全IP网络中的业务与终端

1 归于IP网络的下一代网络
    随着通信技术的发展和各种制造技术、软件技术的应用，下一代网络必将是基于分组交换的多接入网络。固定网从模拟电话交换系统升级到PSTN，最后过渡为现代分组交换网，如ATM网或IP网；移动通信技术也从最初的模拟技术换代到基于数字通信的GSM/GPRS/EDGE/WCDMA(3GPP)或CDMA95/2000 1x (3GPP2)等UMTS技术体系[1]。
不论采用综合业务[2，3]或区分业务[4—6]中的何种业务管理体系，固定网技术的升级换代与移动网技术的全面扩展，已经注定这些各具优势的技术在交叉和互补运用过程中，会诞生出多种多样的新式网络架构，实现各种技术特点的互通融合。固定网与移动网退化成单纯的接入手段，交换与业务功能集中为与接入无关的核心网络，将是一种大趋势。随着电信网、计算机网、有线电视网的三网融合，最后必将由IP技术统一通信网络世界。

    端到端的IP连接为端到端的服务开启了全新的领域。在终端与网络两侧的开放式应用编程接口(API)以及高级功能性服务生成平台加快了运营商与第三方业务开发商生成业务的速度。通过会话发起协议(SIP)，不同的媒体网元与服务更易于集成到一起。IP多媒体计费方案将给运营商提供创造物美价廉新业务的机会。下一代网络将带来业务快速发展与竞争的时代。

2 驱动网络发展的业务
    回顾技术发展的历史可以看到，业务发展是网络发展的驱动力量，技术发展是网络发展的承载力量。

    一项技术在得到一定数量的用户使用认可后，网络的经营者虽会考虑采用该项技术，但不一定会大规模地应用和改进该技术，只有更多基于该项技术的业务面世，网络运营商才会选择大力支持该项技术的发展。

    业务首先要满足人们获取信息内容的需求，进一步地要成为支持人们直接交流的途径，再深层次的目标则为满足人们互动共享的渴望，实现人类掌控世界的夙愿。技术只有促进业务，满足人们的需求，才能推进业务发展，技术才会得到普及。如果一项技术的确拥有普及价值，那么用户使用该项技术只是时间问题而已。

    通信技术是满足人们相互联系的手段，是帮助人们获取信息内容的途径。网络技术增强了通信途径的可靠性，提高了通信技术的服务质量，降低了人们获取信息内容的单位成本。过去，人们在网络上使用客户端/服务器模式来共享信息内容。这种把信息内容集中到单个点上的方式，形成一种信息内容分布的不对称性，从而降低单一用户的边际使用成本，让信息内容可以通过有限的网络资源传播到更大的范围，推动信息知识的传播。

    互联网的发展历史正印证了这个过程，越来越多的服务器被连接到网络上，这些服务器装载信息内容，供用户访问。服务器的管理者负责充实更新信息内容，信息内容分布的不对称性使信息所有者拥有对信息内容的操纵权，甚至拥有影响人们思考的力量。随着网络覆盖范围的扩大普及，人们的日常生活越来越依赖于通过网络技术获取信息内容。

    随着制造技术的进步，通信设备的单位成本得以大幅降低。这使得人们使用某种技术进行直接连接的成本大大降低，并且可以将信息分布的不对称性降到最低。除利用现有通信网络外，像蓝牙、WLAN等短距离无线通信技术可以使人们摆脱位置的束缚，成为很好的直接交流技术。

    通过使用这些技术，人们可以利用现有网络或利用移动设备临时组织网络，实现信息均衡交流。每一个人都可以通过管理自己的终端设备，向别人提供信息内容，实现真正意义上的直接交流。从而互动共享，掌控世界。

3 业务发展所经历的模式
    业务发展历史上，依据侧重点不同，经历了客户/服务器、端到端、端到组、端到设备等模式历程。

3.1 客户端/服务器模式
    现代通信系统建立初期，由于资源短缺及成本高昂的限制，人们在网络上使用客户端/服务器模式来共享信息内容。将价格昂贵的高性能计算机配置为中心服务器，辅以性能稍逊但成本低廉的客户终端作外围设备。在中心服务器上放置重要的信息内容，利用其较高的性能集中处理事务。低成本客户终端直接连接到服务器上，负责事务提交、结果查询等简单任务。经过多年应用，人们发现客户端/服务器模式存在一些问题。如服务器的信息过于集中，对服务器的性能依赖过多，一旦服务器自身发生问题，服务器将会成为影响业务的“瓶颈”。

