IMS与其他网络的互通技术要求

1 与其他网络的互通
与其他网络的互通包括同一运营商内部的互通和不同运营商之间的互通。

对不同运营商之间的互通遵照相关的行业标准。

1.1 IMS 网络与传统电路交换网络互通
IMS 网络与传统电路交换网络的互通点设置在MGCF(SG)/MGW ，其中MGCF 进行IMS SIP 与ISUP 之间的协议映射，完成呼叫信令层面的互通；MGW 进行IP 网络侧语音编解码和TDM 网络侧PCM 码流之间的转换，完成媒体层面的互通；信令网关(SG)主要实现对No.7信令消息的底层适配，以便在IP 网和No.7信令网之间传送No.7信令消息，SG 可独立设置也可与MGCF 或MGW 合设。

MGCF(SG)/MGW 与传统电路交换网络侧端局/汇接局/长途局/关口局相连，如下图所示。

图1 IMS 网络和传统电路交换网的互通
注：传统电路交换网包括PSTN 以及PLMN 的CS 域电路交换网。

IMS 网络与传统电路交换网络互通所支持的业务包括：基本语音业务、主叫号码显示(CLIP)、主叫号码显示禁止(CLIR)、呼叫前转(遇忙、无条件、无应答)、呼叫保持、呼叫等待等。

另外，PSTN 支持成组发码和重叠发码，IMS 只采用重叠发码，IMS 网络与PSTN 时MGCF 应支持PSTN 侧重叠发码到IMS 侧成组发码的适配处理。

注：
1.2 IMS 网络与固定软交换/LMSD 软交换的互通
IMS 网络与固定软交换/LMSD 软交换网络的互通点设置在
MGCF/MGW ，如下图所示。

MGCF 负责IMS SIP 与固定软交换/LMSD 软交换SIP-I 之间的协议映射，完成呼叫信令层面的互通。

当语音视频编码格式协商一致时，媒体层面直接互通，不需要经过MGW 转接；当编码格式协商后不一致时，需要经过MGW 进行编码格式的转换，完成媒体层面的互通。

图2 IMS 网络和固定软交换/LMSD 软交换的互通
IMS 网络与固定软交换/LMSD 软交换互通所支持的业务包括：基本语音业务、视频电话业务、主叫号码显示(CLIP)、主叫号码显示禁止(CLIR)、呼叫前转(遇忙、无条件、无应答)、呼叫保持、呼叫等待等。

固定软交换支持成组发码和重叠发码，IMS 只采用重叠发码，IMS 网络和固定软交换互通时MGCF 应支持固定软交换侧重叠发码到IMS 侧成组发码的适配处理。

1.3 IMS 网络与3GPP 软交换的互通
IMS 网络与3GPP 软交换网络的互通点设置在MGCF/MGW ，如下图所示。

MGCF 功能进行IMS SIP 与BICC/ISUP 之间的协议映射，完成呼叫信令层面的互通。

MGW 可能需要进行RTP 和RTP(NbUP)之间的转换，完成媒体层面的互通。

图3 IMS网络和3GPP软交换之间的互通
IMS网络与3GPP软交换互通所支持的业务包括：基本语音业务、视频电话业务、主叫号码显示(CLIP)、主叫号码显示禁止(CLIR)、呼叫前转(遇忙、无条件、无应答)、呼叫保持、呼叫等待等。

1.4 MGCF功能要求
媒体网关控制器（Media GatewayController）用来控制MGW来完成话路的连通，控制协议采用的是H.248，它也要同时处理来自话音交换网的ISUP信息和来自IMS的SIP信息，完成是IMS 网络同CS/PSTN 等网络互通的网络实体；MGCF在网络中的位置如图：
Control Plane
图1 MGCF 互通网络结构
1.4.1 互通功能
MGCF应该控制IMS-MGW完成与电路交换网的互通功能。

