移动通信网络的演进与 NGN 的融合

  移动通信网有自己的从现在的2代、2.5代向3代乃至未来的超3代的演进方式,而NGN是业界基于PSTN网络提出下一代网络的概念。众多的相似之处以及通信网未来发展的大趋势决定了这两个不同的网络最终将走向统一。在此试图从移动通信网络与NGN之间的关系出发,对未来移动网的演进与NGN的融合阐述一些看法。
  
  1.蜂窝移动通信网向下一代演进的历程
  第一代移动通信系统是模拟话音通信,有制式多、互不兼容、安全性差、容量有限和不能提供数据业务等不足。以GSM为代表的第二代移动通信系统(2G)是数字移动通信,频率利用率和安全性有很大提高,但带宽有限、无法很好地满足数据通信业务的要求,并且由于标准不统一而无法实现真正意义的全球漫游。为了解决2G网络存在的上述问题,第三代移动通信系统(3G)被开发出来,并已开始商用。
  
  在2G向3G的过渡过程中出现了如GPRS、CDMA2O0OlX等2.5G系统。2.5G系统可以在一定性度上满足用户的移动数据业务的要求,但是在峰值速率等问题上没有达到ITU提出的标准IMT2O00的规定。
  
  2.5G没有做到的事情。似乎3G也很难做到。从目前的各种3G系统来看,除了在速率上能够比2.5G系统高一些之外,并没有更多优势。尤其是在全球统一标准的问题上,2G因缺乏统一制式而产生的全球漫游问题,3G并没有根本解决。3G同样有WCDMA、cdna2O00和TD-SCDMA三大标准。大概是出于对3G标准工作某种程度上的失望,超3G、4G等系统的技术研究和标准制定工作,在3G尚未大规模商用的时候就被提到ITU的议事日程。目前,对第四代移动通信标准和概念的讨论已开始了好几年。一般来说,一代通信系统的从概念提出到标准成熟,大约需要十年左右的时间;从商用系统开始部署到达到顶峰大约为10到15年的时间;而从开始被新技术取代到完全退出历史舞台大约不到10年时间。
  
  2.移动系统是下一代网络重要的组成部分
  业界基于PSTN提出了下一代网络(NGN)的概念。虽然目前对NGN还没有形成统一认识,NGN最终发展成什么样子,现在也难以描述清楚,但NGN对移动接入的要求是肯定的。自从2002年全球移动电话用户总数超过固定电话用户总数之后,这一点就被广泛地认同了。移动电话的大发展充分表明人们对移动性的需求,电话服务需要移动性,互联网服务同样需要移动性。越来越多的人希望在移动的过程中高速接入互联网,获取急需的信息,完成所想做的事情。所以,真正的NGN必须能支持普遍的移动性。
  
  移动网络自身的发展演进过程也具备了下一代网络的特征。一般认为下一代网络应该具有的特征在下一代移动网中也得到体现。首先是采用开放的网络构架体系。移动通信行业也提出了以业务为目标的类似NGN概念——开放业务接入体系(0SA)。其次,下一代网络是以业务驱动的网络,业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离。OSA要求业务独立于网络网络具有提供标准化的业务能力,借助于OSA,一方面提供了业务开发的灵活性;一方面也为业务的使用提供标准化的接入手段(OSA API);第三,下一代网络是基于统一协议的、基于分组的网络。移动网络也是如此,以WCDMA网络为例,它就沿着R99-R4-R5的演进策略,明确定位于以IP网络为基础的面向下一代的移动网络架构。
  
  实际上,移动网、PSTN网和互联网未来的发展也必将融合成为统一的网络,如图l所示。
  

 

  互联网发展的下一步将是下一代互联网——NGI;PSTN电话网发展的下一步即是通常所说的狭义的NGN;而移动网发展的下一步是3G乃至于4G网络。这三个网演进的同一趋势就是三网将趋向于融合统一。而且这种融合已经和正在发生。比如我们可以认为GPRS和WLAN的产生就分别是在移动网络上增加分组交换数据的功能和在固定局域网上增加移动性。而互联网和电话网的融合才产生了VoIP业务。同样,固定网络和移动网络本身也在相互接近,诸如无线市话系统(PHS)就可以说是赋予固定电话网移动性的表现。
  
  那么这三个网络相融合的最终结果是什么呢?这个问题实际上是下一代网络的核心问题。问题的结果必然是统一的广义的下一代网络(Uniform NGN—UNGN)。UNGN将会是分组交换、移动接入和固网NGN的发展融合的最终产物。
  
  中国全业务运营商对下一代网络的要求将是UNGN发展最大的驱动力。融合了互联网、移动网和PSTN网络的UNGN将使运营商能够使有线接入网络和无线接入网络共用核心网络,节省对下一代网络的建设投资;同时UNGN将会移动业务和固定应用业务平台结合起来,便于运营商灵活开展业务,从而全面提升运营商的竞争优势。因此对于全业务运营商来说,发展统一的UNGN是必然的趋势。
  
