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CDMA核心网络的演进路线

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来源: 作者: 2019-02-26 18:13:12

CDMA的标准体系在发展过程中呈现出了3个特点:一是模块化发展,即无线络和核心络是独立演进发展;二是重用已有的技术,主要体现在核心络的演进过程中;三是CDMA无线络的技术发展进度较快,核心的发展相对比较滞后。在最近一次3GPP2会议上,CDMA发展组织(CDMAdevelopmentgroup,CDG)提出了加快发展CDMA核心的要求,这种要求的提出与运营商的实际需求是直接相关的。由于IMS技术在近几年的发展较快,在现有的电路域面临扩容压力的时候,不少运营商遇到了未来核心如何规划的问题,是直接建设多媒体域(multimediadomain,MMD)络还是将电路域升级到传统MS域(legacy ms domain,LMSD)阶段,等待IMS(IP多媒体子系统)技术成熟后再演进到MMD阶段。本文将详细分析电路域和分组域的演进过程以及IMS技术的成熟性,通过分析得出络演进的基本路线。

1 CDMA核心电路域的演进

现有的CDMA核心包括电路域和分组域两个部分,电路域存在两种可能的演进路线:一种是电路域保持不变,随着MMD的发展和成熟,电路域走向自然淘汰;另一种路线是电路域向LMSD方向发展,之后则遵从LMSD到MMD的演进路线身上发冷发热高烧不退

路线1:电路域不经过LMSD阶段。

电路域保持原来的状态,由MMD络提供用户的所有业务,等待电路域中的业务完全迁移到MMD络后,自然淘汰。这种路线不需要将络升级到LMSD阶段,可以节约投资。MMD络是未来的发展方向,这种思路也顺应了络发展的需求。MMD络的建设离不开IMS技术的成熟,现有的IMS标准已经规范了一个可运营的IMS系统,包括鉴权、注册、用户和业务数据管理、信令路由、会话管理、安全、计费以及对业务和漫游的支持等,这为该路线的实施提供了可借鉴的标准依据。

从目前的情况看,用MMD络承载所有的业务还存在一定困难,主要体现在以下几个方面:标准不够完备,对QoS保障以及语音业务的连续性(VCC)等问题还在讨论中;产品的成熟度还有待提高,尤其是终端产品的成熟度;在具有一定负载的络上承载实时类业务没有实际的经验可以参考;没有大规模商用的经验可以借鉴,这种路线存在一定的风险。

路线2:电路域向LMSD方向发展。

考虑到扩容的压力,电路域络可以向LMSD方向发展,与采用传统的交换设备进行扩容相比,采用LMSD软交换设备进行扩容的价格相差不会很大,LMSD软交换设备还具有容量大,便于组等特点,支持IP承载也有利于络的后续演进。

络演进到LMSD阶段后,其后续的演进路线也存在两种可能的方向:LMSD软交换承载的业务逐渐转移到MMD上,LMSD走向自然淘汰;LMSD软交换设备升级为IMS设备,演进并融入MMD络。

对于LMSD软交换向MMD的演进,一些软交换设备和IMS的CSCF设备可共用一个实现平台,这在一定程度上提供了软交换向MMD演进的可能性。但也存在一些问题:对于络演进的技术和标准,国际上还缺乏相应研究;在设计软交换设备时是否考虑到演进的问题,可能会受限于某些设备制造商的设计思路;由络的设计、运营维护带来的经济性问题也是需要考虑的。

无论采用哪种路线,在MMD络提供的VoIP的语音质量达不到电路域提供的语音质量的情况下,在MMD络提供的VoIP业务的可运营和可管理性达不到传统电信络运营和管理水平的情况下,电路域将会在很长一段时间内存在,可能是5年、10年或者更长的时间。如果电路域扩容的压力很大,那么选择LMSD阶段是一种可行的方式,如果电路域扩容的压力不大,那么就可以考虑等待IMS技术的成熟。

2 CDMA核心分组域的演进

分组域的演进主要受到了两个大的市场需求的驱动:一个是分组域要承载语音业务,另一个是为用户提供无缝业务。在分组上提供语音业务需要考虑业务的安全性、服务质量等问题,为用户提供无缝业务要求分组络能够支持多种接入技术。

从垂直的角度看未来的分组核心将是一个分层的络,从上到下依次是应用层、控制层、承载层和接入层,其中业务逻辑在应用层实现,控制层为业务提供会话控制的能力,承载由分组子系统实现。

分组发展的目标是具有高可用性、高可靠性、可运营可管理性,具有对不同业务实施灵活计费的策略能力以及接入技术的无关性。

目前使用的IP承载基本上没有独立的控制层面,未来的分组需要有一个增强的控制管理功能。一方面要解决资源的管理,包括资源预留和QoS路由等,另一方面要完成对接入的控制,根据络的实际容量和实际能力,对业务量进行接纳控制,对用户的访问进行安全接入控制。第三个方面是实现对业务的感知,IP承载如果能够感知到业务,针对不同的应用进行不同的处理,就可以实现针对不同业务实施灵活计费的策略。

