ＵＭＴＳ網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)

摘要：

文章在重點(diǎn)介紹3GPP中UMTS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展的同時(shí)，探討了全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向開放的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)、控制和承載分離、網(wǎng)絡(luò)智能化和個(gè)性化等方向發(fā)展的趨勢(shì)，最后指出全I(xiàn)P階段網(wǎng)絡(luò)融合工作的重要性。

關(guān)鍵詞：

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)；軟交換；智能化

ABSTRACT:

Emphasisofthepaperisputontheintroductiontotheadvancesofstandardsfor

UMTSnetwork.ThedevelopmenttrendsofUMTSnetworktoopenarchitectures，

separationofcontrolandbearer，intelligentizationandcustomizationtiare

discussed.LastlytheimportanceofnetworkconvergencefortheAll-IPnetworkis

pointedout.

KEYWORDS:

All-IPnetwork;Softswitching;Intelligentization

自90年代移動(dòng)通信進(jìn)入高速發(fā)展階段以來，全球移動(dòng)用戶數(shù)每20個(gè)月翻一番，每天約有25萬人成為新的用戶。中國移動(dòng)用戶也呈現(xiàn)飛速發(fā)展的勢(shì)頭。2001年7月，中國移動(dòng)用戶數(shù)達(dá)到1.2億，中國因此超過美國成為世界最大的移動(dòng)通信市場。與此同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)也在飛速發(fā)展，并已成為現(xiàn)代人生活的一部分。新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)力是推動(dòng)信息通信系統(tǒng)演進(jìn)的重要因素。計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、電視網(wǎng)等加快融合為一體，寬帶IP技術(shù)成為三網(wǎng)融合的支持和結(jié)合點(diǎn)，這些都加速推動(dòng)著話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合，促進(jìn)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的應(yīng)用。

13GPP網(wǎng)絡(luò)側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的主要進(jìn)展情況

UMTS(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))是基于原泛歐GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)之上發(fā)展起來的第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)。UMTS主要的標(biāo)準(zhǔn)化工作目前集中在3GPP(第3代伙伴計(jì)劃)中進(jìn)行。3GPP的標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)過程分為R99、R4和R5版本，而且會(huì)在后續(xù)的工作中繼續(xù)出臺(tái)R6、R7等后續(xù)版本。R99是在2000年3月凍結(jié)的，R4在1年后的2001年3月出現(xiàn)第一個(gè)穩(wěn)定版本，R5將會(huì)在2002年3月面世。

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，不同的版本各有其特點(diǎn)：

(1)R99基本與2.5代GPRS的結(jié)構(gòu)相同，整體分為電路域和分組域。電路域包括MSC(移動(dòng)交換中心)、GMSC(關(guān)口移動(dòng)交換中心)等設(shè)備；分組域由SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))和GGSN(關(guān)口GPRS支持節(jié)點(diǎn))兩部分組成。HLR(歸屬位置寄存器)作為公共設(shè)施，存儲(chǔ)移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)和位置等數(shù)據(jù)。

(2)R4主要在電路域中將原MSC分離為MGW(媒體關(guān)口局)和MSC服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了承載和控制的分離。

(3)R5在分組域的基礎(chǔ)上增加了IMS(多媒體子系統(tǒng))，以加強(qiáng)在分組域承載的多媒體業(yè)務(wù)(如VoiceoverIP等)的控制，如圖1所示。R5結(jié)構(gòu)分為電路域(與R4相同，即傳統(tǒng)話音代理域)、分組域和與分組域配合的多媒體子系統(tǒng)。

圖1中，傳統(tǒng)話音代理域可支持現(xiàn)有話音電路交換的GSM/UMTS業(yè)務(wù)，只是交換節(jié)點(diǎn)的傳送采用IP或ATM。采用分組傳送仍然能夠完成傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，只是采用有效的寬帶交換。從總體來說，UTRAN(UMTS無線接入網(wǎng)絡(luò))與UMTS核心網(wǎng)的分組域一起作為Internet的接入部分。IP多媒體子系統(tǒng)中存在基于SIP協(xié)議的呼叫狀態(tài)控制功能(CSCF)，它作為多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)器，可以控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)(包括話音業(yè)務(wù))，并通過MGCF(媒體網(wǎng)關(guān)控制功能)以及MGW，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)PSTN/ISDN的互通。MRF(媒體資源功能)受控于CSCF進(jìn)行錄音通知等信息的播送。

2UMTS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)

用戶的需求、激烈的競爭和技術(shù)的發(fā)展將促使下一代核心網(wǎng)絡(luò)向著寬帶化、智能化和分組化的方向發(fā)展，多網(wǎng)融合成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，并已經(jīng)明顯地形成開放的網(wǎng)絡(luò)體系、控制與承載分離、網(wǎng)絡(luò)的智能化和個(gè)性化等特點(diǎn)。

