FMC相关标准化情况及关键技术分析_标准汇编_电信_融合通信

FMC相关标准化情况及关键技术分析

李海花王健 2008/10/21

一、 FMC的含义

　　FMC （Fixed-mobile convergence，固定移动融合）是今天通信业发展的一个基本方向，融合的目标就是给运营商和最终用户提供一个统一的业务体验，而不管访问这项业务所用的技术。融合是由业务竞争和运营商降低网络的运营和维护成本而驱动。通过融合，运营商正努力提高资产的利用率，扩大覆盖范围，提高业务的易用性，扩展网络的多业务。

　　国际标准组织给出的FMC的定义为：“FMC指在一个给定的网络中, 向终端用户提供业务或应用的能力和机制，与固定/移动接入技术及用户位置无关。在NGN 环境中，FMC意味着向终端用户提供与接入技术无关的NGN 业务”。虽然该定义还没有完全达成共识，但是FMC已经作为NGN研究范畴中的一个重要组成部分。现在在NGN标准化过程中，ITU-T、ETSI都把固定与移动的网络融合(FMC)放在了NGN标准化工作的核心位置。

二、国际组织关于FMC标准化情况

　　目前国际或地区的标准化组织如ITU-T、TISPAN、3GPP等都从各个方面，各个角度展开了FMC的研究、发展和完善工作。

　　1. TISPAN相关标准化情况

　　TISPAN（Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking）隶属ETSI，专门负责NGN的相关研究和标准化工作。FMC是TISPAN在Release2阶段启动的研究课题，目前还处于需求分析阶段，即stage1阶段，主要的文档为ETSI TR 181 011《Fixed Mobile Convergence; Requirements Analysis》。该研究报告的初衷是对FMC的各种应用场景、业务能力、国际上相关标准组织的研究情况进行分析，从而明确TISPAN的相关研究范围和研究内容。

　　该文档的主要内容包括：

　　FMC应用场景：给出了和FMC相关的10个主要应用场景，并对每个场景进行了简单的分析和描述。

　　接入网类型：FMC需要考虑的接入网类型包括：移动接入、WLAN接入、WiMax接入、xDSL接入、Cable接入。

　　FMC相关业务：主要给出了FMC下特有的一些业务，或者FMC的引入可能会对现有业务产生的影响。基本业务部分主要描述了同时振铃、依次振铃、循环匹配（Cyclic hunting）、依次匹配（Sequential hunting）、始发呼叫的智能路由（Intelligent routing of outgoing calls）；补充业务部分主要给出了针对呼叫前转在FMC场景下的说明，主要包括允许的会话数量、允许的最大并发媒体流、支持的最大带宽应该属于定制参数，不受FMC场景的影响；关于消息类业务和增值业务在FMC场景下的特殊考虑还需要进一步分析。

　　业务连续性：在FMC场景下，可向用户提供业务连续性，特别是用户在漫游的情况下，内容上主要给出了针对VCC（语音呼叫连续性，Voice Call Continuity）需要考虑的能力和需求。

　　终端：要求多个终端（包括固定终端和移动终端）可以共用相同的标识。

　　标识：FMC上下文中的相关标识可用于认证FMC业务。

　　需求和能力：主要对网络附着、资源接纳控制、漫游、切换、发起会话的接入网选择、终止会话的接入网选择、紧急呼叫和定位、安全、计费、编号、执法监听、业务连续性等方面给出了相关要求。

　　负责FMC研究的相关组织：给出了研究FMC的相关国际组织以及相关的标准。

　　从总体来看，TISPAN对FMC的研究进展比较缓慢，需求分析文档还有很多内容有待补充。

　　2.ITU相关标准化情况

　　针对FMC的研究工作在ITU主要由SG19（移动的领导小组）组负责，侧重目前处于FMC需求和架构的研究阶段。

　　主要的研究项目有三个，分别是：FMC需求、FMC-IMS（利用IMS实现FMC，Fixed Mobile Convergence with a common IMS session control domain）、FMC-PAU（利用PSTN实现到UMTS网络接入的FMC业务场景，FMC service scenario by using PSTN as the fixed Access network for UMTS network）。

　　（1）FMC需求

　　主要内容包括：FMC业务需求、FMC网络能力、FMC的实现方式、FMC的网络环境。

FMC业务需求

　　FMC网络应提供独立接入技术的业务，无论用户采用怎样的接入手段都能够获得一致的业务体验；统一标识业务，用户可通过一个标识使用业务和接收呼叫，并可跨越多个网络和多种网络接入技术；增强VPN业务，可以建立包含不同公网用户的虚拟专网，并允许用户使用不同类型的终端。

