移动智能网技术(1)

移动智能网技术是当今移动通信领域技术发展的前沿和热点，该技术在中国的成功应用已取得巨大的经济效益和社会效益。本讲座将分3期对该技术进行介绍：第1期对移动智能网技术的基本原理和技术发展进行综述；第2期介绍在中国GSM网取得大规模应用并创造了巨大效益的CAMEL移动智能网技术；第3期介绍中国正在建设的CDMA网络采用的WIN无线智能网技术。

　　近年来，移动智能网技术在国际电信领域得到了广泛关注和迅速发展，移动智能网产品的应用也为运营商带来了巨大的经济效益。基于移动智能网技术，人们方便、有效地开发出越来越多的各具特色的新业务。这些新业务不但成为各移动运营商吸引用户、提高网络运行效率、参与市场竞争的关键手段，也为广大移动用户带来了极大的便利和周到的服务。

　　在中国，正式的移动智能网始建于1999年，由于能适合移动交换系统多厂商提供的环境，提供适应中国国情的预付费业务、移动虚拟专用网等多种先进的智能业务，移动智能网建设在2000年得以迅速普及。目前，无论是在GSM，还是在CDMA移动通信网上，中国的移动智能网建设都是基于最新的国际标准，技术起点较高，这使得中国的移动智能网系统在国际商用移动智能网系统中处于技术领先地位。同时，从市场推广的角度看，中国的移动智能网系统无论从市场普及率，还是从市场效益上都是比较成功的。

　　移动智能网技术是基于智能网技术产生的，是智能网技术在移动通信领域的应用。它一方面继承了智能网的基本原理、分层体系结构、呼叫模型等关键技术；另一方面适应移动性的要求，结合不同移动通信系统的特点，开发出具有各自特色的体系结构和协议标准，成为智能网技术中十分重要的组成部分。

　　本文将首先介绍智能网的基本概念，在此基础上引入ITU-T有关移动智能业务的建议和移动网与智能网互联的原理，概括介绍国际上几个著名的互联方案，最后对移动智能网技术的未来进行展望。

　　1 智能网技术简介

　　1.1 智能网的概念及基本思想

　　智能网(IN)是在原有通信网的基础上设置的一层叠加网络，是快速、方便、经济、灵活、有效地生成和实现各种新业务的体系结构。其目标是为现在、未来的所有通信网络服务，不断为各种网络提供满足用户需要的新业务。智能网这一特点深受网络运营商和用户的青睐，智能网业务因此得到迅速的发展，引起了世界各国电信部门的重视，智能化也就成为电信网的发展目标之一。

　　智能网的基本思想是将传统交换机的交换功能和业务控制功能相分离，在交换网上设置一些新的功能部件，原有交换机仅完成基本的接续功能，所有新业务的提供和控制都由这些功能部件协同原有交换机共同完成。
智能网的定义中并没有人们通常理解的“智能”含义，它仅仅是一种“业务网”。将来，人们会给智能网赋予真正的“智能”，如智能网会自动生成并动态加载新业务，根据用户要求自动完善各种业务等等。

　　1.2 智能网的体系结构

　　一个典型的智能网体系结构中，一项新业务由业务生成环境(SCE)生成，经过验证后由业务管理点(SMP)提交给业务控制点(SCP)。业务在SCP内执行，业务的一次执行由SCP与SSP(业务交换点)共同协作完成。智能外设(IP)提供智能网业务所需的专用资源。在业务执行的过程中，SCP控制IP向用户播放录音通知和收集拨号数据等。此外，智能网体系结构中还包含业务管理接入点(SMAP)，向用户提供接入到业务管理点，对智能网业务及节点进行管理的接口。

　　IN结构中，SCP与SSP、IP通过标准SS7互联，完成业务的呼叫控制；SCP与SMP经公用数据网(如X.25)连接，完成系统的业务管理、网络管理及接入管理的控制。

　　目前，包括ITU-T IN建议在内的各种国际标准只对以上功能实体中的4种??SCF(业务控制功能)、SDF(业务数据功能)、SRF(专用资源功能)、SSF(业务交换功能)之间的接口协议进行了明确规定(ITU-T建议中称为IN应用协议??INAP)。这些协议成为开发智能网系统设备的标准，同时也成为不同厂商智能网设备实现互联互通的分界点。

