（通信与信息系统专业论文）下一代网络融合业务系统关键技术的研究及性能分析.pdf

北京邮电大学博士学位论文摘要 摘要 本论文结合高等学校博士学科点专项科研基金资助课题( n o 2 0 0 3 0 0 1 3 0 0 6 ) ，介绍了作者在研究过程中的主要工作，根据电信业务网的现 状及发展趋势，提出了一种分层的融合业务系统框架，研究了业务能力组件 集中调度和分布式业务执行机制的关键技术。分析了融合业务系统的性能， 提出了一种过载控制算法和过载检测方法，通过理论分析和仿真对研究结果 进行了验证。 论文的主要创新工作可以简要归纳如下： 1 建立了一种综合智能业务系统( i s s ) 模型，该模型采用分层的设计思 想，实现了业务系统与底层网络的无关。业务层提供向第三方开放的 a p i 接口，并提供分布式业务执行环境。研究了业务能力组件集中调 度和分布式业务执行的关键技术，通过仿真验证了综合队列模型比独 立队列模型的性能更优。 2 基于i s s 系统框架，设计和实现了综合智能网系统，并提出了一种支 持数据业务的实时计费方法。 3 基于传统的智能网s i b ( s e n ，i c eh l d e p e n d e n t b u i l d h 培b l o c k ) 设计思想， 提出了一种设计s i b 的新方法，基于该方法构建的s i b 可以创建更加 开放的业务开发平台，不仅适用于智能网系统，而且也适用于i s s 的 分布式业务执行环境。 4 为了实现业务的分布式执行，以无线智能网( w i n ) 协议定义的业务交 互管理( s i m ) 概念为基础，提出了种s i m 模型，实现了不同业务平 台之间业务逻辑单元的异地调用。 5 设计了一种自适应窗口过载控制算法，基于该算法可以实现多业务环 境下动态流量控制，并可以根据业务优先级动态分配系统资源，而且 可以根据不同业务触发点的需求动态分配系统资源。该算法能很好地 北京邮电大学博士学位论文 应用于事务处理系统的过载控制。 6 分析和研究了事务处理系统的响应时间的分布规律，得出平均响应时 间与呼叫强度成指数关系的结论。首次提出用线性回归的方法自动检 测事务处理系统过载检测点，该方法应用于自适应窗口控制算法中， 验证了方法具有很好的自适应性和有效性。 本论文同时受国家杰出青年科学基金( 6 0 5 2 5 1 1 0 ) ，新世纪优秀人 才支持计划( n o n c e t 一0 4 一0 1 11 ) ，国家高技术产业化信息化装备专项项目 ( 支持数据增值业务的移动智能网系统) 的资助。 关键词：下一代网络，融合业务系统，综合智能业务系统，智能网，业 务交互管理，过载控制，过载检测，性能分析 t h es t u d yo nt h ek e yt e c h n o l 0 ( 瓶so ft h e n e x tg e n e ra l t l 0 nn e t w o r kc o n r g e n c e s e r c es y s t e ma n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i s a b s t r a c t 1 h i st h e s i sa c “出e s s e sm a i nw o r kd o n eb ym ea u t h o ro nt i l er e s e a r c ht 1 1 a t 讹ss u p p o r t e db ys p e c i a l i z e dr e s e a r c hf 眦df o rt l l ed o c t o r a lp r o 鲋越o f h i 曲e re d u c a t i o n ( 卜b ，2 0 0 3 0 0 1 3 0 0 6 ) a c o o r d i n gt om es i t u a t i o na 1 1 dt h e d e v e l o p m e n t 订e n do ft e l e c o 姗眦i c a t i o ns e i c er l e t w o f k s ，w ep r o v i d ea 矗a 1 1 、0 r ko fc o n v e r g e 礼c es e i c es y s t e m s 】o r e o v e r ，w es t l l d ym ek e y t e c l l i l o l o 西e s a b o u tad i s c r i b u t e ds e i c ee x e c 嘶v em e c h a n i s ma n da i l i 士l t e g r a t e ds c h e d u l i n gm e m o do fs e i c ec 印d b i l i 锣b l o c l 【s h l 也ec o i e r g e n c e s e r v i c es y s t e m ，b o t ha no v e r l o a dc o r 灯o l “g o r i m ma l l da no v e r l o a dd e t e c t i o n m e 也o da r ep r o p o s e