IMS组网策略研究

IMS组网策略研究
摘要中国的各大电信运营已转变为具备固网、移动多网运营资质的电信运营商，ims作为业界公认的核心控制层融合技术，已成为运营商推进网络融合进程中重点关注的技术。

通过对ims规模部署中的组网结构、与其它网络的互通、业务平台建设等方面的研究，提出了如下观点：在ims的组网结构上，运营商可以依据ims 用户规模和管理机制等因素，以大区或省为单位建设统一的ims网络；在ims业务平台建设上，运营商可以依据现有网络情况，灵活选择利用原有业务平台或新建ims as来实现业务融合，同时为固网、移动用户提供业务，最终得出了ims可以满足运营商多媒体业务推广需求的结论。

关键词 ims 组网网络融合 3gpp
1 引言
面对电信重组后的新环境，我国电信运营商一方面获得了前所未有的发展机遇，另一方面也面临着更加激烈的竞争环境。

与所有国际运营商的遭遇一样，在全业务经营的环境下，我国运营商的网络始终面临着如何不断降低运营成本以及如何配置网络资源和网络能力来支持新业务开展的挑战。

网络融合成为全业务运营商关注的重点，融合的网络具备开放的网络架构、灵活的业务提供能力、丰富的业务体验以及低成本的建设和维护能力，这些成为运营商关注的重要因素。

网络融合包含多个层次，包括业务层、网络层以及终端的融合。

业务平台和终端
的融合是提升业务体验的重要手段，网络是电信运营商的核心资源，合理、融合的网络结构是提供融合业务能力、降低运营成本的基础。

ims（ip multimedia subsystem，ip多媒体子系统）是 3gpp 在release5版本中提出的支持ip多媒体业务的子系统。

它的核心特点是采用了sip协议和与接入方式无关性。

在网络融合的发展趋势下，3gpp、etsi和itu-t都在研究基于ims的网络融合方案，实现固定网和移动网的融合。

因此，ims被认为将是下一代网络的理想目标架构。

从国际运营ims的近期应用和远期规划来看，运营商基本都将ims作为控制层融合的目标架构。

电信重组后，全业务运营的模式将促使运营商加快ims的试点和部署，ims网络的部署和应用将随着全业务运营而逐步扩大。

2 ims组网架构
根据ims用户的规模和运营商管理体制，运营商可以以省或大区为单位建设统一的ims网络，为固定和移动用户提供业务。

2.1 大区组网
ims网络发展初期，用户数较少时，可以以大区为单位建设ims 核心网。

按照各省的用户发展规模、地理位置的分布等因素划分为若干大区，以大区为中心进行ims网的建设。

采用大区组网方式时，网元设置原则如下：
全国集中设置的网元：enum/dns系统采用2级架构，全国集中
设置根enum/dns，根enum/dns为ims网内域间提供解析和路由服务。

在大区中心设置的网元：ims核心网中的i-cscf（问询呼叫/会话控制功能）、s-cscf（服务呼叫/会话控制功能）、bgcf（出口网关控制功能）、hss（归属用户服务器）、slf（用户定位功能）、mrfc （媒体资源功能控制器）、大区中心级enum/dns。

下放到省内的网元见表1：
2.2 分省组网
以省为单位建设ims网络时，在省会城市设置i-cscf（问询呼叫/会话控制功能）、s-cscf（服务呼叫/会话控制功能）、hss（归属用户服务器）、mrf（媒体资源功能）等网元设备，为全省的ims 用户服务。

采用分省组网方式时，网元设置原则如下：
全国集中设置的网元：enum/dns系统采用2级架构，全国集中设置根enum/dns，根enum/dns为ims网内域间提供解析和路由服务。

在省中心设置的网元：ims核心网中的i-cscf（问询呼叫/会话控制功能）、s-cscf（服务呼叫/会话控制功能）、bgcf（出口网关控制功能）、p-cscf（代理呼叫/会话控制功能）、hss（归属用户服务器）、slf（用户定位功能）、mgcf（媒体网关控制功能）、省级enum/dns；as（应用服务器）作为ims业务平台在省中心集中设置。

下放到地市的网元：im-mgw（媒体网关）、mrfp（媒体资源功能
处理器）；接入设备sbc（会话边界控制）在各开放业务的本地网部署。

2.3 组网方式比较
分省组网适用于用户规模较大或有特色业务需求的省份；业务的提供和发放灵活，利于分省设置特色业务；组网结构清晰，数据配置简单；各省的维护管理界面清晰；但是初期可能投资成本较高。

