摘 要 MS为电信运营商提供了统一的业务提供平台和网络融合的基础，基于IMS的固定移动网络融合是网络演进的方向；对其网络融合架构进行了阐述。

0 引言

固定移动融合（FMC）是指网络的业务提供与接入技术和终端设备相独立。从用户角度看，FMC的目的是使用户通过不同接入网络，享受相同的服务，获得相同的业务。其主要特征是用户订阅的业务与接入点和终端无关，也就是允许用户从固定或移动终端通过任何合适的接入点使用同一业务。尽管FMC早在２０世纪90年代就被提出，然而由于技术上的限制、标准化工作的缺乏等原因，FMC并没有被广泛接受，相应的业务也没有广泛开展。

近年来，3G和基于软交换技术的NGN得到了飞速的发展，3GPP也在R4版本中引入软交换概念，使控制与承载进行分离。尽管固定网NGN技术和移动软交换技术都考虑了与传统网络的互通，并且从技术层面也可以解决固定网NGN与R4之间的直接互通，但移动和固定网的这种发展总体上是相互独立的。本质上它们只是各自解决了以往存在于TDM交换网络的传输成本和组网灵活性问题，其基本的共同点也就是控制与承载分离的软交换概念，而网络的融合还涉及用户数据、应用与业务、业务传送平台等各个层面。

就用户数据而言，固定网软交换沿袭了传统网络的做法，因此限制了业务触发的灵活性和与移动HLR融合的可能性；就业务传送平台而言，目前固定和移动两网还是相互独立的。鉴于软交换的技术特点和发展现状，在软交换技术的基础上进行不同网络的完全融合并不可行。

随着IP多媒体子系统（IMS）［1］技术的出现，FMC再次成为业界的热点。IMS是一个基于IP技术的、与接入无关的架构，它的主要特点是统一的用户数据、统一和开放的应用／业务层、统一的呼叫会话控制等。可见IMS是在软交换的基础上进一步对业务／应用与控制进行分离，并把用户数据进行集中，真正做到了与接入技术无关。正是因为其体系架构上的诸多优点，IMS被业界认为是固定移动网络融合的基础。

1 固定移动网络融合的必要性分析

固定移动网络融合的需求来自运营商面临的压力和挑战。由于传统电信网的业务提供模式存在一个业务一个承载的缺陷，从而导致很高的固定资产投资（CAPEX）和维护费用（OPEX），且业务部署缺乏灵活性。随着VoIP、移动通信和因特网技术的发展，运营商在传统网络上的经营模式正面临着前所未有的挑战，主要包括：传统业务的盈利能力减弱、移动业务对固定业务的冲击、来自因特网业务模式的冲击、最终用户对多媒体通信的需求等。

传统电信业的价值链比较简单，运营商完全依靠对最终用户提供有限的业务（如话音、短信）获得收益。尽管宽带业务和移动数据业务日趋成熟，但无论是固定网运营商还是移动业务运营商，它们都面临着“比特管道”（bit pipe）的压力。它们只是为大量的增值业务提供商提供了一个管道，而事实上，内容才是真正的每用户平均收益（ARPU）值高的业务。

对固定网运营商来说，随着VoIP和移动业务对传统话音业务的侵蚀，再加上固定网运营商之间的激烈竞争，他们已经陷入了增量不增收的困境。运营商已无法通过提供单纯的语音服务或因特网接入服务来盈利，他们必须找到创新的业务与基本的接入进行捆绑才能减少用户的离网率。移动运营商的境况似乎没有固定网运营商那么艰难，但同样面临ARPU值低、增长缓慢的事实。随着3G、WiFi或WiMax等无线接入技术的部署，移动运营商也面临着提升其在电信产业价值链中地位的重要机遇。

另外，因特网中的点对点（如Skype）通信方式、即时消息等多媒体通信方式（如MSN，Yahoo Messenger等）也开始对传统的电话通信模式产生广泛的影响。人们对通信的需求从单纯的话音通信扩展到视频通信、即时消息、流媒体等技术，而且希望能够以跨越固定和移动网络的便捷的使用方式来获得。

由于传统网络是一个业务一个网络的垂直结构网络，对运营商来说，提供多个业务就意味着需要维护多个网络，同时业务与网络的绑定也给新业务的引入带来了难度。传统网络本身的这种结构，正是运营商面临压力和挑战的根源。

当然技术的进步也为网络融合创造了条件。网络智能化、软交换技术、IMS等为新业务的引入和网络的融合提供了条件。特别是IMS，由于其与接入无关、统一的会话控制和用户数据、开放和统一的应用平台等特性，使得IMS成为业界公认的固定移动网络融合的基础。通过IMS可以实现真正的从业务、设备到网络的完全融合。

2 基于IMS的固定移动网络融合架构

IMS最初由3GPP首先在R5中提出的支持IP多媒体业务的子系统，后被3GPP2、ETSI TISPAN［2］和ITU等组织采用。IMS架构为电信运营商提供了一个电信级的基于IP的业务网络，它具有传统电信网的可靠性、可管理性、可运营性和可盈利性，同时又具有因特网的灵活性和对多媒体业务能力的广泛支持。

基于IMS的固定移动网络融合架构主要分成接入互联层、会话控制层与应用和数据层3个层面，如图1所示。



１）　接入互联层

接入互联层包括各类终端（如移动SIP终端、PDA、PC、机顶盒等）和IP接入网。IP接入网随不同接入技术而不同，分为移动接入（如GPRS）、无线接入（如WiFi）和固定接入（如DSL）。

