關注NGN：網(wǎng)絡融合和機對機應用

　　對于機對機應用，文章認為：隨著射頻標識(RFID)技術和傳感器等的大量使用以及網(wǎng)格計算等高級應用的推廣，處于早期階段的機對機應用將逐漸趨于成熟。在未來某一天，由機器產(chǎn)生的信息流量必將超過人-機應用和人-人應用產(chǎn)生的流量，占據(jù)全部流量的絕大部分，應當予以高度關注。
　　
　　下一代網(wǎng)絡(NGN)的標準制訂和研發(fā)工作已經(jīng)取得了較大進展。對NGN的未來發(fā)展，有兩大走向，融合和機對機應用，需要加以注意。
　　
　　1．網(wǎng)絡融合
　　
　　目前，國際上融合成為電信業(yè)的主旋律。技術趨于融合，網(wǎng)絡趨于融合，業(yè)務趨于融合。
　　
　　自2004年開始特別強調固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合。融合可以充分利用網(wǎng)絡資源，降低運營成本，增強競爭力；融合可以向用戶提供各種形式的業(yè)務和一站式的服務，使用戶不論在固定環(huán)境中，還是在移動環(huán)境中都能享受到相同的服務；融合還給運營商帶來增加收入的機遇，減少引入新業(yè)務的風險，尤其適合全業(yè)務的經(jīng)營。美國的電信巨頭AT&T自1984年被拆分成1家長途電話公司和7家地區(qū)貝爾公司以來，經(jīng)過了20年的風風雨雨，現(xiàn)在又被融合的浪潮卷了回來，2005年1月31日AT&T與美國本地電話公司西南貝爾達成協(xié)議，以160億美元被西南貝爾收購，重新形成了一個集長途、本地和移動于一身的全業(yè)務電信巨頭。
　　
　　其實，融合的想法早在上世紀90年代中后期就已提出，先是三網(wǎng)融合，后是固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合(FMC)。2000年，筆者曾著文寫道：“為了實現(xiàn)真正的個人通信，使用戶不論在固定環(huán)境中，還是在移動環(huán)境中都能享受到相同的服務，獲得相同的應用，固定通信網(wǎng)與移動通信網(wǎng)也將走向綜合，融為一體。固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合應從核心網(wǎng)開始，逐漸擴展到邊緣，把各種速率的數(shù)據(jù)流通過接入節(jié)點提供給用戶，從而把固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的功能通過IP這一粘合劑融合在一起?！?BR>　　
　　當時由于技術和標準不具備、市場不明朗以及后來的網(wǎng)絡泡沫等原因，固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合并沒有真正搞起來。然而，2004年在國際上FMC成為NGN的研究重點，提出了基于IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)實現(xiàn)FMC的NGN架構。ITU-T、ETSI等組織都把FMC放在了NGN標準化工作的核心位置。之后短短幾個月時間內，IMS就取得了很大進展，標準化工作迅速推進，設備商、運營商相繼宣布基于IMS的策略。2004年NTT、英國電信、韓國電信、巴西電信等運營商成立“FMC聯(lián)盟”，旨在推廣固定電話與移動通信的聯(lián)合經(jīng)營模式。2005年2月在法國嘎納舉行的3GSM大會上，IMS成為最引人注目的一個話題。
　　