1.4.1.1 电路交换网起呼
MGCF在IM CN子系统里作为一个SIP终结点代表电路交换网发起SIP请求。

电路交换网建立和
IMS-MGW的承载通道后发送IAM信号给MGCF，MGCF通过Mn接口发起H.248命令控制IMS-MGW创建连接。

MGCF收到电路交换网发送的IAM信号后，MGCF产生SIPINVITE请求并发送给I-CSCF.在收到对端返回的媒体能力信息后，MGCF向IMS-MGW发起H.248命令修改连接参数，指导MGW为互通连接保留响应资源，为互通连接预留相应资源。

在收到对端返回的资源预留响应后，MGW预留所需的资源。

MGCF向对端节点发送资源预留完成消息。

在收到对端发送的震铃后，MGCF发送ACM消息给电路交换网。

在收到对端发送的SIP200 OK消息后，MGCF给电路交换网发送ANM消息。

MGCF向IMS-MGW发起H.248命令启动媒体流。

MGCF向对端返回SIPACK消息。

1.4.1.2 电路交换网终呼
MGCF 收到Mi接口由BGCF来的INVITE请求后，依据被叫号码分析，转接呼叫到电路交换网域的相应节点，MGCF向IMS-MGW发起H.248命令创建媒体连接。

收到对端返回的媒体资源保留响应后，MGCF根据协商的信息向IMS-MGW发起H.248命令要求保留相应的媒体资源命令要求预留相应的媒体资源，并向对端返回响应。

在收到对端发出的资源预留确认消息后，MGCF向电路交换网发出IAM消息。

在收到电路交换网发送过来的ANM消息后,MGCF向IMS-MGW发出H.248命令启动媒体流。

并向对端发出200 OK消息。

1.4.2 媒体控制功能
MGCF应该能够控制IMS-MGW中的媒体信道的连接。

应用BICC协议时，支持隧道方式承载建立：快速前向建立（可选）／延迟前向建立／延迟后向建立（可选）。

1.4.3 协议转换
MGCF支持SIP与ISUP之间的协议转换。

MGCF支持SIP与BICC之间的协议转换。

1.4.4 DTMF功能
MGCF应该可以检测到IMS UA发送来的带内DTMF信号和带外DTMF信号。

MGCF应该可以检测到电路交换网终端发送来的DTMF带内信号和带外DTMF信号。

MGCF应该可以完成IMS域到电路交换网或者电路交换网到IMS域的DTMF带内和带外方式的互通
转换。

MGCF根据INVITE请求中的相关指示或者根据本局配置通知IMS-MGW检测DTMF信号。

1.4.4.1 带内DTMF方式
MGCF对ISUP中继只能采取DTMF带内方式传送。

MGCF对BICC可以通过本局的配置决定使用DTMF带内方式。

在IMS域一侧，IMS-MGW检测RTP包传送上来的带内DTMF信号，通过Mn接口上报给MGCF，对于MGCF将相应DTMF数字转换为DTMF音发送出局。

在电路交换网一侧IMS-MGW检测电路上带内的DTMF的信号音。

1.4.4.2 带外DTMF方式
MGCF对BICC可以通过本局数据配置决定使用带外方式。

在IMS域一侧，一个SIPUA发送DTMF语音给IMS-MGW，IMS-MGW会通过Mn接口将该消息发送给MGCF。

MGCF将发送一个APM消息给BICC网络，该APM消息包含有DTMF数字信号的信令消息、时长信息以及操作指示信息。

在电路交换网一侧，BICC网络发送APM消息给MGCF，APM消息带有DTMF数字信号的信令消息、时长信息以及操作指示信息。

MGCF会通过Mn接口发送这个消息给IMS-MGW。

IMS-MGW依据RFC 2833 [34]，在IMS用户平台上发送相应的DTMF数字信号的信令消息、时长信息。

1.5 IMS-MGW功能要求
在IMS系统中，MGCF和IMS-MGW的能够实现IP 多媒体核心网子系统和其它基于BICC和ISUP的传统核心网（如：PSTN、ISDN和PLMN等）之间的互通。

其中IMS-MGW根据MGCF的控制提供不同的传输承载和媒体格式的转换功能。

IMS-MGW的基本功能是负责将一种网络中的媒体转换成另一种网络所要求的媒体格式。