3.2 端到端模式
    为适应移动网络的需求，克服对于某些中心点的过分依赖，分散接入统一管理的端到端业务模式得到推广。为了能既实现直接交流的便利，又避免信息不对称性所带来的不利影响，同时兼顾网络运营商的利益，3GPP组织自Rel5起，定义了IP多媒体子系统(IMS)架构[7，8]。目前，3GPP2组织也正在逐步接受IMS架构的概念。

    在3GPP的IMS系统定义中，移动终端首先经过本地接入网实现到分组域(PS)的连接，再接入到核心网IP多媒体子系统中。然后，通过协商/呼叫会话控制功能(I-CSCF)完成鉴权认证，获得使用业务服务器(对漫游用户，可能透过代理服务器使用业务服务器)，执行基于SIP的业务流程权利。接着，发起方服务/呼叫会话控制功能(S-CSCF)依据在发起终端发出的SIP呼叫信令中包含的被叫终端域名，在归属用户服务器(HSS)中确定出被叫终端所依附的S-CSCF服务器地址，同被叫侧S-CSCF服务器进行建立会话连接通道的协商。收到协商邀请后，被叫侧S-CSCF检查被叫终端当前连接状态，如果连接状态正常，则转发SIP呼叫信令，同时返回给发起方呼叫信令传递正常的状态回复，或通知发起方被叫终端不可达。被叫终端接收到呼叫信令后，通知上层业务应用关于发起方的呼叫。如果用户愿意与对方会话，则接受该呼叫并建立起会话连接通道；否则，拒绝该呼叫并返回结束会话信令。建立起会话的双方在结束会话时，发出并确认结束会话信令，释放会话通道。

    这种分散接入的端到端模式，继承了客户端/服务器模式易于控制的效果，为运营商管理会话过程，保证对用户的服务质量提供了简便易行的控制框架。

3.3 端到群组模式
    基于上述分散接入的端到端模式，端到群组的模式正随着按键通话(PoC)及视讯会议等业务的兴起而得到应用。

    以PoC业务为例：移动终端接入到本地核心网的IP多媒体子系统后，可以通过PoC应用服务器同时与多个对象进行群组会话。PoC应用服务器维护用户的一份群组列表，其中纪录了群组内成员的联系方法与连接状态。当用户向群组发起呼叫时，发起方PoC服务器将该呼叫转换成对所有相应群组成员的呼叫，并通过IP网络传送到其他群组用户处。PoC服务器将对群组会话与群组成员状态的复杂管理屏蔽在网络一侧，在终端能力不高的情况下，实现端到群组模式的复杂管理。

3.4 端到设备模式
    将端到群组的模式进一步推广，可以实现端到设备的控制模式，使人类可以更容易地操纵管理环境。

4 业务发展中的终端与运营链
    应用层业务通过网络的透传能最终实现用户间交流的目的。业务的发展依赖于终端的进步，不同的连接模式又促进终端实现相关产业的分化，而各层面的服务运营者依不同的位置构成闭合的生存价值链。

4.1 业务与终端的相互关系
    作为通信连接面向终端用户的最终载体，业务终端在端到端的连接中承担着不可或缺的作用。

4.1.1  终端对业务发展的影响
    业务终端的基础能力不足，只能有限支持端到端连接所要求的资源时，会形成较高的业务应用门槛，表明业务的普及还尚需时日。当应用新技术改进了业务终端的基础能力后，业务应用门槛得以降低，会促进业务的普及与发展。短信业务就是最好的例证。

    自GSM系统开始商业部署以来，短信作为一种无线通信手段的附加资源，经历了奇特的增值发展方式。以中国移动为例，1998年中国移动刚开始提供短信服务，短信收发数量一直增长缓慢，月均短信收发数量不过万余条。这是因为当时在手机终端市场上绝大多数手机终端是由国外进口或由合资厂制造的，价格昂贵且不支持中文。但到2000年下半年，手机短信量突然骤升，国庆、元旦期间更是发生了前所未有的空前增长。这与终端市场上支持中文显示及可输入中文终端的大量上市有直接关系，充分说明了终端对业务发展的影响。

