解析移動網(wǎng)絡技術發(fā)展
出處:趙慧玲 吳廣穎 梅承力 發(fā)布于:2011-08-31 10:36:23
移動網(wǎng)絡的發(fā)展目標將是基于IMS技術的網(wǎng)絡。IP化和融合化成為移動網(wǎng)發(fā)展的主要特征。基于IP化的網(wǎng)網(wǎng)絡結構,不僅可以顯著降低網(wǎng)絡成本,實現(xiàn)簡單而高效的網(wǎng)絡運營,并能快速部署新型業(yè)務。LTE引入后分組域也將在網(wǎng)絡演進中起重要作用。
1. 移動TDM電路交換退出歷史舞臺
由于傳統(tǒng)的移動TDM交換機面臨容量小、節(jié)點數(shù)量多、部分設備老化、運維成本增加,并且部分廠家不再提供設備維保等問題,運營商普遍啟動了網(wǎng)的IP化戰(zhàn)略。
TDM就是時分復用模式。時分復用是指一種通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖,同時在同一個通信媒體上傳輸多個數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音和視頻信號等的技術。技術裝備產(chǎn)品研制過程的各項活動均產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。 這些數(shù)據(jù)基本上可以分成兩個類型:一種是產(chǎn)品技術數(shù)據(jù);另一種是產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)。 與產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)主要的區(qū)別在于,產(chǎn)品技術數(shù)據(jù)通常是通過技術手段得到的, 而不是由工程師設計出來的。產(chǎn)品技術數(shù)據(jù)包括各種仿真試驗、物理試驗或其它技術分析手段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)通常只需要以文件的形式(非結構化)進行管理,PDM軟件能很好地滿足產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)管理的需求。 然而,對于產(chǎn)品技術數(shù)據(jù)則需要采用結構化的方式進行管理,才能滿足用戶對技術數(shù)據(jù)進行查詢、展示、分析、計算等需求。
在長途和省級層面移動交換機加速退網(wǎng),實現(xiàn)固定、移動網(wǎng)的融合,退網(wǎng)后以移動軟交換為主進行網(wǎng)絡演進。同時,運營商根據(jù)業(yè)務需求驅動,引入IMS系統(tǒng),提供多媒體業(yè)務,形成軟交換與IMS并存的網(wǎng)絡結構。這種思路的主要特點是固定、移動軟交換技術成熟,已經(jīng)進行了大規(guī)模的部署,運營商可以快速實施網(wǎng)絡的IP化演進。
2.寬帶分組域將在網(wǎng)絡演進中扮演重要角色
LTE引入后,寬帶分組域無論在移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務支撐還是在IP承載網(wǎng)絡的演進方面都將起到重要作用。分組域將主要完成IP承載控制的功能和IP傳送功能。
LTE(Long Term Evolution,長期演進)項目是3G的演進,始于2004年3GPP的多倫多會議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術,而是3G與4G技術之間的一個過渡,是3.9G的標準,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能,提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。
LTER8版本中20MHz頻譜帶寬無線側下行速度高達100Mbps,后期可演進到1Gbps,為適應無線側的速度增長,對網(wǎng)構架進行進一步的演進就成為3GPP組織研究的一個重點課題,這就是我們今天常常談到的“系統(tǒng)構架演進”即SAE項目的重要內(nèi)容,也是更名后我們通常把它稱為“演進的分組網(wǎng)”即EPC。