FMC网络能力要求

　　FMC网络应支持接入独立，能够向采用各种接入技术的用户提供服务；FMC网络应支持统一的认证和鉴权机制，对于（采用不同接入方式的）用户，用于认证和鉴权的参数可能不同，但处理流程应统一；FMC网络应支持统一的路由机制，统一的计费和管理；支持用户接入到不同的应用服务器和业务应用平台；并且应提供服务质量保证机制，如动态QOS参数的协商；FMC网络应支持与现有网络的互通，包括PSTN、PLMN等；应保证通信的可靠性，并提供过载控制机制和故障克服机制；应提供一定的安全一致来满足业务需求；FMC网络还应该支持紧急呼叫等公共服务业务；在FMC网络中，用户可以定义优选的网络或方式，FMC网络应该支持网络选择；应能够支持用户的位置标识，能够向相关的位置服务提供用户位置相关的信息，位置信息的获得需要依赖于具体的接入技术；FMC网络应支持用户对业务的个人配置；FMC网络应能够保存用户的个人数据，以便用户通过不同的终端接入到FMC网络时能够共用这些数据，如网络电话簿。

FMC的实现方式

　　控制层面的融合：由统一的核心网络支持固定接入和移动接入，例如基于统一IMS网络，UMA中基于jiyu GSM/UMTS的方式。

　　业务层面的融合：固定接入和移动接入用户可以通过不同的核心控制网络，但接入到统一的业务应用平台获得相关的服务。

　　管理层面的融合：主要是计费和营帐系统的融合。

网络环境

　　FMC网络应支持融合现有不同网络架构和接入技术的能力，需要考虑的网络有：

　　固定网络：包括PSTN/ISDN、有线电视网络、基于软交换的网络、IMS网络、IPTV业务网络、H.323网络等。

　　移动网络：包括GSM网络、IMT－2000网络、CDMA95、CDMA2000等等。

　　并应考虑各种接入技术。

　　（2）FMC-IMS

　　该文档给出了基于IMS的FMC架构，如图1所示：

图1 基于IMS的FMC架构

　　该架构采用IMS作为统一的业务平台为固定网和移动网中的用户提供服务。在该标准草案中给出了融合方式，分别为传送层融合、业务层融合和CS/PS融合，原则上基于IMS的FMC架构应满足以下要求：

该架构应支持从具有IMS适配接口的任何用户设备到基于IMS的业务接入；

用户设备使用适配接口连接到任何基于分组的接入网络，并透明传送相关的协议；

核心传送域和接入传送域之间的接口应和具体技术无关；

核心传送域和IMS业务平台应满足相关的要求，以便支持基于IMS的业务和能力，有可能使用其他业务平台来支持该标准接口；

多个业务平台可共用接入和核心传送域。

　　（3）FMC-PAU

　　该标准草案主要给出了FMC-PAU的网络架构、相关的能力要求和信令流程。支持的场景是移动终端可以通过适配设备（AP）通过PSTN网络接入到归属的UMTS网络中使用相关业务。

　　FMC-PAU中提出的网络架构如图2所示，给出的是一种基于业务平台的实现方式。

图2 FMC-PAU实现架构——采用业务平台方式

　　在FMC-PAU中，移动终端属于双模或多模终端，用户使用该终端既可以接入到3G移动网，也可以采用无线方式通过接入节点（AP）接入到PSTN网络中。

　　接入节点AP属于固定网络和移动终端之间的适配设备，它将移动终端的语音流和信令流转成适合在固定接入线上传送的格式。通常在注册阶段，AP监测移动终端的注册请求，并负责和PAU业务平台建立连接，将注册请求和相应的鉴权信息转成带内信号，同时插入AP的特定信息，然后和PAU业务平台进行交互。完成对用户的认证和注册之后，AP将是否和PAU业务平台之间的连接。当AP收到来自终端用户的呼叫请求消息是，将建立和PAU业务平台之间的连接，当收到到该终端用户的请求消息时，AP通过空口轮询该用户。

　　PAU业务平台的主要功能包括：

　　注册功能代理：当收到AP发送的注册信息时，PAU业务平台将执行对用户的鉴权功能，并向AP返回鉴权结果。对于UMTS网络，在注册过程中PAU业务平台完成VLR相关功能。

　　移动管理功能代理：从PSTN侧来看，PAU业务平台提供所有的移动性管理功能。从UMTS侧来看，在移动性管理相关的流程中PAU业务平台完成VLR相关功能。

　　呼叫控制功能：当移动终端通过PSTN接入UMTS网络时，注册和鉴权过程相关的信令消息通过DTMF信号在话音通路内传送。当移动终端发起或接收呼叫时，需要首先路由到PAU业务平台，此时从UMTS侧来看，PAU业务平台充当了MSC。