d r n l es i 砌l 鲥o nr e s u l t sv a l i d a t e 垃l ev a l t ) ，o f 缸1 i s o v e r l o a dc o n 订o la l g 耐m m t h ep r i n c i p a lc o n t r i h m o n sp r e s e l l t e di nf 1 1 i sm e s i sa r e ： 1 a ni s s ( i 1 1 t e 掣a t e di n t e l 】i g e n ts e r v i c es y s t e m ) m o d e l i sc o n s 劬c t e d t h i s m o d e la d o p t st h el a y e r e dd e s i 鲈i d e a ，a n di si r l d 印e n d e n to fu n d e r l y i n g n e 锕o r k t h es e r v i c e1 a y e rp 州d es t a l l d a r da p ih l t e r f a c ef o rn l em i r dp a r t ) r ， a n dh a v ed i s 乜曲u t e ds e i c ee x e c u t i v ee n v 的n m e n t t h ek e yt e c h n o l o g i e s a b o u t m t e 擎a t e ds c h e d u l i n g m e t h o do fs e r v i c e c a p a b i l i t y b l o c k s a n dd i s 订i b u t e ds e r v i c ee x e c u t i v em e c h a n i s ma r e 删e d t h es i n m l a t i o n r e s u n ss h o wm a t 吐l es y s t e mo fi i i t e g r a t e dq u e u em o d e lh a sh i g h e r p 柏恤a n c e 珏l a l l 也a to f s e p 跏f e dq u e u em o d e l 2 t h ei n t e g r a t e d 缸e l l i g e mn e t w o r ks y s t e mi sd e s i 印e da n di m p l e m e n t e d b a s e do ni s s ar e a 】t i m ec h 嘲i i l gm 甜l o dt os u p p o r td a t as e i c ei s p r o v i d e d 3 b a s e do nm e 仃a d i t i o n a li m e l l i g e n tn e t 、v o r ki d e a ，an e wm e t h o do fd e s i g n d o c t o r a l t h e s i so f b e n i n g u n i v e 曙时o f p o s t s 朋dt e l c c o m m u n i c a t i o n s a b s l r a c t s i b s ( s e r v i c e1 1 1 d e p e n d e n tb u i l d i l l gb l o c k ) i so 脯r e d t h e s en e ws i b sc 缸 b eu s e dt oc o n s 仃u c t 也eo p e ns e r v i c ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m n l i sm e t h o d c a n b e 印p l i e dn o to n l yi ni n t e l l i g e n tn e t 、o r kb u ta l s oi nd i s t r f b u t e ds e i c e e x e c u t i v ee n v i r o n m e n to fm ei s s 4 f o r a c h i e v i l l g d i s 订i b u t e ds e r v i c ee x e c u t i v em e c h a l l i s m ，w ep r 叩o s ea s e n ，i c em e r a c t i o n sm a n a g e r ( s i 旧m o d e lb a s e d0 nm ec o n c 印t i o no ft l l e s i md e f m e db yw i r e l e s si n t e l l i g e n tn e 帆o r k ( n ) t h i sm o d e ls u p p o r t d i s 订i b u t e de x e c l l t j o no fs e r v i c e s 5 a na d 印t