　　1.3 智能网与现有通信网的关系

　　智能网是建立在所有通信网之上的一种体系结构概念，它是叠加在这些通信网基础之上的一种网络，可以为各种通信网提供增值业务。智能网既可为现有的电话网(也即PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、移动通信网(包括GSM、CDMA网等)提供服务，也可为宽带综合业务数字网(B-ISDN)、因特网(Internet)提供服务。一般地，将叠加在PSTN/ISDN网上的智能网系统称为固定智能网，叠加在移动通信网基础之上的智能网系统则称为移动智能网，叠加在B-ISDN宽带网上的智能网系统则称为宽带智能网。

　　为了在传输网中实现智能业务，要求对传输网中部分交换设备进行改造，使其能检测到智能呼叫，并上报智能网系统，由智能网控制传输网络完成智能呼叫的接续和传输。由于传输网类型的不同，对传输网中交换机的改造方法和难易程度都有所不同，智能网系统应针对传输网络的特性分别加以设计。

　　2 移动智能网原理

　　2.1 ITU-T标准中移动智能网的有关规定

　　国际电联ITU-T从1989年开始着手制订智能网的国际标准，标准制订是分阶段进行的，到目前为止已定义了4个阶段。每一阶段的标准从智能网的业务能力和网络能力方面对前一阶段标准进行增强，即规定了各阶段的能力集(CS)，分别为IN CS1、CS2、CS3及CS4。

　　智能网的第一套标准化建议Q.1200系列于1993年3月发布，它确定了智能网的基本概念、理论模型、应用协议及基于PSTN/N-ISDN的能力集1(IN CS1)，形成了相对稳定的智能网框架，为进一步研究和开发智能网奠定了基础。该阶段没有对智能网支持移动业务作出规定。1997年底，ITU-T发布了IN CS2的冻结版本。该标准主要研究智能网的网间互联以及网间业务。IN CS2中提出了10个有关个人移动性和9个有关终端移动性的业务属性，包括用户验证、用户登记、出入呼叫登记、终端鉴权等，但注明在该阶段是为实现个人通信业务??UPT和FPLMTS为目的，并没有定义个人移动性业务和终端移动性业务，也没有给出有关的INAP定义。

　　ITU-T于1999年初推出了IN CS3标准草案，它基本上沿用IN CS2的体系结构。在IN CS3阶段，明确了实现IN支持移动的第1步，包括以下内容：

（1）加强窄带移动网上的普通业务，如预付费业务等。
（2）加强窄带移动网上的UPT、VPN、FPH等业务。
（3）实现号码可携带性(NP)。
（4）实现虚拟归属环境(VHE)的部分功能。电信业务的使用者可能在不同运营商网络之间漫游，当用户移动到他申请业务的运营商(即归属运营商)所管辖的范围之外时，也应能像在归属环境里一样使用该业务，没有任何区别，这是VHE要提供的功能。IN支持移动的第一步目标只需实现虚拟归属环境的部分功能。
（5）支持移动管理，如用户接入认证、位置登记管理、轮廓文件管理、位置信息管理等等。

　　ITU-T关于IN的下一个标准为IN CS4。IN CS4将对IN支持移动的第2步进行研究，包括：

（1）加强宽带移动网上的所有基本业务。
（2）加强宽带移动网上的UPT、VPN、FPH等业务。
（3）实现虚拟归属环境(VHE)的所有功能。
（4）全面支持IMT 2000。

　　2.2 移动网与智能网综合的基本思路

　　移动网的标准与智能网的标准侧重点不同，智能网的标准主要为固定网用户提供增值业务，而移动网络的目标是无论用户在什么位置，是否处于移动当中，均要为最终用户提供电信业务。二者既有区别又有联系。而智能化、个人化、宽带化是整个通信发展的方向，移动网与智能网最终应趋于融合。