大区组网适用于网络部署初期，规模较小的省可就近接入大区中心；但不利于大区内各省省内业务的自行开发、管理、制定费率，对于快速开展新业务有不利影响；数据配置复杂，并且会造成路由迂回；管理界面不清晰，容易造成管理问题，因此需要引入网管和业务阀放的分权分域；初期投资成本较低，但用户容量增加需要分省部署时，会增加分拆成本。

在实际应用中，建议运营商采用大区组网和分省组网相结合建设ims网络，见图1。

enum/dns系统采用2级架构，全国集中设置根enum/dns，独立建设省和大区中心省分别设置二级enum/dns。

业务平台可以不受ims网部署影响，各省根据业务需求部署应用服务器。

3 ims网与现网的互通融合
3.1 ims与现网的关系
ims引入初期，ims与cs/固网软交换彼此独立、业务互通。

cs/固网软交换为用户提供语音、视频等业务，ims则为用户提供多媒体会话类业务，ims和固网软交换的话音和消息业务互通。

未来，随着ims的发展和用户数增多，逐步实现统一的融合用户数据管理；现网ps域为ims域提供接入，两者业务分担；现网cs/固网软交换网元升级改造为ims核心网元或接入网元；多媒体彩铃等业务平台融合；最终实现以ims为统一控制核心的融合网络。

3.2 与现网核心网的互通融合方案
3.2.1 ims与cs域/固网软交换互通融合
ims与现网的互通通过ims互通网元mgcf、im-mgw实现，mgcf 负责完成信令流的互通，并控制im-mgw完成媒体流的互通。

im-mgw 负责在mgcf的控制下完成ims侧ip承载与cs域/固网软交换承载之间的转换，并提供承载控制和媒体处理能力。

若ims域内有多套mgcf/im-mgw，多套mgcf/im-mgw有两种工作方式：
方式一：负荷分担方式
多套mgcf/im-mgw所连局向相同，由bgcf负荷分担选择
mgcf/im-mgw，mgcf/im-mgw所连接的cs域/固网软交换也负荷分担选择mgcf/im-mgw疏通话务。

方式二：分管辖区域方式
大区组网方式：多套mgcf/im-mgw设置在不同本地网，
mgcf/im-mgw仅与本地网的现网cs域/固网软交换连接，负责与所在本地网的互通。

分省组网方式：多套mgcf/im-mgw设置在不同省，mgcf/im-mgw 仅与本省的现网cs域/固网软交换连接，负责与所在省的互通。

对于未来cs域与ims域的融合，3gpp r8提出了ics（ims集中业务控制）方案，解决用户在cs接入的情况下，业务逻辑集中在ims控制的问题。

目前有终端升级和网络升级两种方案，前者负责在终端与ims-as之间建立业务逻辑控制通道，同时通过现有的cs 域ims互通机制建立cs到ims的承载；后者升级vmsc（拜访移动交换中心），使之具备接入ims的能力，将cs呼叫接入到ims以进行业务逻辑控制。

3.2.2 ps域接入ims方案
ims部署初期，ims核心网与ggsn（gprs网关支持节点）通过gi接口连接。

需要ggsn支持p-cscf的发现机制，ggsn配置p-cscf 的ip地址或通过dns查询，在用户进行pdp（分组数据协议）激活时向用户返回sbc的ip地址。

未来ims在部署策略和计费控制架构时，ggsn可作为部署策略和计费控制架构的策略和计费执行功能，通过gx接口接入策略和计费策略功能。

策略和计费策略功能根据来自p-cscf的应用层业务信息、本地运营商的配置及用户签约，向ggsn提供qos授权和基于流的计费规则，以及对于用户平面数据进行门控功能的决策。

ggsn根据策略和计费策略功能提供的策略和计费规则，执行相关的处理过程，并能够提供对业务数据流的侦测和计数以完成在线和离线计费功能。

支持部署策略和计费控制架构需要sgsn（gprs服务支持节点）、ggsn（gprs网关支持节点）升级支持gx接口、qos协商、资源分
配和预留、在线计费等相关功能。

3.2.3 统一用户数据管理
网络融合的主要驱动力是业务融合，而数据融合是保证业务融合的基础，用户要求多业务属性绑定的业务和统一的业务体验，因此原来分散存储在网络不同网元中的用户数据，需要进行统一调度和使用。

