寬帶骨干網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)及其發(fā)展方向-文興亮

1、2022-3-21Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University1l9.2 新一代網(wǎng)絡(luò)與新一代網(wǎng)絡(luò)與l9.1 IP分組多媒體通信分組多媒體通信l9.3 IMS l9.4 IPTV及其組網(wǎng)及其組網(wǎng)2022-3-21Dr. Zhanqi XU,National Key Lab on ISN, Xidian University21. IMS的提出及其網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的提出及其網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)結(jié)構(gòu) 3GPP R5版本在核心網(wǎng)中首次引入了版本在核心網(wǎng)中首次引入了IP多媒體子系多媒體子系統(tǒng)（統(tǒng)（IMS，IP Multimedia Subsystem）

2、，這是一個(gè)），這是一個(gè)在在基于基于IP的網(wǎng)絡(luò)上提供多媒體業(yè)務(wù)的通用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上提供多媒體業(yè)務(wù)的通用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，3GPP R6版本對(duì)版本對(duì)IMS進(jìn)行了完善，其他研究進(jìn)行了完善，其他研究IMS的組織的組織包括包括TISPAN 、FGNGN 等等 TISPAN：Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking，高級(jí)高級(jí)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的電信和因特的電信和因特網(wǎng)融合業(yè)務(wù)及協(xié)議，網(wǎng)融合業(yè)務(wù)及協(xié)議， a SG in ETSI , to define a harmonized IMS-c

3、entric core for both wireless and wireline networks. FGNGN： Focus Group on Next Generation Networks ，an ITU-T SG2022-3-2132022-3-2142. IMS體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)2022-3-2153. IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2022-3-2162022-3-217WirelineWireline and Wireless SIP Endpoints and Wireless SIP EndpointsGSM, UMTS, 802.11, Bluetooth, DSL, FTTP,

4、 GSM, UMTS, 802.11, Bluetooth, DSL, FTTP, SIPSIPTDMTDMPBXPBXLegacy IPLegacy IPEndpoints & PBXsEndpoints & PBXsH.323 and MGCPH.323 and MGCPPDFAnalogAnalogEndpointEndpointPSTNPSTNSS7SS7Media and Media and End PointEnd PointLayerLayerSession Session ControlControlLayerLayerApplication Applicati

5、on LayerLayerHSS HSS Billing Mediation, Fault Billing Mediation, Fault Correlation, Operations, Correlation, Operations, Maintenance, Maintenance, 3GPP/3GPP2 IMS Inspired ArchitectureSIPSIPSIPSIPSIPSIPSIPSIPSIPSIPCOPSCOPSDiameterDiameterH.248H.248H.248H.2482022-3-218v Signaling Entities #HSS - Home

6、Subscriber Server or “HSS Collective” Consists of AAA and Databases #CSCF - Call Session Control Function 3 flavors S-CSCF Serving: Session control entity for endpoint devices I-CSCF Interrogating: Entry point to IMS from other networks P-CSCF Proxy: Entry point to IMS for devices BGCF - Breakout Ga

7、teway Control Function Selects network to use for PSTN/PLMN interworking #MGCF - Media Gateway Control Function, Controls MGW MRFC - Multimedia Resource Function Controller, Controls MRFP PDF - Policy Decision Function, Authorizes QoS requests #AS - Application Servers provides services and applicat

8、ions Session Initiation Protocol (SIP) AS Open Service Access (OSA) Service Capability Server (SCS) & OSA AS AIN Interworking Serverv Bearer Entities MGW - Media Gateway Inter-works RTP/IP and PCM bearers MRFP - Multimedia Resource Function Processor Provides conferencing, transcoding and announ