未来分组络的高可用性技术要求络具有完善的故障检测技术以及故障条件下的处理技术。未来的分组络需要支持IPv6技术,IPv6能够最终解决IP地址的问题,而且能够为IP络提供增强的安全性能,增强的移动IP能力。对IPv6的支持也是未来络的重要特征。

分组络是扁平化的结构,未来的络中将不再有PPP协议,与现有的互联具有相同的特征,不同的接入技术都在络边界进行识别,核心络对接入技术透明,将不再区分不同的接入技术,是真正的全IP的络。

以上所描述的是未来5~10年后的络,还处于远景描绘阶段。比较实际的问题是需要考虑现有的络如何尽可能平滑地过渡到未来的络,这也是分组络在描绘络框架时考虑的问题,在将无线资源管理以及不同接入技术的识别等功能推向边缘的同时,尽可能保护现有络中的核心设备少发生或不发生变化。

3 IMS技术的成熟性分析

IMS采用分层的体系结构,为业务提供会话控制能力,承载由底层提供,业务逻辑在应用层实现。在IMS系统中,业务的计费和管理功能由统一的实体来实现,业务的QoS有专门的策略来实现从应用层到承载层的映射和控制。由于采用统一的平台提供业务,在IMS系统上实现的业务其互通性方面不存在问题,IMS系统为运营商提供了计费和业务管理的功能,简化了络运营和维护的复杂度,是目前业界比较认可的一个提供多媒体业务的平台。但是也有运营商对IMS不是很看好风寒风热感冒的区分
,认为IMS络过于复杂,没有考虑运营和管理的方便性、专门的安全等问题。

下面将对IMS的成熟性进行分析。IMS的成熟性包括3方面内容:技术成熟性、标准成熟性和设备成熟性。

(1)技术成熟性

现有的IMS技术包括鉴权、注册、用户和业务数据管理、信令路由、会话管理、计费以及对业务和漫游的支持等,这些技术为一个可运营的IMS络提供了强有力的支撑,使得在IMS络上提供多媒体业务成为可能。

IMS技术中需要完善的内容主要是IP络中承载多媒体会话型业务时需要解决QoS问题,另外就是用户在IMS络和传统络进行漫游和切换时,语音业务的连续性问题,这实际上是IMS络和传统络的互通问题,也是业界关注的一个热点问题。

(2)标准成熟性

国际上对于IMS的研究主要集中在3GPP、3GPP2和TISPAN等几个标准组织。

3GPP:R5阶段提出IMS概念,经历了R6和R7两个版本。其中,R5于2002年6月完成,主要定义了IMS络架构、主要元功能和基本会话管理流程;R6于2005年3月完成,集中对IMS的业务能力、策略控制和基于内容的计费等增强型特征进行完善,主要目标是将IMS相关标准完善成为具有可操作性的标准;R7正在制定中,主要工作是对IMS能力的优化与增强,如业务连续性、紧急呼叫、固定接入等,计划于2007年中完成。

3GPP2:定义了MMD系列规范。目前有3个版本,分别是Rev-0、Rev-A和Rev-B。Rev-0于2004年初完成,定义了MMD的基本框架和流程;Rev-A于2005年底完成,是一个比较成熟的标准体系,完成了基本呼叫、计费体系结构、离线计费问题;Rev-B正在制定中,主要解决基于业务的承载控制(SBBC)、计费和语音业务的连续性等问题,预计2007年上半年可以完成。

3GPP2定义的3个版本的MMD规范与3GPP定义的3个版本的IMS规范保持了一个基本的对应关系,但也存在一定程度的不同:MMD由IMS和分组核心两部分组成;MMD中的HSS不具备HLR的功能,3GPP定义的IMS中的HSS具有HLR的功能。3GPP定义了IMS上的智能,3GPP2尚未定义相关标准。

TISPAN:对IMS的研究主要针对固定接入以及固定络和移动络的融合。自2005年底开始陆续发布了R1系列文档,并于2006年初冻结,主要涉及需求、络架构以及宽带接入等,但是在接入的QoS、PES等方面还有待完善。

(3)设备成熟性

IMS的设备包括络设备和终端设备。比较成熟的络设备包括CSCF、HSS、BGCF、MGCF、MRF(MRFC/MRFP)、业务平台等,对于QoS、安全等标准中尚需完善的技术,目前各厂家还缺乏成熟产品,对于支持VCC功能的设备,各厂家也缺乏成熟的产品。

移动终端支持的IMS业务主要限于非实时、准实时的IM/PS/PoC等,支持IMS的终端比较少,已有的终端一般仅支持数量有限的IMS业务。IMS业务的相关接口未达到标准化水平,使得不同厂家终端之间的互通兼容比较困难,多数移动终端无法支持IMS标准鉴权加密,尤其是IPSec加密。总地来说,终端产品发展相对较慢。