  对于用户来说,有线网络和移动网络结合到一起,可以实现真正的随时随地沟通,而且在通信手段和方式上也有了NGN更多的选择和更大的灵活性。所以说,未来的移动网是固网NGN的重要组成部分,它们的融合统一是未来通信网络发展的必然趋势。
  
  3.移动网与固定网在下一代网络中的融合
  (1)核心网上移动软交换和固定软交换的统一
  
  移动网络和固定网络的最大区别在于接入方式不同,但不管是固定接入还是移动接入都是NGN多种接入方式的一个子集。当然,接入方式的不同也使得移动网络和固定网络存在着很大的区别。由于移动用户漫游的特点,移动NGN的核心控制层——移动软交换和固定软交换相比,不但要处理呼叫控制,还要完成对用户的位置管理、数据库管埋、切换控制等移动网络所特定的功能。
  
  但是,移动软交换和固定软交换在本质上是一样的,都是业务/控制与传送/接入分离思想的体现,是NGN体系结构中的关键技术,其核心思想是通过软件的方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能,各实体之间通过标准的协议进行连接和通信,便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议,更方便地提供业务。
  
  (2)业务管理层
  
  NGN的发展要求将网络运营和业务运营相分离,形成一个独立于网络提供商的业务提供商,以此形成一个由多方构成的开放价值链,各参与方共同设计和提供业务。实现这一目标的关键技术就是采用开放的、标准的应用编程接口——Parlay API接口如图2所示。
  
 

  Parlay API开放的应用编程接口,为网络业务的创建和开发提供一种标准化的、安全简便的方法,从而实现业务的可携性,比如第2代移动通信中开发的业务同样也可以用于第3代移动通信。Parlay应用编程接口与具体的网络技术和协议无关,第3方业务开发商、独立软件提供商可以利用Parlay所提供的资源对网络进行控制从而达到生成新业务的目的,使大量新业务的应用成为可能。Parlay应用编程接口主要适用于混合网,具有简单、易扩充、可应用于不同类型的网络和业务的特点。
  
  3GPP还基于Parlay API提出了业务接入(OSA)结构,OSA通过向业务提供商提供一种开放的、标准的、统一的网络应用编程接口,为移动用户提供个性化业务。业务部署和网络运营分离,也使第三方业务提供商能公平的参与竞争,以利于实现多厂商环境和快速部署新业务。
  
  3GPP定义的开放业务接入(OSA)结构如图3所示。
  
 

  由此可见,固定NGN和未来移动网对于业务的目标是一致的。借助于API接口,移动和固定NGN可以实现两者在应用层的融合,这对于全业务运营商来说,可以充分发挥自己的优势,提升核心竞争力。
  
  (3)传送网
  
  对于传送网,固定NGN网络和未来移动网络的需求完全一致,都可以采用ATM/IP骨干网络,两个网络可以共用一个传送网络
  
  面对移动网络和固定网络日渐融合的业务以及更多来自第三方的丰富多彩的业务,一个统一的基于IP/ATM的分组核心网将成为多业务网络的基础,可以大大优化网络资源,提高带宽利用率,从而有效地降低运营成本,并节省运营开支,提升运营商的竞争优势。
  
  (4)接入网
  
  固定网络主要有如下几种接入技术PSTN/综合接入设备(IAD)/xDSL/LAN接入等;移动接入主要包括2G、3G的蜂窝网接入、WLAN、BWA、WPAN等技术。所有这些接入方式都可以通过各种网关或者直接接入到NGN的核心IP网络上,详见图4。
  

  4.NGN移动性的标准化进展
  目前相关国际组织针对NGN的移动性问题从不同的角度进行研究。3GPP和3GPP2着重研究IP多媒体子系统(IMS)的演进,它们所提供的移动性管理只对它们自己的系统有效,要实现在3GPP和3GPP2之间的IMS接入,需在两个多媒体系统之间进行协调互通。
  
  IETF正在研究移动IP技术,以实现路由器间的宏观移动性,但如何把移动IP应用于其它情况(如无线网)是个值得考虑的问题。
  
  ITU-T中的SSG负责IMT2000的协调和集中问题,且已开始撰写要求。
  
  5.总结
  随着电信市场的全面放开和各大运营商逐渐向各个业务领域拓展,以及新的个体不断进入电信市场,电信市场的竞争将越来越激烈。而高起点的、全业务运营的NGN网络,可以有效地提升运营商的核心竞争力。对于传统的电信运营商而言,随着技术的逐步成熟,用户对多样化、个性化业务的需求以及竞争的需要,各种传统电信网络,无论是固网,还是移动通信网,向下一代网络(NGN)演进的趋势是不可逆转的。但是在发展演进的过程中,必须保持各种业务的延续性以及对演进成本进行有效的控制,从目前的情况来看,移动网、固定网和互联网自身的独特要求在短时间内还无法从一个统一的NGN上得到满足。因此向NGN的演进还将是一个长期的渐进的过程,但移动网的演进与NGN融合的趋势将是肯定的。