    目前，中国移动通信运营商已引入多媒体短信业务，不论是彩信还是彩E，都要求手机有支持数据业务的能力。但是用户中拥有中高端手机产品的消费者还不多，在一定程度上制约了类似视频、快速WAP、甚至高清晰图片等内容和形式的业务在手机用户中的推广。但是手机高速普及的现状、手机短信业务火热的事实以及国内手机市场依然强劲增长的势头，体现多媒体手机终端正呈平价化的走势，可以预计缓慢前进的多媒体信息业务将迎来用量骤升的时刻。

    可以说业务终端在培育用户了解新业务与培养使用习惯的过程中，占据着无比重要的位置。

4.1.2  IMS连接方式对业务终端实现的影响
    满足端到端连接的需求是通信技术发展的趋势方向。在这种趋势下，保证网络运营商获得利益成为维持网络健康发展的关键。IMS架构设计的目的就是通过制订接口界面标准化规范，便于网络运营商管理控制网络，简化设备制造商在终端侧设备与网络侧设备间接口的相互配合工作，实现对端到端连接的支持。
IMS架构的实施，最终会影响到终端的实现过程，使得实现过程出现扁平化。IMS架构对终端实现的影响可分为终端侧基础架构实现与应用服务软件实现两个层面。终端侧基础架构的硬软件为能够与网络侧设备接口进行统一交互配合，正逐步对架构中的元素、元件进行标准化。在对进程管理简化的同时，逐步实现了基础架构自身的同质化。应用服务软件则利用标准化的通用平台，屏蔽底层接入技术系统的特点，在不同接入技术基础上实现统一的业务特征，甚至是统一的用户界面，完成应用业务自身的个性化。近来一些运营商纷纷与设备生产厂商协作，试验定制运营商特用终端，探索一条开发新个性化应用业务的途径。

    基础架构的同质化不经意间也提高了终端实现的门槛，使技术、资金处于弱势的厂商难于逾越，迫使他们向两极分化，或加大投入，从而积累掌握实现智能手机终端的核心技术，进入市场的领导集团；或采用取巧的方法，以其他厂商的基础架构为出发点，设计个性化的应用服务软件，成为新式应用业务的开发商(但是这种开发商的进入门槛不高，会面对更剧烈的行业竞争)。

4.1.3  另类端到端连接对终端实现的影响
    设计IMS架构的目的侧重于保证网络运营商的利益，但并不能覆盖所有端到端连接的情景。近年来，随着网络基础元件的标准化程度提高，借助于IP技术的屏蔽作用以及对漫游的支持，自组网的个例越来越多，如蓝牙、红外以及IEEE 802.x等现有的短程无线通信技术日趋成熟，加上网络基础元件的标准化扩大了设备选择范围，使终端集成了更多技术能力，终端参与灵活组网变为可能。IP技术(特别是IPv6)屏蔽了用户组网手段间的差异，为业务服务准备了统一平台，方便对设备的管理，大大降低了运营使用成本。对漫游的支持保证了参与者的多样性与广泛性，使用户可以通过自组网实现更纯正意义的端到端连接。

    上述端到端连接的情景最有可能首先发生在网络游戏领域。网络游戏以其跨平台、跨地域、跨年龄的特点吸引着来源不同层面的用户。目前，多数的游戏服务商多以中心控制的方式向用户提供服务，这种游戏方式对终端的功能要求简单，但不可回避与否认的是正出现越来越强烈的实现端到端游戏的趋势。随着版权控制技术的完善，短程无线连接技术及自主网技术的丰富成熟，越来越多的游戏终端将有能力支持多种接入方式，采用不通过中心控制的直接端到端连接手段进行游戏，以使用户彻底摆脱时间、空间以及环境的制约。

4.2 运营链模型
    端到端的连接需求是业务模式发展的必然。物理层接入提供了设备间的连通，网络层的切换使连接可跨越不同的物理介质，而只有应用层业务通过网络的透传才能最终实现用户间交流的目的。运营中各层面的服务提供者依靠不同的位置构成了闭合的生存价值链，形成一条产业运营模式。