2.1開放的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架

在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向第3代移動(dòng)通信發(fā)展的今天，多種網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出一體化的趨勢(shì)，即移動(dòng)、固定和IP等網(wǎng)絡(luò)一體化，在網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)上逐步形成了業(yè)務(wù)應(yīng)用、核心網(wǎng)、接入網(wǎng)以及終端用戶的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)仍在探討過程中，由于采用了全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提出了新的概念，接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的界限也在討論。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展逐步形成了以下特點(diǎn)：采用開放的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，將傳統(tǒng)交換機(jī)的功能模塊分離成獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部件。各個(gè)部件可以按相應(yīng)的功能劃分，各自獨(dú)立發(fā)展。部件間的協(xié)議接口基于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。部件化使得原有電信網(wǎng)絡(luò)逐步走向開放，運(yùn)營商可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要自由組合各部分的功能產(chǎn)品，進(jìn)而組建網(wǎng)絡(luò)。部件間協(xié)議接口的標(biāo)準(zhǔn)化可以實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)間的互通。

IP網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。其核心網(wǎng)絡(luò)分為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)控制、寬帶交換以及邊緣接入這4個(gè)域。

為了適應(yīng)多業(yè)務(wù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)管理，核心網(wǎng)采用基于業(yè)務(wù)需要的系列服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)控制。為了實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)網(wǎng)的一體化、智能化，實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，核心網(wǎng)定義了多種服務(wù)器：在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層面有負(fù)責(zé)核心網(wǎng)絡(luò)管理的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)的服務(wù)器；在網(wǎng)絡(luò)控制層面有支持業(yè)務(wù)生成的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器、處理各類呼叫的呼叫服務(wù)器等。

為實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在核心網(wǎng)絡(luò)部分將逐漸采用IP交換。由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展以及寬帶IP技術(shù)日漸成熟，核心網(wǎng)絡(luò)將基于IP交換，在傳輸層可采用IPoverDWDM、IPoverSDH、IPoverATM等多種方式。

基于不同的接入技術(shù)，核心網(wǎng)采用網(wǎng)關(guān)(GW)設(shè)備完成邊緣接入?？紤]到網(wǎng)絡(luò)接入和互通的服務(wù)器不同，第3代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)的接入，服務(wù)不同的用戶(包括固定用戶和移動(dòng)用戶)，因此核心網(wǎng)還需要通過不同的接入服務(wù)器接入用戶側(cè)業(yè)務(wù)。對(duì)于不同核心網(wǎng)之間的互通則通過多種網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行。

2.2控制與承載的分離

分離的目標(biāo)是使業(yè)務(wù)真正獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)，以靈活有效地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的控制和提供。用戶和運(yùn)營商可以自行配置和定義自己的業(yè)務(wù)特征，不必關(guān)心承載業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)形式及終端類型。這使得業(yè)務(wù)和應(yīng)用的提供有較大的靈活性，不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體能發(fā)揮最大的效應(yīng)。

R4標(biāo)準(zhǔn)最為突出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變就是在核心網(wǎng)絡(luò)的電路域?qū)崿F(xiàn)了承載和控制的分離，引入了軟交換的概念，參見圖3(分組域仍然沿用原R99中SGSN、GGSN接入外部網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，分組域的承載和分離目前尚在討論)。

UMTS無線接入網(wǎng)(UTRAN)通過Iu接口接入到核心網(wǎng)絡(luò)。在核心網(wǎng)中原有拜訪MSC分離為MGW和MSC服務(wù)器，GMSC分離為MGW和GMSC服務(wù)器。對(duì)于HLR設(shè)備、CAMEL相關(guān)設(shè)備和接口仍沒有改變。

MSC服務(wù)器主要包括呼叫控制和移動(dòng)性管理控制功能，其中也包括原VLR功能，以存儲(chǔ)移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)和位置數(shù)據(jù)。MSC服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端之間的接口，將完成無線接口高層信令與Nc接口的轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過Mc接口實(shí)施對(duì)MGW的控制功能。

GMSC服務(wù)器與MSC服務(wù)器的功能基本相似。由于它處于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)關(guān)口的位置，需要完成Nc接口信令與外部網(wǎng)絡(luò)信令之間的轉(zhuǎn)換處理。

媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)包括承載終端和媒體操縱設(shè)備(例如碼型變換器、回聲消除器等設(shè)備)。它能夠執(zhí)行媒體轉(zhuǎn)換和幀協(xié)議轉(zhuǎn)換。同時(shí)，作為信令配合設(shè)備，它應(yīng)終結(jié)從GMSC服務(wù)器傳送來的信令，在與承載相關(guān)信令部分應(yīng)終結(jié)Iu接口和Nb接口傳送過來的信令。

MSC服務(wù)器與MGW之間的Mc接口以H.248協(xié)議為基礎(chǔ)，并增加了3GPP定義的一些擴(kuò)展?；诰W(wǎng)絡(luò)間呼叫控制協(xié)議在Nc接口上傳送，可采用ITU-T定義的BICC等協(xié)議。Nb接口傳送承載控制信令和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，可采用基于ATM、IP或STM的AAL2/Q.AAL2、STM/none、RTP/H.245等方式。

