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固定移动融合技术介绍与分析摘要：FMC（Fixed Mobile Convergence，固定移动融合）是当前运营商应对市场竞争的有效手段，是电信网络未来的发展方向，也是备受业界关注的热点话题。本文主要介绍FMC的多种实现方案，如非授权移动接入(UMA)、语音呼叫连续性(VCC)、IP多媒体子系统(IMS)全网解决方案等。UMA是一种以移动交换为中心的方案，VCC是一种基于IMS的解决方案，而以IMS构建整个核心网的方式是FMC的最终解决方案。然后分析了每种方案的优缺点，并进行了比较。关键字：FMC，UMA，VCC，IMS1. 引言：FMC（Fixed Mobile Convergence），指固网与移动网融合，是基于固定和无线技术相结合的方式来提供通信业务。固网通常指的是Internet接入网络，如Wifi、Wimax和ASDL等；移动网通常指的是传统的移动通信网络，如GSM网络和CDMA网络。一般地，FMC也被称为IP网络和传统移动通信网络的融合。固定移动网络融合(FMC)是电信网络发展的趋势，通过固定网络与移动网络之间的融通、合作，实现全业务及融合业务的经营，为用户提供丰富的业务和连续的业务体验。近年来无线局域网(WLAN)技术发展迅速，已经广泛用于办公区、通信热点地区、家庭等场合，通过引入支持GSM/CDMA/UMTS和WLAN接入方式的双模或多模用户终端设备，用户可以在有WLAN覆盖的地区，通过WLAN方式接入基站进行语音通信，当用户移出WLAN服务区后，又会漫游到移动蜂窝网络上进行语音通信，并且可以在两者之间进行无缝切换。通常提到的FMC主要包括五种。(1)多种业务捆绑融合。在单一套餐里提供多种服务，往往伴随单一账单，以及相对于购买单独服务的整体折扣。这种捆绑发展到更高阶段时，甚至可以带来其它与技术融合无关的、以市场为导向的好处。(2)终端融合。是指提供可以同时在移动网和固定网上使用的单一手机或其它设备。这些设备通常称作双模手机或“组合电话”。(3)业务融合。是指新创建的可以通过一系列接入网络接入到多种设备的业务，但业务标准是统一的。(4)网络融合。建设单一的核心网络和相关处理器及系统，同时用于固定接入网和移动接入网。(5)商业融合。服务提供商的业务按照下列方式进行重组，即固网业务和移动业务是通过服务特定客户群体的单一部门提供的。2. FMC的三种解决方案FMC有多种实现方案，如非授权移动接入(UMA)、语音呼叫连续性(VCC)、IP多媒体子系统(IMS)全网解决方案等。UMA是一种以移动交换为中心的方案，不需要改动移动核心网，利用现有的移动交换机对呼叫进行处理；VCC是一种基于IMS的解决方案，通过在IMS域中引入的VCC应用服务器，不需要改动移动网络，提供跨网络的运营支持；而以IMS构建整个核心网的方式是FMC的最终解决方案。2.1 非授权移动接入(UMA)2004年1月由英国电信等电信运营商和阿尔卡特等手机制造商共同发起成立非授权移动接入(UMA)研究组，共同在UMA规范、架构、协议和一致性等方面开展研究工作。自从2005年9月3GPP正式接纳UMA技术以来，UMA标准化进程发展迅速，3GPP Release 6版本正式将UMS名称更改为GAN(Generic Access Network，通用接入网络)。借助免费的ISM(Industrial Scientific Medical)频段相关技术将移动终端接入GSM/GPRS核心网，进而使用各项GSM/GPRS服务。UMA网络能够与现有无线接入网络(GERAN，WLAN，WPAN，WiMAX)共存、互不影响，还能够通过信息交互实现移动终端在不同网络间的漫游和切换。2.1.1 UMA网络架构UMA网络体系架构如图1所示图1 UMA/GAN网络体系架构如图1所示，双模终端(一般采用双模电话和便携计算机)和GANC网络控制器构成UMA网络。GANC同移动核心网组件协同完成WLAN、GSM间融合业务。GANC(或UMA网络控制器)能够完成GSM/GPRS/EDGE Radio Access Networks(GERAN)和WLAN/WPAN网络间双向传输切换。该控制器的功能和移动核心网中BSC的功能类似。由于移动核心网保持不变，就可以保证提供全面的服务和固移网络业务的透明性。GANC通过A接口或Gb接口与MSC或SGSN连接，保证MS与MSC之间移动性管理(MM)信息的透明传输(或MS与SGSN之间逻辑链路控制层的信息透明传输)。另外，GANC通过Wm接口与AAA代理服务器连接，完成用户认证、鉴权和计费。