全IP移动网核心网热点问题

7/31/2008,在全IP移动网的核心网方面，文章认为：由于采用了不面向连接的工作方式，简化了信令，克服了节点设备复杂化以及与传送网技术的发展相匹配，IP网将是全IP移动网的核心网。在全IP移动网的业务网方面，文章认为：因为电路交换网与分组交换网网络特性的差别，全IP移动网的业务网设计应当有别于目前简单的映射电路交换网的业务网设计，应该符合分组交换网网络特性，因此，从商业模型出发，对业务网与承载网相分离的说法需要重新审视。 

1、关于网络融合问题 

　　移动网与固定网的融合是技术发展和商业运作共同驱动的必然结果。要实现两者的融合首先要研究两者融合的可能性。从本质上说，移动网与固定网的主要差异体现在两个方面：首先是在移动性上有差异。固定网中的终端设备是固定的，而移动网中的终端设备是可以移动的，特别是移动终端可以在工作中移动，在移动中工作。其次是接入技术不同。固定网的终端是通过固定线缆接入到通信网中，由于线缆的固定性以及用户身份等数据的确定性，因而终端一般也不具有移动性；移动网的终端一般是靠无线链路接入的，由于无线链路的非固定性，造成以无线链路接入的终端的天然移动性。但现在随着技术的进步，技术的相互融合，情况发生了变化。固定网的终端也不是不能移动，它也开始具有一定的移动功能。比如说，一个笔记本电脑，人们用它在办公室可以工作(上网)，拿回家中也可以用它工作(上网)，在北京可以上网，带到上海也可以上网，这就是被称为“漫游”的技术，有了漫游技术使得固定终端也具备移动的能力。

　　当然，这种移动性和移动网中的终端的移动性有很大区别。在固定网中的终端是工作时不移动，移动时不工作，而移动网的终端可以边移动边工作。无线局域网(WLAN)的发展使得这个界限变得更模糊了，一般认为WLAN是固定网的延伸，在WLAN的支持下，固定终端也可以边移动边工作。将来随着技术的进一步发展，移动网与固定网的界限会更加模糊化，两者将更进一步走向融合，最终两者的差异将仅体现在接入手段和接入方法上。 

　　更进一步研究，从融合的角度来考虑，可以把移动看作是一种业务，一种是由若干逻辑功能实体组合提供的业务。任何其他业务网若希望具有移动性，只要在原有基本业务系统的基础上增加提供移动能力的逻辑功能实体，该业务即可具有移动性。一般来说，一个移动业务系统可以看成是无线接入加上基本业务系统和提供移动能力的逻辑功能实体组合而成的复合业务，如移动电话业务系统等于无线接入加电话业务逻辑功能实体加提供移动能力的逻辑功能实体，即将支持电话业务的逻辑功能实体和支持移动业务的逻辑功能实体组合起来。终端利用无线接入技术接入系统即构成移动电话业务系统。如果从这个概念出发，移动网和固定网的融合就很好理解，融合也就成为很自然的事情。 

　　移动业务的实现可以由3个逻辑功能实体组成，即注册地逻辑功能实体、访问地逻辑功能实体和论证与鉴权逻辑功能实体。如其承载网是分组网且无须考虑计费的区分(如不考虑漫游费，访问地费用不分成等)，移动业务的实现则可以由两个逻辑功能实体来组成，即注册地逻辑功能实体和论证与鉴权逻辑功能实体组成。移动功能可以在任何一个层面实现，如要在网络层实现移动性，只要将上述逻辑功能实体与网络层设备关联起来，网络层就具有了移动性。目前由IETF提出的移动IP(MobileIP)就是一种网络层的移动技术。如要在应用层实现移动性，只要将上述逻辑功能实体与应用层设备关联起来，应用层就具有了移动性。目前移动会话启动协议(SIP)应用系统、移动H.323应用系统就是属于应用层的移动技术。 

　　移动功能固然可以在任何一个层面实现，但其效果和用途是不同的。移动功能的实现，移动鉴权、计费的实现与商业模型密切相关。因此在什么层面上实现移动，完全取决与商业模型的选择，如商业模型是期望收取网络接入费，就需要在网络接入层进行鉴权与计费，支持移动的逻辑功能实体应放在网络层；如商业模型是不仅要收取网络接入费，而且还期望收取业务费，就需要按业务进行鉴权与计费，则支持移动的逻辑功能实体应放在应用层。更一般地说，对采用“粗放”的收费模式(打包收费或包月收费)支持移动的逻辑功能实体可放在网络层实现；对要分门别类，按用户的不同要求，提供不同的服务收取不同的费用的精细收费的商业模型，支持移动的逻辑功能实体则应放在应用层实现。 

