有关 3G移动智能网的解决方案研究

罗 毅

(民航西北空管局,陕西西安 710071)

现代网络技术的飞速发展对各行各业都产生了巨大的影响,各种新的应用都随之孕育而生。本文要谈的就是网络技术在通讯方面的应用——智能网,在此基础上主要对 3G移动智能网现状与它未来的发展状况的研究。

智能网是当今通信网发展的主要潮流之一,在国内外引起了广泛重视,被称为 21世纪的通信网,从其产生背景和发展历程看,智能网是计算机技术、电信技术以及市场驱动的产物

1 智能网的概述

智能网是一个用于产生和提供电信业务的体系结构,它能快速、方便、灵活、经济、有效地生成和实现各种新业务的体系。这个体系的目标是为所有的网络服务,即它不仅可以为现有的电话网络(PSTN)、分组交换数据网 (PSPDN)、窄带综合业务数字网(N-ISDN)服务,还可以为宽带综合业务数字网(B-ISDN)、移动通信网 PLMN和 Internet服务。

智能网是在现有电话网的基础上发展而来的,电话网是由程控交换机节点、7号信令网及业务控制计算机构成的。而智能网就是指带有智能的电话网或综合业务数字网。它的网络智能配置于分布在全网中的若干个业务控制点中的计算机上,而由软件实现网络智能的控制,以提供更为灵活的智能控制功能。智能网在增加新业务时不用改造应用端的硬件设备和交换机,而由用户自己修改软件就能达到随时提供新业务的目的。

智能网研究的目标不仅在于今天能向用户提出诸多的业务,而且着眼于今后也能方便、快速、经济地向用户提供新的业务。因此,智能网为向用户提供新业务采用了一种新的方法,即建立集中的业务控制点和数据库,进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目的。

而现在所说的 3G移动智能网,是在用于第三代移动通信系统的基础上。第三代移动通信系统最早1985年由国际电信联盟(ITU)提出,意即该系统工作在 2 000MH z频段,最高业务速率可达 页 电子 kB/s,预期在 2000年左右得到商用。从 1997年开始,由于第二代移动通信系统的巨大成功,用户的高速增长与有限的系统容量和有限的业务之间的矛盾渐趋明显,第三代移动通信的标准化工作开始逐渐进入实质阶段。目前,3G移动智能网的通信系统的框架已确定,将以卫星移动通信网与地面移动通信网结合,形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络,满足城市和偏远地区不同密度用户的通信需求,支持话音、数据和多媒体业务,实现人类个人通信的理想。

2 3G智能网的实现

2.1 智能网的结构

一般采用 IN/1的结构来实现智能网,它是智能网的起点。在 IN/1以前有 IN/2和 IN/1+计划, IN/2和 IN/1+的区别在于前者采用集中式业务逻辑,而后者采用分布式业务逻辑,且 IN/2在业务交换点中设置网路信息数据库;在生成业务时,既可以在脱机的计算机上进行,也可以在运行的交换机上进行。IN/1是将业务逻辑集中置于智能的中央计算机,由中央计算机去控制交换机,但它在选择路由和计费等方面仅具有有限的呼叫处理能力。其中的业务交换点、业务控制点及业务管理系统软件都是针对某种特定的业务,若要开放新的业务必须重新开发新软件。

图1 IN/1的结构

智能网的目标是逐步完成的,目前正在建设的国际和国内智能网是智能级 1,即 CS-1,CS-1主要限于向电话网、窄带综合业务数字网和在一个网的网内提供各种智能网业务。但是随着网路发展以及实际网路运行的复杂性,用户还有业务管理和业务生成方面的要求,因此在CS-2增加了网间互通业务、呼叫方处理业务(如呼叫转移、呼叫等待等)、终端移动性业务、业务管理业务、业务生成业务等。

目前对于 CS-1和 CS-2方面的建议已经标准化,现正着手 CS-3方面的研究。除了对 CS-3进行研究外,还在研究长期智能网结构(LTA)。智能网结构的研究是为适应当前技术的快速进步,用户对业务需求的快速增长,各种业务间的互连以及由于通信市场引入竞争机制而提出的,目的在于提出一种灵活、适应新技术发展、又能满足各种可能的业务需求的新型通信网控制和管理机制。

因此,智能网的发展是以业务发展为前提,并且将逐步扩展到移动通信和宽带通信领域,还要与电信管理网结合起来,提供一种更灵活、适应最新技术发展的通信系统。

随着国内电话网不断扩大,用户对多种电话业务需求的日益增加,电信部门从 1994年开始采用智能平台的技术手段推出了 200、800等智能业务。但智能平台只能作为全国性智能业务的一种过渡技术手段,不能满足智能业务长期发展的需要。

早在 1994年,鉴于对国际智能网业务的迫切需求,我国首先建设了国际智能网,提供 300、800及VPN三种业务。从 1995年起,开始建设国内智能网,它与国际智能网是分别进行建设和使用的,各自提供不同的业务,拥有各自的用户。两个智能网间是不互通的。

2.2 3G智能网的解决方案

目前固网运营商利用已有的宽带 IP网采用 IEEE 802.16d等宽带无线接入技术使固定智能网向移动智能网发展,但从发展的角度看移动宽带无线接入采用的是无连接的分组统计复用,核心网全 IP化是大势所趋。由于 3G不能很好地支持宽带无线接入,向全IP化演化需要一个漫长的过程。IEEE 802工作组在成功制订无线局域网(WLAN)标准的基础上,按照宽带无线互联网接入需求,进一步发展制订了无线城域网 (WMAN)标准: IEEE 802.16d/e、无线 广域(WWAN)标准: I EEE 802.20以及漫游切换标准:IEEE 802.21。