2.3網(wǎng)絡(luò)的智能化和個(gè)性化

目前網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用是與具體的核心網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系的。一個(gè)業(yè)務(wù)的生成需要特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用固定的業(yè)務(wù)生成環(huán)境，這往往需要對(duì)核心網(wǎng)中的多個(gè)實(shí)體進(jìn)行修改，并引入新的終端設(shè)備。而下一代網(wǎng)絡(luò)需要快速的業(yè)務(wù)發(fā)展和部署，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的業(yè)務(wù)互通，實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的控制。因此，網(wǎng)絡(luò)的智能化和個(gè)性化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

未來業(yè)務(wù)生成可采用多種開放、可編程平臺(tái)。該種方式不僅限于現(xiàn)有的智能網(wǎng)方式，而且實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用與核心網(wǎng)分離。該方式包括：

●建立商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)(例如采用通用Java語言)；

●在底層設(shè)計(jì)混合的媒體業(yè)務(wù)；

●在業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)采用靈活的方式，可采用獨(dú)立的、委托服務(wù)器或分布式服務(wù)器環(huán)境(可采用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施中設(shè)備或終端設(shè)備來實(shí)現(xiàn))。

正如圖4所示，作為傳統(tǒng)的GSM電信業(yè)務(wù)，由規(guī)范開始定義一系列的電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)需要隨后定義系統(tǒng)特征來實(shí)現(xiàn)。這一切都是花費(fèi)很多的人力在設(shè)備和接口協(xié)議規(guī)范中明確規(guī)定的，所有GSM運(yùn)營商都是這樣。

當(dāng)采用基于多種業(yè)務(wù)特征組合方式實(shí)現(xiàn)的虛擬歸屬環(huán)境(VHE)時(shí)，在GSM和UMTS系統(tǒng)中利用其基本的承載業(yè)務(wù)，采用多種機(jī)制進(jìn)行。圖4中還僅僅舉例說明了幾個(gè)比較成熟的機(jī)制，如CAMEL方式(即其智能網(wǎng)方式)、MExE(移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行環(huán)境)和SAT(SIM卡應(yīng)用工具)等。但隨著全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的引入，實(shí)現(xiàn)VHE的手段也越來越靈活。作為業(yè)務(wù)第3方來提供業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)接入的安全性和業(yè)務(wù)生成的便利性將會(huì)決定該方式是否能夠在市場上占有一席之地。以下列舉了一些業(yè)務(wù)創(chuàng)建體系：

(1)開放業(yè)務(wù)體系(OSA)方式：為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者和第3方應(yīng)用定義了一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)化接口(即OSA接口)。OSA在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)能力之間提供一個(gè)紐帶。用此種方式提供的業(yè)務(wù)獨(dú)立于底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。業(yè)務(wù)為OSA的頂層，通過OSA與SCS(業(yè)務(wù)能力服務(wù)器)相連。SCS將OSA接口映射到底層規(guī)定的電信協(xié)議(例如MAP、CAP、H.323、SIP等)，因此對(duì)于業(yè)務(wù)來說是看不到網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性的。OSA的方式目前有兩種方式正在探討：CAMEL業(yè)務(wù)環(huán)境(CSE)之上建立OSA應(yīng)用協(xié)議接口(API)；直接在SIPserver上建立OSAAPI。

(2)CAMEL方式：引入全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，需要通過“軟SSF”完成SIP協(xié)議狀態(tài)和CAP基本呼叫狀態(tài)模型之間的轉(zhuǎn)換。

(3)網(wǎng)絡(luò)集成的JavaAPI(JAIN)Parlay方式：與Parlay組織起草的API比較類似，JAIN集團(tuán)也為不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)施桌面和服務(wù)器業(yè)務(wù)定義了Java標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)第3方在定義的接口下生成業(yè)務(wù)。

(4)SIPServer編程方式：IETF提出了多種SIP業(yè)務(wù)編程的方式，如呼叫程序語言(CPL)、SIP公共關(guān)口接口(CGI)、Java增強(qiáng)型的SIP等。

3結(jié)束語

本文重點(diǎn)介紹了3GPP全I(xiàn)P的進(jìn)展情況，但實(shí)際上無論是在3GPP還是在3GPP2，移動(dòng)通信的總體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架都在向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，但是在功能實(shí)體設(shè)置和所使用的呼叫控制、移動(dòng)性管理協(xié)議等方面，仍然存在著很大的差異。

ITU-T和運(yùn)營者融合組織(OHG)都在積極地推進(jìn)區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化組織的融合工作，希望在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)階段能夠最大程度地實(shí)現(xiàn)融合和統(tǒng)一，以便運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)漫游和業(yè)務(wù)互通等方面降低成本，最終讓利于移動(dòng)用戶。我們盼望著在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上在世界范圍內(nèi)能夠取得更大的融合。

(收稿日期：2001-11-26)

作者簡介

王志勤，信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院第二事業(yè)部通信技術(shù)體制與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長，高級(jí)工程師，中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組(CWTS)之GSM工作組組長，《數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)系列的主要制定人。1992年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)無線通信專業(yè)?，F(xiàn)主要從事移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、體制和技術(shù)發(fā)展策略的研究。