在GANC与终端间，Up接口用于GANC与终端间的通信。GSM的移动性管理(MM)及其上层消息仍在终端和MSC之间透明传输，这使得UMA用户可以获得原有的GSM/GPRS业务。2.1.2 UMA技术原理双模手机终端用户通过UMA技术，能够连接到非授权网络(WiFi或蓝牙)，UMA网络控制器将IP宽带网络同手机终端建立连接并对终端用户进行身份验证和授权。如果鉴权通过，该终端用户当前位置信息将同步更新核心网位置信息，后续将通过非授权网络进行语音和数据传输。当用户离开非授权网络后，UMA技术能够保证终端无缝切换回传统移动蜂窝网络，双向切换对于用户而言完全透明。如图2所示。图2 UMA网络拓扑结构2.1.3 UMA技术优缺点UMA技术的成熟离不开运营商和手机、设备厂商的长期支持，目前技术上已完全能够满足用户需求，也符合运营商在当前FMC市场中的竞争策略。下面简单列举UMA技术优缺点。UMA主要优点：(1) 在体系结构上，UMA技术仅在网络中引入了UMA控制器，没有改变原有的蜂窝网络结构，这使得运营商可以综合利用现有蜂窝网络及本地无线网络(WLAN)扩展服务领域，降低用户资费，吸引客户使投资利益最大化。(2) 不影响原有业务，它能使原有业务在融合的网络中与原有网络中保持一致，较易被用户接受，可以更好地吸引原网络客户使用融合应用。(3) UMA作为一种固移一体化解决方案，满足了家庭及企业用户对通信便利性及高效性的需求，即通过一台终端、一个号码、一张账单实现传统的通信业务。UMA主要缺点：(1) 双模手机终端成本较高，使用较为复杂，相对较高的功率对终端电池带电能力提出较高要求。(2) 当前UMA主要解决2 G和2.5 G间网络融合问题，移动网络发展需要相关标准持续改进。(3) 相应的运营模式有待进一步探索，由此产生的移动服务收入影响尚未明晰。2.2 语音连续性呼叫（VCC）语音呼叫连续性（Voice Call Continuity，VCC）作为实现电路域和多媒体域间话音呼叫连续性的技术而被 3GPP 和 3GPP2 所采用。VCC业务的标准研究和制订工作主要在3GPP和3GPP2中进行。VCC 是一种基于 IMS 的语音连续性解决方案，通过在 IMS 域引入 VCC 应用服务器， 在基本不改动现有移动网络的情况下，提供跨网运营的支持（如CS和WLAN，CS和IMS无缝语音切换）， 从而实现将来语音业务由电路交换方式向IMS方式的平滑过渡和演进。2.2.1 VCC 结构参考模型图3为 3GPP2 支持语音呼叫连续性的架构参考模型，包括IMS-CS域转换、呼叫发起方以及呼叫终止方， 并显示了支持VCC的MMD及CS网络实体与接口。图33GPP2 VCC结构参考模型VCC在MMD网络引入了一个新的功能实体VCC应用服务器(VCCAS)，VCCAS主要有以下两个功能：（1）协助终端在1xCS注册及（或）IMS注册，并在VCC AS记录用户注册域。（2）参与语音呼叫建立过程，实现HRPD/WLAN VoIP和1xCS话音呼叫域的相互转换。2.2.2 VCC主要处理过程在IMS集中控制模型方案中，在IMS域引入VCC应用功能实体，实现对VCC呼叫或会话的集中控制。VCC处理过程主要包括以下过程：(1)锚定在IMS集中控制模型中，用户所有的呼叫或会话必须经过IMS域的VCC应用，为域切换控制做准备，这个过程称为IMS锚定(Anchoring in IMS)。VCC用户从CS发起的呼叫和从IMS域发起的语音会话，首先要路由到VCC应用，执行锚定过程；同样，从CS和IMS域发往VCC用户的呼叫或会话，也要路由到VCC应用进行锚定。在锚定过程中，使用初始过滤准则(iFC)实现控制IMS域的会话路由，使用CS已有的机制，如移动网络增强定制应用逻辑(CAMEL)业务的重定向机制，控制CS呼叫的路由。(2)域选择当VCC用户设备发起呼叫时，VCC用户终端需要根据网络状况、用户喜好和运营商策略选择合适域，并在该域中发起呼叫。当VCC应用接收到发往VCC用户设备的呼叫时，会根据用户设置的喜好、运营商策略以及用户的注册状态、会话状态选择终呼使用的域，并通过该域向用户发起呼叫，建立语音连接。在标准协议中，域选择这个术语一般指终呼过程中进行的域选择过程。(3)域切换当正在通话状态下的VCC用户设备检测到周围的无线环境发生变化或发生其他变化时，将按照预先定义的切换策略，进行切换。VCC用户设备从即将切入的域向VCC应用发起切换请求，VCC应用在切入域与VCC用户设备建立连接，并将远端的会话连接切换到新的连接上，同时释放切出域的会话连接。