i v ew i i l d o wc o i 心o la l g o r 汕i n li sp r o p o s e d t h i sa l g o r i t l l mc o n t r o l s d 舯i c “l y 订a f f i ci nm u l t i - s e r v i c e e n v i m n m e n t ， a n dc o n t r i b u t e d y n a m i c a l l ys y s t e mr e s o u r c e sb ys e i c e s p r i o r i 锣o rb yd i 任醯e n ts e i c e t r i g g e rp o 硫t h ea l g 谢吐l mc a nb e 印p l i e di l l 订a 1 1 s a c t i o ns y s t e mi nn e ) ( t g e n e r a t i o nn e t 、) l r o r k 6 d i s 仃i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fm er e s p o n s et i m ei n 饥m s a c t i o np r o c e s s i l l g s y s t e m sa r es t u d i e da 1 1 d 删y z e d t h ec o n c l u s i o ns h o w sm a tm em e a n r e s p o n s e 劬eg o e sb yt h ee ) 叩o n e n t i a l 仃e n dw i t h 血ec i 擒n g eo fm ec a l l i n t e n s i o n al i n e a rr e 孕e s s i o nm e m o di sp m p o s e df b rm ef i r s tt i m et od e t e c t a u t o r n a t i c a l l ym eo v e r l o a dd e t e c t i o np o i n to f 锄s a c t i o np r o c e s 8 i n gs y s t e m s t h em e t l l o di s 印p l i e di na 1 1a d a p t i v ew o wc o n 订o la l g o r i 吐n t h e s i n m la = t i o nr e s u l t ss h o wm a t 廿l em e t l l o dh a sg o o da d a 砌b i l i t ) ra n dv a l i d 啊 t 1 1 i sw o r ki sa l s o j o i n t l ys u p p o n e db yn a t i o n a l s c i e n c ef u n df o r d i s t i n g u i s h e dy o u n gs c h o l a r s ( 卜阳。6 0 5 2 51 l o ) ，p r o g r a mf o r n e wc e n n q e x c e l l e n tt a l e n 8i nu n i v e r s i t y ( n o 卜t c e t 一0 4 一0 111 ) ，n a _ t i o n a ls p e c i f i cp r o j e c t f o rh i _ t e c hh 洫l s t r i a 王i z a t i o n 眦di n f o m a t i o ne q u i p m e n t s ( m o b i l ei n t e l l i g e n t n e t w o r ks u p p o r t i n g 、聊u e - a d d e dd a t as e r y i c e s ) 1 诬yw o 劝s ：n e 砒g e r a t i o nn e 慨r o r k ；c e r g e n c es e r v i c es y s t e m ； i n t e 舒瞰e di n t e l l i g e ms e r v i c es y s t e m ；i n t e l l i g e n tn e t w o r k ；s i m ；0 v e r l o a dc o n 仃0 1 ； 0 l 、，e r l o a dd e t e c d o n ；p e r f o m a n c ea n a l y s i s 北京邮电大学博士学位论文声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 辄习纽经一 本人承担一切相关责任。 日期：兰型：! ：! f 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用 影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密 后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：塾旦4 途 日期： 坐l ：! 