　　所謂基于IMS的NGN架構是對3GPP規(guī)范中的IMS特性進行修訂補充，使其成為基于會話啟動協(xié)議(SIP)的通用平臺，可以同時支持固定和移動的多種接入方式(如WiMAX、WiFi、3G、FTTx等)，實現(xiàn)固定網(wǎng)與移動網(wǎng)的融合。IMS定義了3層結構(如圖1所示)，控制層基于SIP，與下面的傳送層和上面的業(yè)務層之間具有開放的接口，允許運營商采用單一的核心網(wǎng)，橫跨固定網(wǎng)與移動網(wǎng)提供VoIP、多媒體消息等基于SIP的業(yè)務。IMS符合NGN把呼叫控制與傳送分離的要求，是軟交換的延伸，在軟交換的基礎上對控制功能作進一步分離。目的是形成一個更加高度靈活的通信平臺，不僅可以實現(xiàn)人到內容(客戶機/服務器)多媒體通信，而且還可以實現(xiàn)人到人(端到端)的IP多媒體通信，如圖2所示。FMC把有線和無線的技術與業(yè)務集成在一起，形成一個單一的網(wǎng)絡基礎(見圖3)，這使電信運營商可以利用所有各種類型的業(yè)務來吸引其全部潛在用戶。實現(xiàn)FMC后，固網(wǎng)運營商不再受限于陸地固定網(wǎng)，而移動運營商將能夠使用最可靠的網(wǎng)絡資源去滿足移動用戶日益增長的需求。
　　

　
　　

　　基于IMS的FMC在經(jīng)歷一度被質疑之后，現(xiàn)在得到越來越多的認同，尤其是得到固網(wǎng)運營商的認同。網(wǎng)絡分層原則的普遍被接受以及ITU對IMS的接納是一個關鍵的轉折點?，F(xiàn)在業(yè)界普遍認為它是未來核心網(wǎng)的發(fā)展方向。國外有一家公司做過一次調查，在109個被調查對象中，60.6%認為在未來5年中主要出現(xiàn)的情景將是FMC，大多數(shù)用戶將擁有1部多模電話機，并通過最適合的網(wǎng)絡(可以是固定網(wǎng)，也可以是無線網(wǎng))來進行呼叫；25.7%認為主要出現(xiàn)的情景將是移動替代，大多數(shù)電話使用移動手機或類似終端通過移動網(wǎng)進行呼叫，固定網(wǎng)將主要用于寬帶、娛樂和數(shù)據(jù)業(yè)務；還有13.8%認為情況將維持不變，即固定電話走固定網(wǎng)，移動電話走移動網(wǎng)。
　　
　　FMC之所以得到認同，本文認為主要因為IMS兼有兩個基本點：一是技術融合的會聚點——IP；另一是業(yè)務融合的會聚點——多媒體。21世紀將是以信息為核心的時代。在這個時代中，基于IP的信息網(wǎng)絡化是發(fā)展大趨勢，因為全世界的服務器和數(shù)據(jù)庫90%以上都掛在基于以太網(wǎng)和TCP/IP的局域網(wǎng)或校園網(wǎng)上，每一個新的局域網(wǎng)也都使用某種形式的以太網(wǎng)和TCP/IP。現(xiàn)實與趨勢表明以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務不僅會超過話音業(yè)務，而且仍將繼續(xù)高速增長。因此，IP雖然不是最理想的技術，但在可預見的將來它卻是最適合網(wǎng)絡環(huán)境的技術。技術融合的會聚點必然是IP。多媒體是下一代服務的主要特征之一。把聲、像、圖、文同步集成在一起的多媒體是最適合21世紀的信息形式，也是人類最樂意接受的信息形式。多媒體通信現(xiàn)已成為各國信息基礎設施的重要組成部分。業(yè)務融合的會聚點必然是多媒體，它一定會在生產(chǎn)、管理、教育、科研、醫(yī)療、娛樂等領域得到越來越多的應用，成為一個可持續(xù)發(fā)展的增長點。
　　
　　雖然2005年融合的號角再次響起，阿爾卡特、愛立信、朗訊、西門子等著名設備廠商已經(jīng)著手積極推動網(wǎng)絡融合技術，英國電信、法國電信、NTT、Sprint等運營商也對基于IMS的融合網(wǎng)表現(xiàn)出極大的熱情并為下一步的融合進行準備，但從目前來看，2006年—2007年將是FMC技術和業(yè)務發(fā)展的關鍵時期。FMC從理論走向實踐的整個過渡時期也許要10年以上。在核心網(wǎng)，固定技術與移動技術的界線有人估計大約在2010年—2012年期間被打破，主要表現(xiàn)為向全IP網(wǎng)過渡。在全IP網(wǎng)中，固定網(wǎng)和移動網(wǎng)邊界上的核心子系統(tǒng)均相同，而接入網(wǎng)即便在網(wǎng)絡核心實現(xiàn)FMC之后仍可能包括多種技術，因為接入網(wǎng)是一個技術多變的領域，但設備供應商之間的競爭以及新老業(yè)務提供商之間的競爭將推動接入網(wǎng)的FMC。