3GPP　R5／R6定义了移动接入，即通过服务ＧＰＲＳ支持节点（SGSN）和网关ＧＰＲＳ支持节点（GGSN）接入IMS网络；固定接入，如DSL接入则通过数字用户线接入复用器（DSLAM）和宽带接入服务器（BRAS）接入IMS网络；基于WiFi的IP接入通过无线接入通路（WAG）和分组数据通路（PDG）接入IMS网络。网络附着子系统（NASS）和资源接纳控制子系统（RACE）完成对固定接入的接入控制［2］。

2）会话控制层

会话控制层的核心功能是呼叫会话控制功能（CSCF），它负责IMS会话控制。CSCF包括P-CSCF（Proxy CSCF）、I-CSCF（Interrogating CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF）等逻辑功能。P-CSCF是UE接入IMS网络的入口点，在UE和P-CSCF之间需要建立安全关联和SIP信令的压缩（固定网接入不需要信令压缩）。S-CSCF负责对IMS用户的鉴权、执行会话控制业务并维护每一个会话的状态。I-CSCF在IMS核心网中起到关口节点的作用，提供域内IMS用户的S-CSCF分配、路由查询以及不同IMS域间的拓扑隐藏等功能。

会话控制层还包括突破网关控制功能（BGCF）、媒体网关控制功能（MGCF）和信令网关（SGW）等用于和PSTN或PLMN CS域互通的功能。BGCF完成到PSTN／ISDN的路由功能，MGCF完成SIP和H.248的互通，并通过H.248对媒体网关实现控制。SGW完成IP和CS域信令传输层的互通。

媒体资源功能（MRF）提供话音和视频会议的必要支持，包括控制部分和用户平面的处理部分（如音频／视频流的混合）。IMS与其他IP网络之间的互通功能由应用层（ALG）和转换网关（TrGW）实现。ALG工作在应用层，为SIP消息进行IPv6和IPv4地址的翻译转换；TrGW则在用户平面实现网络地址（端口）转换功能NA（P）-PT。

3）应用和数据层

应用和数据层为最终用户提供业务逻辑。IMS架构和SIP信令可以灵活地支持不同的电话或非电话应用服务器，包括实现传统的基本电话业务，如呼叫前转、呼叫等待、会议等；同时IMS通过应用服务器（AS）可以提供基于SIP的非传统电信业务，如即时报文IM、PTT、Presence等。IMS通过IP多媒体业务交换功能（IMSSF）和传统智能业务（移动网络增强型逻辑的客户化应用（CAMEL）、智能网应用协议（INAP）等）互通，实现CS域和PS域已有的智能业务的继承。另外，IMS通过开放交换接入网关（OSA-GW）提供标准开放的应用程序接口（API），以便第三方能够通过这个接口安全地使用网络资源和提供业务能力，实现丰富的娱乐、游戏等业务。

IMS充分考虑了实际运营的需求，在QoS、安全、计费等方面都制订了相关规范。IMS架构是基于逻辑功能进行描述的，这给具体的物理实现以及逻辑功能的组合带来了极大的灵活性。得益于在固定网络、移动网络、IP以及企业网络方面的领先技术，可充分理解IMS网络的特性，知道如何帮助运营商根据其商业模式建立最合适的网络。这方面的技术专长也已经为电信运营商所认同，从阿尔卡特已经部署的IMS试验网的反馈也证实了这一点。

阿尔卡特的IMS方案构建于统一平台之上，即电信级计算平台（ATCA）和电信级的Linux操作系统。统一的平台可以让运营商根据不同的网络规模和策略进行灵活的配置，也意味着很低的OPEX、简单的管理和平滑的演进。

基于IMS固定移动网络的融合架构主要有以下几方面的特点：

a）统一的业务和应用平台。统一的业务和应用平台使得所有的应用层资源得以在所有业务之间共享，如用户业务数据、在线状态、位置信息、好友列表等。阿尔卡特IMS应用服务器（ALIAS）是IMS解决方案的主要组成部分，ALIAS支持可盈利业务和能力的捆绑，如视频电话／会议、即时短消息、PoC完全由业务平台提供；呈现、位置信息和计费等能力能被多个业务使用。开放和标准的接口允许第三方应用的引入。ALIAS提供基于SIP和Java技术的业务开发工具（SDK），从而方便新业务的开发和引入。

b）统一的用户数据。和传统网络不同，IMS架构中所有业务共享一个数据库。统一的用户数据是网络融合的基础。归属用户服务器（HSS）包括IM-HSS、HLR／鉴权中心（AUC）和用户定位功能（SLF），HLR可与IM-HSS合设，也可分开配置，IM-HSS和HLR之间可通过MAP接口进行通信。灵活的HSS架构使运营商根据具体的网络选择合适的配置，从而保护原有投资并保持设备的平滑演进和融合。

c）统一的会话控制。无论用户通过何种方式接入，业务的控制和提供都是统一的，而且是由归属域的CSCF和业务环境实现的。归属业务提供能力支持用户移动性，用户无论漫游到什么地方，信令消息都会路由到归属域。IMS融合方案中，A5020可以提供CSCF、BGCF功能，同时针对现有移动和固定网络的互通提供MGCF功能。

总之，基于IMS的固定移动网络融合架构为运营商提供了提升自己在整个电信产业价值链中地位的手段。也就是说，高ARPU值的大量新型业务将由运营商控制和提供。随着用户对新型多媒体业务的期望越来越高，传统上一个业务一个网络的垂直结构不再满足需要，而基于IMS的水平结构的网络必将成为固定移动网络融合的基础，并最终实现在任何时候、任何地点，通过任何终端和接入网络获得任何业务。