本人签名：垃2 坦 日期： 坐! ：! z 导师签名： b 善 日期：呈盥：玉，三 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 随着通信技术的发展，3 g 商用化进程日益加快，整个通信市场正呈现出移动化、个 性化、宽带化和多样化的发展趋势，为了适应竞争日趋激烈的市场环境下业务发展的需求， 传统电信运营商开始思考如何从单一的电信运营商向综合信息服务提供商转型，电信市场 也开始从以技术驱动为主导的传统模式，向以业务驱动为主导模式演变，变化和寻求创新 成为运营商适应市场发展的主旋律。纵观电信技术的发展，几乎每一次的技术创新都伴随 着一次大的市场突破，而市场的发展又进一步刺激了用户需求的变化，从某种意义上讲， 用户对业务的需求带动了市场的发展，市场的发展推动电信技术的革新。在电信技术的发 展过程中，可以说业务的提供方式一直是发展的主线，从最初传统的交换机方式提供基本 的电信业务的模式，到智能网提供独立于交换的业务控制能力，再到3 g 阶段的o s a ( o p e n s e r v i c ea c c e s s ) 开放的业务提供模式。1 ，都预示了电信业务的发展经历了从简单到复 杂，从单一到多样化，从封闭到开放，从窄带到宽带，从统一的业务模式到个性化业务模 式的发展过程。 智能网技术的出现曾一度改变了提供电信业务的传统模式，秉承了业务控制与呼叫控 制分离的思想，使业务的提供方式更为方便和灵活，可以说是电信网技术发展史上的一次 重大变革。但由于其封闭的业务提供模式又决定了其必将被融入到下代网络( n g n ：n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ) 的开放的业务体系中0 1 0 ”。在向下一代网络演进的过程中，一种新 的固定移动融合( f m c ：f i x e d - m o b i l ec o n v e r g e n c e ) 的技术成为各运营商关注的焦点。特 别是i t u t ( 国际电联一电信标准组) 、3 g p p ( 3 “g e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j e c t ) 、以 及e t s i ( e u r o p e a nt e l e c 0 珊u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ni n s t i t u t e ) 对下一代网络的 i m s ( i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ) 研究的进一步加深，以及框架规范的完善，为f m c 在网络 层的融合奠定了基础。”“”。在下一代网络的业务系统中，以i m s 为核心的全i p 的网络， 将把各种基本的业务能力重新组合封装，衍生出更加丰富的新的业务能力。下一代的业务 网络将是在f m c 的大背景下发展的一个具有开放的接口，分层的架构，独立于底层网络的 业务系统。 1 1 智能网介绍 智能网( i n ：i n t e l l i g e n tn c t w o r k ) 是在传统电信网基础上叠加的一层与呼叫控制分离的 业务网络，它突破了传统的以交换机方式开发业务引起的种类单一、周期长、费用高、可 靠性差的缺点，提出了一种集中式的、灵活的，快速的业务开发模式，为电信业务的开发 和推广开辟了一个崭新的局面 8 1 。从面向的底层电信网络看，智能网可以分为基于p s t n 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 的固定智能网，基于g s m 的移动智能网和基于c d m a 的无线智能网。其规范分别由 i t u t 【9 】te t s i 【1 0 1 1 和t i 觚n 【1 列制定和完善。智能网作为能够快速灵活地定义与提供 各种电信新业务的体系结构，已经被电信运营商所接受，并在短时间内得到了迅速的发展。 1 2 1 固定智能网 1 9 9 2 年3 月i t u t 发布了第一个关于智能网的国际标准i nc s 1 ，从网络构架、概念 模型、业务提供能力等方面对智能网系统进行了规范，提出了2 5 种目标业务和3 8 种业务 属性。随后，又先后推出了c s 2 、c s 一3 、c s _ 4 等智能网能力集，c s 2 研究智能网网间 互联和多方呼叫业务等，c s 3 主要研究智能网与h t e m e t 互通，c s 4 主要研究智能网与 宽带网的综合等。从固定智能网在国内的应用情况看，基于c s 1 的智能网技术应用最好， 已经开通了8 0 0 、3 0 0 和虚拟专用网( v p n ) 等多种业务。固定智能网主要以特殊字冠方 式触发智能业务，比如8 0 0 业务以“8 0 0 ”字冠作为触发条件。因此，基于固定智能网在业 务移动性方面能力不足，虽然卡类业务可以通过不同终端接入i n 系统，从某种意义上讲 可以认为业务具备了定的移动性，但在异地接入时。