　　PAU业务平台可以有多种实现方式，如果采用智能网方案，该业务平台可以包含SCF、SSF、IP等功能。

　　3. 3GPP相关标准化情况

　　目前3GPP FMC的相关工作体现在R7中的FBI（固定宽带接入IMS，fixed broadband access to IMS）和与传统网络互通的要求。FBI 是3GPP为研究支持固定接入方式对IMS核心及其相关网络功能和实体产生影响进行技术预研的工作立项。主要的工作由3GPP SA2和CT工作组完成，直接的工作成果为TR 23.819。目前该研究报告已基本结束，相应的成果已转化为CR修改了涉及的IMS规范如 TS 23.228、TS24.229、TS29.163。FBI从接入层面研究了FMC对IMS的影响，解决了主要的关键技术问题，后续的QoS和计费问题正在展开。

　　同时，3GPP中FMC相关的工作应该分为两个层面。

　　（1）首先是对固网NGN的支持，即要求IMS同时支持各种固定接入方式和移动接入方式。虽然IMS的呼叫控制采用IETF的SIP协议，但针对移动接入的特点进行了相应的增强和舍弃，主要体现在登记、鉴权和会话策略等方面，具体消息流程和IETF的规定有一些差别,这是IMS不支持固定接入的一个主要原因。目前3GPP已经和ETSI TISPAN组成联合工作组，研究针对NGN的IMS增强和对IMS产生的影响，包括要求Gq接口应加以扩展来支持NGN接入、对SIP头域扩展实现固定接入定位、采用IM-ALG和TrGW配合的IPv6/v4地址转换和私网穿越等，而且目前对其他接入如Cable等也在展开研究。

　　（2）其次是与传统电路域业务互通的问题。在目前的IMS框架中，IMS业务都承载在分组域上，与电路域只是互通关系。包括对传统电路域信令、承载和各种补充业务的支持。考虑到实际运营需求， IP承载存在QoS等问题，最近的3GPP CT工作组中有许多讨论。针对这方面的提案集中在功能需求方面，包括研究的前提、终端间互通的需求、所支持的会话方案、对UE的需求、对演进方案的设想和建议以及基本的实现架构等等。

　　4. 3GPP OP IMS特别工作组会议

　　另外一个属于FMC范畴的重要内容是统一IMS。IMS虽然是针对3GPP首先提出，但是由于IMS采用SIP体系结构，具有接入无关性、支持用户漫游和用户数据的集中管理等有点，从而使IMS实现网络融合成为。IMS作为支持固定接入和移动接入的统一核心控制网络已经基本上得到了广泛的认可，目前国际上正在开展对统一IMS应包含的范围和需要具体考虑的技术问题进行深入的分析。

　　2006年9月28日在美国Palm Springs 召开了一个IMS Alignment and Evolution Workshop, 3GPP、3GPP2、CableLabs、TISPAN、Wimax论坛、ATIS参加了这个Workshop，讨论了各个标准组织对IMS的需求，现状，以及需要一个统一的IMS。继这次会议之后，3GPP牵头成立了一个临时特别工作组： 3GPP OP Ad hoc Group，主要参与成员有6个OP（Organizational Partner）们，包括:CCSA、TTA、TTC、ETSI、ATIS、ARIB。以及其它被邀请成员：3GPP2/TIA,CableLabs, ETSI TISPAN 、ITU和WiMAX论坛。目的是维护、开发一个统一的IMS

　　在最近结束的3GPP OP IMS特别工作组会议（是一个临时工作组，致力于在3GPP统一做IMS，现正在制定统一IMS（common IMS）的范畴），给出的对统一IMS的定义和包含的范围如图3所示。

图3 统一IMS

　　所输出的会议文档对3GPP和TISPAN对IMS的相关规定以及差异等情况进行了深入的分析，并明确了统一IMS包含的范畴，以及统一IMS之外需要统一的接口和功能。

三、FMC关键技术

　　1. 用户数据库技术

　　网络融合的主要驱动力是业务融合，而数据的融合正是保证业务融合的基础。用户数据管理将要走向第三种数据管理、应用模式－开放、集中的模式。即用户数据集中存储，不再与控制层网元以及业务功能紧密绑定，之间采用开放的接口，支持NGN的重要目标，用户泛移动性以及业务的开放性。