IMS-MGW 能够在电路交换网的承载通道和分组网的媒体流之间进行转换，可以实现媒体转换、承载控制和载荷处理等功能（如：编解码转换、回声消除和会议桥等）。

IMS-MGW和MGCF之间通过Mn接口连接。

IMS-MGW和CS-MGW之间通过Nb接口连接。

IMS-MGW 和其它网络实体的用户平面之间通过Mb接口连接。

IMS-MGW若支持2G/3G接入时，IMS-MGW应该支持2G/3G接入MGW的相关功能。

1.5.1 互通功能
1.5.1.1 和基于ISUP的PSTN/ISDN网络或PLMN网络互通
当IMS 网络和基于TDM的PSTN网络或PLMN网络互通时，用户平面的接口为TDM接口，而控制平面使用ISUP信令。

图2 IMS 网络和基于TDM的PSTN/PLMN网络互通
1.5.1.2 和3GPP承载独立的核心网络互通
当IMS网络和3GPP承载独立的分组核心网络互通时，用户平面接口为Nb接口，采用Nb 接口用户平面帧协议，而控制平面的接口为Nc接口，采用带3GPP扩展的BICC信令。

注：下图中，如果3GPP核心网络中的BICC信令是基于TDM信令网的，MGCF和移动软交换服务器之间的BICC信令的承载需要信令网关进行IP和TDM的相互转换。

图3 IMS网络和基于BICC的3GPP承载独立核心网络互通
1.5.1.3 和基于BICC的VoP 承载独立的核心网络互通（可选）
当IMS网络和基于VoP的PSTN网络或PLMN网络互通时，用户平面使用IP或ATM技术（分别对应于VoIP网络或VoATM 网络），采用标准的IETF帧格式，而控制平面采用不带3GPP扩展的BICC信令。

注：下图中，如果基于BICC的VoIP核心网络中的BICC信令是基于TDM信令网的，MGCF和移动软交换服务器之间的BICC信令的承载需要信令网关进行IP和TDM的相互转换。

图4 IMS 网络和基于BICC的VoP 承载独立核心网络
1.5.1.4 和基于SIP的VoIP网络互通（可选）
当IMS网络和基于SIP的VoIP 网络互通时，它们有着相同用户和信令平面。

用户平面采用标准的IETF 帧格式，而控制平面采用SIP信令。

图5 IMS 网络和基于SIP 的VoIP 网络互通
1.5.2 媒体转换
IMS-MGW 在和不同的网络时，会采用不同的媒体来承载电路域业务（如话音），承载方式包括IP 、VoIP 、TDM 三种。

因此媒体网关必须具备不同承载媒体之间的转换功能。

在和基于ISUP 的PSTN/ISDN 网络或PLMN 网络互通时，PSTN/ISDN 、其它PLMN 侧采用TDM 承载G.711语音，而IMS 网络侧采用IP 承载AMR 语音或G.711 语音，因此IMS-MGW 应支持VoIP 承载媒体和TDM 承载媒体之间的双向转换，如下图：
AMR
IM-MGW
L1
L2 IP UDP RTP G.711 PCM 码流
L1
TDM 电路域 承载通道
Mb
图6 IMS-MGW 支持媒体转换1
在和3GPP 承载独立的核心网络互通时，3GPP 网络侧采用IP/ATM 方式承载Nb 口用户面以NbFP 协议封装的业务数据（如UMTS_AMR2 语音），而IMS 网络侧采用IP 承载AMR 语音或G.711语音，因此IMS-MGW 应在3GPP 网络侧支持NbFP 协议的发起和终结，如果是3GPP 网络是ATM 网络，IMS-MGW 还应支持IP 承载媒体和ATM 承载媒体之间的双向转换，如下图：
IM-MGW
Nb
Mb
图7 IMS-MGW 支持媒体转换2
在和基于BICC 的VoP 承载独立的核心网络互通时，基于BICC 的VoP 网络侧采用IP/ATM 承载AMR 语音或G.711 语音，而IMS 网络侧采用IP 承载AMR 语音或G.711 语音，因此只有当基于BICC 的VoP 网络侧采用ATM 承载时，IMS-MGW 才需支持IP 承载媒体和ATM 承载媒体之间的双向转换，如下图：
IM-MGW
VoP
图8 IMS-MGW 支持媒体转换3
在和基于SIP 的VoIP 网络互通时，两侧的承载均为IP 承载，IMS-MGW 不需要提供承载媒体转换功能。

