移动网络中的主要业务是语音。移动网络刚建立时,只是为了有效处理电路交换业务。随着IP业务的增加,包交换功能在移动网络中是单独处理的。
对于移动网络业务来说,移动网络已经成为进入互联网的一个人口。有预测表示,未来移动网络中IP业务将占统治地位而语音业务将逐渐减少,与此同时,IP现在就支持语音。这意味着在不久的将来,移动网络中的所有业务可能都基于IP。所以,下一阶段的移动网络必须能有效地传输IP业务。
移动网络进一步发展的目标是提供更便利的应用业务服务环境。移动网络将通过业务中间件软件支持应用服务,并且利用移动性特点改进这些应用服务。
本文描述未来基于IP技术的第三代移动通信系统的网络平台。首先,介绍第三代移动通信系统的业务和网络能力需求;然后给出基于IP的第三代移动通信系统的网络平台(IP2)的一般结构。
2 业务和网络能力需求
(1)大量多媒体业务的处理
图1说明GSM协会和有关专家对未来移动市场的预测。
从图中可看出到2010年语音业务将缓慢增长到目前的两倍。到2005年多媒体业务(如数据、图像和视频等)与语音业务各占一半,然后将连续呈现快速增长。到2010年将占所有业务的70%~80%。考虑到目前互联网或IT行业的快速增长,大多数的多媒体业务将基于IP。这样,就要求IP2能有效处理大量多媒体业务并减少每一比特的费用。
(2)先进的移动管理
移动管理可分为本地注册、无线寻呼和越区切换。随着移动用户的增加,如何有效地实施管理将成为移动网络中的主要问题。
在1G移动网络中,最初的移动终端是车载的。随着终端的小型化发展,移动终端逐渐开始和汽车分离。通信方式从车载通信变成个人通信。从现在开始,不但人和车辆,其他物体(宠物、农场动物、家禽、传送包、自动售货机等)都可成为移动用户,这样就要求IP2能对各种各样的移动用户实施灵活的管理。
(3)支持多种类的无线接人
第三代移动通信系统的无线接人速率可达到2Mb/s,现在4G的目标是最少达到20Mb/s。几个不同的业务质量等级都将支持包交换方式。传输速率在上行和下行相互独立。对于接入网,下行连接可以分配较高速率以便于用户下载网上内容。在不久的将来,移动终端也可以作为互联网服务器,在这种情况下,上行速率需要设置高一些,因此,就要求IP2具有可变无线接人的特点。
而且,移动终端将形成一个封闭网络,相互之间能直接进行通信。这就要求IP2能作为在封闭网络和增值业务之间有效传送信息的一个平台。
(4)无缝隙业务
如今,已有的漫游业务功能不但能使移动用户通过任意可访问的网络进行通信,而且具有虚拟家庭环境的功能,使移动用户能通过任意可访问的网络来享受如同在自己家里一样的服务。因此无缝隙业务不仅仅是体现在移动网络中,从现在开始,这种无缝隙业务将扩展到固定网络、网络业务供应商(1SP)和专用的网络(如有线/无线局域网)。因此要求1P2应在移动网络和不同的通信系统间具有无缝隙业务处理能力。 用户也许需要依靠变化的业务环境来改变终端。例如,在家里用户希望用一个大的高分辨率屏幕的终端;当用户在车上时,用户也许不得不用低分辨率屏幕的便携式终端。即使从家里到汽车上环境发生变化时,用户仍然希望得到连续业务服务。因而要求1P2能随着用户业务环境的改变仍具有终端无缝隙业务服务能力。
这种业务环境的变化导致了业务内容变化的必要性。假定一个用户要在办公室参加一个电视会议,但又不得不乘车去出差;用户在车上希望能连续参加会议,即使只接收到部分会议信息,例如仅接收到声音或文本。这样就要求IP2也具有内容业务的无缝隙性。
(5)应用业务支持
当前网站数量按每年40%速率的增长,由此我们可感到互联网的巨大影响。许多ASP正利用移动网络作为提供他们业务的潜在手段。目前大多数的ASP都连接着有线网络,在不久的将来一些ASP可以通过移动终端来提供他们的业务。为了这些ASP的出现,IP2应提供一个环境,支持他们的业务并能提供增值业务。
3 网络平台结构
图2给出了满足上述5种要求的IP2的一般结构。传输网络和业务中间件构成IP2。
基于IP的传输网络能有效处理大量的IP多媒体业务(需求1)。随着IP设备的不断发展,我们可以假设IP传输网络由路由器配置,业务中间件由服务器配置。同时,由于当前电话网络已经可以和IP网互通,满足需求4的基于IP传输的无缝网络业务将很有意义。
业务中间件进一步由2层构成:基本网络管理层和业务支持层。
基本网络管理层包括无线资源管理(RRM)、移动性管理(MM)、呼叫和通话管理(C/SM)、服务质量管理(QoS)和网络操作与管理(O&M)。第三代移动通信系统基本可以分成无线接入网(RAN)和核心网(CN)。因此在RAN和CN中移动性和路由选择的管理是分步进行的。在IP2中满足需求2的从网关到移动终端(MT)的路由选择和越区切换管理都采用统一的基于IP的管理方式。移动性的管理也可以用完全统一的IP2方式。通常在RRM和C/SM边界处区分RAN和CN。如何从基于IP的传输网络中清楚地分离出基本网络管理层还有待于进一步研究。随着移动性和路由选择的统一管理,IP2将支持广泛多样的能满足需求3的无线接人方式,如3G(宽带码分多址C-CDMA)、蓝牙 (Bluetooth)、自组织网(AD hoc networks)、无线局域网和4G无线接人等。
业务支持层包含几个业务特性单元。代表性的单元包括媒体转换、分发、记账/记费。另外,IP2的业务支持层包括一个移动特性单元一地点业务支持。这些特性对满足需求4的无缝终端和无缝内容业务是很重要的。具有这些特征的基本网络管理层能有效地满足需求5的增值应用业务。
4 结 论
本文研究了基于IP的第三代移动通信系统网络平台(IP2)的要求与一般结构。IP2形成从网关到移动终端有效处理大量多媒体业务的全IP传输网络。IP2可以实现网络无缝性、终端无缝性和业务内容无缝性,能满足用户任意时间、任意地点以任意方式通信。
对于实现1P2的一些关键技术由于篇幅有限,未做讨论。目前日本的国家标准化组织ARIB和TTC中成立了一个新的标准组--IP2AD HOC GROUP,研究满足IP2的要求与结构。相信在不久的将来,1P2将和第三代移动通信系统网络结合在一起。