9、cements2022-3-219v IMS是一個(gè)核心控制層，接入是一個(gè)核心控制層，接入IMS網(wǎng)的接入網(wǎng)是網(wǎng)的接入網(wǎng)是IP-CAN，即接入網(wǎng)可，即接入網(wǎng)可以是任何以是任何IP網(wǎng)：網(wǎng)：WCDMA網(wǎng)、網(wǎng)、CDMA2000網(wǎng)，網(wǎng)，WLAN或者或者ADSL，Cable 都可以接入到都可以接入到IMS域域,IMS提供的提供的核心控制層面與接入無(wú)關(guān)核心控制層面與接入無(wú)關(guān)。v IMS可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)號(hào)碼與人的綁定號(hào)碼與人的綁定，不管用戶采用什么樣的終端進(jìn)行通信，不管用戶采用什么樣的終端進(jìn)行通信，使用哪種接入網(wǎng)進(jìn)行通信，使用哪種接入網(wǎng)進(jìn)行通信，IMS都可以用一個(gè)號(hào)碼來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)用戶。都可以用一個(gè)號(hào)碼來(lái)標(biāo)識(shí)這個(gè)用

10、戶。v IMS域域具有漫游具有漫游的特性，不管用戶從哪里接入網(wǎng)絡(luò)都可以到家鄉(xiāng)的的特性，不管用戶從哪里接入網(wǎng)絡(luò)都可以到家鄉(xiāng)的CSCF提供服務(wù)。提供服務(wù)。v IMS具有控制網(wǎng)絡(luò)資源使用的能力，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的控制受到具有控制網(wǎng)絡(luò)資源使用的能力，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的控制受到IMS的的限制。限制。v IMS能對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效而靈活的計(jì)費(fèi)，能提供會(huì)話的業(yè)務(wù)類別、業(yè)務(wù)流能對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效而靈活的計(jì)費(fèi)，能提供會(huì)話的業(yè)務(wù)類別、業(yè)務(wù)流量、業(yè)務(wù)時(shí)段等基本信息，供運(yùn)營(yíng)商制訂不同的計(jì)費(fèi)策略。量、業(yè)務(wù)時(shí)段等基本信息，供運(yùn)營(yíng)商制訂不同的計(jì)費(fèi)策略。注解：注解：IMS使用使用IP-CAN(IP-Connectivity Access

11、 Network)傳送信令和媒體流，傳送信令和媒體流，PS域是域是IP-CAN的一種方式，的一種方式，IP-CAN能夠維持終端移動(dòng)情況下業(yè)務(wù)的不中斷，向能夠維持終端移動(dòng)情況下業(yè)務(wù)的不中斷，向IMS屏蔽終端的屏蔽終端的移動(dòng)性。因此移動(dòng)性。因此IMS是獨(dú)立于電路交換是獨(dú)立于電路交換CS域及分組交換域及分組交換PS域的子系統(tǒng)，可以看做是疊加在域的子系統(tǒng)，可以看做是疊加在現(xiàn)有不同網(wǎng)絡(luò)上的現(xiàn)有不同網(wǎng)絡(luò)上的 。2022-3-21105. IMS的主要特征的主要特征v 層間分離層間分離 #控制和承載、控制和應(yīng)用、控制和接入分離，與接入網(wǎng)體制無(wú)關(guān)控制和承載、控制和應(yīng)用、控制和接入分離，與接入網(wǎng)體制無(wú)關(guān)v 簡(jiǎn)化

12、控制層簡(jiǎn)化控制層 只提供基本能力：注冊(cè)、認(rèn)證、路由、計(jì)費(fèi)只提供基本能力：注冊(cè)、認(rèn)證、路由、計(jì)費(fèi) 應(yīng)用完全由應(yīng)用層面提供應(yīng)用完全由應(yīng)用層面提供 為各類應(yīng)用提供通用平臺(tái)為各類應(yīng)用提供通用平臺(tái) 接口開(kāi)放性接口開(kāi)放性 應(yīng)用快速提供應(yīng)用快速提供 應(yīng)用豐富多彩應(yīng)用豐富多彩v 統(tǒng)一性統(tǒng)一性 統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫(kù) 統(tǒng)一鑒權(quán)認(rèn)證統(tǒng)一鑒權(quán)認(rèn)證 統(tǒng)一計(jì)費(fèi)統(tǒng)一計(jì)費(fèi) 提供綜合服務(wù)，可管理、可運(yùn)營(yíng)提供綜合服務(wù)，可管理、可運(yùn)營(yíng)2022-3-21116. 軟交換與軟交換與IMS比較比較軟交換軟交換IMS業(yè)務(wù)與控制相分離業(yè)務(wù)與控制相分離 不完全不完全完全完全呼叫控制協(xié)議呼叫控制協(xié)議 SS7和和SIP SIP 用戶數(shù)據(jù)管

