網路融合 -結語

未來網路融合的根本目標是業務的融合。從網路融合的發展趨勢來看,3G業務以及其他已有業務將承載在統一的IP/MPLS核心承載網上,核心控制層將採用IMS技術,在業務層採用統一開放的業務提供架構。隨著網路融合的加深,傳統固網、移動網、寬頻互聯網甚至有線電視網等網路之間的界限將會逐步消失。在核心網領域,將逐步採用IMS技術,在接入網領域,將呈現多樣化和IP化的趨勢,可以支持固定、移動、窄帶、寬頻等多種接入技術。終端則呈現多模化和智能化的趨勢[4],網路運營商將實現全業務運營。最終實現一個用戶、一個號碼、一個終端、一個賬單、一個核心網路、隨時隨地享受的全業務模式。