在和2G GSM/3G UMTS 无线接入网连接时，2G GSM 无线接入设备BSC 侧采用TDM 承载G.711 语音，3G UMTS 无线接入设备RNC 侧采用ATM 承载UMTS_AMR2语音，而IMS 网络侧采用IP 承载AMR 语音或G.711语音，因此IMS-MGW 应支持VoIP 承载媒体和TDM 承载媒体之间的双向转换，VoIP 承载媒体和ATM 承载媒体之间的双向转换，如下图：
IM-MGW
Mb
A
IM-MGW
Mb
Iu-cs
图9 IMS-MGW 支持媒体转换4
1.5.3 编码转换
IMS-MGW应具有语音信号的编解码功能，支持G.711 A/µ、G.729、G.723.1(5.3kbps、6.3kbps)、G.726、UMTS_AMR、GSM HR、GSM FR、GSM EFR、UMTS AMR（12.2K为必选，其他速率为可选）、UMTS_AMR2、UMTS AMR-WB、EVRC、EVRC-B、Qcelp 8K、Qcelp 13k等编解码；
IMS-MGW应支持在MGCF 的控制下完成语音编解码之间的转换。

IMS-MGW应具备扩展其他编解码的能力。

1.5.4 语音增强功能
IMS-MGW应支持自适应Jitter Buffer技术，支持动态和静态调整Jitter Buffer深度的能力；支持静音检测(VAD)和舒适噪声(CNG)；支持丢包补偿技术(PLC)。

由于在IP网中分组数据包在各个节点处理时间开销的差异性，将会造成分组数据包的时延抖动，为保证通话质量，媒体网关必须设有输入缓冲，以尽可能地消除时延抖动对通话质量的影响。

IMS-MGW应支持TrFO和TFO功能，减少语音编解码次数，降低语音损伤，减少时延，提高语音质量。

1.5.5 放音和收号
IMS-MGW 应支持播放基本音和智能音的功能，支持DTMF信号的检测和发送，同时DTMF 收号支持RFC2833 带内传送。

1.5.6 回声抑止功能
在IP 网上传送的语音信息具有较大的时延，并且存在2/4线转换，为避免回声对通话质量的影响，IMS-MGW 应支持以资源池的形式（POOL）提供电学回声抑制功能。

1.5.7 过载保护机制
IMS-MGW 应支持过载保护机制，遵循H.248.10或H.248.11。

IMS-MGW 应具备独立过载保护的能力，即在MGCF 过载保护失效的情况下，当IMS-MGW 处理呼叫的数量超过自身处理能力时，IMS-MGW 启动自我过载保护的功能。

1.5.8 IP QoS功能
IMS-MGW 应支持用户面和信令面的DSCP/TOS 标签功能，和IP 承载网一起实现差分服务功能。

IMS-MGW 应支持通过独立物理接口或划分VLAN的方式将信令流、媒体流、网管流相互隔离上行，并且能够针对不同的VLAN划分不同优先级的能力。

1.5.9 虚拟MGW功能（可选）
一个物理IMS-MGW 应支持被划分为多个逻辑上独立的虚拟MGW 的功能，不同的虚拟MGW 能分别被MGCF 和MSC Server 控制，提供同时兼作移动端局、汇接局、关口局的能力。

物理IMS-MGW 内的资源应支持被多个虚拟MGW 使用。

1.5.10 内嵌信令网关功能
IMS-MGW应支持内嵌信令网关的功能，支持M2UA（可选）、M3UA。