会存在业务冲突的可能。在i nc s 2 的规范把对移动性的支持作为一项重要的研究方向，增加了1 0 个关于个人移动性的业务 属性和9 个关于关于终端移动性的内容【3 】。从应用情况来看，固定i n 卡类业务发展较好， i n n t e m e t 的互通【1 孙，以及宽带智能网并没有真正商用，主要还是在业务提供能力上不 能很好满足用户的需求。 1 2 2 m 移动智能阚 继i t u t 推出了固定智能网规范后，e t s i 也开始了基于g s i 网络的移动智能网的研 究，并于1 9 9 7 年和1 9 9 8 年先后推出c 蛳e l ( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o n sf o rm o b i l e n e t 。r ke n h a n c e dl o g i c ) 的阶段1 和阶段2 的规范，目标是解决智能网与g s m 移动网 综合的问题，提供基于g s m 网络的智能业务“”。与固定智能网不同，移动智能网基于c s i ( c a m e ls u b s c r i b e ri n f o r 帕t i o n ) 触发业务，可以保证用户在漫游情况下享受归属网络 同样的服务，正是由于这一特点，使移动智能网得到大力发展和广泛应用，无论从业务种 类还是提供业务的灵活性方面都远远优于固定智能网的业务提供能力。目前，在中国移动 的市场上，基于c a m e l 的预付费业务( p p s ) 和移动虚拟专用网业务( m v 州) ，已经成为 移动通信市场上两大支柱业务，北京邮电大学网络与交换国家重点实验室开发完成的 c m i n 0 2 移动智能网系统在市场上也得到大规模的应用，用户超过6 0 0 0 万。 c a m e l 3 阶段的规范增加了与g p r s 的互连，从而把c a m e l 业务的应用扩展到数据业务 领域，大大提高了c a m e l 业务的服务内容，丰富了业务属性。另外，c a m e l 3 还增加了对 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 h l r 中客户数据的控制，对信令负荷的过载控制功能1 “”，以及对移动发端短消息业务的 支持。 c a m e l 4 阶段增加了主动呼出功能( ( i n i t i a t ec 以la t t e m p t ) ，独立呼叫保持功能( a n i n d i v i d u a lc a l lp a r t yo n h o l d ) ，单个呼叫加入群组( c o n n e c t i n ga ni n d i v i d u a lc a l lp a n yt o 也e g m u p ) 功能，c p h ( c a l lp a r t yh a l l d l i n 曲功能等。另外，增加了对基于i m s 的业务控制能 力，s c p 通过与i m s 中i m s s f 功能实体的交互，实现了对i m s 用户智能网业务能力的支 持图卜1 描述了i m s 系统支持c a m e l 业务的功能结构“。 1 2 3c d 默无线智能网 图1 1i m s 支持c a m e l 功能结构图 为了基于c d m a 系统提供智能业务，t i 舰队开始无线智能网( w i n ：w i r e l e s s i n t e l l 蟾e n tn e t 、 ，o r k ) 的研究，w i n 协议是对原有的a n s i 4 l 协议的补充，并没有单独制 定规范。参考i t u t 的c s 2 标准2 0 0 0 年初t i a e i a 发布了w i n 的阶段1 标准_ i s 7 7 1 协议。随后又提出了i s 8 2 6 、i s 。8 4 8 和i s - 8 4 3 三个阶段的规范。w i n 规范的制订是根据 业务需求分阶段完成的，每一个阶段都是根据具体的业务来定义网络实体能力、消息流以 及智能网能力。从应用情况看，比较成熟的还是预付费( p p c ) 和虚拟专用网( v p n ) 业 务。 在w i n 规范中提出了一个重要的模型：业务交互管理s i m ( s e r v i c ei m e r a c t i o n s 3 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 m a i l a g e r ) 模型【地j 。用来完成不同s c f ( s e r v i c ec o n 订o lf m c t i o n ) 之间的交互，安全数据 的获得和处理，分布式业务的控制和自愿的业务通知等。w i n 还提出了特征业务逻辑程 序f s l p ( f e a _ t u r es e r v i c el o g i cp r o f 锄) 分布式放置的概念和业务逻辑异地执行的思想。 f s l p 接受所在的s c f 的s i m 模块的管理，一个业务的实现由若干个f s l p 的执行完成， 这些f s l p 分布于相同的或不同的s c f 中。通过这种机制可以实现业务逻辑的分布放置 和执行。 