業(yè)界LTE/EPC設備的IOT測試在MSF論壇推動下于2009年3月開始;EPS是未來移動網(wǎng)絡演進的方向,主要特征包括:全面分組化,提供真正意義上的純分組接入;支持多接入技術,除支持現(xiàn)有3GPP系統(tǒng)接入外,同時支持非3GPP網(wǎng)絡(如CDMA、WLAN)的接入,并支持在3GPP網(wǎng)絡和非3GPP網(wǎng)絡之間的漫游和切換;支持端到端的QoS保證,增加了對實時業(yè)務的支持,通過簡化網(wǎng)絡架構和信令流程,降低業(yè)務連接的時延小于200ms;網(wǎng)絡層次扁平化,在用戶面進行節(jié)點壓縮,取消了RNC,網(wǎng)用戶面節(jié)點在非漫游時可合并為一個。
EPS的這些特征不僅滿足了下一代移動網(wǎng)的需求,也為網(wǎng)絡融合提供一個新的平臺,受到業(yè)界廣泛關注。
EPS英文全稱是Electronic Power Steering,簡稱EPS,它利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進行動力轉向。EPS的構成,不同的車盡管結構部件不一樣,但大體是雷同。一般是由轉矩(轉向)傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉向器、以及畜電池電源所構成。Enterprise Project Structure(EPS)能反映企業(yè)內(nèi)所有項目的結構分解層次,是企業(yè)內(nèi)所有項目的一種組織形式。EPS為樹狀結構,該結構可以根據(jù)公司的需要分解為不同的層次,以滿足企業(yè)對項目執(zhí)行情況的和工作協(xié)調(diào)的要求。 EPS的層次節(jié)點可以代表分公司、部門、項目地點、項目類別等。具體項目可以存在于任一EPS節(jié)點中,每個節(jié)點可以包含多個項目,企業(yè)中的每個項目都必須包含在EPS節(jié)點中。
EPS標準從2004年啟動R8版本,該版本制定了EPS的主要功能,目前已凍結。R9版本針對一些增強功能進行研究,功能也基本凍結,3GPP目前正在制定R10版本的需求和功能。EPS系統(tǒng)包括無線網(wǎng)接入網(wǎng)(可以是LTE、CDMA、WLAN等)和網(wǎng)EPC。該架構中,EPC系統(tǒng)同時支持3GPP接入(如LTE)、信任的非3GPP網(wǎng)絡接入(如CDMA)和非信任非3GPP IP網(wǎng)絡接入(如WLAN等)。其中PDN GW作為接入的設備,不同接入網(wǎng)絡的接入網(wǎng)關(LTE無線網(wǎng)對應SGW,CDMA無線網(wǎng)對應HSGW,WLAN無線網(wǎng)對應ePDG)分別接入PGW實現(xiàn)異質(zhì)網(wǎng)絡的接入。HSS作為EPC網(wǎng)絡鑒權的,除支持LTE網(wǎng)絡外,對于CDMA和WLAN的網(wǎng)絡,則先通過3GPP AAA服務器統(tǒng)一處理后,也在HSS實現(xiàn)終的接入和鑒權。EPC作為IMS網(wǎng)絡和業(yè)務的接入承載網(wǎng)絡,通過PDN GW實現(xiàn)與IMS業(yè)務互通。
EPC網(wǎng)絡的主要特征包括:
(1)QoS機制進一步完善,能夠支持端到端的QoS保證。EPC系統(tǒng)因為引入了PCC架構,計費和QoS策略管理得到進一步的加強,更加靈活;
(2)全面IP化,提供真正意義上的純分組接入,將不再提供電路域業(yè)務,實現(xiàn)全IP的網(wǎng)。
(3)支持多接入技術,既支持和現(xiàn)有3GPP系統(tǒng)的互通,同時也能支持非3GPP網(wǎng)絡(eg. WLAN、WiMAX)的接入,并支持用戶在3GPP網(wǎng)絡和非3GPP網(wǎng)絡之間的漫游和切換。
(4)增加對實時業(yè)務的支持。簡化網(wǎng)絡架構,簡化用戶業(yè)務連接建立信令流程,降低業(yè)務連接的時延,連接建立的時間要求小于200ms。
(5)網(wǎng)絡層次扁平化。用戶面節(jié)點盡量壓縮,接入網(wǎng)取消RNC,網(wǎng)用戶面節(jié)點在非漫游時合并為一個。
