《電子技術應用》
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wIMS的網(wǎng)絡架構和部署策略
電信網(wǎng)技術
劉 璐
摘要: 介紹了wIMS的概念和電信運營商引入wIMS的背景因素,wIMS的原理和網(wǎng)絡架構,探討了wIMS的部署策略和能力培養(yǎng)。
Abstract:
Key words :

     1  引言

      wIMS即Web IMS,它是Web 2.0和IMS(IP多媒體子系統(tǒng))的融合。通過Web IMS技術可以為運營商打造一個通信能力的開放平臺。它的核心是將電信的業(yè)務能力跟Web 2.0的業(yè)務結合,產(chǎn)生各種新的以用戶體驗為中心的應用。借助wIMS,可以幫助電信運營商擁抱互聯(lián)網(wǎng),不斷推出創(chuàng)新和改進的業(yè)務,刺激用戶的消費,實現(xiàn)從傳統(tǒng)電信運營商向電信運營商2.0的飛躍。同時,對于終端用戶而言,wIMS可以提供更豐富的應用,并具有更好的用戶體驗。對于應用開發(fā)人員而言,wIMS提供了開放的簡單的接口(APIs),借助它們,可以快速地開發(fā)各種應用。所以,wIMS是多贏的技術,是電信和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的方向。

      2  互聯(lián)網(wǎng)時代電信運營商的挑戰(zhàn)和應對

      2.1  電信運營商的挑戰(zhàn)

      過去的幾年中,電信業(yè)正在發(fā)生重大的變化。傳統(tǒng)的電信網(wǎng),是通過智能網(wǎng)提供多種業(yè)務給用戶。但是智能網(wǎng)提供業(yè)務較慢,只有了解電信網(wǎng)絡的開發(fā)人員才能進行業(yè)務開發(fā),大大限制了新業(yè)務的開發(fā)和部署速度。

      電信運營商除了要應付其他運營商外,蘋果、谷歌、微軟等IT業(yè)的巨頭業(yè)也正在搶奪傳統(tǒng)的電信業(yè)務。這種競爭源于互聯(lián)網(wǎng)的興起,特別是Web 2.0的飛速發(fā)展。以前單純而清晰的終端、運營商、設備商的產(chǎn)業(yè)鏈正在被打破,傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、終端廠商還有運營商,都在暗中擴大自己的勢力范圍。

      2.2  電信運營商的應對:IMS,電信運營商2.0和wIMS

      為了應對上述挑戰(zhàn),電信網(wǎng)中首先引入了IMS技術。IMS是一個基于分組域、提供多媒體業(yè)務的體系架構。IMS能解決基于IP部署電信業(yè)務所面臨的主要問題,如服務質量、安全、計費、支付、網(wǎng)絡互聯(lián)互通等。引入IMS,可以幫助運營商實現(xiàn)網(wǎng)絡融合、快速部署多媒體業(yè)務。

      如何應對Web 2.0迅猛發(fā)展,如何將電信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)相結合,又成為了電信運營商面臨的難題。在這樣的背景下,電信運營商2.0出現(xiàn)了。電信運營商2.0是一種新的思考方式和新的電信商業(yè)模型,它要求運營商從“以網(wǎng)絡為中心”向“以用戶為中心”過渡。此時運營商不再是最終業(yè)務提供的最佳人選,而應該充當為第三方業(yè)務提供引擎平臺的角色?;谶@個思路,在IMS的基礎上,引入Web IMS,借助開放的API,用互聯(lián)網(wǎng)的方式調用通信業(yè)務能力,將通信業(yè)務能力跟互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務混搭,產(chǎn)生全新的業(yè)務體驗。

      3  wIMS的原理和網(wǎng)絡架構

      3.1  wIMS原理

      Web IMS的核心思路是在IMS與應用(特別是基于Web 2.0的應用)之間加入wIMS層。其向下調用IMS提供的電信業(yè)務能力,向上提供暴露電信業(yè)務能力的API。從而為運營商打造一個可以與互聯(lián)網(wǎng)結合的、提供通信能力的開放電信平臺。