w i n 的信令流程与c a m e l 的信令流程有很大的不同，多数情况下一条消息就是一 个完整的对话，而且s c p ( s e i c ec o n t r o lp o i n t ) 可咀指示s s p ( s e r v i c es 、们t c hp o i n t ) 对触发 条件进行重新设置，这样组成一个呼叫的多个对话可以根据需要触发到不同的s c p ，即可 以实现业务的二次触发，为业务的分布放置和执行提供了技术的保障。 1 2 4 其它智能网相关技术 传统智能网技术，虽然开创了一种新的相对灵活的业务提供模式，但在业务的开放性， 与底层网络独立等方面能力尚显不足。因此，i t u - t ，e t s i 和t i a e i a 在后期的智能网规 范研究中，也力图增加这些能力。但从i n 整个框架看，如果不调整，很难满足下一代网 络( n g n ) 演进过程中建立一个开放的、分层的、与底层网络无关的业务网络的需求。因 此，除了传统的智能网技术，很多组织已经开始研究智能网与其它技术的结合，并取得了 一定的成果。其中，3 g p p 提出的p a r l a y o s a 技术是被业界普遍看好的一种提供开放接口 的技术，基于c o r b a ( c o m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 的中间件技术以 及定义电信应用编程接口的j a i n ( i n t e g r a t e dn e w o r ka p i sf o rt h ej a v ap 1 a t f o r m ) 也在使用化方面取得了很好的效果0 1 。 p a r l a y 工作组是1 9 9 8 年由b t 、u l t i c o n 、m i c r o s o f t 、n o r t e l 和s i m e n s 五家公司联 合发起成立的一个非赢利性组织，该组织重点研究支持外部应用访问安全网络内部资源的 接口规范，目标是开放电信领域的能力，屏蔽底层不同网络，开放统一的接口，在更广的 范围内。让更多的市场参与者能开发和提供先进的电信业务。p a r l a y 的重点是制定a p i 规范，而不包括具体的实现。在p a r l a y 组织成立后不久，3 g p p 和e t s i 启动了3 g 系统u m t s 的开放式业务架构的研究，称之为o s a ，o s a 偏重业务框架的研究而不是具体的接口。最 初的0 s a 标准是由p a r l a y1 2 和2 1 加上少量的3 g p p 新增功能组成的。其后，两个组织 决定从p a r l a y3 0 和o s ar 5 开始统一发布接口标准，命名为p ”l a y 0 s a ，这奠定了固 定和移动n g n 业务层融合的技术基础“”。p a r l a y o s a 的目的主要是促进计算机和通讯领 域的融合，通过采用i t 领域的开发技术来简化和加快通信应用的开发，各种a p i 封装了 底层电信相关的协议，使开发者不需要了解底层具体网络便可以实现业务的开发，其内容 涵盖了移动功能、定位、用性管理、呼叫控制、用户交互、基于内容的计费、策略管理等 北京邮电大学博士学位论文第一章绪论 多个方面。为了保证网络的安全，p a r l a y o s a 模型引入了一个新的网元一p a r l a y o s a 网 关，通过它，应用程序就能够使用p ”l a y o s aa p i 与现有网元打交道。网络运营商和业 务提供商控制着p a r l a y o s a 网关，并通过防火墙与其它网络互连。然而，由于p a r l a y 0 s a 规范过于庞大和复杂，比较难以掌握，而且仍然需要开发者具备一定的电信背景知识并熟 悉电信网络应用开发流程才可以利用p a r l a ya p i 开发具体的业务，这就很大程度上限制 了p a r l a ya p i 的推广。因此，p a r l a y 组织又推出了p a r l a yx 规范，对p a r l a ya p i 进 行了重新组合和封装，与w e bs e r v i c e 技术结合，对电信网络能力进行高度抽象，使不 具备电信专业知识的i t 开发人员也可以轻松开发各类电信业务。 j a i n 是由s u n 公司发起的基于j a v a 语言的电信应用编程接口。j a i n 最初提出时称为 j a v a i n ，目标是基于j a v a 技术实现智能网平台，为智能网业务定义基于j a v a b e a n 的工业 构架。随着研究的深入，j a i n 扩展了其应用范围，将目标定为提供可移植的业务能力， 支持多网融合以及网络的安全接入问题，抽象网络和协议的a p i ，基于j a v a 平台构建开 放的业务体系。j a i n 定义了一系列基于j a v a 的网络a p i s ，比如与s s 7 信令的接口( t c a p ， i s u p ，撇p ，i n a p 等) ，与全i p 网的协议接口( h 3 2 3 ，m g c p ，s i p 等) o “”。 