EPC的目標與LTE是一致的:一是性能提高,減少時延,提供更高的用戶數(shù)據(jù)速率,提高系統(tǒng)容量和覆蓋率,減少運營成本;二是可以實現(xiàn)一個基于IP網(wǎng)絡的現(xiàn)有或者新的接入技術的移動性的靈活配置和實施;三是優(yōu)化IP傳輸網(wǎng)絡。但是不同于LTE,EPC更多地是從系統(tǒng)整體角度考慮未來移動通信的發(fā)展趨勢和特征,從網(wǎng)絡架構方面確定將來移動通信的發(fā)展方向:在無線側呈現(xiàn)出多樣化、同質(zhì)化的特征,在網(wǎng)絡側控制面與用戶面的分離以及用戶面的扁平化,滿足未來發(fā)展趨勢的網(wǎng)絡架構將使運營商在未來更有競爭力,用戶不斷變化的業(yè)務需求也將得到較好的滿足。
IP技術逐漸成為了移動通信網(wǎng)絡的主角,全網(wǎng)IP化已經(jīng)成為一種趨勢,為了實現(xiàn)并優(yōu)化IP業(yè)務,需要對現(xiàn)有的移動網(wǎng)進行必要的改進和優(yōu)化,逐步過渡到全IP的網(wǎng),EPC標準的目標就是取消電路域,電路域業(yè)務在分組域實現(xiàn),這就意味著支持E-UTRAN的是一個全IP的網(wǎng)。
EPC網(wǎng)絡實現(xiàn)了網(wǎng)的融合,支持各種3GPP接入方式和non-3GPP網(wǎng)絡的共接入,并支持多模終端用戶的無縫移動性。運營商全業(yè)務運營的發(fā)展趨勢,使得運營商開始面對運營多種制式網(wǎng)絡。支持多種網(wǎng)絡共接入的EPC網(wǎng)絡,實現(xiàn)網(wǎng)的融合,使得網(wǎng)絡結構更加簡單,降低了網(wǎng)絡運營成本。
EPC網(wǎng)絡控制面與用戶面的分離以及用戶面的扁平化的趨勢,也是應對網(wǎng)絡流量激增的必然選擇。單用戶的數(shù)據(jù)流量和高速接入用戶數(shù)的雙邊增長,使用戶面吞吐能力逐漸成為移動分組網(wǎng)絡設備的主要瓶頸,同時也導致分組網(wǎng)的投資飛速增長。對分組網(wǎng)進行控制面與用戶面分離,使得分組網(wǎng)只對網(wǎng)關節(jié)點提供用戶面處理,不僅大大節(jié)省了其他網(wǎng)絡節(jié)點如SGSN/MME的用戶面投資以及承載網(wǎng)的投資的快速增長,同時優(yōu)化了用戶面的性能。
寬帶分組域各網(wǎng)元的引入將對IP承載網(wǎng)絡的架構有一定的影響,根據(jù)業(yè)務流量的不同,網(wǎng)絡配置也會發(fā)生相應的變化。應結合網(wǎng)絡現(xiàn)狀和IMS業(yè)務網(wǎng)絡的能力配置,認真研究EPC的演進策略。
3.IMS是未來融合網(wǎng)的業(yè)務控制層
IMS,英文縮寫。IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng),是一種全新的多媒體業(yè)務形式,它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務的需求。另有相關圖書,同樣Independent Media Services,國際魔術師協(xié)會,信息管理系統(tǒng)等都有此簡寫。IMS即IP Multimedia Subsystem,中文意義為IP多媒體子系統(tǒng),是由朗訊(Lucent)提出的下一代通信網(wǎng)(NGN)實現(xiàn) IMS大融合方案的網(wǎng)絡架構, 貝爾實驗室在IMS關鍵領域的創(chuàng)新——業(yè)務增強層的各種技術,決定了朗訊IMS融合解決方案的先進性。IMS解決方案相對于軟交換的解決方案有著非常多的優(yōu)勢,在NGN市場正占據(jù)越來越重要的角色。
國際標準化組織早就將IMS定義為未來的控制架構,包括3GPP、TISPAN、3GPP2、ITU-T等。國際各大主流運營商的業(yè)務重點,正在或已經(jīng)從語音業(yè)務向融合業(yè)務和多媒體業(yè)務轉移,視頻能力更是各運營商戰(zhàn)略發(fā)展的重點。在中國,隨著3G牌照的發(fā)放,視頻通信等多媒體業(yè)務的需求也豁然顯現(xiàn)。以及對多媒體業(yè)務的管控能力和運營能力等特點,是運營商提供會話型多媒體業(yè)務和網(wǎng)絡融合的主流技術。
