3G时代现有移动智能网平台演进

3G时代现有移动智能网平台演进

从智能网协议结构出发，对目前2类重要移动智能网业务(预付费业务和虚拟专用网业务)在3G时代如何演进进行了分析，给出运营商移动智能网平台向3G演进的建设建议。
【关键词】 3G  移动智能网  演进  PPS  VPN

1 引言
在目前移动通信技术的发展中，智能网以其能够快速、灵活的提供多样性的移动新业务而受到移动通信运营商的青睐，移动智能网在中国得到了大规模的部署。在众多移动智能业务中，又以预付费（PPS）和虚拟专用网（VPN）这两类业务居多。可以说，移动智能网已经确立了其作为传统移动语音增值业务领域的主流技术地位。
2009年1月7日，工信部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信(3G)牌照，此举标志着我国正式进入3G时代。在3G中，移动智能网作为核心网络的重要组成部分，在提供增值业务方面将继续发挥重要的作用。在建设3G移动智能网的过程中，继承现有移动智能网庞大的网络和众多的业务，实现网络和业务的平滑演进，对于扩大3G用户基础、保持业务提供的连续性以及节省建设投资都具有重大的意义。
本文主要分析两类主要智能网业务（PPS和VPN）在3G融合时代的发展演进，提出相应智能网平台如何演进以适应3G时代智能业务开展。本文首先介绍了智能网协议，接着对智能网预付费平台和虚拟专用网平台分别进行演进分析，给出相应平台演进建议。

2 智能网协议结构
移动网络分为四层：接入层（BSC、RNC等网元）、核心层（MGW、GGSN等网元）、业务层（增值业务平台等）和支撑层（网管、计费系统）。移动智能网平台位于业务层，在核心网(包括交换网和承载网)与后台支撑计费系统/BOSS、网管系统之间。图1描述了相关智能网应用协议结构[1]（CAP、INAP、WIN和SIP等），智能网相关协议规范使智能网平***立于底层网络，排除了3G网络规范版本和建设方式对移动智能网的影响。不同的协议版本定义了不同的网络能力和接口，因此，智能网协议是现有移动智能网平台演进的最重要依据。
 
图1 智能网协议结构
(1) CAP协议
为了在移动通信系统中引入智能网，欧洲电信标准研究所（ETSI）于1997年在GSM Phase 2+上定义了CAMEL技术规范。CAMEL协议的特征是为用户提供一种网络无关的业务一致性。即使用户不在其所归属的公共陆地移动网络（HPLMN）中，作为一种手段，CAMEL协议也可以帮助网络运营者向用户提供特定的业务。CAP（CAMEL Application Part）是CAMEL的应用部分，描述了移动智能网中各个功能实体之间的标准通信规程。
现有GSM智能网遵循CAMEL2协议，而在建设3G的移动智能网的过程中运营商可以选择当前版本，也可以选择使用CAMEL3版本或更高版本，具体协议版本的选择在本文第三节进行阐述。
(2) WIN协议
WIN(Wireless IN)无线智能网是CDMA 移动网中智能业务所采纳的协议，在标准的WIN 协议中，不支持修改主叫显示号码，为了实现VPN 短号显示，需要SCP 与SSP 做特殊配合。WIN 协议在移动网的漫游呼叫控制中应用成熟，在话音业务方面应用广泛成熟，但是在多媒体、数据业务方面能力弱。
(3) INAP协议
INAP(IN Application Protocol )智能网应用协议，是固网传统智能网所采用的协议。基于INAP 的固网VPN 业务在现网应用广泛，成熟可靠。INAP 协议基于NO.7 信令，基于TDM 承载，稳定性、安全性好，可维护性强，扩展性较SIP 协议差一些，而且在做业务时与SSP 结合较为紧密。INAP 协议在多方呼叫控制、支持数据、多媒体业务等方面较SIP 协议弱。
(4) SIP协议
SIP(Session Initiation Protocol)，是由IETF 制订的因特网多媒体通信体系的核心协议，可用于建立、改变或者终止多媒体会话的应用层协议。SIP 协议灵活，多方呼叫控制能力强。在SIP 协议中，交互的双方处于对等的位置，这样AS 与核心网配合更为灵活；终端可以与AS 直接进行消息交互，终端的功能可以更为强大，便于实现更多的业务。SIP 协议基于TCP/IP，可以支持话音、数据、多媒体的融合业务。在ALL IP 的网络趋势下，SIP 协议是未来的发展趋势，特别是在IMS 阶段，为固定、移动融合在网络层面的融合提供方便。同时，SIP 协议基于IP 网络承载，对IP 网络的稳定性、安全性、可靠性要求较高。

