3G時代現有移動智能網平臺演進

從智能網協議結構出發，對目前2類重要移動智能網業務(預付費業務和虛擬專用網業務)在3G時代如何演進進行了分析，給出運營商移動智能網平臺向3G演進的建設建議。
【關鍵詞】 3G? 移動智能網? 演進? PPS? VPN

1 引言
在目前移動通信技術的發展中，智能網以其能夠快速、靈活的提供多樣性的移動新業務而受到移動通信運營商的青睞，移動智能網在中國得到了大規模的部署。在眾多移動智能業務中，又以預付費（PPS）和虛擬專用網（VPN）這兩類業務居多。可以說，移動智能網已經確立了其作為傳統移動語音增值業務領域的主流技術地位。
2009年1月7日，工信部為中國移動、中國電信和中國聯通發放3張第三代移動通信(3G)牌照，此舉標志著我國正式進入3G時代。在3G中，移動智能網作為核心網絡的重要組成部分，在提供增值業務方面將繼續發揮重要的作用。在建設3G移動智能網的過程中，繼承現有移動智能網龐大的網絡和眾多的業務，實現網絡和業務的平滑演進，對于擴大3G用戶基礎、保持業務提供的連續性以及節省建設投資都具有重大的意義。
本文主要分析兩類主要智能網業務（PPS和VPN）在3G融合時代的發展演進，提出相應智能網平臺如何演進以適應3G時代智能業務開展。本文首先介紹了智能網協議，接著對智能網預付費平臺和虛擬專用網平臺分別進行演進分析，給出相應平臺演進建議。

2 智能網協議結構
移動網絡分為四層：接入層（BSC、RNC等網元）、核心層（MGW、GGSN等網元）、業務層（增值業務平臺等）和支撐層（網管、計費系統）。移動智能網平臺位于業務層，在核心網(包括交換網和承載網)與后臺支撐計費系統/BOSS、網管系統之間。圖1描述了相關智能網應用協議結構[1]（CAP、INAP、WIN和SIP等），智能網相關協議規范使智能網平***立于底層網絡，排除了3G網絡規范版本和建設方式對移動智能網的影響。不同的協議版本定義了不同的網絡能力和接口，因此，智能網協議是現有移動智能網平臺演進的最重要依據。
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圖1 智能網協議結構
(1) CAP協議
為了在移動通信系統中引入智能網，歐洲電信標準研究所（ETSI）于1997年在GSM Phase 2+上定義了CAMEL技術規范。CAMEL協議的特征是為用戶提供一種網絡無關的業務一致性。即使用戶不在其所歸屬的公共陸地移動網絡（HPLMN）中，作為一種手段，CAMEL協議也可以幫助網絡運營者向用戶提供特定的業務。CAP（CAMEL Application Part）是CAMEL的應用部分，描述了移動智能網中各個功能實體之間的標準通信規程。
現有GSM智能網遵循CAMEL2協議，而在建設3G的移動智能網的過程中運營商可以選擇當前版本，也可以選擇使用CAMEL3版本或更高版本，具體協議版本的選擇在本文第三節進行闡述。
(2) WIN協議
WIN(Wireless IN)無線智能網是CDMA 移動網中智能業務所采納的協議，在標準的WIN 協議中，不支持修改主叫顯示號碼，為了實現VPN 短號顯示，需要SCP 與SSP 做特殊配合。WIN 協議在移動網的漫游呼叫控制中應用成熟，在話音業務方面應用廣泛成熟，但是在多媒體、數據業務方面能力弱。
(3) INAP協議
INAP(IN Application Protocol )智能網應用協議，是固網傳統智能網所采用的協議。基于INAP 的固網VPN 業務在現網應用廣泛，成熟可靠。INAP 協議基于NO.7 信令，基于TDM 承載，穩定性、安全性好，可維護性強，擴展性較SIP 協議差一些，而且在做業務時與SSP 結合較為緊密。INAP 協議在多方呼叫控制、支持數據、多媒體業務等方面較SIP 協議弱。
(4) SIP協議
SIP(Session Initiation Protocol)，是由IETF 制訂的因特網多媒體通信體系的核心協議，可用于建立、改變或者終止多媒體會話的應用層協議。SIP 協議靈活，多方呼叫控制能力強。在SIP 協議中，交互的雙方處于對等的位置，這樣AS 與核心網配合更為靈活；終端可以與AS 直接進行消息交互，終端的功能可以更為強大，便于實現更多的業務。SIP 協議基于TCP/IP，可以支持話音、數據、多媒體的融合業務。在ALL IP 的網絡趨勢下，SIP 協議是未來的發展趨勢，特別是在IMS 階段，為固定、移動融合在網絡層面的融合提供方便。同時，SIP 協議基于IP 網絡承載，對IP 網絡的穩定性、安全性、可靠性要求較高。