13、理用戶數(shù)據(jù)管理 部分集中的用戶數(shù)據(jù)管理部分集中的用戶數(shù)據(jù)管理 全集中的用戶數(shù)據(jù)管理全集中的用戶數(shù)據(jù)管理 QoS 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單 完善的完善的QoS機(jī)制機(jī)制 智能終端智能終端 對(duì)智能終端的管理控制功能較弱對(duì)智能終端的管理控制功能較弱 對(duì)智能終端的管理控制較為完善對(duì)智能終端的管理控制較為完善 FMC核心網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)的融合融合 固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)協(xié)議的巨大差異，很難實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)協(xié)議的巨大差異，很難實(shí)現(xiàn) 核心網(wǎng)協(xié)議高度統(tǒng)一，與接入無(wú)關(guān)，核心網(wǎng)協(xié)議高度統(tǒng)一，與接入無(wú)關(guān)，在標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)考慮了支持固定與移在標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)考慮了支持固定與移動(dòng)的融合，可以實(shí)現(xiàn)；動(dòng)的融合，可以實(shí)現(xiàn)； FMC: Fixed and Mobil

14、e networks Convergence2022-3-2112PSTNPSTNPSTNSSSSSSIMSIMSIMS7. PSTN、軟交換和、軟交換和IMS三者的關(guān)系三者的關(guān)系 2022-3-2113 網(wǎng)絡(luò)融合趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)融合趨勢(shì)Service Control& Delivery/Back OfficeGSMPSTNInternetTVApplicationTransmissionTerminalsPSTN/ISDN時(shí)代時(shí)代.SoftswitchInternetVoIPTVoIPIP到今天的固網(wǎng)到今天的固網(wǎng)PresenceCollaborationVoIPTVoIPIPIMS/SIPI

15、nternet邁向邁向 融合的世界融合的世界2022-3-21148. IMS的標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)化ETSITISPAN3GPP2ITU-TNGN GSIIETFCollaborations in SIPSIP OwnerIMS Owner3GPPCore IMSNGNAdopt2022-3-2115IMS的標(biāo)準(zhǔn)化情況3GPPIMS架構(gòu)和功能架構(gòu)和功能SIP協(xié)議要求協(xié)議要求編址編址QoS安全安全計(jì)費(fèi)計(jì)費(fèi)接口要求接口要求CAMEL4等等IMS與與CS網(wǎng)絡(luò)互通網(wǎng)絡(luò)互通IMS與與IP網(wǎng)絡(luò)互通網(wǎng)絡(luò)互通WLAN接入接入基于基于IPv4的的IMSIMS組管理組管理IMS業(yè)務(wù)支持：業(yè)務(wù)支持：PoC、Presenc

16、e等等基于流計(jì)費(fèi)基于流計(jì)費(fèi)Gq接口接口QoS增強(qiáng)增強(qiáng)FBI (Fixed Broadband Access to IMS)CSI (Combining CS bearer with IMS）VCC (Voice call Continuity)PCC (Policy and Charging Control)端到端端到端QoSIMS緊急業(yè)務(wù)緊急業(yè)務(wù)Release 5Release 6Release 7finishedfinishedongoing注解：注解：CAMEL (Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic) ， C

17、AMEL服務(wù)器，移動(dòng)服務(wù)器，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定制應(yīng)用增強(qiáng)邏輯服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)定制應(yīng)用增強(qiáng)邏輯服務(wù)器 ，它擴(kuò)展了智能網(wǎng)（，它擴(kuò)展了智能網(wǎng)（IN）提供給移動(dòng)環(huán)境業(yè)務(wù)的范圍，使移動(dòng)電話）提供給移動(dòng)環(huán)境業(yè)務(wù)的范圍，使移動(dòng)電話系統(tǒng)能支持智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)。系統(tǒng)能支持智能網(wǎng)的業(yè)務(wù)。PoC：Push to talk over Cellular，即，即PTT（Push-To-Talk）就是講一按就可以通話，是指客戶在手）就是講一按就可以通話，是指客戶在手機(jī)上只需按一個(gè)鍵就可對(duì)一個(gè)人或一組人進(jìn)行呼叫（通話），較適合一組人協(xié)作。機(jī)上只需按一個(gè)鍵就可對(duì)一個(gè)人或一組人進(jìn)行呼叫（通話），較適合一組人協(xié)作。 2022-3-21169. 網(wǎng)絡(luò)

