IMS 网路架构演进策略 一、NGN、软交换与IMS （一）NGN NGN是指基於分组技术的网路，能够提供包括电信业务在内的多种业务， 能够利用多种宽带和具有QoS支援能力的传送技术，业务相关功能与底层 传送相关技术之间相互独立，能够让用户自由接入不同的业务提供商， 能够支援通用移动性，从而向用户提供一致的和能无处不在的网路接入业务。 NGN采用分层架构，包括业务层、控制层、传输层以及用户终端， 能提供多种业务类型有语音、数据、多媒体等。 （二）软交换 软交换可以理解为一种分层、开放的NGN体系架构，是NGN核心控制层 技术之一。软交换实际上是“控制”，而非“交换”，因为“交换” 更多体现下承载层，所以“软交换网是下一代话音网或下一代分组通信网” 的说法更贴切。 以控制和承载分离为基本特徵的软交换技术的基本定位是在一个基於IP技术 的网路上提供道统的长途等5类语音业务。软交换的灵活部署和高集成度为 运营商带来了网路建设成本和维护成本的大幅度降低，但由於受到终端能力 、QoS、安全以及业务界面标准化等诸多方面的限制，目前较为成熟的 软交换(包括固定软交换和3GPPR4)的应用也仅限於此，它还没有给最终 用户带来新的业务。 （三）IMS IMS（IPMultimediaSubsystem）即IP多媒体子系统，由3GPP标准组织在R5 版本基础上提出，是在基於IP的网路上提供多媒体业务的通用网路架构， R5版本主要定义了IMS的核心架构、网元功能、界面和流程等内容； R6版本对IMS进行了完善，增加了部分IMS业务特性、IMS与其他网路 的互通规范和WLAN接入等特性；R7加强了对固定、移动融合的标准 化制定，要求IMS支援xDSL、cable等固定接入模式。 IMS技术对控制层功能做了进一步分解，实现了会话控制实体CSCF（ CallSessionControlFunction）和承载控制实体MGCF（Media Gateway Control Function）在功能上的分离，使网路架构更为开放、灵活， 所以IMS实际上比道统软交换更“软”。 IMS以其业务、控制、承载完全分离的水准架构，集中的用户属性 和接入无关等特性，一方面解决了目前软交换技术还无法解决的 问题，如用户移动性支援、标准开放的业务界面、灵活的IP 多媒体业务提供等；另一方面，其接入无关性，也使得IMS成为 固定和移动网路融合演进的基础。 IMS业务架构如图1所示，IMS的目的是建立与接入无关、 能被移动网路与固定网路共用的融合核心网。 在无线接入技术方面，IMS除了GSM/GPRS和WCDMA之外， WLAN透过SIPProxy也可以接入。此外，固定网路的LAN 和xDSL接入技术也可以接入到IMS。 IMS还提供了与ISDN/PSTN道统电路交换网路的互线上制。 这样，IMS提供服务的终端除了移动终端之外，还包括 固定的电话终端、多媒体智能终端、PC机的软终端等。 IMS能够为使用不同接入手段的用户提供融合的业务， 但固定接入与移动接入终究有不同的特徵，所以要 将基於移动通信发展起来的IMS体系应用到固网中还 需要进行大量的改进，标准化工作依然任重而道远。 移动通信界提出的IMS与固网通信界提出的软交换的基本思想 和目标是一致的，都希望建立基於IP的融合与开放的网路平台。 二、IMS体系研究 （一）IMS体系架构 IMS体系架构和CSCF的设计利用了软交换技术，实现了业务 与控制相分离、呼叫控制与媒体传输相分离。IMS虽然是 3GPP为移动用户接入多媒体服务而开发的系统，但由於它 全面融合了IP域的技术，并在开发阶段就和其它组织进行密切合作 ，使得IMS实际已经不仅仅局限於只为移动用户进行服务。 在IMS体系架构中，最底层为承载层，用於提供IMSSIP会话的 接入和传输，承载网必须是基於分组交换的。图2以移动分组 网的承载模式为例，描述了IMS用户透过手机进行IMS会话的 模式，主要的承载层设备有SGSN（GPRS业务支撑节点）、 GGSN（通讯闸GPRS业务支撑节点）以及MGW（媒体通讯闸）。 其中SGSN和GGSN可以重复利用现网设备，不需要硬体升级， 仅透过做相关配置就可以支援IMS。MGW是负责媒体流在IMS域 和CS（电路交换）域互通的功能实体，主要解决语音互通问题。 无论具体采用哪一种接入模式，只要基於IP技术，所有的IMS 用户信令就可以很好地传送到控制层。 中间层为信令控制层，由网路控制伺服器组成，负责管理呼叫 或会话设定、修改和释放，所有IP多媒体业务的信令控制都 在这一层完成。主要的功能实体有CSCF、HSS（ HomeSubscriberServer，归属用户伺服器）、MGCF等， 这些网元执行不同的角色，如信令控制伺服器、数据库、 媒体通讯闸伺服器等，协同完成信令层面的处理功能， 如SIP会话的建立、释放。这一层仅对IMS信令负责， 最终的IMS业务流不经过这一层，完全透过底层的承载层 做路由实现端到端通信。 最上面一层是应用层，由应用和内容伺服器组成，负责为用户 提供IMS增值业务，主要网元是一系列透过CAMEL、 OSA/Parlay和SIP技术提供多媒体业务的应用平台。 运营商可以自行开发一些基於SIP的应用，透过标准SIP界面 与IMS系统连接；如果运营商需要连接第三方SP的应用， IMS可以和标准的API，如OSAAPI连接，透过OSA/ParlayGW 对第三方非信任的SP业务进行鉴权和管理等。 （二）IMS的优势 1．IMS由於采用的是分组网路，对於数据业务的支援有 着天然的优势，能满足新业务的高速宽带和低成本的需要。 2．SIP协议能够提供终端到终端和终端到伺服器直接的通信。 SIP协议业务的灵活和扩展能力也是比较强大的。 IMS的终端由於直接支援SIP，所以它的终端智能是比较高的， 从而使业务拓展也比较容易。 3．IMS系统不是一个简单的SIP网路，它加强了对用户和 业务的控制，便於运营商把握资源的使用。 4．IMS和接入网路之间的独立性。 5．IMS整合了各种业务平台，形成一个统一的IMS系统，这样 有利於各种业务平台之间的兼容。IMS和目前国际化标准组织 OMA共同开发业务平台，从而为IMS系统增值。 6．IMS因为采用是IP承载网路，向全IP网路架构迈进了一步。 三、IMS与网路架构演进 1.网路演进的驱动力 不管是固定网路运营商还是移动网路运营商，如何借助灵活开放的 业务平台快速部署新业务是他们在市场竞争中保持优势的关键原素， 是网路演进的驱动力之一。 另外，用户对全新多媒体业务的需求也是网路演进的驱动力之一。 用户希望能够以跨越固定和移动网路的便捷使用模式来获得 多媒体业务。因此，运营商需要一个可控制、可管理和可盈利的 网路架构，来提供用户所期待的全新业务。基於IP技术、 与接入无关、业务和控制分离的IMS网路架构正是满足这一需求的全新架构。 2.IMS与FMC（固定和移动融合） 移动通信和固定通信的融合以及声音、数据、图像多媒体的融合 是未来通信发展的趋势，IMS则初步体现了这两大融合。 用户的业务需求是固定和移动融合的基本驱动力。对用户而言， 有线网路与无线网路相结合，可以实现真正的随时随地沟通， 在通信手段和通信模式上也有了更多的选择和更大的灵活性； 同时还可以享受到更多固定和移动融合所带来的新业务。 固定和移动的融合能为全业务运营商节省投资、减少运营成本。 道统的固定网路和移动网路提供的许多业务基本一致， 但是移动网路和固定网路是独立的两张业务网，致使 运营维护费用高；而且当开发新业务时，即使同样的业务 也必须分别升级两张网路才能够为移动网路和固定网路 用户分别提供新业务，致使新业务提供成本高。固定和 移动融合之後将形成整体的网路，运维成本将显着降低， 而且新业务的开发不必再分别升级固定网路和移动网路， 只需要对统一的业务平台进行一次升级就能够同时为 各类用户提供业务。 固定和移动融合也是NGN发展的必然趋势，因为全IP网路 是固定网路和移动网路的共同发展方向，在NGN体系架构下， 固定和移动只是NGN的不同接入模式。固定网路与移动网路 的演进路线在很多方面相似，PSTN将向固定软交换网演进， 而基於WCDMA的移动网路则是沿着3GPPR99／R4／R5的 道路演进。虽然目前固定NGN和移动NGN(即3G或B3G)的 发展是独立的，但两者在演进过程中所遵从的分层网路体系架构、 所采用的许多通信协议和界面规范都相同或类似， 尤其是IMS的发展有望实现两者在核心网路层和业务层的完全融合。 3.GSM网路向IMS演进探讨 (1) 目前G网技术演进滞後於C网，G网的状况基本是没有很完善 的GPRS/EDGE网路。所以第一步要建立完善覆盖的GPRS网路， 以提供端到端高数据交换服务。 (2) 在核心网中引入软交换，形成控制和承载相分离的网路架构， 目前很多厂家不太支援不经过软交换阶段的IMS。 (3) 经过软交换阶段之後我们在全国范围内逐步引入IMS， 以实现全IP化的界面。 IMS的部署并不意味着替换电路域，相反，在IMS部署初期， 由於语音业务还无法直接由IMS域提供，语音业务还将由 电路域承担。只有当语音成为丰富的多媒体业务的一部分， 而且IMS达到一定的渗透率之後才能真正开始语音从电路域到IMS域的迁移。 从增加业务收入角度看，3G技术的引入开始可以提供更高的 带宽和更吸引人的业务，但更多的新业务必须倚赖於IMS。 IMS能够作为现有GPRS网路的叠加网路来部署， 另外需要增加PDF、CSCF、HSS以及IMSAS等。 倚赖於IMS提供IP多媒体业务，将是移动运营商的首选。 同时由於IMS核心网元和固定运营商IMS所使用的是一样的， 因此也有利於固定和移动融合的网路部署和业务开展。 (4) 最後我们要把现有的C网、固定网等全部接入到IMS网路， 并把现网的相关业务迁移到IMS网路。 四、总结 从标准化和技术成熟度来看，基於软交换构建固定 的NGN更为现实，难度也较小；从技术趋势来看， 开放与融合程度更高的IMS系统则代表了未来的发展方向， 代表着固定与移动融合的趋势，更有前途。 可以说基於软交换的网路只是NGN发展的初级阶段， 而IMS是NGN发展的进阶阶段。 各运营商都将网路和业务融合作为长远的战略目标， 长远目标一定和近期的部署相结合，在具体部署时 又要根据市场需求和网路实际情况进行。总的来说 IMS和移动软交换将同时存在，它们之间透过网路 互通实现部分业务的互通。并且从长期来看， 电路域用户最终会迁移到IMS域，然而大规模的迁移不会在近期出现。 --

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