      3.2  wIMS網(wǎng)絡架構

      如圖1所示,wIMS的網(wǎng)絡架構可以分為6層。

       圖1  wIMS網(wǎng)絡架構

      (1)接入層
      接入層負責在終端或者用戶住宅和運營商的網(wǎng)絡之間提供無線和有線的連接。
      (2)公共核心層
      公共核心層是基于IP的核心網(wǎng),它為不同接入技術提供統(tǒng)一的集成功能,包括各種接入技術的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)轉發(fā)、漫游、策略控制等功能。
      (3)業(yè)務控制層
      是IMS核心網(wǎng)的節(jié)點,主要提供多媒體會話控制、鑒權、計費和互聯(lián)互通等功能。
      (4)業(yè)務引擎層
      主要是由若干基于IMS的業(yè)務引擎組成。通過這些業(yè)務引擎可以提供業(yè)務控制層所提供的能力之外的擴展能力,以增強上層應用的功能。此外,這一層還包括一些非IMS的業(yè)務引擎,如短信、彩信、位置服務、內容下載、內容推送、流媒體播放等。
      (5)wIMS層
      這一層主要是wIMS中間件,它提供Web IMS網(wǎng)關的功能。
      (6)應用層
      主要是一些提供增值業(yè)務和具體應用的服務器。在這些服務器上運行相應的業(yè)務邏輯,并通過wIMS層提供的API獲取下層提供的電信能力,為終端用戶提供相應的服務。
      3.3  wIMS相關層次主要功能
      在上述網(wǎng)絡架構中,接入網(wǎng)和公共核心網(wǎng)是目前的電信網(wǎng)的主要部分,其原理、節(jié)點功能和關鍵技術與現(xiàn)網(wǎng)中的類似。上面4層中的網(wǎng)絡組件是為了支持網(wǎng)絡融合和Web
      IMS新引入的部分。其組件和接口如圖2所示。