c 0 r b a 是由0 m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 提出的应用软件体系结构和对象技术规 范，其核心是一套标准的语言、接口和协议，以支持异构分布应用程序闾的互操作性及独 立于平台和编程语言的对象重用。c 0 r b a 技术与智能网结合可以构建分布式智能网，在业 务层面屏蔽底层异构网络，实现网间业务的互联互通。 1 2 5 智能网发展 传统智能网技术的提出曾经一度为电信业务的发展开辟了一片崭新的天地，然而，随 着通信技术的发展，智能网所固有的缺陷也日益暴露出来f 3 】，主要表现为： 1 ) 体系结构依赖底层网络，不同的网络针对不同的智能网协议，比如g s m 智能网 对应c a m e l ，c d m a 智能网对应w i n - m a p 等； 2 ) 业务开发模式相对封闭，虽然在智能网中定义了s i b ，但由于s i b 的标准化困难， 使业务的开发与具体的智能网平台关联密切，受制于智能网平台的具体实现； 3 ) 业务控制相对集中，业务触发机制不灵活以及无法实现个性化的业务需求。 要克服传统智能网存在的这些弊端，在构建下一代智能网时必须体现：业务开发模式 开放，业务开发灵活；独立于底层网络，形成统一的综合业务平台；业务的分布式执行。 为了改善传统智能网的不足，开放业务体系结构( o s a ) 在下一代网络中应运而生。 o s a 继承了智能网的思想精髓，高度抽象了底层网络的能力，采用o s a ，p a r l a y a p i 编程 e 北京邮电大学博士学位论文第一章绪论 接口，向第三方业务开发商开放，彻底屏蔽了底层网络的复杂性。同时，考虑到在向下一 代网络的演变过程中，传统网络与n g n 在相当长一段时间内将是一个共同存在，融合发 展的过程。因此，针对新的网络用户，首先应保证传统网络所有服务的继承和延续，同时， 利用新增网络的特性部署提供新的通信能力，如话音、数据的融合和3 g 多媒体业务的融 合等。对此，需要现有的智能网平台，在继续提供话音服务的同时，通过对新增控制协议 和标准化开发接口的支持，实现向下一代网络业务平台的自然过渡和平滑演进。 在向最终的o s a ，p a r l a y 开放架构演进的过程中，业务融合是一个必然的过程。作为 智能网业务系统的融合，综合智能网是一种重要的选择。综合智能网是在传统智能网技术 基础上提出的一种适应下一代智能网要求的业务系统，它综合了智能网与p s t n 网、g s m 网、c d m a 网、t e 鼢忸t 网等多种网络结合的特点，能够满足多网用户的综合智能业 务的需求，使不同网络的智能业务能够相互融合。对底层网络它屏蔽了象p s t n 、g s m 、 c d m a 和i n t e r n e t 等多种承载网络，在业务执行模式上实现了分布式业务逻辑执行， 并提供了开放的业务开发接口，为业务向第三方开放奠定了基础。下一代网络的理想的业 务系统应该是一个分层的，独立于底层网络的开放的业务体系，智能网的发展也必须顺应 这一发展趋势的潮流，融入到下一代网络的发展中【。 1 2f m c 的发展 通信技术的发展，带动了市场的繁荣，也一定程度上刺激了用户的新需求，而用户的 个性化需求又反过来推动了技术的发展，正是相互推动的过程导致了整个通信市场从技术 驱动向业务驱动的逐渐演化。业务是满足用户需求的具体表现形式，而丰富的业务依赖业 务网和业务系统的发展。在向下一代网络演进的过程中，传统的相对封闭的业务模式开始 向开放的业务提供模式发展。业务系统从依赖于核心网模式向独立于核心网模式发展， f m c 被认为是完成这一发展需求的最佳选择。 f m c 这一概念最早在2 0 世纪9 0 年代中期提出，目的是通过固定网和移动网络的融 合优化底层网络，从而向各类用户提供综合的固定和移动业务，实际上这也是市场竞争的 一种必然选择，因为从用户角度，更希望运营商是一个能提供所有业务的全业务提供者， 而不需要关心为自己服务的是固定运营商还是移动运营商。但由于当时的技术条件的限 制，比如终端不统一、核心网分离以及业务模式单一等原因，再加上在国际上也缺乏公开 的统一的标准，导致f m c 的发展停滞下来，甚至出现了与f m c 背离的固网运营商相继 剥离自己的移动业务的情况，最终形成固网和移动两大阵营各自为政的局面。随着市场需 求的变化，以及技术的日益成熟，f m c 的含义更加广泛，按照e t s i 的定义，f m c 要 包括： 6 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 1 ) 网络和业务提供能力独立于接入技术； 2 ) 业务和定制信息与私有的接入点和终端无关； 3 ) 任何固定或移动的终端都能享受到一致的业务属性； 4 ) 用户在不同网络之间漫游应能使用与归属网络同样的业务属性。 特别是3 g p p 提出了d v i s 体系结构后，为f m c 在核心网层面的融合提供了技术保证。 从2 0 0 4 年起，f m c 再次成为电信界关注的热点，b t ( 英国电信) 把f m c 的发展称作继网络 向移动和h t e m e t 转移后的第三次转移浪潮，其意义非常重大。2 0 0 4 年6 月份，b t 发起 成立了包括韩国电信以及n t t 在内的六家固网运营商在内的f m c 联盟，并称该联盟将 致力于全业务运营的发展，加速融合的标准化进程，以防止收入继续流向移动运营商。 