基于IMS的NGN 建设规划

yangfengshou

摘要：当前，无论是基于电信运营商全业务运营的需求，还是基于网络技术发展走向融合的趋势，都直接推动了电信网络业务与承载的分离。而以IMS为核心的下一代网络（NGN）架构，正顺应了这种分离的趋势，是网络演进的目标架构。
本文系统介绍了基于IMS的下一代网络，并提出IMS 网络建设方案，意在对全业务运营模式的验证和探索。
关键词：融合

发展
软交换
IMS

网络规划



一、引言
现阶段，我国的电信运营商相继进入全业务经营时期，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因素。
以控制和承载分离为基本特征的软交换技术，其基本定位是在一个基于IP技术的网络上提供传统的基于电路交换的业务。软交换的灵活部署和高集成度为运营商带来了网络建设成本和维护成本的大幅度降低，但由于受到终端能力、QoS、安全以及业务接口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)的应用也仅限于此，它没有给最终用户带来更多新的业务，也没有给运营商带来收入的增加。因此，被称为下一代网络（NGN）的初级阶段。
IMS以其业务、控制、承载完全分离的水平架构，集中的用户属性和接入无关等特性，一方面解决目前软交换技术还无法解决的问题，如用户移动性支持、标准开放的业务接口、灵活的IP多媒体业务提供等；另一方面，由于其接入无关性，也使得IMS成为固定和移动网络融合演进的基础，符合全业务运营的需求和网络演进的趋势，成为NGN的目标架构。
二、IMS系统概述

1、
基本概念：

IMS（IP Multimedia Subsystem）即IP多媒体子系统，最早由3GPP（第3代移动通信合作计划）标准组织在3G核心网R5版本基础上提出，是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，R5版本主要定义了IMS的核心结构、网元功能、接口和流程等内容；R6版本对IMS进行了完善，增加了部分IMS业务特性、IMS与其他网络的互通规范和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支持xDSL、cable等固定接入方式。

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和承载控制实体MGCF在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，所以IMS实际上比传统软交换更“软”。

基于IMS的网络架构之所以得到业界的认同，主要因为IMS兼有两个基本点，一是技术融合点“ IP”。随着互联网在全球范围的飞速发展和对电信网络的不断渗透，电信网络IP 化的趋势已不可逆转，NGN的技术融合点为“IP ”也无容置疑。二是业务融合点“多媒体”。随着电信用户的日益普及和电信业务在人们日常生活、工作中的不断深入，业务的融合点为“多媒体”也顺应发展。

2、 IMS系统架构介绍

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） 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。

（5）归属地用户服务器（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。

（6）业务服务器（AS）

主要完成业务逻辑的控制和执行。

（7）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。

（8）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。

   

三、
基于 IMS的NGN建设组网方案

1、核心网组网

核心网的建设可在当地省会建设IMS核心网网元，具体包括 P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、HSS、MGCF\MGW、ENUM\DNS、 MRFC&MRFP 和业务平台AS 、网管中心、计费中心等，分别部署在主机房和备份机房。其中HSS支持双归属异地容灾，两套MGCF/MGW则支持负荷分担；在业务覆盖的每个所辖地市核心机房只部署“1+1”主备的SBC
（边界会话控制器） 。网元部署逻辑组网图和网元间信令关系如图2所示。

图2
基于IMS的NGN逻辑组网图

2、接入网组网

接入网建设在初期主要考虑企业用户接入，以下重点介绍FTTH和FTTB 两种建设方案 。
（1） FTTH（光纤到户）组网方案

接入示意图如图3所示。

其中OLT设备可选择华为大容量光接入设备MA5680T、MA5606T，ONU根据实际应用场合

选择HG850、HG865等家庭网关类终端，分光器采用从1:2到1:64分光。

MA5680T作为二层光接入设备应用，为GPON的OLT设备，上联到BRAS、LSW或Router等宽带IP城域网设备上，将终端送上来的不同类型业务解调成以太业务，送入不同网络，

为用户提供高速上网和VoIP业务接入。

图3   
FTTH 组网示意图

（2）FTTB组网方案
    FTTB即指光纤到楼宇（Fiber To The Building），是以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，MDU通常部署在楼道等传统的用户引入点，提供多个FE、POTS或XDSL接口，采用五类线或双绞线入户，为用户提供宽带、语音和IPTV业务。

采用GPON系统进行FTTB建设，可采用FTTB+LAN和FTTB+xDSL两种方式。
1）
FTTB+LAN组网方式

FTTB＋LAN组网示意图如图4所示。选用MA5680T/MA5606T为GPON的OLT设备，安装于局端机房，上联到BRAS、LSW或Router等宽带IP城域网设备上，将终端送上来的不同类型业务解调成以太业务，送入不同网络，为用户提供高速上网、IPTV和VoIP业务接入。通过ODN网络的分光，最终将光缆延伸到小区的每个单元，连接终端设备。MDU终端设备采用MA5626G或者MA5620G。

图4  FTTB+LAN组网示意图

2）
FTTB＋DSL组网方式
FTTB+xDSL组网示意图如图5所示。与FTTB+LAN不同的是，在用户端连接FTTB－XDSL型终端设备。该组网方式适用于双绞线入户的组网模式。

图5   FTTB+xDSL组网示意图

四、IMS网络与现网各域的互通1、与现有电路域的移动网络互通

图6
IMS域与CS域的互通

如图6所示，移动IMS试验网域与现网GSM/TD的CS域核心网互通是通过在省中心集中建设的一对MGCF/MGW设备来实现。首先，IMS域新建的MGCF、IM-MGW通过IMSCE接入IP专网使IMS试验网与CS域软交换网都承载在IP专用承载网上；然后，在IP承载网上为IMS划分单独VPN（分信令VPN和媒体VPN），与CSVPN相互独立，IMS和CS通过互通网元跨接IMSVPN和CS VPN实现互通。
2、IMS与固定软交换网络的互通
由于IMS网络和固定软交换网络都是基于软交换技术，基于IP承载并用SIP协议作为呼叫控制协议的，而且它们具有类似的开放业务接口，即由ITU提出的基于Parlay的标准接口和3GPP提出的基于OSA的标准接口，因此它们的互通从架构和协议上看比较容易。但由于IMS和固定软交换网分别从移动网和固网角度提出，仍有很多互通的问题需要解决。
五、结束语

今年，电信运营商的全业务竞争将进入白热化阶段，IMS网络的建设也将进入实际部署阶段，各种新业务的应用成效也将迎来实质性的检验。在建设发展过程中，我们应该认识到，运营商引入IMS，意味着业务部署周期缩短，更容易实现业务种类的丰富，但也是对各自的运营支撑系统的新挑战。同时，IMS厂商热炒的众多融合业务前景，目前实施起来还不是那么容易，各种新业务提供应结合现有网络的实际情况和不同用户的个性化需求而有序推进。

参考文献

[1 ]张智江等.IMS业务关键技术与实现.人民邮电出版社.

[2 ] IMS在固网移动融合中的应用.中国联通网站.

[3 ]李红英.浙江移动IMS试验网建设现状.通信世界周刊.
[4]邓庆林.基于IMS试验网的接入方案研究.通信世界.


作者简介
黎保元，女，毕业于北京邮电大学。现任职于四川邮电职业技术学院，主要从事通信网交换技术、网络技术的教学研究。