3 預付費智能網平臺演進
預付費業務具有使用方便、易于進行成本控制等特點，越來越受到用戶的青睞，全球移動通信用戶中有60％以上用戶選擇預付費，預付費業務對各運營商的重要性不言而喻。
不同的預付費業務采用了不同的技術實現方案。語音預付費業務采用以智能網為基礎的技術方案，固網智能網采用INAP規范，移動智能網采用CAMEL規范或WIN規范。數據預付費業務則采用RADIUS協議進行預付費用戶的鑒權與計費。在3G時代，各種網絡技術不斷融合，提出了綜合智能網技術，可以實現PSTN、GSM、CDMA、IP網中業務控制技術的互聯互通，支持綜合預付費業務。本文討論的預付費均指語音預付費業務。
(1)現階段預付費業務實現方式
現階段，預付費業務采用智能網系統或計費帳務系統實現，存在諸多缺陷，無法滿足3G時代預付費業務的發展。
采用智能網系統實現預付費業務，造成預付費用戶和后付費用戶這兩種用戶的業務支撐分布在智能網和計費帳務系統兩個系統中，帶來用戶資料分散，號碼資源浪費，計費、帳務管理功能受限，運營成本提高等問題，制約了支撐系統整體功能的提升，無法根據市場需求靈活地設置資費套餐。
采用計費帳務系統實現預付費業務，通過停復機的方式對用戶進行控制，計費系統實時采集到話單后，實時計費，實時扣費，發現用戶欠費則觸發停機處理。該方式是一種“準預付費”方式，解決了預付費/后付費融合絕大部分的業務需求，多業務統一余額管理，預付費/后付費交叉優惠，統一的產品目錄和計費引擎，新業務快速開展等。但是該方式沒有介入到業務接續過程中，無法做到實時切斷，導致收入流失，無法做到實時在線計費，欠費風險較高。
上述兩種方式均難以支撐3G/IMS多媒體業務所需的復雜、實時、融合計費，需給出一種新的業務實現方案。
(2)在線計費系統實現預付費業務
為了克服目前預付費業務的弊端，業界提出了在線計費系統(OCS:Online Charging System)實現方案[2,3]，給出了具有開放性和通用性的實時計費系統框架，支持基于承載、會話和內容事件的統一計費。這一框架將設備的話務控制功能與計費功能相分離，并建立了計費體制與會話/服務控制的直接交互，使計費完全參與到服務的使用過程中。在這樣的體系下，既可以利用獨立計費系統的強大能力以提供接近于準實時計費系統的靈活性，又可以利用參與使用過程的實時特性，將欠費成本降到最低。
在線計費是一種計費信息能夠實時影響用戶服務供應的計費機制，要求計費系統能夠直接與服務控制網元實時交互。在線計費機制中，在使用業務之前，要求用戶的帳戶應該存入一定的余額，OCS會根據這些余額的多少來實時控制用戶是否可以使用業務資源，以及可使用業務資源的量是多少，從而對用戶進行了信用控制，降低了用戶的欠費風險。
(3)預付費智能網平臺演進
結合上述分析，現階段采用智能網系統實現預付費業務的運營商，在3G時代，待條件成熟后會采用OCS實現預付費業務，而現有的智能網平臺將剝離原有計費功能，作為OCS方案中的話務控制設備。
引入OCS后，智能網系統原有的業務處理和計費流程會發生相應改變，流程變更為：當智能網業務由SSP觸發到智能網系統后，智能網系統判斷該用戶是否為預付費用戶，若為預付費用戶則通過相關協議，向OCS發起鑒權請求，OCS根據余額分配策略，鎖定用戶帳戶中的部分余額(為了保證預付費用戶可以同時使用多種業務，不能將帳戶中的全部余額都鎖定)，OCS反算出用戶可以使用的業務量，將批價的結果發送給智能網系統，由SCP進行呼叫控制。圖2是引入OCS后的預付費智能網平臺話務控制信令流程發生變更的一個示例。
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圖2? 引入OCS后的智能網平臺話務控制信令流程變更
OCS系統建成后，語音預付費業務的遷移需待相關接口成熟后才能進行，建議3G發展初期，3G預付費采用CAMEL3或更高版本，2G預付費仍采用CAMEL2版本。原有智能網平臺升級，支持CAMEL3協議。這樣2G用戶能夠繼續使用原有的CAMEL2業務，3G用戶在3G網絡中能夠通過CAMEL3使用傳統業務和CAMEL3階段的新增業務，3G用戶在3G網絡之外的2G網絡上漫游時可作為2G用戶接入網絡，此時他們無法使用CAMEL3新增業務，但可以通過CAMEL2使用傳統業務。
當3G成熟且2G預付費用戶縮減到一定程度時，可考慮將傳統預付費業務全部遷移到OCS實現，原有智能網平臺可保留作為OCS方案中的話務控制設備。