KDDI、NTT DOCOMO和Verizon都一致認為,從長遠的發(fā)展看,IMS將是固定網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡共同的業(yè)務控制層;特別是在LTE的引入階段,全IP的分組化網(wǎng)絡使IMS控制各種業(yè)務的地位更加凸顯。LTE(Long Term Evolution)項目是3G的演進,它改進并增強了3G的空中接入技術,采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的標準。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能,提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。
IMS發(fā)展的一個關鍵問題是業(yè)務能力平臺是否能夠開放,聚合用戶、CP/SP/AP,發(fā)揮電信與合作伙伴的整體優(yōu)勢。業(yè)務能力是各種業(yè)務系統(tǒng)的可重用業(yè)務單元,業(yè)務能力總體發(fā)展策略是整合、增強、共享和開放。通過開放,讓用戶參與業(yè)務提供,直接降低業(yè)務成本,縮小業(yè)務提供周期。電信能力需要與第三方或者其他系統(tǒng)服務能力組合和集成(眾多客戶特別是政企客戶的業(yè)務系統(tǒng)需要靈活的嵌入網(wǎng)絡/業(yè)務平臺能力);通過能力開放,電信能力才可以更好嵌入客戶業(yè)務流程以及與其他能力服務集成,提供融合業(yè)務,滿足客戶的業(yè)務融合需求。
目前業(yè)務能力API,Parlay API和Parlay X定義的接口有限,運營商需要拓展API接口定義范圍;向第三方提供SDK開發(fā)工具包,現(xiàn)在越來越多的人使用REST和SOAP類型的開放接口降低業(yè)務開發(fā)門檻。讓越來越廣泛的開發(fā)者參與到業(yè)務創(chuàng)新中來,是增強能動性的重要途徑。目前開放的方式有很多,例如,通過WebService接口將業(yè)務能力開放出去,供第三方調(diào)用。 Web Service屬于常見接口,IT開發(fā)者易掌握,門檻較低; 再如將SIP能力封裝成終端控件,提供給第三方調(diào)用,提供API文檔,可實現(xiàn)較復雜邏輯,但開發(fā)范圍受到終端封裝范圍控制。
4.RCS的進展與思考
RCS(Rich Communication System)是指除了語音通信外,還可以向客戶提供提供包括圖片、Flash、視頻、文本(IM、Presence)在內(nèi)的更多的交互和呈現(xiàn)手段,以創(chuàng)造豐富的溝通環(huán)境和體驗。一組程序,它們控制組環(huán)境下文件的共享訪問并跟蹤文本文件的變化。常用于維護源代碼模塊的編碼工作。
我們對理解的RCS,不僅僅是一項業(yè)務,而是網(wǎng)絡能力,我們更關注的是如何借鑒和提升電信網(wǎng)絡優(yōu)勢,提升更豐富和優(yōu)質(zhì)通信能力。初期可以IMS網(wǎng)絡技術為切入點,提供豐富的高質(zhì)量的VOIP服務、多媒體通信服務,同時將電信基礎業(yè)務能力有控制的向互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務滲透。
GSMA于2008年7月成立RCS(Rich Communication Suite,增強型通信業(yè)務組件)工作組。目前有60多家運營商和廠商參與,包括Orange、中國移動、Vodafone、NTT Docomo等。GSMA 移動通訊亞洲大會提供首屈一指的會議及研討活動,當中包括由來自亞洲區(qū)內(nèi)的移動通訊運營商、內(nèi)容供應商及其他設備供應商,著名行政總裁及董事會級管理人主持演說,向展示亞洲市場非凡的優(yōu)勢與機遇。GSMA標志GSM協(xié)會(GSMA)是一家性的貿(mào)易協(xié)會,代表著218個國家和地區(qū)的750多家GSM移動電話運營商。該協(xié)會成員為30多億GSM和3GSM用戶提供服務,占移動電話用戶的86%以上。此外,200多個制造商和供應商作為重要合作伙伴為該協(xié)會的計劃提供支持。GSM協(xié)會的首要目標是確保移動電話和無線服務可在運行并能方便使用,提高對個體客戶和國家經(jīng)濟的價值,同時為運營商及其供應商創(chuàng)造新的商業(yè)機會。