对于用户数据库的管理，未来将引入分布式hlr（归属位置寄存器）、分布式sdc（用户数据中心）。

分布式hlr和分布式sdc打破了传统业务和数据紧密耦合的架构，将业务处理部分独立出来成为前端，数据部分独立出来统一管理形成后端，利旧现网传统的hlr 和sdc，演进到hss，最后演进到融合的数据中心。

融合数据中心对于不同网络的数据存储需求引入前端来屏蔽它们之间的差异，并将应用逻辑和后台的数据存储分离。

由于在前端和后端用户数据库之间采用开放的数据接口，因此保证了数据存储及应用的开放性。

通过配置网关可以接入统一数据配置和统一网管来实现用户的自管理和和自配置。

（1）采用传统hlr和传统sdc，hss设置方式为：hss独立设置，通过七号信令网与hlr、sdc互通；提供融合业务的业务平台，网元需分别与hss、hlr、sdc连接；hlr、sdc与hss用户数据独立管理，对于使用融合业务的用户，需要实现hlr、sdc、hss用户数据同步。

（2）采用分布式hlr和分布式sdc，hss设置方式为：hlr、sdc、
hss采用独立的前端分别处理电路域、固网软交换侧和ims域用户，采用融合的后端用户数据库，可以实现hlr、sdc、hss用户数据库统一存储，相互关联，有利于网络和业务的融合；其他网元或业务平台访问后端用户数据库。

3.3 ims业务平台建设方案
对于ims业务平台的建设有两种方案：
（1）方案一：利用原有业务平台。

该方案是指升级传统网络中已部署的业务平台，以实现对ims
用户的业务覆盖提供融合业务。

在该方案中，为解决ims用户的业务触发问题，存在三种选择方式。

方式一是ims用户直接在ims网络中通过isc接口（ip多媒体业务控制接口）触发至融合业务平台，这一方式要求平台升级支持ims sip协议。

方式二是ims用户通过isc接口触发业务至im-ssf（ip多媒体业务交换功能），再由im-ssf通过cap协议触发至融合业务平台，这一方式需要在ims业务层引入im-ssf网元实体，且由于目前国际标准组织仅定义了im-ssf的cap协议接口，因此业务平台必须支持cap协议。

方式三通过在被叫号码前前插业务接入码将ims用户呼叫路由至传统网络，并实施业务的触发，由于ims核心网络不支持被叫号码前插接入码，因此需在ims网中引入完成前插功能的as，并防止话路迂回时的业务循环触发。

综合来看，由于软交换的大规模应用，现网的融合业务平台大多已支持软交换sip协议，在此基础上较易实现对ims sip协议的支持，因此，该方案的业务触发采用方式一的可行性较大。

（2）方案二：新建ims as实现业务融合
该方案是指在ims网中部署全新的as来提供传统融合业务，ims 网用户直接通过isc接口触发业务，非ims用户则通过前插业务接入码方式将呼叫路由至ims域内，再通过isc接口触发业务。

在该方案中，为实现非ims网移动电路域用户通过前插业务接入码路由至ims网进行业务触发，一般需在移动网部署专用于前插接入码的智能网平台，该平台应同时具备防止业务循环触发的功能。

上述两种方案均具备可行性，方案一对传统网络运营商比较适合，方案二对新进运营商比较适合，但两种方案实现的前提是需要解决业务触发的问题，运营商可根据自身需要选择合适的ims传统融合业务提供的方案。

4 结束语
在全业务运营的环境下，ims作为下一代fmc解决方案的标准，是电信网发展和演进的方向。

运营商将加快ims的部署，推进核心网的演进，提供固定和移动融合的多媒体业务能力。

ims架构经过多年的发展，ims的组网架构及其与现网的互通融合方案基本确定，可以满足运营商对多媒体业务推广的需求。

但在新技术的引入，新网络的部署过程中，必然还有很多问题需要进一步探讨和研究。

参考文献
[1] 叶卫明，周红. ims组网及网络融合的研究，移动通信，2008年7月（下）
[2] 卡马里罗.马丁[芬兰]著，张同须等译. 3g ip多媒体子系统ims：融合移动网与因特网，北京；人民邮电出版社，2006年
[3] 肖子玉，张鹏飞，吴丽华. 现有固网ngn向ims演进方案研究，电信工程技术与标准化，2007年。