4 VPN智能網平臺演進
各運營商在2002年左右推出虛擬專用網(VPN)業務，最初是面向集團客戶，簡化撥號方式，享受資費優惠，增加集團客戶粘著度。VPN業務發展到現在，可以覆蓋所有用戶，近期某運營商提出“校園網”“集團網”“老鄉網”“親情網”“田園網”等五張網理念，用VPN業務將所有用戶覆蓋，進一步加強粘著度，提升競爭力。
在3G各類業務融合背景下，VPN業務最大的一個發展方向即提供綜合虛擬專用網業務(iVPN業務)，這也是電信重組背景下的一個迫切需求。該業務可以將分布在不同區域的固網用戶(PSTN、軟交換)、移動用戶組成一個邏輯專網，網內用戶之間可以使用短號或真實碼聯系，iVPN成員網內和網外呼叫可以享受靈活的資費策略。
根據智能網協議結構，移動VPN智能網采用CAMEL規范(G網智能網平臺)或WIN規范(C網智能網平臺)，固網智能網采用INAP規范。下面給出2種現有VPN智能網平臺演進方案：方案一仍維持現有移動網絡協議觸發方式現狀，存在話路迂回，是一種臨時方案；方案二升級現有VPN智能網平臺，增加固網INAP協議模塊，實現真正移動固網的融合。
（1）綜合VPN方案一
圖3是該方案的組網圖，圖中移動網絡以CDMA網為代表，GSM網絡類似。
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圖3? 綜合VPN平臺方案一
1）方案描述：
現有VPN智能網平臺維持現狀，通過該綜合VPN業務平臺承載所有VPN業務；C網用戶由各省MSC/GMSC通過WIN協議觸發；固網用戶由本省匯接局將呼叫送往本省GMSC通過WIN協議觸發。
2）方案配合要求
該方案固網本省匯接局需要做路由數據，從網通固網匯接局路由到GMSC。GMSC需要做數據按照接入碼觸發到綜合VPN平臺。
3）方案優缺點
該方案優點是通過固網匯接局到GMSC觸發綜合VPN平臺，不存在異廠家SSP、SCP通過INAP協議的對接問題，工程實施速度快。方案缺點是存在話路迂回，是一種臨時過渡方案。
（2）綜合VPN方案二
該方案升級現有移動VPN智能網平臺，增加INAP協議模塊，融合移動固網VPN業務。下圖是該方案的組網圖。
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圖4? 綜合VPN平臺方案二
1）方案描述：
該方案升級改造現有VPN智能網平臺，承載綜合VPN業務； C網用戶由各省MSC/GMSC通過WIN協議觸發；固網用戶由本省匯接局將呼叫送往長途大客戶軟交換，或者在長途局INAP觸發。
2）方案配合要求
需要在本省匯接局做接入碼路由數據，從本省匯接局路由到長途大客戶軟交換或者長途局。長途大客戶軟交換和長途局需要做數據按照接入碼觸發到綜合VPN平臺。
3）方案優缺點
該方案優點通過匯接局觸發綜合VPN平臺，不存在話路迂回。缺點是通過匯接局觸發綜合VPN平臺，存在異廠家SSP、SCP通過INAP協議的對接問題，工程實施速度較慢。
（3）融合組網建議
方案一無需升級現有VPN智能網平臺，不存在異廠家INAP協議的對接問題，工程實施速度快，但存在話路迂回，方案二則解決了話路迂回問題，但需升級現有智能網平臺，同時需解決異廠家INAP協議的對接問題。方案一是臨時過渡方案，方案二是最終方案。運營商若固網SSP和移動智能網平臺是同一廠家，可直接選用方案二。若運營商原有智能網平臺無法通過升級滿足需求，可以新建平臺支持融合VPN業務，工程組網同方案二，固網側采用現有的SSP 觸發iVPN 業務，SSP 由端局和關口局兼做。CDMA 側原有網絡通過端局MSC(GMSC)采用WIN 協議觸發，CDMA 軟交換網絡通過MSC Server 采用WIN 協議觸發。考慮到SIP協議是將來的發展方向，建議新建平臺具備升級SIP 協議的功能，將來啟用SIP 協議時，再購買相應的licence。
5 結束語
移動智能網發展到今天，已經成為了移動通信網絡中不可替代的網絡組成部分。在近來很長的一段時間內，還會隨著底層網絡的發展而提供更好的業務。本文從智能網協議結構出發，分析了2類具有代表意義的智能網業務（PPS和VPN）在向3G演進過程中的變化和融合需求，針對業務特征，給出了相關移動智能網平臺演進方向。

參考文獻
[1]廖建新.移動智能網[M].北京:北京郵電大學出版社,2000.
[2]3GPP TS 32.296.Telecommunication management Charging management,Online Charging System(OCS) applications and interfaces [S].V7.0.0-2006.
[3]3GPP TR 32.815 Online Charging System(OCS) architecture study [S].V6.1.0-2005.
作者簡介
項肖峰，男，碩士研究生，畢業于浙江大學，現就職于華信郵電咨詢設計研究院有限公司3G研究院，工程師。從事通信網絡咨詢、規劃、研究工作，主要研究方向為3G核心網及增值業務平臺。
俞朝輝，男，碩士研究生，畢業于南京郵電大學，現就職于華信郵電咨詢設計研究院有限公司3G研究院，副院長 高級工程師。從事通信網絡咨詢、規劃、研究工作，主要研究方向為3G核心網以及IMS。

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