3G移动智能网做为下一代网络(NGN)的重要部分,其体系结构的发展演进也受到软交换技术的影响。由于其核心网采用全 IP方式进行承载,从而保证了 3G的全 IP核心网能够与下一代网络核心网实现有效的融合和互通,按照软交换网络功能分层的模型,3G智能网可以分为 4个层面,即接入层、传送层、控制层和业务层,如图2所示。

图2 3G智能网功能分层的模型

从分层模型中可以看出媒体网关控制功能(MGCF),呼叫状态控制功能(CSCF),移动交换中心服务器(MSC服务器)是位于控制层的逻辑功能实体,主要完成呼叫控制功能,即呼叫连接的建立和释放,以及实现与各种不同的网络(如 GSM、CDMA、PSTN、其他运营商的UMTS网络、IP多媒体网络等)的信令互通。在接入层上媒体网关和 CDMA网(MGW)的承载通道转化为适合在 IP网上传送的功能。需要指出的是,IP多媒体子域和电路域都存在MGW功能实体,从功能实现上说,IP多媒体子域中的MGW和电路域中的MGW是同一设备。为了网络结构的清晰,可以将电路域的MGW表示为 CSMGW,IP多媒体子域中的MGW表示为 I M-MGW,SGW则主要完成 IP网侧信令与电路交换网络侧信令协议也就是 7号信令的翻译和转换。多媒体资源处理器(MRFP)和多媒体资源控制器(MRFC)是 3G核心网中实现多方呼叫和多媒体业务提供和控制的逻辑功能实体。在核心网分层模型中,MRFP是处于接入层的逻辑功能实体,主要实现多媒体资源的提供和承载。MRFC则是处于控制层的逻辑功能实体,主要实现对MRFP中多媒体资源的控制。

2.3 软交换对 3G智能网的支持

下一代网络(NGN)并不是电信网、计算机网和有线电视网的物理结合,它主要是在高层业务应用上的融合,在网络层上实现互联互通,在应用层上使用统一的 IP协议。所以,NGN明确的概念是:NGN是以业务驱动为特征的网络,让电信与电视和数据业务灵活地构建在一个统一的开放平台上,构成可以提供现有 3种网络上的语音、数据、视频和各种业务的网络解决方案。从NGN的概念出发,可以看到NGN的一个核心思想:媒体与业务分离,媒体与控制分离,即业务驱动,业务与网络分离。

NGN的是核心就是软交换技术。软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能,包含呼叫选路、管理控制、连接控制(建立会话、拆除会话)、信令互通(如从 SS7到 IP)。软交换是 NGN的控制功能实体,是NGN呼叫控制和连接控制的核心。它独立于底层承载协议,完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能,并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务,并向第三方提供可编程能力。

3G无疑是下一代网络的一个有机组成部分,因此作为NGN主流解决方案的软交换在 3G中得到广泛的应用是顺理成章的,可以有效地促进未来基于软交换的单一通信网络的形成。我们应用软交换技术解决3G方案的时候主要是体现在以下 3个方面:

(1)网络模型是分层的。整个网络分为接入层、控制层和业务层等层次,各层分别完成特定的功能,互相配合,共同实现系统的目标。这是软交换系统的最主要特征,也是其区别于现有网络的最重要标志。

(2)协议接口是开放的。软交换系统全部采用标准化的协议接口,以便于不同厂商设备的互联互通。这种标准化不但表现在软交换系统和其它网络(如PSTN、P*MN、 IN和 Internet等 )之间, 也表现在软交换系统内部各设备之间。

(3)软件系统是可裁剪的。软交换系统各设备的软件系统也是分层的。以控制设备为例,它可简单地分为协议适配层、呼叫和资源管理层、业务交换和应用适配层。协议适配层可以根据接入 /控制/互联的设备不同进行裁剪,呼叫和资源管理层保持功能逻辑上的相对独立,业务交换和应用适配层则根据开展具体应用的不同而取舍。

3 3G移动智能网的应用和发展

3G的开放性、高带宽使得在它上面运行的业务呈现出丰富多彩、极具个性化和吸引力、方便等特点。而手机增值业务的蓬勃发展将进一步释放 3G的潜能,对 3G的普及带来巨大的推动作用。3G移动智能网上开展增值业务的种类包括如下几种。

多样化、个性化的娱乐服务:其中包括手机动画、宽带多媒体、手机电视等。F lash动画现在风靡互联网,随着 3G时代的到来,手机用户对互动多媒体体验应用体验的要求也不断提高,而利用 Flash创造的手机动画则是实现这一梦想的一个不错的选择。移动商务类。移动商务被广泛认为是电子商务的核心应用,未来市场潜力也是十分巨大的。移动办公类。面向工作性质流动性比较大的岗位和职业,比如交警、保险行业等,在外执行任务的交警、民警均能够随时通过随身携带的 3G手机访问警务系统,查询到每一位违章司机或行人的身份信息、违章记录等等,从而极大地提高警务处理的执行效率与准确性。

4 结束语

发展移动智能网的目的是为了给最终用户提供各种丰富的业务,移动智能网的面世,大大革新了个人移动电话的用途。作为提供移动增值业务的最佳方式,移动智能网在包括我国在内的世界范围内取得了巨大成功。而 3G的到来,把最出色的移动通讯和互联网技术引入新一代丰富的多媒体无线领域,对增值业务的发展将起到巨大的推动作用,同时增值业务的蓬勃发展将进一步释放 3G的潜能,两者相辅相成、相互推动的关系将使得 3G成为未来若干年内推动世界范围内各国 GDP增长的重要因素。

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