4.2.1  网络运营商
    不论使用基于何种技术的接入手段，最终都是由网络运营商负责提供终端设备间物理连接，解决最后的连接过程，向用户提供最基础的连通服务。

    网络运营商专注于自身所使用的技术，可以做到专业化、精细化分工，形成完整的服务质量体系。网络运营商位于生存价值链的第一环。但是专业化分工也会对网络运营商在技术领域、服务种类甚至地域范围上产生限制，使其更多地仅考虑到与自身有关的网络层之下的连接技术。虽然网络上层业务应用的发展会极大提升对网络基础连通服务的需求，但是网络运营商对上层业务应用的参予仍受到不同程度的局限与制约，因为业务连接需要跨出单一网络运营商的限制，使用户获得更广泛的端到端连接。

4.2.2  业务服务商
    业务服务商是从网络运营商分化出的一个分支，通过向用户提供业务内容的服务获得收益。他们寄居在网络运营商营造的网络平台之上，一方面通过IP技术屏蔽了基层运营商不同技术的差异，以业务内容为连接纽带，保证了用户间跨运营商平台的端到端连接；另一方面，业务服务商借助于基层运营商提供的用户认证计费管理，相互结合以确定对不同业务服务提供相适应的服务质量标准。业务服务商还会向终端业务应用软件实现过程涉足，促进终端应用软件实现过程中的扁平化倾向，完成产业链的衔接。

4.2.3  终端设备制造商
    终端设备制造商逐步分化成为基础功能设备制造与业务应用系统制造两类。基础功能设备制造商依据底层通信协议制造终端设备，一般不涉及网络层面以上的功能要求。业务应用系统制造商则侧重于满足业务功能的要求，选择在不同的终端设备上提供统一的用户感受。

5 结束语
    在全IP网络管理格局下，各种接入技术只承担提供基本接入功能的职责，用户将利用IP技术来管理连接切换与业务鉴权。随着IMS业务模式的引入，端到端连接得到运营商的支持，业务连接也跨出运营商的限制范围。由于用户终端的实现出现了分化，基础架构硬/软件被赋予了统一功能标准，各厂商的制造实现趋于同质化。业务应用软件在充分利用基础架构所提供功能的基础上倾向于个性化，创造出了更多满足用户需求的新业务。业务服务商也会成为运营商的一个分支，通过业务内容的服务获得利益。

6 参考文献
[1] Nokia. Mobile Internet Technical Architecture (MITA) [EB/OL]. http://www.forum.nokia.com/main/0,6566,st_p_8,00.html.
[2] IETF RFC1633. Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview [S].
[3] IETF RFC2205. Resource ReSerVation Protocol (RSVP)—Version 1 Functional Specification [S].
[4] IETF RFC2474. Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers [S].
[5] IETF RFC2475. An Architecture for Differentiated Services [S].
[6] IETF RFC3260. New Terminology and Clarifications for Diffserv [S].
[7] 3GPP TS22.228. Service requirements for the Internet Protocol (IP) Multimedia Core Network Subsystem: Stage 1 [S].
[8] 3GPP TS 23.228. IP Multimedia Subsystem: Stage 2 [S].

收稿日期：2004-07-20

[摘要] 文章认为业务发展是网络发展的驱动力量，新技术只有在更多新业务面世的情况下才能得到大力发展。但如果业务终端的基础能力不足会形成较高的业务应用门槛，有时只有在终端技术实现突破后业务才会突飞猛进地发展。文章在分析业务发展中的终端与运营链之间的相互影响的基础上，探讨了移动网引入IMS架构后对终端制造商、网络运营商的影响，并明确指出下一代网络将归于IP网络、业务将驱动网络发展。

[关键词] 全IP网络；业务；终端；IP多媒体子系统

[Abstract] Services are the driven force of network development. New technologies cannot be greatly developed without the stimulation of new services. Weak terminal technologies may cause high threshold of service applications, and sometimes service growth greatly depends on breakthroughs of terminal technologies. This paper analyzes the mutual influences of terminal technology and operation chain, and discusses the impacts of mobile networks with IMS architecture on terminal manufacturers and network operators. It also gives a clear conclusion that the next generation network will be IP-based networks, and services will be the main force for network development.

[Keywords] all-IP network; service; terminal; IP multimedia subsystem