　　不论是网络层实现移动还是应用层实现移动，非实时业务均以三角路由(通信过程均经由注册地转发)为好，因为可以保持数据通信的连续性；对于实时业务来说，时延是极为关键的指标，相对而言在切换过程中稍有间断不会严重地影响通信质量，信息传递延时则严重影响业务的质量，因而对于实时业务来说，三角路由(通信过程均要经由注册地转发)是不可接受的，通信双方必须采用直达路由。 

　　移动终端为了保持良好的移动性，要求终端小巧、易携带，因而不论发展到什么阶段，终端的工作显示屏总是很小。由于终端显示屏小，导致很多业务实际上在移动网中不可能实现；另一方面，移动通信的接入采用无线接入技术，会受到频率资源有限的约束，无法到达固定网可以提供的接入能力。因此，移动网中业务系统的复杂度实际上大大低于固定网中业务系统的复杂度，移动网与固定网的业务系统往往很难融合，大多数场合，移动网的业务往往是固定网的业务的简化和缩略版本。 

2、关于核心网的设计问题 

　　从理论上讲，分组交换技术能够综合实时业务与非实时业务、宽带与窄带业务，是实现业务综合的最佳技术，核心网理应是单一的分组网。但实际上核心网的设计问题一直没有解决。至今还在为核心网是用一个承载网来承载全部移动通信业务，还是用多个承载网来承载不同性质的业务争执不休。原因很简单，目前的确没有一个分组网能理想地实现对所有业务的综合，无论是ATM或者是目前的IP网都不行。 

　　ATM商业运作的失败，业务起点选择过高，ATM业务无法快速推广，是ATM从全盛走向衰亡的原因。 

　　IP技术采用不面向连接的工作方式，简化了信令，克服了节点设备复杂化问题。光纤通信技术的发展，DWDM设备的大量商用，使得传输资源不再紧缺和不再昂贵，形成了IP技术与传送网技术的匹配发展。从现实情况看，企业网中(无论大型企业网或中小型企业网)的业务几乎100%是IP业务；电信网上的业务也有快速IP化的趋势。IP电话在中国的成功，从理论上和实践上都已证实IP电话可供商用，在技术上并不存在不可逾越的困难，IP电话有迅速扩展使用的趋势。近来视讯业务有很大的发展趋势，而视讯业务的绝大部分也是IP业务。可以看出，目前电信网中的业务除了电话业务外几乎都是IP业务，而在可以预见的未来，IP电话将逐步取代传统电话，最终电话业务也将完全IP化。网络技术的发展和业务的发展都确定IP技术将是下一代网的核心技术。

　　20世纪末至21世纪初(即四五年前)，中国电信界的绝大多数专家都认为基于IP分组数字通信技术将会是下一代电信网的核心技术，下一代电信网将会是IP网。同时根据电信业务的要求，电信专家也指出，IP网在服务质量(QoS)及网络安全性能方面存在严重问题，必须下决心予以解决。当时，电信界的专家充满信心，认为这些问题不难在二三年内克服。但三四年过去了，IP技术没有发生根本变化，电信专家的期望没有实现。IP网三四年前存在的问题，在现在的IP网中依然存在。在此期间，IT界一直在努力改进IP网的性能，相应标准与设备产品也在不断完善，但一切努力都没有使问题发生本质上的改观。这使得电信专家对自己在三四年前所下的结论开始产生怀疑，怀疑IP技术的能力，怀疑IP技术用于电信网的可能性。

　　显然，IP技术在进入电信网的过程中产生了极大的问题，导致电信专家的观点发生动摇。问题出在哪里？安全问题、服务质量问题真是IP技术的克星？这些问题真是不可逾越的障碍吗？答案当然是否定的。反复研究表明，IP技术在电信业务中的失败，问题不是出在IP技术本身有什么天然的问题，而是出在Internet网的设计理念与电信网设计理念之间的巨大差距。Internet是以用户为核心，以用户自律为基础的非赢利性网络，没有中心，无需严格管理，网络的运营者不负责网络的安全，也不负责业务的赢利。Internet先是用于军事，随后用于教学科研，没有商业模型，无需赢利，直到Web巨大成功后才将它推向商用。正因为如此，Internet在商用上是有先天缺陷的。电信网则一开始就是以商业经营为目的的网络，它具有商业经营必备的全部属性。两者的巨大差异决定了从Internet发展到用于电信目的的IP网，不会是一个简单的借用过程，在设计上需要发生质的改变。很可惜，这一观点直到3-4年后才被认识到。