RCS目標是為用戶提供可定制的基于IP的增強型整合式服務,包括:增強型通訊簿、Rich Call、Rich,messaging等。RCS手機的目標是要達到原廠預先安裝,RCS平臺是要達到與原廠手機的兼容;組件基于IMS網(wǎng)絡實現(xiàn),不是建立新的標準,而是根據(jù)現(xiàn)有標準制定出可實施互通、基于IMS通訊的業(yè)務集。
RCS具有的商業(yè)價值包括:它可以增加運營商的業(yè)務吸引力,提供集成呈現(xiàn)能力的新業(yè)務;它的消息業(yè)務基于電話號碼,通過手機地址簿易于使用,將來可以與MSN-Messenger, Skype等用戶互通;它可以增強運營商對客戶個性化業(yè)務需求的響應,基于同樣的價格提供更好的服務,可以保持ARPU值和用戶的忠誠度,等等。
到目前為止,RCS已經(jīng)發(fā)布了三個版本:
RCS1.0:發(fā)布于2008年12月。在RCS1.0中,包含了RCS的業(yè)務集,即前文介紹的增強型地址薄、增強型呼叫、增強型融合消息。但是,RCS1.0只支持移動設備。
RCS2.0:發(fā)布于2009年6月,Q3 進行IOT測試。RCS2.0中,用戶體驗向寬帶和多設備環(huán)境延伸。其主要特點包括:
(1)多設備環(huán)境:可以任意終端通信
(2)寬帶PC接入RCS服務方面:客戶端支持網(wǎng)絡側、終端側接口;分組域PC客戶端的語音通話;基于會話的消息聊天;分組域呼叫的視頻共享;分組域呼叫的圖像共享;基于SIM卡的;文件傳輸;社交狀態(tài)呈現(xiàn)
(3)業(yè)務部署方面:基于OMA DM;RCS設置鎖定;RCS自動配置
(4)網(wǎng)絡地址薄:基于SyncML的同步機制;備份、恢復及提取功能;多設備同步;
(5)增強的消息通信:發(fā)往所有注冊設備的初始對話
(6)PC可以發(fā)短信/彩信
RCS3.0:發(fā)布于2009年12月,擬2010年Q1 IOT測試。RCS3.0在1.0和2.0的基礎上,又進行了相應的功能擴展和完善。其主要特點包括:
(1)寬帶PC接入RCS服務方面:PC客戶端與手機或其它PC客戶端的視頻通話
(2)服務推薦
(3)內(nèi)容共享擴展:不帶語音呼叫的點到多點內(nèi)容共享;不帶語音呼叫的點到點內(nèi)容共享
(4)增強的社交信息呈現(xiàn):包括位置信息、個性化邀請、URL標簽
(5)增強的消息通信:閃爍、表情符、組列表
(6)PC上增強的短信/彩信體驗
(7)融合消息:IM SIP simple/SMS/MMS interworking(候選)
網(wǎng)絡與業(yè)務的發(fā)展為RCS的引入奠定了基礎,,互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,需要與通信基礎能力相結合:如SNS社交網(wǎng)站、電子商務網(wǎng)站、其他Web 2.0應用等;第二信息服務的需求,信息服務需要與通信基礎能力相結合:如行業(yè)應用、個人應用、物聯(lián)網(wǎng)應用等,需要通信基礎能力更好的發(fā)揮調(diào)度的作用;第三,LTE等無線超寬帶技術的發(fā)展,需要提升基礎通信能力,提供端到端全IP化的語音和多媒體通信服務。
IMS的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈成熟性密切相關,RCS工作組目前成為推進IMS的成熟和商用的一個熱點組織。RCS(Rich Communication Suite)工作組于主要致力于推動IMS實現(xiàn)商用,推動IMS產(chǎn)業(yè)鏈快速成熟,快速應用移動新業(yè)務,為用戶提供可互通的、融合、豐富的通訊體驗。RCS工作組主要基于已有的標準(包括3GPP, ETSI, OMA, GSMA)制定出一個可實施、可互通、基于IMS的業(yè)務集,提出RCS的實現(xiàn)標準并測試業(yè)務需求的滿足度、業(yè)務成熟度和業(yè)務互通性,推動IMS業(yè)務快速實現(xiàn)商用。我們在推動融合業(yè)務的同時也要重視IMS終端的開發(fā),包括硬終端和軟終端的應用,在軟終端的設計方面要有良好的用戶體驗。
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