　　在FMC网络环境下用户数据库应满足如下需求：

应存放完整的用户业务数据，以保证无论用户通过何种接入方式使用业务，均能得到类似的业务体验。

应可存放接入层、会话控制层、业务层、客户关系管理等多个层面的用户数据。

数据模型应便于升级与修改，以适应未来出现的新接入方式、新业务等的需求。

应可为每个用户提供唯一的标识，用于标识该用户属于不同网络的终端。

应可通过标准的协议和接口去访问通用数据模型，以获取用户属性；数据库接口应与数据结构和类型无关。

应提供恰当的机制，即使用户可访问所需的用户属性，又可保证用户数据的私有性不受侵犯。

应可提供标准化的用户属性的读、创建、修改和删除的接口，保证网络管理和用户自管理的要求。

用户数据应可通过标准化的转移方式

不应为网络功能和网元带来额外的负荷或延时

应为第三方应用提供者提供用户数据的操作，保证数据安全。

可以为第三方的接入网提供商提供安全可靠的用户数据的操作。

　　2.用户认证技术

　　为了支持不同类型终端的接入，同时局限于现有的接入方式和终端类型，FMC网络需要支持多种用户认证技术，例如GSM认证、IMS-AKA认证方式、HTTP digest认证方式、接入线认证方式等等。FMC网络需要考虑对多种认证方式的支持，这就需要网络在签约用户注册时知道该用户当前的接入方式，从而采取相应的认证方式。

　　在3GPP R6中定义的通用认证架构GAA（Generic Authentication Architecture）通过复用3G移动网络中已有的接入认证和密钥管理机制，实现了基于智能卡的应用层面的统一认证。

　　但是从目前的发展趋势来看网络层面的统一认证还需要很长的发展阶段。

　　3. 业务连续性

　　当多种接入技术共存时，在用户移动时，可能会使用不同的接入技术接入到统一个网络，也可能处于不同的网络覆盖范围内，从而接入到不同的网络。目前相关的研究热点是VCC （语音呼叫连续性，Voice Call Continuity），即在IMS 和CS 间呼叫中的业务连续性。

　　语音呼叫连续性VCC 业务实际上是同一业务涉及到两个网络的问题，主要问题是切换问题。需要考虑双向切换，包括从IMS 域切换到CS 域，从CS 域切换到IMS 域。提出VCC 的主要出发点是要解决移动通信系统和WLAN 的覆盖和切换问题。

　　目前建议的解决方案是采用基于IMS集中控制的方案，并且切换控制层由相关的应用服务器实现。目前与VCC 相关的研究主要集中在以下三个方面：

　　架构：即完成VCC 业务控制所涉及的功能实体之间的关系和交互结构。VCC的参考架构如图4所示，具体内容已经基本确定。

图4 VCC参考架构

　　　　补充业务的处理模式：IMS 集中控制是未来方向，最好的方式是将补充业务统一放在IMS 处理，但是在3GPP R7 版本内无法实现。目前补充业务的处理方案的趋势是：在CS 域和IMS 域分别进行部分控制。

　　跨域路由选择：跨域路由选择是当用户同时在CS 域和IMS 域进行了注册，呼叫将如何接续到被叫的问题，此时路由选择涉及到运营商的策略和用户的偏好。

　　其他方面，VCC 目前不支持紧急呼叫，只考虑了语音业务的互通问题，对于会话中非语音通信如何处理需要进一步探讨。

　　4. 业务平台技术

　　同时为固定和移动用户提供业务，有利于为用户提供一致的服务体验，也有利于业务的提供和开展，是FMC 的首要目标。

　　融合业务平台有广义和狭义之分。广义的业务平台包含运营商的业务执行与计费平台，平台上运行的各种增值业务，业务创建平台，业务管理运营平台，以及合作伙伴和第三方的应用等等所有在网络上运行的业务系统。从狭义的范围来研究，业务平台指的是运营商的业务执行与管理平台，不包括之上的业务和第三方的业务系统。从平台提供的业务范围来说，除了以传统语音业务为主要特征的的基本电信业务，还包括各类增值业务、宽带业务和数据业务。

　　从目前的研究来看，业务平台主要体现在开放性、兼容性、移动性、互通性、融合性、客户化、可靠性、可维护性、可管理性、可控制性和可计费等方面。

四、结束语

　　FMC本身包含的内容广泛，可以反映在网络的不同层面，包括终端的融合，终端支持多种接入方式和集中多种功能；通过统一接入技术提供多种业务接入到不同的网络；承载网实现对传统移动网、固定网、数据网和新的软交换网、3G核心网、NGN的融合业务的承载；网络核心控制实现对不同接入方式用户和各种业务的统一控制，例如，在NGN的核心网采用了统一的IMS架构的网络之后，就可以实现了3GPP IMS和有线IMS网的融合，用户可以采用一个终端通过3GPP的IP CAN接入网络，也可以通过有线的接入网接入核心业务网，获得的都是这个用户的所申请的业务；业务应用层的融合，采用统一的业务平台、统一的用户帐号为用户提供增值业务；运营支撑系统的融合，为用户提供统一的管理界面，如统一的定购服务、统一帐单服务等。

　　从目前国际标准研究的情况来看，目前重点还是在统一IMS的研究上，希望依托IMS实现对各种接入方式的统一接入和控制，以及统一的业务提供。

《中国多媒体通信》