IP多媒体子系统及其在固网移动融合中的应用

2007/10/29

图1　IMS网络架构

图1是IMS的整体网络架构示意图，其主要的逻辑实体有：

（1）代理-呼叫会话控制功能（P-CSCF）

　　主要完成用户IMS业务的代理功能、信令的安全性功能、承载的授权功能、计费策略下载功能等；在用户设备获得IMS服务时，P-CSCF是第一个联系节点。P-CSCF的作用就像一个代理服务器，它把收到的请求和服务进行处理或转发。主要完成和用户接入的相关功能，如信令压缩、安全性等。

　　P-CSCF的引入使得业务的接入和控制得到了分离，使得归属业务控制成为可能。

（2）查询-呼叫会话控制功能（I-CSCF）

　　主要完成归属网络S-CSCF的分配功能（用户注册时）、IMS呼入的路由功能。通过在网络接口处插入I-CSCF设备对进出本网络的会话初始协议（SIP）信令进行转接，可隐藏SIP信令中的内部路由信息，从而实现不同网络运营商之间隐藏内部网络逻辑的需要。

（3）服务-呼叫会话控制功能（S-CSCF）

　　主要完成用户的认证、注册、业务授权、业务触发、业务路由、计费等功能。S-CSCF执行会话控制功能，它可以根据网络运营商的需要，维持会话状态信息。S-CSCF是为用户服务的主要服务节点，在用户注册期间进行分配。P-CSCF和S-CSCF两者配合完成IMS的业务归属控制特性。

（4）出口网关控制功能（BGCF）

　　BGCF用来选择与PSTN接口点相连的网络。如果BGCF发现自己所在的网络与接口点相连，那么BGCF就选择一个媒体网关控制功能（MGCF）与PSTN交互。如果接口点在另一个网络，那么BGCF就把会话信令转发给另一个网络的BGCF。

（5）媒体网关控制功能（MGCF）

　　MGCF是IMS控制面与传统PSTN/CS网络的互通点，控制IMS-MGW以完成媒体面的互通：在IMS侧与I/S-CSCF互通，在PSTN/CS侧完成SIP到BICC/ISUP协议转换。

（6）HSS

　　HSS存储IMS用户的签约数据、业务属性数据、位置信息、鉴权信息等；也可提供传统的归属位置寄存器（HLR）功能（如电路域签约数据、分组域签约数据）和各种接口。

（7）签约定位功能（SLF）

　　根据SIP统一资源标识符（URI）定位HSS，需要访问HSS的实体均需调用。

（8）业务服务器（AS）

　　主要完成业务逻辑的控制和执行。

（9）媒体资源控制功能（MRFC）

　　MRFC是IMS域内部的媒体控制资源功能。MRFC维护、控制MRFP中的媒体资源；与S-CSCR互通，间接接受AS的控制。

（10）媒体资源功能（MRFP）

　　MRFP是IMS域内部的媒体资源功能，接受MRFC控制，提供声码器资源、通知音资源、会议桥资源等。

（11）资源控制子系统（RACS）

　　RACS主要完成管理控制、资源预留、策略控制、网络地址转换（NAT）穿越和控制等功能。

（12）网络附属子系统（NASS）

　　NASS主要完成终端IP地址的分配、接入网络的配置、接入网络的鉴权和认证等功能。

3、固定移动融合

　　固定移动融合（FMC）的理念早在20世纪90年代就被提出，由于当时技术上的限制、标准化工作的缺乏等原因，并没有被业界广泛接受，相应的业务也没有被广泛地开展。近年来，随着新技术、新业务不断涌现，使得传统的单一电信网络体系架构面临前所未有的挑战。构建一个统一、融合的通信信息网，是电信业最终的目标，但是，达到这个目标需要一个相对漫长的过程。在这个过程中，不同网络之间的相互渗透、相互融合将一直伴随着网络的演进。

　　固定移动融合包括多个方面：网络融合、业务融合、运营支撑平台融合等，它不会一蹴而就，是一个长期发展的过程。因此，网络融合的实施方案应遵循分步骤、分层次进行的策略。

　　目前，针对大规模的传统PSTN网络和PHS网络，固定运营商通过固网智能化等手段对网络结构进行调整和改造，使其在业务层面上进行融合汇聚。并逐步用软交换替代传统交换机，实现电信网络软交换智能化，逐步向下一代网络（NGN）演进。但随着3G牌照的发放，固网运营商固定移动网络融合的进程会被加速。

　　移动运营商方面，随着3G牌照的发放。移动运营商需要建设基于软交换架构的3G网络，以2G/3G一张网的形式进行运营。并通过IMS试验局部署，验证IMS架构对多种接入方式以及多种业务的支持能力，通过小规模地面向集团客户提供固定数据类业务，获取全业务网络运营经验。