　　第3代数字移动通信网是移动通信网发展的方向，第3代数字移动通信网网络侧的一个重要特征就是智能网和移动网的综合。但是实现移动网与智能网的综合还有很长的路要走，比较可行的办法是：首先实现移动网与智能网的互联，将现有的第2代移动通信系统的移动交换中心升级为移动业务交换点，而移动网的其它实体不变；第2步，综合移动网中数据库VLR、HLR与智能网中数据库SDF，为SCF提供统一的用户信息；最后实现综合智能网与移动网的第3代移动通信系统。实现移动网与智能网的互联是实现综合的第1步，而且也可以较快地满足市场对移动通信的需求。

　　2.3 移动网与智能网的互联

　　移动网与智能网互联的原理如图1所示。智能网的SCF、SDF等组成客户化业务执行环境(CSE)，负责业务逻辑的执行。MSC/SSP为处理呼叫的交换平台，也就是将现有的移动通信交换网升级而来。在用户呼叫时，MSC/SSP先对用户进行鉴权，然后判断用户的呼叫是否满足触发智能呼叫的条件，如果满足，则把呼叫上报业务执行环境；业务执行环境收到上报的呼叫信息后，开始执行相应的业务逻辑，控制交换平台对呼叫的接续；在呼叫接通后，业务执行环境继续监视并控制呼叫，收集呼叫信息，并且发送计费信息，直到这一呼叫结束。

图1 移动网与智能网互联的互联

　　3 移动智能网方案及其发展

　　近年来，国外许多电信厂商和标准化组织都已推出了移动网与智能网互联的标准或方案，中国目前在GSM、CDMA网中正在进行的移动智能网建设也是基于其中的某些标准的。以下就介绍几个著名的移动网与智能网互联的方案。

　　3.1 ETSI的GSM移动智能网??CAMEL

　　GSM移动通信网的控制和管理机制与智能网思想已十分相似，但真正实现智能业务还需要增加相应的网络实体和接口信令。ETSI集中了欧洲各运营商和设备厂商制订GSM移动智能网的标准，在1997年推出了CAMEL建议。CAMEL的全称为移动网络增强定制应用逻辑(Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic)。它是用来解决GSM移动通信网与智能网互联问题的。CAMEL 建议为网络运营商提供机制，以向用户提供移动智能业务，甚至在用户漫游出归属位置时，也可以向用户提供与在归属区同样的业务。

　　ETSI的CAMEL建议是分阶段制订的，分为CAMEL1阶段、CAMEL2阶段和CAMLE3阶段。ETSI CAMEL2标准于1999年3月最终完成并冻结，主要针对GSM网络中基于电路交换的移动话音业务。CAMEL3标准正在制订过程中，该阶段标准对CAMEL2阶段支持基于电路交换的移动话音业务进行了增强，并引入了与GPRS网络互联的功能，支持基于分组交换的移动数据业务、支持短消息业务等方面的内容。中国GSM移动智能网的建设主要是基于CAMEL2标准进行的。本讲座的第2部分将对CAMEL技术作较为详细的介绍。

　　3.2 ANSI的CDMA移动智能网--WIN

　　WIN(无线智能网)概念是在北美CDMA网络发展到一定阶段，市场对网络中业务提供能力的要求不断增长的情况下引入的。美国电信工业协会(TIA)和电子工业协会(EIA)负责WIN标准的制订。

　　WIN标准的产生与发展都是由市场对业务的迫切需要直接驱动的。因此，与ETSI 的CAMEL标准不同，WIN标准不但定义了网络参考模型、基本呼叫状态模型和触发机制、实体之间的信息流和参数，还根据北美运营商的需求，逐步定义一些业务的业务流程，包括各种业务特征。其业务特征的定义尽可能完备，便于运营商的使用和不同厂商之间业务的互通。这种特点也明确反映在WIN标准的发展过程中。

　　WIN的标准也是分阶段制订的，目前已经过了WIN phase I(IS-771)、WIN PPC(IS-826)和WIN phase II(IS-848)这3个阶段。WIN phase III阶段(IS-843)的标准正在制订过程中。每个阶段都是基于该阶段支持的业务制订，以几种新业务的业务特性和业务流程的标准化为目的，根据业务的需求，不断增加新的触发点和信息流。中国目前的CDMA无线智能网的建设主要基于WIN PPC及WIN phase II的部分内容。