3 预付费智能网平台演进
预付费业务具有使用方便、易于进行成本控制等特点，越来越受到用户的青睐，全球移动通信用户中有60％以上用户选择预付费，预付费业务对各运营商的重要性不言而喻。
不同的预付费业务采用了不同的技术实现方案。语音预付费业务采用以智能网为基础的技术方案，固网智能网采用INAP规范，移动智能网采用CAMEL规范或WIN规范。数据预付费业务则采用RADIUS协议进行预付费用户的鉴权与计费。在3G时代，各种网络技术不断融合，提出了综合智能网技术，可以实现PSTN、GSM、CDMA、IP网中业务控制技术的互联互通，支持综合预付费业务。本文讨论的预付费均指语音预付费业务。
(1)现阶段预付费业务实现方式
现阶段，预付费业务采用智能网系统或计费帐务系统实现，存在诸多缺陷，无法满足3G时代预付费业务的发展。
采用智能网系统实现预付费业务，造成预付费用户和后付费用户这两种用户的业务支撑分布在智能网和计费帐务系统两个系统中，带来用户资料分散，号码资源浪费，计费、帐务管理功能受限，运营成本提高等问题，制约了支撑系统整体功能的提升，无法根据市场需求灵活地设置资费套餐。
采用计费帐务系统实现预付费业务，通过停复机的方式对用户进行控制，计费系统实时采集到话单后，实时计费，实时扣费，发现用户欠费则触发停机处理。该方式是一种“准预付费”方式，解决了预付费/后付费融合绝大部分的业务需求，多业务统一余额管理，预付费/后付费交叉优惠，统一的产品目录和计费引擎，新业务快速开展等。但是该方式没有介入到业务接续过程中，无法做到实时切断，导致收入流失，无法做到实时在线计费，欠费风险较高。
上述两种方式均难以支撑3G/IMS多媒体业务所需的复杂、实时、融合计费，需给出一种新的业务实现方案。
(2)在线计费系统实现预付费业务
为了克服目前预付费业务的弊端，业界提出了在线计费系统(OCS:Online Charging System)实现方案[2,3]，给出了具有开放性和通用性的实时计费系统框架，支持基于承载、会话和内容事件的统一计费。这一框架将设备的话务控制功能与计费功能相分离，并建立了计费体制与会话/服务控制的直接交互，使计费完全参与到服务的使用过程中。在这样的体系下，既可以利用独立计费系统的强大能力以提供接近于准实时计费系统的灵活性，又可以利用参与使用过程的实时特性，将欠费成本降到最低。
在线计费是一种计费信息能够实时影响用户服务供应的计费机制，要求计费系统能够直接与服务控制网元实时交互。在线计费机制中，在使用业务之前，要求用户的帐户应该存入一定的余额，OCS会根据这些余额的多少来实时控制用户是否可以使用业务资源，以及可使用业务资源的量是多少，从而对用户进行了信用控制，降低了用户的欠费风险。
(3)预付费智能网平台演进
结合上述分析，现阶段采用智能网系统实现预付费业务的运营商，在3G时代，待条件成熟后会采用OCS实现预付费业务，而现有的智能网平台将剥离原有计费功能，作为OCS方案中的话务控制设备。
引入OCS后，智能网系统原有的业务处理和计费流程会发生相应改变，流程变更为：当智能网业务由SSP触发到智能网系统后，智能网系统判断该用户是否为预付费用户，若为预付费用户则通过相关协议，向OCS发起鉴权请求，OCS根据余额分配策略，锁定用户帐户中的部分余额(为了保证预付费用户可以同时使用多种业务，不能将帐户中的全部余额都锁定)，OCS反算出用户可以使用的业务量，将批价的结果发送给智能网系统，由SCP进行呼叫控制。图2是引入OCS后的预付费智能网平台话务控制信令流程发生变更的一个示例。
 
图2  引入OCS后的智能网平台话务控制信令流程变更
OCS系统建成后，语音预付费业务的迁移需待相关接口成熟后才能进行，建议3G发展初期，3G预付费采用CAMEL3或更高版本，2G预付费仍采用CAMEL2版本。原有智能网平台升级，支持CAMEL3协议。这样2G用户能够继续使用原有的CAMEL2业务，3G用户在3G网络中能够通过CAMEL3使用传统业务和CAMEL3阶段的新增业务，3G用户在3G网络之外的2G网络上漫游时可作为2G用户接入网络，此时他们无法使用CAMEL3新增业务，但可以通过CAMEL2使用传统业务。
当3G成熟且2G预付费用户缩减到一定程度时，可考虑将传统预付费业务全部迁移到OCS实现，原有智能网平台可保留作为OCS方案中的话务控制设备。