18、融合與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)融合與業(yè)務(wù)2022-3-211710. IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-從從ETSI的觀點(diǎn)的觀點(diǎn)2022-3-2118IMS網(wǎng)絡(luò)可分為網(wǎng)絡(luò)可分為3層：層：1)傳送層：傳送層：實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)的互聯(lián)、互通，并完成媒質(zhì)格式實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)的互聯(lián)、互通，并完成媒質(zhì)格式轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換( (不包括共路信令不包括共路信令) )；2）IMS：實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)Sessions控制（控制（client-to-client, client-to-server)3)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)/應(yīng)用層應(yīng)用層:提供具備開(kāi)放接口的應(yīng)用提供具備開(kāi)放接口的應(yīng)用2022-3-21Dr. Zhanqi XU,National Key Lab

19、on ISN, Xidian University19l9.2 下一代網(wǎng)絡(luò)與下一代網(wǎng)絡(luò)與l9.1 IP分組多媒體通信分組多媒體通信l9.3 IMS l9.4 IPTV及其組網(wǎng)及其組網(wǎng)2022-3-21201. IPTV網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)結(jié)構(gòu) IPTV（IPTV (Internet Protocol TV or Interactive Personal TV)也叫交互式網(wǎng)絡(luò)電視，它利用寬帶網(wǎng)絡(luò)，采用也叫交互式網(wǎng)絡(luò)電視，它利用寬帶網(wǎng)絡(luò)，采用DSL或以太網(wǎng)或以太網(wǎng)等接入方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒（等接入方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒（STB）或）或PC向用戶提供多種交互向用戶提供多種交互式的寬帶視頻業(yè)務(wù)，包括

20、視頻直播、視頻點(diǎn)播、游戲、視頻會(huì)議式的寬帶視頻業(yè)務(wù)，包括視頻直播、視頻點(diǎn)播、游戲、視頻會(huì)議等。等。 IPTV平臺(tái)在總體結(jié)構(gòu)上分為運(yùn)營(yíng)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、承平臺(tái)在總體結(jié)構(gòu)上分為運(yùn)營(yíng)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、承載層（承載網(wǎng)、匯聚和用戶接入載層（承載網(wǎng)、匯聚和用戶接入3個(gè)子層）。個(gè)子層）。2022-3-2121IPTV網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)2022-3-2122 運(yùn)營(yíng)支撐層運(yùn)營(yíng)支撐層為為IPTV平臺(tái)提供運(yùn)營(yíng)支撐，是平臺(tái)提供運(yùn)營(yíng)支撐，是IPTV平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，它包括支撐系統(tǒng)，它包括: 用戶管理、認(rèn)證授權(quán)、計(jì)費(fèi)支付及結(jié)算、統(tǒng)計(jì)分用戶管理、認(rèn)證授權(quán)、計(jì)費(fèi)支付及結(jié)算、統(tǒng)計(jì)分析、平臺(tái)系統(tǒng)管理、機(jī)頂盒

21、管理和數(shù)字版權(quán)管理等模塊。析、平臺(tái)系統(tǒng)管理、機(jī)頂盒管理和數(shù)字版權(quán)管理等模塊。 業(yè)務(wù)應(yīng)用層業(yè)務(wù)應(yīng)用層為為IPTV平臺(tái)提供業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，包括平臺(tái)提供業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，包括:內(nèi)容處理、內(nèi)容處理、內(nèi)容管理、增值應(yīng)用管理、點(diǎn)播、廣播、流媒體服務(wù)、電子節(jié)目單內(nèi)容管理、增值應(yīng)用管理、點(diǎn)播、廣播、流媒體服務(wù)、電子節(jié)目單以及通信服務(wù)、互動(dòng)游戲和信息服務(wù)等增值應(yīng)用。以及通信服務(wù)、互動(dòng)游戲和信息服務(wù)等增值應(yīng)用。 承載層承載層為為IPTV平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)承載，包括平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)承載，包括:內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)支撐層承載網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層承載網(wǎng)絡(luò)、匯聚層和支撐層承載網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)應(yīng)用層承載網(wǎng)絡(luò)、匯聚層和ADSL 、LA