　　到目前为止，所谓电信级设备或电信级IP网还只是简单地将Internet搬过来，没有进行实质性的变化，只是在设备的冗余和可靠性方面接近电信网节点的水平。这才是近三四年用于电信业务网目的的IP技术没有取得进展的关键原因所在。 

　　近三四年电信业务及电信网的IP化之所以没有取得预期的效果，根本原因是电信界盲从Internet，将基于Internet设计理念的IP网不加改变地照搬，试图仅通过加载电信业务来实现电信网的过渡，没有考虑两者之间巨大的设计理念差异和Internet在设计上的固有缺陷。既然要将IP技术用于电信网，就不能不考虑电信网的特点、电信网的要求以及电信网的商业目的，就不能不对Internet与电信网的设计理念进行深入研究。考虑电信网的设计理念，以此来改造IP网，使之成为真正能用于电信目的的IP网，将是下一代电信网的方向。因此，全IP移动网的核心网将必定是IP网，而且是集Internet与电信网优点于一身的IP电信网。 

3、关于业务网的设计问题 

　　在3GPP和3GPP2中已经明确定义了多媒体多业务通信业务平台，这就是目前进展得热火朝天的IP多媒体子系统(IMS)。IMS是基于SIP协议的多媒体多业务通信业务平台，离实用尚有距离，比较适合终端是手机那样的小屏幕设备的业务系统[1，2]。 

　　全IP移动网显然并不局限于2G、3G等移动网，而是更为宽泛的移动网概念。随着技术的发展移动网和固定网的界限会越来越模糊，它们终将走向融合。从业务网的角度考虑，两者的差别将会是接入速率的高低(无线接入受频率资源的限制)和终端显示屏的大小。一般地说，移动网中业务系统的复杂性实际上是要大大低于固定网中业务系统的复杂度，移动网的业务系统与固定网的业务系统往往很难融合。尽管这么说，两者还是有很多共同之处，特别是移动网与固定网业务的基本设计原则相同。 

　　全IP移动网的特点之一是业务网与承载网相分离，是一种单一业务承载网、多业务网的体系结构。业务网节点设备与业务承载网设备不仅在逻辑上是分离的而且在物理上也是相互独立的。业务网和业务承载网分别设计，可以加速业务的开发速度，满足社会发展的需要。但是对一个商用的移动电信网来说，业务网和业务承载网完全分离则是不行的，这是由商业特征所决定的。建立业务网与业务承载网完全分离模型的业务网，很难实现可赢利的商业模型。Internet是业务网与业务承载网完全分离的典型，业务承载网(即IP网)的运营者(即ISP)和业务网的运营者(即ICP)是彻底独立的，相互之间没有联系。

　　在这种体系架构下，难以赢利，Internet的商业模型是失败的商业模型，这个观点已为业内人士广泛接受，并已列入Internet最大的问题之一。因此在下一代网的设计中，应避免重复这类问题。可以说业务网和业务承载网完全分离将不是下一代网的模型，在下一代网中，业务网和业务承载网既相互独立又相互联系。业务网要了解业务承载网的资源分配和使用情况，业务承载网要能感知业务网的资源需求，这个要求将导致下一代电信网整个体系结构的变化，将反映到全IP移动网中去。 

　　全IP移动网的特点之二是分组技术带来的多虚电路技术。电路交换网中一条物理链路对应一条连接，分组交换网中一条物理链路则对应多条连接(虚连接)，这是一个巨大的区别，特别反映在终端处。在电路交换网的环境下，一个终端与电路交换网只能有一条连接，因而在同一时刻(同一次呼叫中)终端只能做一件事，如果在同一次呼叫中终端要做多件事，就必须借助于业务网中其他设备(如接入点设备)；业务网和业务承载网是不分离的，网络的体系结构必然是层次结构，媒体流与信令流逐层汇聚，这两点是基于电路交换网的业务网的设计特点。

　　在分组交换网的环境下，一个终端与分组交换网可有多条连接，因而在同一时刻终端可以做多件事，无需借助于业务网中其他设备；业务网和业务承载网是分离的，业务网中的媒体流与信令流不需要逐层汇聚，是一种平面结构(业务网设备间的信任关系和地址解析等则要求层次结构)，这两点是基于分组交换网的业务网的设计特点。这是这两个业务网的区别，这些差异导致基于电路交换网和基于分组交换网的业务网设计上的不同。 

4、结束语

　　下一代网中移动网与固定网将要走向融合，广义的全IP移动网将很可能就是下一代电信网。从目前的现状来看，核心承载网有很多问题有待解决；业务网的设计也处于探索阶段，推出的技术有待于验证。新技术还在不断涌现，太多的问题有待于研究，可以说现在是一个机遇与挑战并存的时代，解决好相关问题将可能实现跨越式发展。