　　
　　目前設備制造商與電信運營商對IMS都非常熱心。實現(xiàn)IMS一方面是運營商為提供下一代服務在基礎設施方面的一個戰(zhàn)略步驟，另一方面又為設備供應商帶來新的創(chuàng)收機會。芬蘭運營商EricssonAB公司的IMS技術現(xiàn)被大約25家運營商用來做試驗。Nokia公司與TeliaSoneraAB公司正在合作開發(fā)基于IMS的業(yè)務和網(wǎng)絡解決方案。西門子的IMS系統(tǒng)被法國電信用來在其英國子公司Orange的網(wǎng)上進行試驗。朗訊則與日本ISP公司eAccess合作開發(fā)基于IMS的業(yè)務。Nortel網(wǎng)絡公司與Motorola、IBM等公司組成團隊提供整套的IMS硬件和軟件產(chǎn)品。Alcatel的IMS設備將提供美國T-Mobile公司使用。世界上的主要運營商幾乎都把IMS系統(tǒng)看作生成和控制高價值實時IP應用(如會議電視、彩信、多玩家游戲和VoIP等)的重要設備。國外某些傳統(tǒng)運營商正在推出一些初期的融合業(yè)務。例如，英國電信(BT)計劃2005年春天推出名叫Bluephone的融合業(yè)務，將使用藍牙/蜂窩融合話機，在室內使用BT的網(wǎng)絡，在室外使用Vodafone的網(wǎng)絡，室內、外呼叫無縫切換，藍牙通信范圍為25m，速率700 kb/s，2005年底或2006年初，將轉為采用WiFi技術。法國電信為企業(yè)用戶提供名叫Business Everywhere的業(yè)務，使用一種軟件接口，用戶可以通過通用分組無線業(yè)務(GPRS)、WiFi、數(shù)字用戶線(DSL)或者電路交換線路乃至今后的UMTS連接到公司的虛擬專用網(wǎng)(VPN)。美國Verizon公司推出的Verizon One/Verizon Iobi業(yè)務，在固網(wǎng)、移動電話和PC之間進行統(tǒng)一傳信和呼叫管理，可以在任何時間把E-mail、話音郵件、短消息業(yè)務(SMS)直接傳到用戶想要傳的設備上。
　　
　　IMS雖然現(xiàn)在被看好，但是仍有許多不確定性，因為實現(xiàn)基于IMS的FMC不僅僅是技術問題，它涉及網(wǎng)絡的融合、業(yè)務的融合、管理的融合、運營的融合和管制的融合，面臨一系列的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在很難精確預測它的具體進程。
　　
　　向FMC過渡肯定是一個長期的過程，設備供應商和業(yè)務提供商首先必須把注意力集中在特定市場的特定融合需求上，在戰(zhàn)術上采用能夠滿足這些需求的技術，從戰(zhàn)略上則需要有一個高度靈活的通用平臺，能夠適應新出現(xiàn)的各種要求。
　　
　　2．機對機應用
　　
　　下一代服務的另一特征是無所不在。無所不在的服務意指要把通信服務的對象從人擴展到任何一件東西。屆時，網(wǎng)絡技術無所不在，計算機和通信設備將遍布所有地方，甚至你在散步時，身上就有一個“人體域網(wǎng)”(BAN)。通信方式不僅是人與人之間，而且還包括人-機之間和機-機之間的通信。能夠上網(wǎng)的設備或器具將比現(xiàn)在廣泛得多，包括從電視機到MP3播放機，再到電子報刊、電冰箱等，甚至于首飾大小的佩帶式應用設備，無處不在。它們如同互聯(lián)網(wǎng)上的計算機一樣工作，形成機對機(M2M)的通信方式。
　　
　　無所不在的意義遠不止用戶可以隨時隨地上網(wǎng)，而是用戶可以隨時隨地感知網(wǎng)絡的存在與網(wǎng)絡帶給他的方便。例如，當你打開電視機時，燈光自動減弱；當電話鈴響起時或你拿起話機準備打電話時，電視機自動靜音；當你走向電梯時，電梯就自動為你調用。
　　