22、N、WLAN寬帶接入。寬帶接入。 用戶終端用戶終端是機(jī)頂盒加電視，是機(jī)頂盒加電視，IPTV用戶使用機(jī)頂盒，通過(guò)電信用戶使用機(jī)頂盒，通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)商的ADSL, LAN, WLAN等寬帶接入方式接入，在電視機(jī)上實(shí)等寬帶接入方式接入，在電視機(jī)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。 2022-3-2123IPTV網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)結(jié)構(gòu)2022-3-21242. IPTV業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型1）視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)（）視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)（VoD: Video on Demand)：交互式視頻業(yè)務(wù)：交互式視頻業(yè)務(wù)2）電視直播業(yè)務(wù)（）電視直播業(yè)務(wù)（Live TV)：類似于現(xiàn)有廣電系統(tǒng)的實(shí)況轉(zhuǎn)播：類似于現(xiàn)有廣電系統(tǒng)的實(shí)況轉(zhuǎn)播3

23、）其它業(yè)務(wù)：增值業(yè)務(wù)）其它業(yè)務(wù)：增值業(yè)務(wù) a) 上網(wǎng)業(yè)務(wù)上網(wǎng)業(yè)務(wù) b) 可視電話業(yè)務(wù)可視電話業(yè)務(wù) c) 電子廣告業(yè)務(wù)電子廣告業(yè)務(wù) d) 網(wǎng)絡(luò)游戲網(wǎng)絡(luò)游戲2022-3-21253. IPTV 主要技術(shù)主要技術(shù)1）業(yè)務(wù)編碼：）業(yè)務(wù)編碼：MPEG-4，H.2642）控制協(xié)議）控制協(xié)議v HTTPv RTSPv IGMPRequestResponseplaypauserecordFirefox, Internet ExplorerReal Player, Windows Media Player(streamed video)(hyoer-text-transfer-protocol)(real ti

24、me streamingprotocol)- connecting to multicast stream (TV channel) - changing from one channel to another(internet groupManagement protocol)2022-3-21263. IPTV 主要技術(shù)主要技術(shù)3）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)（）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)（CDN：content distribution network）CDN的一般體系結(jié)構(gòu)圖所示，一的一般體系結(jié)構(gòu)圖所示，一般有中心媒體存儲(chǔ)和邊緣分發(fā)節(jié)般有中心媒體存儲(chǔ)和邊緣分發(fā)節(jié)點(diǎn)兩大部分，中心存儲(chǔ)一般負(fù)責(zé)點(diǎn)兩大部分，中心存儲(chǔ)一般負(fù)責(zé)媒體的入庫(kù)和內(nèi)容存儲(chǔ)，不向用媒體的入庫(kù)和內(nèi)容存儲(chǔ)，不向用戶提供服務(wù)，只負(fù)責(zé)向邊緣節(jié)點(diǎn)戶提供服務(wù)，只負(fù)責(zé)向邊緣節(jié)點(diǎn)分發(fā)媒體內(nèi)容，邊緣分發(fā)節(jié)點(diǎn)的分發(fā)媒體內(nèi)容，邊緣分發(fā)節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器向最終用戶提供服流媒體服務(wù)器向最終用戶提供服務(wù)。務(wù)。節(jié)目存儲(chǔ)：節(jié)目存儲(chǔ)： a）完整節(jié)目；）完整節(jié)目； b）節(jié)目的多個(gè)片段）節(jié)目的多個(gè)片段segments2022-3-21273. IPTV 主要技術(shù)主要技術(shù)4） 數(shù)據(jù)數(shù)字