此外还有注册、起呼、终呼、释放等过程，这些过程与CS、IMS域的过程基本相同.2.2.3 VCC技术优缺点VCC业务还具有以下优点：(1) 由于VCC支持到WLAN之间的切换，所以可以增强室内的无线覆盖。(2) 在WLAN覆盖区域，将部分语音转移到WLAN上可以缓解蜂窝网络无线资源紧张的状况。(3) 给用户提供了多种接入方式和业务模式，满足了用户需求，增加了业务收入。(4) 保证用户业务的连续性，提高用户的业务感受，从而有利于吸引用户。在R7阶段，VCC的业务规范还存在以下问题：(1) 不支持紧急呼叫，紧急呼叫需满足国家相关管理机构的硬性要求。(2) 漫游状态下，尤其是国际漫游时，话路迂回严重。(3) 切换号码的管理和应用方案待统一。(4) VCC业务开展的政策限制。(5) 对补充以及智能网业务的支持不够完善，特别是对呼叫前传类业务支持不够完善。(6) 运营商的VCC业务策略不明确。2.3 IP多媒体子系统（IMS）IMS是3GPP Release 5新定义的IP多媒体子系统，制定当初的目标是为UMTS/WCDMA的无线接入方式提供一个可控制的、有QoS保证的机制，使用统一业务接口的，并且兼容现有的CAMEL和Parlay API接口的多媒体业务支持平台。IMS虽然最初只针对SGSN/GGSN方式的接入，但是它对上层应用支持的良好的通用性、基于SIP协议的IP多媒体业务实现方式、IP技术接入手段的无关性以及统一用户管理、鉴权认证、QoS控制和计费，已经满足了固定/移动融合的基本要求。具有IMS能力的终端设备，无论是移动终端、固定终端还是多模终端，内置IMS客户端和SIP协议栈，可以针对新的IMS应用服务器下载不同的应用客户端，即“即插即用”的新业务引入方式，从而减少终端对于新业务依赖性2.3.1 IMS网络架构IMS网络架构如图4所示。分为接入层、控制层和应用层。图4 IMS网络架构接入层完成的主要功能包括各类SIP终端进行SIP会话的发起和终结；实现IP分组承载各种承载类型之间的转换；根据业务部署和会话层的控制实现各种QoS策略；完成与传统PSTN/PLMN间的互联互通等功能。接入层包括了的各类SIP终端、有线接入、无线接入、互联互通网关等设备。控制层完成基本会话的控制，完成用户注册、SIP会话路由控制和应用服务器交互执行应用业务中的会话、维护管理用户数据、管理业务QoS策略等功能，和应用层一起为所有用户提供一致的业务环境。控制层包括CSCF(Call Server Control Function)、MRFC(Multimedia Resource Function Controller)、BGCF(Breakout Gateway Control Function)、IM-SSF(IP Multimedia Service Switching Function)等功能实体。其中CSCF包括P-CSCF（Proxy CSCF)、I-CSCF(Interrogating CSCF)、S-CSCF（Serving CSCF)等类型。P-CSCF是UE接入IMS系统的入口，实现了在SIP协议中的Proxy和User Agent功能。S-CSCF在IMS核心网中处于核心控制地位，负责对UE的注册鉴权和会话控制，执行针对主叫端及被叫端IMS用户的基本会话路由功能，并根据用户签约的IMS触发规则，在条件满足时进行到AS(Application Server)的增值业务触发及业务控制交互。I-CSCF在IMS核心网中起到关口节点的作用，提供本域用户服务节点分配、路由查询以及不同IMS域间拓扑隐藏等功能。应用层负责向用户提供业务逻辑，包括实现传统的基本电话业务，如呼叫前转、呼叫等待、会议等业务；IMS通过IM-SSF(IP Multimedia Services Switching Function)和传统智能业务(CAMEL、INAP等)的互通，实现CS和PS已有的智能业务的继承。IMS架构除了可以实现CS、PS已有的业务外，IMS通过AS可以提供基于SIP的非传统电信业务，如IM、PTT、Presence等。另外，IMS通过OSA-GW(Open Services Access-Gateway)提供简单API接口，以便第三方能够通过这个接口安全的使用网络资源和提供业务，实现丰富的娱乐、游戏业务。2.3.2 IMS技术优缺点IMS技术优点：(1) 基于IP的多媒体业务与会话控制核心网络。(2) 支持各种融合业务的公共平台，不依赖于任何接入技术和接入方式。(3) 采用灵活的SIP协议和标准化的开放接口，为支持广泛业务提供可能。IMS技术缺点：(1) IMS控制层引入造成应用层和接入层分离。(2) 未完全包含NGN能力，特别是对于多媒体服务质量QoS能力。(3