据2006年2月Lightreading公司对来自全球的60个络运营商实施IMS计划的调查来看:已有8%的运营商在部署IMS,超过60%的运营商将在2007年年底之前开始部署IMS,19%的运营商在2007年之后部署IMS。据咨询公司Informa预测,2008年全球IMS用户将达1000万,2011年达到2亿用户。

不同的运营商对IMS的需求的侧重点不同鼻塞流鼻涕怎么办
,移动运营商看重IMS支持宽带移动多媒体业务能力,典型业务包括Presence、IM、PoC和视频共享等多媒体增值业务等。固定运营商受到移动业务分流、VoIP冲击以及传统PSTN替换的压力,对IMS的FMC(固定移动融合)特性表现出强烈的兴趣,典型业务包括企业用户的IPCentrex、公众客户的VoIP第二线业务等。全业务运营商以降低络总体运营成本,最终实现FMC为目标,比较看重固定移动融合类业务。

4 CDMA核心演进的基本路线

结合以上的分析,可以将CDMA核心的发展分为3个阶段:

第一阶段是传统的络,也就是现有的核心状态。对于语音类呼叫,采用基于电路交换的传输机制,核心中实现语音呼叫功能的部分采用基于二代的核心电路域,同时这一阶段的分组数据业务由核心分组域来实现。

第二个阶段是LMSD阶段,也就是通常所说的软交换阶段。该阶段是向全IP络演进的第一步,主要完成电路域的演进。在这一阶段中,传统的电路域演进到LMSD,语音业务的QoS有保证,且支持传统移动终端的接入,同时络支持基于IP的传输方式,支持采用更高传输效率的TrFO/RTO(transcoderfreeoperation/remotetranscoder operation)等功能,具备了向下一阶段演进的基础。这一阶段中的分组域基本保持不变。

第三阶段是MMD阶段,该阶段的目标是实现全IP的络。MMD包含两部分内容:一个是分组数据子系统(packetdatasubsystem,PDS),就是通常所说的分组域;另一个是IMS,即目前比较看好的可以提供多媒体会话型业务的IMS技术。不同运营商对采用IMS还是采用分组域的演进络作为最终的全IP络,保留有不同的意见,但络发展面临的基本问题是相同的,都要解决QoS问题,都要考虑接入的无关性等问题。

一般来说,国外的一些CDMA运营商其络建设比较早,移动用户逐渐趋于饱和,核心电路域面临的扩容压力不是很大,比较关注IMS系统的发展。他们的络发展可能会选择不经过LMSD而直接进入MMD阶段。一些新的CDMA运营商在建设CDMA络时,会选择直接建设LMSD软交换系统来为用户提供语音业务。他们的络发展可能会选择由LMSD阶段平滑过渡到MMD阶段。其他的CDMA运营商,在传统的电路域络面临扩容压力时,会考虑将传统的电路域升级为LMSD软交换系统,再考虑将整个LMSD系统平滑过渡到MMD阶段。

5 结束语

尽管有部分运营商对IMS技术不是很满意,但IMS仍然拥有了不少的试验场所,全球各大设备生产商也都有IMS相关的产品,并在积极推动IMS技术向前发展,也有不少运营商提出了对IMS的改进。络融合是未来络的发展方向,ITU和TISPAN对IMS的研究热点已经从络架构进入到协议和技术方案等细节,将大大促进IMS的产品化进程。

CDMA分组络的演进目标也是接入的无关性,也在向络融合的方向发展,但由于还没有一个可用的络结构图,更谈不上产品,所以它的发展将滞后于IMS技术,但CDMA分组络演进试图解决的问题,也是IMS技术所面临的问题,两种技术的发展将是相辅相成、互相促进的关系。络发展到最后将是电路域核心逐渐消亡,基于分组的络提供所有业务的一个全IP络。

参考文献

1孙少陵.IP承载技术发展趋势.电信技术,2006(7)

2龚双谨,刘多, 张雪丽, 续合元等.下一代关键技术及发展.北京:国防工业出版社,

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43GPP2X.S. All-IP core network multimedia domain IP multimedia subsystem-stage 2,2004

5张园.IMS应用模式研究.人民邮电报,2006年6月16日

EvolutionofCDMACore Network

LiuRongduo,XinWei

(InstituteofCommunicationStandards Research, China Academy of Telecommunication Research of MII, Beijing 100045, China)

AbstractCDMAcore network is comprised by circuit network and packet data network, and is faced the problem of how to evolve to the all-IP network. There are two choices for the circuit network: to evolve to LMSD or not, the detailed analysis is given in the article. As the bear of the IMS network, packet data network is required to consider the security, quality of the services and the apperception of the up layer services, the detail is discussed in the article. To answer the question of using IMS as the session control layer of the all-IP network or not, a detailed discussion is given from the view of the maturation of the standardization, technology and the equipments of IMS. At the end of the paper the total evolution roadmap of CDMA core network is given.

KeywordsCDMA,LMSD,MMD,IMS,evolution

(收稿日期:)

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