4 VPN智能网平台演进
各运营商在2002年左右推出虚拟专用网(VPN)业务，最初是面向集团客户，简化拨号方式，享受资费优惠，增加集团客户粘着度。VPN业务发展到现在，可以覆盖所有用户，近期某运营商提出“校园网”“集团网”“老乡网”“亲情网”“田园网”等五张网理念，用VPN业务将所有用户覆盖，进一步加强粘着度，提升竞争力。
在3G各类业务融合背景下，VPN业务最大的一个发展方向即提供综合虚拟专用网业务(iVPN业务)，这也是电信重组背景下的一个迫切需求。该业务可以将分布在不同区域的固网用户(PSTN、软交换)、移动用户组成一个逻辑专网，网内用户之间可以使用短号或真实码联系，iVPN成员网内和网外呼叫可以享受灵活的资费策略。
根据智能网协议结构，移动VPN智能网采用CAMEL规范(G网智能网平台)或WIN规范(C网智能网平台)，固网智能网采用INAP规范。下面给出2种现有VPN智能网平台演进方案：方案一仍维持现有移动网络协议触发方式现状，存在话路迂回，是一种临时方案；方案二升级现有VPN智能网平台，增加固网INAP协议模块，实现真正移动固网的融合。
（1）综合VPN方案一
图3是该方案的组网图，图中移动网络以CDMA网为代表，GSM网络类似。
 
图3  综合VPN平台方案一
1）方案描述：
现有VPN智能网平台维持现状，通过该综合VPN业务平台承载所有VPN业务；C网用户由各省MSC/GMSC通过WIN协议触发；固网用户由本省汇接局将呼叫送往本省GMSC通过WIN协议触发。
2）方案配合要求
该方案固网本省汇接局需要做路由数据，从网通固网汇接局路由到GMSC。GMSC需要做数据按照接入码触发到综合VPN平台。
3）方案优缺点
该方案优点是通过固网汇接局到GMSC触发综合VPN平台，不存在异厂家SSP、SCP通过INAP协议的对接问题，工程实施速度快。方案缺点是存在话路迂回，是一种临时过渡方案。
（2）综合VPN方案二
该方案升级现有移动VPN智能网平台，增加INAP协议模块，融合移动固网VPN业务。下图是该方案的组网图。
 
图4  综合VPN平台方案二
1）方案描述：
该方案升级改造现有VPN智能网平台，承载综合VPN业务； C网用户由各省MSC/GMSC通过WIN协议触发；固网用户由本省汇接局将呼叫送往长途大客户软交换，或者在长途局INAP触发。
2）方案配合要求
需要在本省汇接局做接入码路由数据，从本省汇接局路由到长途大客户软交换或者长途局。长途大客户软交换和长途局需要做数据按照接入码触发到综合VPN平台。
3）方案优缺点
该方案优点通过汇接局触发综合VPN平台，不存在话路迂回。缺点是通过汇接局触发综合VPN平台，存在异厂家SSP、SCP通过INAP协议的对接问题，工程实施速度较慢。
（3）融合组网建议
方案一无需升级现有VPN智能网平台，不存在异厂家INAP协议的对接问题，工程实施速度快，但存在话路迂回，方案二则解决了话路迂回问题，但需升级现有智能网平台，同时需解决异厂家INAP协议的对接问题。方案一是临时过渡方案，方案二是最终方案。运营商若固网SSP和移动智能网平台是同一厂家，可直接选用方案二。若运营商原有智能网平台无法通过升级满足需求，可以新建平台支持融合VPN业务，工程组网同方案二，固网侧采用现有的SSP 触发iVPN 业务，SSP 由端局和关口局兼做。CDMA 侧原有网络通过端局MSC(GMSC)采用WIN 协议触发，CDMA 软交换网络通过MSC Server 采用WIN 协议触发。考虑到SIP协议是将来的发展方向，建议新建平台具备升级SIP 协议的功能，将来启用SIP 协议时，再购买相应的licence。
5 结束语
移动智能网发展到今天，已经成为了移动通信网络中不可替代的网络组成部分。在近来很长的一段时间内，还会随着底层网络的发展而提供更好的业务。本文从智能网协议结构出发，分析了2类具有代表意义的智能网业务（PPS和VPN）在向3G演进过程中的变化和融合需求，针对业务特征，给出了相关移动智能网平台演进方向。

参考文献
[1]廖建新.移动智能网[M].北京:北京邮电大学出版社,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.
作者简介
项肖峰，男，硕士研究生，毕业于浙江大学，现就职于华信邮电咨询设计研究院有限公司3G研究院，工程师。从事通信网络咨询、规划、研究工作，主要研究方向为3G核心网及增值业务平台。
俞朝辉，男，硕士研究生，毕业于南京邮电大学，现就职于华信邮电咨询设计研究院有限公司3G研究院，副院长 高级工程师。从事通信网络咨询、规划、研究工作，主要研究方向为3G核心网以及IMS。