f m c 联盟成立之后，不断有运营商或设备供应商宣布加盟，既有固定运营商，也有移动 运营商加盟。融合已经成为一个必然的发展方向，是电信运营商迈向“综合信息通信服务 提供商”的必由之路【2 l 】，口2 】，口3 ，【2 4 】，【25 1 。 12 1 眦的内涵 f m c 不是简单的网络综合，是一个技术发展的过程，随着技术的发展，以及用户需 求的不断变化，f m c 的内涵也不断丰富，从最初的固网和移动网的融合演变为，终端的 融合，核心网融合，业务网融合，甚至涵盖了电信网，i n t e m e t 和广播电视网的融合1 2 酬， 最终发展成为一个：具有支持移动漫游业务能力：支持固网、移动网、i m e m e t 和w l a n 的终端业务和应用；具有一定的支持q o s 能力；支持对业务的统一管理，具有接入认证、 鉴权能力，支持多种计费方式；采用p a r l a y 技术提供第三方应用的综合业务环境a 目前， 在电信网范围内，主要考虑四个阶段的融合：商业融合：业务融合；终端融合；核心网融 合口7 】，【2 8 】，【2 9 1 ，口0 1 。 商业融合 商业的融合是运营商为了适应市场竞争的需求而采取的一种综合业务模式，或者说是 为了市场需求而设计的一种商业模式，运营商为了吸引用户必须在商业模式上让用户享受 到实惠，比如有些运营商为了吸引用户采取的把长话、固话、互联网服务结合起来的“捆 绑式服务”，就是一种最原始的融合模式。理想的方式应该是让用户享受到一个号码，一 个帐单，甚至一个网络的一站式服务。 业务融合 业务融合是指同样的业务可以用不同的终端通过不同的接入网络访问，最终目标是使 用户可以用任何终端设备，在任何地点，通过任何一个网络接入并使用业务系统。理想的 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 下一代网络业务系统应该具备：独立于底层网；独立于接入终端；提供开放的业务开发模 式等特点。目前，在单一网络环境下，运营商只能提供单一的业务模式，比如固定运营商 只能提供基于固网的业务，移动运营商如果脱离了与i p 网的融合，在数据业务的提供方 面也显得力不从心。通过业务融合，可以使运营商提高资产的利用率，扩大覆盖范围，提 高业务的易用性，扩展跨固定网络和移动网络的多媒体业务。实际上，多媒体消息业务 ( m m s ：m m t i m e d i am e s s a g i n gs e r v i c e ) 、统一消息业务( u m ：u n i f i e dm e s s a 百n g ) 和虚 拟专用网业务( v p n ：v i r n l a lp r i v a t en 叭v o r k ) 可以认为是几种简单的融合业务。目前， 针对f m c 的业务体系的研究成为一个热点f 1 孔f 3 1 】，f 3 2 】，f 3 ，研究的结果表明，建立一个分层 的，独立于底层网络的开放的业务体系是适应下一代网络用户需求的一个方向。 终端融合 终端的融合指无论固定接入还是移动接入，都可以用统一的终端设备，在室内通过 w l a n 或b l u e t o o t h 接入固定网，在室外接入到移动蜂窝网，实现在固定网络和移动网络 之间的无缝漫游，目标是一个终端享受所有服务仁7 】，【3 4 1 ， 3 5 】，【3 6 1 。在终端的技术上，通常是 用蓝牙( b l u e t o o t l l ) 技术或w i f i 技术接入w l a n 网络，摩托罗拉已经实现了相应的终 端产品。 核心网络融合 核心网的融合被认为是一个最漫长的过程，既有技术的原因，也有经济的原因。从技 术上，i m s 被认为是f m c 的最理想的网络融合方案，但目前关于讧s 的研究还很不完善， 还有很多技术问题需要研究，比如i m s 支持固定接入问题；在i m s 内对实时性要求较高 的会话级业务实现电路域承载问题；以及i m s 的安全、计费、q o s 等其它问题。从保护 投资的角度看，运营商已经在2 g 2 g + 的网络上投入了巨额费用，在过渡到3 g 的过程中， 必须考虑这部分投资，充分发挥现有网络的潜力，既要满足传统语音、数据业务的需求， 又要兼顾具有更大市场需求的3 g 业务的需求。因此，核心网络的融合是从传统电信网络 与下一代网络长期共存，到最终过渡到i m s 的过程，不是一步到位的。目前核心网的建设 还是移动和固定分别建设的模式，语音和数据业务的网络也是独立的，把所有网络统一成 个d 为核心的承载网是f m c 的一个方向，而i m s 的提出为核心网层面的融合奠定了 个主体框架。 从融合的四个阶段看，业务融合是最关键的一环，因为在网络最终演迸到理想的下一 代网络的过程中，传统网络依然存在，因此提供多网络环境下的多种融合业务模式是适应 市场发展的必然选择。随着市场竞争的加剧，全球电信运营商们开始对f m c 战略的评估， 部分运营商开始尝试f m c 的业务融合模式：法国电信与o r a n g e 合并，启动了b u s i n e s s e v e r y w l l e r e 项目，为企业用户提供的服务，使用统一软