基于IMS的電信網融合-新品速遞

精品文檔-下載后可編輯基于IMS的電信網融合-新品速遞引言現(xiàn)階段，我國各運營商面臨著網絡演進的問題，即：PSTN演進到固定軟交換網絡，GSM/CDMA網絡演進到移動軟交換網。

軟交換技術從固定網發(fā)展而來，以SIP(SessionInitiationProtocol)和H.248/MGCP為的通信控制協(xié)議，通過軟件來實現(xiàn)原來程控交換機的功能。IMS(IPMultimediaSubsystem)是在3GPP的R5中首先提出支持多媒體業(yè)務的子系統(tǒng)，在3GPP的R6中。IMS已經被定義為支持所有IP接入網的多媒體業(yè)務的網。雖然IMS初是為第三代移動網而制定的標準，但是IMS的體系架構能夠很好地支持固定網和移動網在各種層次的融合。

軟交換和IMS是NGN發(fā)展的不同階段，軟交換網會逐步向IMS過渡并演進為基于IMS的下一代網。

傳統(tǒng)固網向固定軟交換網絡演進

傳統(tǒng)的電信網存在著業(yè)務單一、更新升級困難、維護成本高和不利于第三方業(yè)務提供商進入等缺點。隨著IP技術的飛速發(fā)展，越來越多的人認識到下一代網絡必定是以IP技術為基礎，集語音、數(shù)層和視頻等多種業(yè)務融合的網絡。軟交換技術是下一代網絡融合的技術，基于軟交換的網絡系統(tǒng)由上至下可分為業(yè)務/應用層、控制層、傳輸層和媒體/接入層。這種分層結構使得業(yè)務與呼叫控制分離，呼叫與承載分離，各實體之間可以通過標準的協(xié)議進行連接和通信。

傳統(tǒng)的移動網向移動軟交換網絡演進

GSM網絡、2.5代的GPRS網絡正平滑地向移動軟交換網絡演進，代表性的移動軟交換網絡架構版本是3GPP的R4。相對于3GPP的R99，R4的變化是一個基于軟交換技術的移動網，在電路域將MSC(Mobile-servicesSwitchingCentre)網元分為MSCServer和MGW(MediaGateway)這兩個網元。R4的架構如圖1所示。

BSS：基站子系統(tǒng)RNS：無線網絡子系統(tǒng)SGSN：服務GPRS支持節(jié)點

GGSN：網關GPRS支持節(jié)點HSS：歸屬用戶服務器MSC：移動交換中心

GMSC：網關移動交換中心MGW：媒體網關T-SGW：傳輸信令網關R-SGW：漫游信令網關

圖1R4結構圖

1.R4接入部分

在原有GSM設備上疊加了3G的設備，也就是圖1中的BSS和RNS，使得2G和3G的移動終端分別通過不同的基站接入到移動網絡中。

2.R4網部分

網分為電路域和分組域，分組域主要有SGSN和GGSN兩個網元，電路域主要有(G)MSCServer、MGW、T-SGW、R-SGW等網元。其作用是：SGSN主要負責移動性管理；GGSN主要完成與其他分組交換網絡的連接；(G)MSCServer進行呼叫控制和移動性管理；MGW對媒體格式進行轉換處理；T-SGW承擔移動軟交換網與PSTN的信令互通；R-SGW承擔移動軟交換網與傳統(tǒng)移動信令網的信令互通。

3.軟交換網絡的優(yōu)勢

移動軟交換網絡分為應用層、控制層、傳輸層和接入層。這種分層結構使得移動軟交換網相對于現(xiàn)在的GSM網絡具有系統(tǒng)容量大、利于增值業(yè)務的開展、系統(tǒng)的維護和升級簡單、采用以IP為主的分組傳輸方式節(jié)省了傳輸鏈路資源、與IMS融合更加容易等特點。GSM網絡向移動軟交換網絡的演進是一種必然的趨勢。

軟交換網絡和IMS的融合

IMS采用SIP協(xié)議進行端到端的呼叫控制，由于SIP屬于應用層協(xié)議，與接入方式無關，這使得IMS對傳統(tǒng)電信網、固定軟交換網絡和移動軟交換網絡進行融合成為可能，同時IMS在業(yè)務層面也支持對語音、視頻、數(shù)據、即時消息等業(yè)務進行融合。1.IMS功能實體

IMS的功能實體有代理呼叫控制功能(P-CSCF)、查詢呼叫控制功能(I-CSCF)、業(yè)務呼叫控制功能(S-CSCF)、斷點網關控制功能(BGCF)、媒體網關控制功能(MGCF)、媒體資源功能控制(MRFC)和媒體資源功能處理(MRFP)等。

P-CSCF是呼叫用戶終端接入IMS的個網元，具有地址翻譯功能。P-CSCF將SIP消息發(fā)送到用戶終端歸屬地的I-CSCF。I-CSCF是用戶終端歸屬地的接入點，在用戶登記時通過I-CSCF查詢HSS，為用戶分配一個S-CSCF，將其它IP網絡的SIP請求消息路由給S-CSCF，并具有隱藏本地網絡拓撲的功能。S-CSCF具有登記功能，從HSS并臨時存儲用戶信息，提供呼叫控制功能，對上層應用提供接口。BGCF選擇與PSTN互通的網絡，并選擇MGCF。MGCF通過SIP協(xié)議與S-CSCF互通，通過H.248協(xié)議對媒體網關進行控制，通過SIGTRAN協(xié)議與信令網關連接，MGCF進行SIP消息和ISUP(ISDN用戶部分)信令的轉換，完成IP網絡和PSTN的信令互通。MRFC的功能是媒體資源控制，通過H.248協(xié)議對MRFP進行控制。MRFP對媒體進行處理，例如編解碼、混音等。