　　随着IMS以及相关技术的商用化进一步成熟，网络融合将进入到固定及移动核心网络融合阶段。此阶段的主要特征是统一的核心网络，与接入方式无关。无论是现有的固网运营商还是移动运营商，最终发展都将融入到NGN统一的发展架构中。

4、IMS对固定移动融合中的支撑

　　从电信网络的总体发展趋势看，固定通信网和移动通信网都朝着分层化的方向发展，并且结构也越来越清晰，各层内部以及各层之间的协议接口也朝着标准化、开放化方向发展。

4.1　IMS支持核心控制层融合

　　目前传统的基于TDM的电信交换网络正在向软交换控制架构演进，而考虑到未来的核心控制层需要满足固定移动统一接入、统一控制的需求，IMS由于其与接入无关、统一的会话控制和用户数据、开放和统一的应用平台等特性，使得IMS逐步成为业界公认的固定移动网络融合的基础。

　　从标准体系看，IMS是一个多组织共同认可的标准体系，不会产生不同标准组织间协议不兼容的问题，这是IMS支持固网和移动网融合的前提和基础。

　　从网络架构和协议看，IMS架构中的服务—呼叫会话控制功能（S-CSCF）是整个网络的核心；代理—呼叫会话控制功能（P-CSCF）是终端接入IMS系统的入口；媒体网关控制功能（MGCF）和IMS-MGW是与电路域和PSTN互通的功能实体；媒体资源控制部分（MRFC）和媒体资源处理部分（MRFP）是实现多方会议的功能实体；出口网关控制功能（BGCF）是IMS域与外部网络的分界点。这些功能实体都可以为固网和移动网共用。并且在IMS架构中，各种功能实体间的接口协议主要采用SIP协议。SIP协议是应用层的协议，与接入网络的类型无关。

　　所以，IMS从网络架构和协议上均支持固网和移动网的融合。部署基于IMS架构的核心控制网络将是网络融合进程中重要的一环，也是对运营商现有的垂直单一网络体系架构的一次变革。

4.2　IMS支持业务层面融合

　　实现固定和移动业务的融合是固定移动融合的最终目的，固定和移动融合业务也是未来通信业务的亮点，是全业务运营商实施差异化竞争的重要手段。

　　业务融合是指通过统一的业务创建/传送平台，通过独立的核心网络（呼叫会话控制）和接入网络，为不同接入类型的用户提供业务应用。基于业务整合的应用包括唯一号码、虚拟专用网（VPN。）、语音信箱、统一消息、会议和流媒体。

　　实现统一业务平台的关键是具备标准和开放的接口，从而使业务可以简单和快速地创建和部署。而IMS所具备的开放标准的SIP和Parlay应用编程接口（API）能够实现核心网络和业务提供的分离，这样将会出现独立于网络提供商的业务提供商，形成良性的开放式产业价值链，促进业务的发展。

5、采用IMS的固定移动融合网络对运营的影响

5.1　降低了运营成本

　　未来基于IMS核心控制架构的融合网络给运营商带来了机遇同时，还进一步降低了相应的运营成本。固定移动融合网络部署之前，要提供全面的服务，就不得不构建多个单业务的网络。带来了复杂的网络管理和居高不下的建设/维护成本（CAPEX/OPEX）。

　　IMS在软交换控制与承载分离的基础上，进一步拓展了业务层与控制层的分离。因此IMS除继承了软交换承载层统一所带来的成本优势之外，更重要是可以降低业务的创新成本。同时，IMS对用户数据管理、计费等网络能力的集中，为降低网络的运维成本创造了条件。

5.2　业务快速部署给运营商带来新的机遇

　　从本质上来说，业务是发展固定移动融合的主要驱动力。基于IMS核心控制的融合网络以控制的共性支撑业务的差异性，特别是面向固定接入用户以及无线接入用户的业务开放，通过核心控制层面的一致性，保证了用户业务体验的统一性。尽管目前有些基于IMS开发的业务还不是很成熟，但IMS网络架构体系为人们描绘了一个未来支持全业务的网络远景，已引起众多电信运营商的关注，电信运营商希望通过IMS网络的建设可以提供差异化和多样化的服务。

6、结束语

　　综观全球电信界发展情况可以看出，IMS将是下一代网络体系架构中重要的组成部分，是网络融合的技术基础，是运营商重塑全新运营模式的推动力。面对IMS和网络融合而带来的挑战和机遇，电信运营商除了积极应对技术演进趋势外，还要不断求变，找出适合自己的网络融合之路。

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