　　一個分布式溫度傳感器網(wǎng)絡可以控制一個取暖系統(tǒng)，節(jié)省開支；一個交通管理系統(tǒng)可以在不同街道根據(jù)不同交通流量動態(tài)調節(jié)紅綠燈。凡此種種，不勝枚舉。換言之，無所不在服務要靠大量的機對機應用來實現(xiàn)，所以在發(fā)展NGN時必須要考慮機對機應用這一走向。ITU在描述未來業(yè)務時認為，NGN應是一個電信級和企業(yè)級的全業(yè)務網(wǎng)，能滿足新的通信需求。需支持的業(yè)務包括電話與其他傳統(tǒng)業(yè)務、高速互聯(lián)網(wǎng)接入及其應用、視像(VoD和流媒體等)、多媒體與數(shù)字電視廣播，具有能與傳統(tǒng)業(yè)務互通的移動性和游牧性，既可為人又可為大量的機器服務。其中首次強調了要為大量的機器服務。
　　
　　M2M通信可以應用于各個領域、各個角落。例如，生物信息傳遞、異地備份、Web緩存、多播饋送、新聞饋送、信息批處理、數(shù)據(jù)庫同步、網(wǎng)格計算、多媒體電子信箱、地-空數(shù)據(jù)庫映射、數(shù)據(jù)庫挖掘以及大量的監(jiān)視和控制都是機對機應用的用武之地。未來，大量的機對機應用將使地球披上一層“通信外殼”，負責監(jiān)控城市、公路和環(huán)境，隨時將測量數(shù)據(jù)輸入網(wǎng)絡進行處理，像皮膚一樣保護地球。
　　
　　為了促進機對機應用的發(fā)展，需要給所有移動物體賦予無線通信功能，給所有難以安裝固定線路的地方賦予無線通信功能，給所有執(zhí)行命令、驗證和控制功能的器具(包括用戶隨身配件)賦予無線通信功能。可以用來支持機對機應用的無線通信技術有多種，這里需要特別提及的是IEEE802.15.4(也稱ZigBee)和射頻標識(RFID)。
　　
　　IEEE802.15.4屬于低速率短距離的無線個人域網(wǎng)，其明顯特點是低速率、低功耗、低成本、自配置和拓撲靈活。速率可以低至9.6kb/s，不支持話音，主要支持消耗功率最少，一般在個人活動空間(半徑10m或更小)工作的簡單器件。
　　
　　由于上述特點，IEEE802.15.4作為一個全球標準，不僅打開了大量新應用之門，而且還能給許多現(xiàn)有的應用增加價值，為實現(xiàn)無所不在的網(wǎng)絡創(chuàng)造條件。在現(xiàn)實世界中，可以發(fā)現(xiàn)在許多場合實際上低速率應用比高速率應用更貼近我們的日常生活。因而不能一味追求高速率，而忽視低速率應用。
　　
　　RFID是用來描述可以通過射頻進行傳感的器件的一個術語，通常指的是利用射頻來閱讀一個小器件(稱作標記)上的信息。RFID標記允許利用無線電波對多個標記成批閱讀和進行遠程閱讀，近年來引起了廣泛的關注。RFID的意義遠遠超過取代條形碼。同一標記除了包含防盜功能外，還可以用來證明物品的歸屬，提供隱藏的認證，加速購物，節(jié)省柜子和地板空間以及減少整個供應鏈各個環(huán)節(jié)所需的時間。RFID目前被廣泛應用于配送管理。
　　
　　隨著薄、小、低成本RFID的問世，將來RFID標記不僅會被嵌入幾乎所有的物件中取代條形碼，而且還會越來越多地集成于網(wǎng)絡之中，用于銷售發(fā)行、信息配送、道路與交通、食品、金融、醫(yī)療與藥物、環(huán)境保護、老年人與殘疾人保護、消防與災難預防、教育與文化、娛樂與生活等各種領域，成為無所不在網(wǎng)絡社會的一個基本工具，使全社會的人，包括兒童、成年人、老年人和殘疾人，都能通過網(wǎng)絡積極地參與社會生活，為構建和諧社會作出貢獻。
　　
　　隨著RFID和傳感器等的大量使用以及網(wǎng)格計算等高級應用的推廣，目前處于早期階段的機對機應用將逐漸趨于成熟。如果由EPCGlobal公司推出的TheInternetof Things(有時稱作產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)或T2T)之夢得到實現(xiàn)的話，將來在互聯(lián)網(wǎng)上將有數(shù)萬億件東西互相通信，一年要用數(shù)萬億標記(每一標記具有唯一的電子識別號碼)。所以，在未來某一天，由機器產(chǎn)生的流量必將超過人-機應用和人-人應用產(chǎn)生的流量，甚至可能占據(jù)全部流量的絕大部分。這樣的發(fā)展方向應當在NGN進程中予以高度關注。