2.IMS與PSTN的互通

T-SGW將PSTN的NO.7信令消息轉變?yōu)镮P承載的M3UA消息，將MGCF發(fā)來的M3UA消息轉換為MTP3消息，T-SGW僅僅是對底層承載方式進行適配，這樣便完成了信令的互通。

由于媒體流的格式不一樣，因此需要MGW進行媒體格式的轉換。例如把PSTN側的基于ATM傳送的PCM編碼轉換為基于IP的RTP流。

3.IMS與固定軟交換網絡的互通

由于IMS網絡和固定軟交換網絡都是基于軟交換技術，基于IP承載并用SIP協(xié)議作為呼叫控制協(xié)議的，而且它們具有類似的開放業(yè)務接口，即由ITU提出的基于Parlay的標準接口和3GPP提出的基于OSA的標準接口，因此它們的互通從架構和協(xié)議上看比較容易。但由于IMS和固定軟交換網分別從移動網和固網角度提出，仍有很多互通的問題需要解決。

4.基于IMS的網絡融合

基于IMS的網絡體系架構是下一代網發(fā)展的方向，其網絡融合架構如圖2所示。網絡共分為四層，IMS處于會話控制層，通過分組域來傳輸信令和媒體流，IMS獨立于電路域。在IMS域中，各網絡單元之間的接口都有標準協(xié)議，MGCF和MGW、MRFC和MRFP之間的接口協(xié)議是H.248協(xié)議，MGCF和T-SGW之間的接口協(xié)議是SIGTRAN協(xié)議，其余網元之間的接口協(xié)議是SIP協(xié)議。

圖2基于IMS的網絡融合架構

從網絡的分層結構來看。融合指四個層次的融合。

(1)接入層的融合

在接入層，支持所有固定終端和移動終端的接入。

移動終端接入：移動終端可以通過2G/3G基站、WiMAX接入網或WiFi接入網等接入到IMS網絡中。

固定終端接入：SIP終端可以直接接入到IP網絡中；模擬終端、ISDN和ADSL等可通過接入網關接入，并被適配至IP網絡；H.323終端通過終端適配接口完成H.323協(xié)議和SIP協(xié)議的轉換。并被接入到IMS網絡中。

(2)傳輸層的融合

在基于分組的承載網絡上，通過ATM，IP，MPLS等技術，運用InterServ/DiffServ機制，使QoS得到保證、資源得到充分利用。

(3)會話控制層的融合

統(tǒng)一的會話控制是網絡融合的，這個層次的融合是復雜的。會話控制層的融合包括IMS、固定軟交換網、PSTN、移動軟交換網和傳統(tǒng)移動信令網等的融合。IMS與PSTN通過T-SGW實現(xiàn)信令互通，通過MGW實現(xiàn)媒體流的互通。IMS與傳統(tǒng)移動信令網通過R-SGW實現(xiàn)信令互通。

(4)應用層的融合

應用層包括SIP應用服務器、Parlay/OSA和智能網。Parlay/OSA提供的標準應用編程接口(API)，提供了一個開放的業(yè)務平臺，有利于第三方的業(yè)務提供。具體的業(yè)務，如語音、視頻、即時消息、數(shù)字集群等都可以融合在統(tǒng)一的平臺上。

基于IMS融合需要研究的問題

1.IMS與固定軟交換網絡的互通

●移動網和固網對用戶終端的鑒權機制不同。IMS需要擴展以適應固定軟交換網的鑒權。

●由于接入方式中對于位置管理的差別，使相應的信令接口和計費接口中的相關信息需要更改。

●兩個網絡的用戶數(shù)據庫應融合成一個公共的用戶數(shù)據庫，這樣有利于對用戶的鑒權、和計費。

●現(xiàn)有的IMS只支持移動智能網業(yè)務。需要擴展IP多媒體子系統(tǒng)交換功能(IM-SSF)以支持固定智能網業(yè)務。

●由于固定軟交換網絡不支持移動性，需要考慮IMS和固網融合時移動性方面的問題。

●因為在移動網絡中空中接口資源有限，為了節(jié)省空中資源需要在P-CSCF中進行SIP壓縮；而對于固網的接入。帶寬資源豐富，不需要進行SIP壓縮。所以固定終端無需支持相應的壓縮算法，從而降低了對終端的要求。

2.應用層會話控制

IMS架構必須擴展，以適應多域網支持端到端多媒體會話的控制和管理。

3.端到端QoS控制

在QoS控制方面，3GPP已經定義了信令層面的QoS控制，但端到端的QoS控制涉及到應用層和承載層的QoS控制。只有承載層的帶寬資源滿足上層的應用需求，才能終使應用層的QoS得到保證。帶寬管理器可能會被引入，用于對資源狀態(tài)的監(jiān)視和資源的調度。

4.業(yè)務和應用管理

ITU-T還沒有提供3GPP定義的各種業(yè)務，對一些具體的應用，3GPP也還沒有制定相應的標準。

結語

由3GPP提出的IMS在固網和移動網的融合方面還有很多問