      圖2  wIMS相關層次詳細架構

      (1)IMS核心網(wǎng)
      IMS是從3GPP R5最早引入的,并在3GPP R6,R7,R8規(guī)范中不斷完善。其中的IMS核心網(wǎng)由若干邏輯節(jié)點組成,主要包括:
      ●IMS控制節(jié)點:CSCF。主要提供會話控制,用戶注冊,SIP消息路由,計費,QoS控制,鑒權,業(yè)務控制等功能。
      ●數(shù)據(jù)庫節(jié)點:HSS,SLF。主要功能是保存和管理用戶數(shù)據(jù),提供鑒權和業(yè)務相關的數(shù)據(jù)給CSCF。
      ●互聯(lián)互通節(jié)點:MGCF,IM-MGW,SBC。主要負責和其他網(wǎng)絡(如PSTN,PLMN,其他VoIP網(wǎng)絡)的互聯(lián)互通,并將各種接入網(wǎng)引入IMS核心網(wǎng)。
      ●多媒體資源節(jié)點:MRF。主要負責提供和控制多媒體的資源(如錄音通知、會議電話等)。
      ●地址和號碼翻譯節(jié)點:DNS/ENUM。主要負責域名和IP地址之間的翻譯,以及用戶的E.164號碼與公有標示(Puclic User ID)之間的翻譯。
      (2)IMS業(yè)務引擎
      IMS提供的業(yè)務引擎主要有狀態(tài)呈現(xiàn)、群組管理、即時消息、會議電話、視頻共享、多媒體電話、融合消息等。這些業(yè)務引擎可以為上層應用提供相應的業(yè)務能力,如借助呈現(xiàn)業(yè)務和群組管理引擎提供的能力,應用可以輕松地調用好友的狀態(tài)信息,并進行群組通信,而不必在每個應用中都加入這部分代碼。這種網(wǎng)絡架構更加水平化,也更容易開發(fā)(開發(fā)人員不必關心電信網(wǎng)的細節(jié))和部署新的應用(各個應用中有相當一部分功能可以由已經(jīng)部署的業(yè)務引擎完成)。這些引擎節(jié)點主要通過ISC(IMS  Service ontrol,IMS業(yè)務控制)接口或者直接使用SIP協(xié)議與下層的CSCF通信。
      (3)wIMS中間件
      wIMS中間件提供wIMS網(wǎng)關功能,是實現(xiàn)Web IMS的關鍵組件。其主要作用是將電信業(yè)務能力暴露,即提供一些API給上層以快速接入下層的各種業(yè)務引擎,使用下層IMS網(wǎng)絡提供的電信能力。通常業(yè)務引擎的功能可以通過若干通信協(xié)議接入,即可以不通過wIMS中間件來直接訪問,但是這些協(xié)議絕大多數(shù)是電信領域專用的,一般的開發(fā)人員是不熟悉的。引入wIMS中間件后,可以通過提供REST風格的Open API或者其他API來暴露業(yè)務能力給開發(fā)人員。
    借助wIMS中間件,運營商可以給開發(fā)者提供以下信息:狀態(tài)信息(包括位置信息、呈現(xiàn)信息、設備能力、終端類型、終端狀態(tài)等)、通信業(yè)務能力(包括語音呼叫、視頻呼叫、短信、彩信、即時消息、WAP-PUSH、流媒體播放等)、識別和認證信息(包括電話號碼,IP地址,SIP地址,短號碼,鑒權/認證,加密,保護)、計費和支付信息等。
      (4)Web應用服務器
      這些服務器提供各種微件(Widget),Web 2.0應用服務和其他各種第三方的應用。其中,微件可以快速部署到現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)上,并提供接入電信業(yè)務的能力(如Facebook微件,F(xiàn)lickr圖片共享微件、地理留言板微件、可置于個人博客和門戶網(wǎng)站的通信微件等)。而其他個人、家庭、企業(yè)應用,以及各種第三方應用,也都可以通過wIMS提供的API,獲得電信網(wǎng)的特定能力。
      4  wIMS的部署策略
      wIMS的網(wǎng)絡架構和技術原理與傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡差別較大,作為運營龐大網(wǎng)絡、支持大量用戶的電信運營商,應該分步驟進行網(wǎng)絡改造和升級,以降低對現(xiàn)網(wǎng)的影響、保護已有投資。對于一個傳統(tǒng)的固網(wǎng)運營商或者2G,3G移動運營商,其部署wIMS的步驟可以分為以下幾步:
      (1)部署全業(yè)務寬帶接入網(wǎng)絡,打造全IP網(wǎng)絡
      為了支持互聯(lián)網(wǎng)和多媒體業(yè)務,網(wǎng)絡首先支持高速數(shù)據(jù)傳輸,即所謂的寬帶網(wǎng)絡。其次,運營商應該為IMS引入做好必要的準備,如網(wǎng)絡的全IP改造,包括接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)的IP化。
      (2)部署IMS網(wǎng)絡
      通過引入基本的IMS網(wǎng)絡來提供一些基于IMS的標準服務(如呈現(xiàn)業(yè)務,多媒體電話業(yè)務等)、融合服務(如固定移動網(wǎng)絡融合)和一些定制的基于IMS的多媒體業(yè)務。
      (3)部署wIMS中間件
      引入wIMS層,以提供開放的電信API給業(yè)務開發(fā)人員,吸引更多的開發(fā)人員,特別是Web應用開發(fā)人員來開發(fā)創(chuàng)新的、以用戶為中心的業(yè)務,并將這些業(yè)務與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務混搭。
      5  網(wǎng)絡技術人員的wIMS能力準備
      電信運營商2.0,IMS,wIMS是電信技術發(fā)展、電信和互聯(lián)網(wǎng)融合、全業(yè)務運營中的關鍵技術,其原理、網(wǎng)絡架構、實現(xiàn)機制和傳統(tǒng)的電信網(wǎng)有很大的區(qū)別。為了迎接基于這些新技術、新網(wǎng)絡架構的網(wǎng)絡設計、網(wǎng)絡部署、節(jié)點維護和網(wǎng)絡優(yōu)化,廣大電信技術人員應該盡快提升自己的能力,掌握wIMS的技術原理。
      愛立信中國學院,作為專業(yè)的電信業(yè)培訓服務提供者,始終走在技術的前沿,并為電信技術人員提供科學、快捷的培訓方案(見圖3)。結合電信人員的技術背景和Web IMS的特點,愛立信中國學院為電信人員量身打造了從電信運營商2.0到Web IMS的技術培訓課程和培訓路徑。這些培訓在愛立信內部已經(jīng)大規(guī)模展開,并收到了良好的效果。
      圖3  wIMS培訓流程

      6  結束語
      微件化、混搭風、社會化、用戶β版的Web 2.0技術極大地促進了應用的繁榮。在這樣的市場環(huán)境下,電信運營商的致勝策略必然對廣大開發(fā)者帶來創(chuàng)新與收入。
      Web
      IMS通過提供開放的電信API為上層應用提供了一個通信能力的開放平臺;通過向互聯(lián)網(wǎng)開放運營商的能力,可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)絡業(yè)務的融合和通信能力與Web應用的混搭(Mashup);同時,通過建立良好的Web
      IMS商業(yè)模式(包括零售模式、批發(fā)模式、廣告模式及其組合),可以吸引互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者入駐,開發(fā)適合市場的各種“殺手級應用”。
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