　　3.3 爱立信的移动智能网

　　爱立信在智能网的基础上，提出了网络智能(NI)概念，以适应市场的发展和各种环境下对智能业务的要求。NI可以在固定网和移动网中提供智能业务。

　　爱立信在其智能网系统中可提供两类业务：基于网络的业务和基于客户的业务。基于网络的业务通过业务接入码的方式接入。为了提供基于客户的业务，爱立信定义了两个新的客户范畴：发端智能业务(OIN)范畴和终端智能业务(TIN)范畴，呼叫如果满足客户范畴就将触发智能业务。OIN范畴是针对主叫用户的，而TIN范畴是针对被叫客户的。当用户申请业务时，网络运营商将在HLR的用户数据中定义这些范畴。移动用户漫游时将把OIN范畴数据从HLR传送到VLR中，而TIN范畴数据不传送。满足OIN范畴的呼叫有3种：从MSC发起的呼叫；MSC激活的有条件前转呼叫；GMSC激活的无条件前转或不可到达前转呼叫。满足TIN要求的呼叫是从GMSC触发的。
爱立信提出了3种在移动网中提供智能业务的网络结构，网络运营商可根据业务流量的不同选择不同的结构：

（1）集中的MSSP(移动业务交换点)和MSCP(移动业务控制点)节点，
一个MSSP服务大量的MSC，MSCP同MSSP一一对应，通过7号信令网连接。
（2）分布的MSSP节点。
（3）采用M-SSCP节点，这是一种比较特殊的情况。它在MSC中集成SSP功能。
此外，爱立信还定义了SSP和SCP之间增强的INAP协议，以及SCP和HLR通信的内部协议。

　　3.4 摩托罗拉的WINA(无线智能网结构)

　　摩托罗拉公司对CS1体系进行了扩充，推出了无线智能网结构(WINA)。同ITU-T的CS1比较，WINA增加了3个功能实体：

（1）RACF(无线接入控制功能)：负责呼叫的移动性管理，包括移动呼叫的始呼、路由选择、切换、位置登记、鉴权以及无线接入。
（2）RCF(无线控制功能)：为呼叫提供无线承载资源管理，包括调制、信道分配、无线频率监视、切换请求处理并与固定网路信道交互。
（3）DSF(数据业务功能)：提供与数据通信有关的业务，包括电路交换与包交换业务。

　　将WINA映射到物理平面可以有多种方式，从而造成各种网络，适应不同的应用环境。

　　另外，由于第2代数字移动通信网的控制和管理机制与智能网十分相似，也有公司使用智能网的概念设计HLR和VLR。

　　综上所述，移动智能网的发展取决于两方面的技术发展：智能网技术的发展和移动通信系统的发展。通过对当前智能网技术和移动通信技术发展趋势的研究，不难看出移动智能网未来的发展方向。

　　在智能网研究方面，业界普遍认为未来IN开发的关键需求是客户可以以各种不同方式接入不同业务，可以对现有业务客户化，甚至可以创建新业务。未来的智能网系统应适应技术的飞速发展、用户对业务需要的快速增长、各种业务的网间互联，以及通信市场中的竞争机制。未来的IN技术发展将体现在以下3方面：

（1）分离：在已实现的业务控制与呼叫处理相分离的基础上，利用最新的Softswitch技术，实现呼叫控制与底层传输的分离。
（2）多种网络的融合：智能网将逐步扩展到数据通信、移动通信和宽带通信领域，实现各种网络与智能网的最终融合。
（3）与最新IT技术及网络结构的融合：与新型分布计算技术相结合，与电信管理网(TMN)、电信信息网络体系结构(TINA)相融合。
在移动通信技术方面，第3代数字移动通信网是移动通信网发展的方向，而第3代数字移动通信网网络侧的一个重要特征就是智能网和移动网的综合。也就是说，未来的移动智能网将实现智能网与移动通信系统的完全融合。

（待续）