IP多媒體子系統(tǒng)及其在固網(wǎng)移動融合中的應(yīng)用

2007/10/29

圖1　IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖1是IMS的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖，其主要的邏輯實體有：

（1）代理-呼叫會話控制功能（P-CSCF）

　　主要完成用戶IMS業(yè)務(wù)的代理功能、信令的安全性功能、承載的授權(quán)功能、計費策略下載功能等；在用戶設(shè)備獲得IMS服務(wù)時，P-CSCF是第一個聯(lián)系節(jié)點。P-CSCF的作用就像一個代理服務(wù)器，它把收到的請求和服務(wù)進行處理或轉(zhuǎn)發(fā)。主要完成和用戶接入的相關(guān)功能，如信令壓縮、安全性等。

　　P-CSCF的引入使得業(yè)務(wù)的接入和控制得到了分離，使得歸屬業(yè)務(wù)控制成為可能。

（2）查詢-呼叫會話控制功能（I-CSCF）

　　主要完成歸屬網(wǎng)絡(luò)S-CSCF的分配功能（用戶注冊時）、IMS呼入的路由功能。通過在網(wǎng)絡(luò)接口處插入I-CSCF設(shè)備對進出本網(wǎng)絡(luò)的會話初始協(xié)議（SIP）信令進行轉(zhuǎn)接，可隱藏SIP信令中的內(nèi)部路由信息，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)運營商之間隱藏內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)邏輯的需要。

（3）服務(wù)-呼叫會話控制功能（S-CSCF）

　　主要完成用戶的認證、注冊、業(yè)務(wù)授權(quán)、業(yè)務(wù)觸發(fā)、業(yè)務(wù)路由、計費等功能。S-CSCF執(zhí)行會話控制功能，它可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運營商的需要，維持會話狀態(tài)信息。S-CSCF是為用戶服務(wù)的主要服務(wù)節(jié)點，在用戶注冊期間進行分配。P-CSCF和S-CSCF兩者配合完成IMS的業(yè)務(wù)歸屬控制特性。

（4）出口網(wǎng)關(guān)控制功能（BGCF）

　　BGCF用來選擇與PSTN接口點相連的網(wǎng)絡(luò)。如果BGCF發(fā)現(xiàn)自己所在的網(wǎng)絡(luò)與接口點相連，那么BGCF就選擇一個媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）與PSTN交互。如果接口點在另一個網(wǎng)絡(luò)，那么BGCF就把會話信令轉(zhuǎn)發(fā)給另一個網(wǎng)絡(luò)的BGCF。

（5）媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）

　　MGCF是IMS控制面與傳統(tǒng)PSTN/CS網(wǎng)絡(luò)的互通點，控制IMS-MGW以完成媒體面的互通：在IMS側(cè)與I/S-CSCF互通，在PSTN/CS側(cè)完成SIP到BICC/ISUP協(xié)議轉(zhuǎn)換。

（6）HSS

　　HSS存儲IMS用戶的簽約數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)、位置信息、鑒權(quán)信息等；也可提供傳統(tǒng)的歸屬位置寄存器（HLR）功能（如電路域簽約數(shù)據(jù)、分組域簽約數(shù)據(jù)）和各種接口。

（7）簽約定位功能（SLF）

　　根據(jù)SIP統(tǒng)一資源標識符（URI）定位HSS，需要訪問HSS的實體均需調(diào)用。

（8）業(yè)務(wù)服務(wù)器（AS）

　　主要完成業(yè)務(wù)邏輯的控制和執(zhí)行。

（9）媒體資源控制功能（MRFC）

　　MRFC是IMS域內(nèi)部的媒體控制資源功能。MRFC維護、控制MRFP中的媒體資源；與S-CSCR互通，間接接受AS的控制。

（10）媒體資源功能（MRFP）

　　MRFP是IMS域內(nèi)部的媒體資源功能，接受MRFC控制，提供聲碼器資源、通知音資源、會議橋資源等。

（11）資源控制子系統(tǒng)（RACS）

　　RACS主要完成管理控制、資源預(yù)留、策略控制、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）穿越和控制等功能。

（12）網(wǎng)絡(luò)附屬子系統(tǒng)（NASS）

　　NASS主要完成終端IP地址的分配、接入網(wǎng)絡(luò)的配置、接入網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)和認證等功能。

3、固定移動融合

　　固定移動融合（FMC）的理念早在20世紀90年代就被提出，由于當時技術(shù)上的限制、標準化工作的缺乏等原因，并沒有被業(yè)界廣泛接受，相應(yīng)的業(yè)務(wù)也沒有被廣泛地開展。近年來，隨著新技術(shù)、新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的單一電信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。構(gòu)建一個統(tǒng)一、融合的通信信息網(wǎng)，是電信業(yè)最終的目標，但是，達到這個目標需要一個相對漫長的過程。在這個過程中，不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互滲透、相互融合將一直伴隨著網(wǎng)絡(luò)的演進。

　　固定移動融合包括多個方面：網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、運營支撐平臺融合等，它不會一蹴而就，是一個長期發(fā)展的過程。因此，網(wǎng)絡(luò)融合的實施方案應(yīng)遵循分步驟、分層次進行的策略。

　　目前，針對大規(guī)模的傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)和PHS網(wǎng)絡(luò)，固定運營商通過固網(wǎng)智能化等手段對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和改造，使其在業(yè)務(wù)層面上進行融合匯聚。并逐步用軟交換替代傳統(tǒng)交換機，實現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)軟交換智能化，逐步向下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）演進。但隨著3G牌照的發(fā)放，固網(wǎng)運營商固定移動網(wǎng)絡(luò)融合的進程會被加速。

　　移動運營商方面，隨著3G牌照的發(fā)放。移動運營商需要建設(shè)基于軟交換架構(gòu)的3G網(wǎng)絡(luò)，以2G/3G一張網(wǎng)的形式進行運營。并通過IMS試驗局部署，驗證IMS架構(gòu)對多種接入方式以及多種業(yè)務(wù)的支持能力，通過小規(guī)模地面向集團客戶提供固定數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，獲取全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)運營經(jīng)驗。

　　隨著IMS以及相關(guān)技術(shù)的商用化進一步成熟，網(wǎng)絡(luò)融合將進入到固定及移動核心網(wǎng)絡(luò)融合階段。此階段的主要特征是統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)，與接入方式無關(guān)。無論是現(xiàn)有的固網(wǎng)運營商還是移動運營商，最終發(fā)展都將融入到NGN統(tǒng)一的發(fā)展架構(gòu)中。

4、IMS對固定移動融合中的支撐

　　從電信網(wǎng)絡(luò)的總體發(fā)展趨勢看，固定通信網(wǎng)和移動通信網(wǎng)都朝著分層化的方向發(fā)展，并且結(jié)構(gòu)也越來越清晰，各層內(nèi)部以及各層之間的協(xié)議接口也朝著標準化、開放化方向發(fā)展。

4.1　IMS支持核心控制層融合

　　目前傳統(tǒng)的基于TDM的電信交換網(wǎng)絡(luò)正在向軟交換控制架構(gòu)演進，而考慮到未來的核心控制層需要滿足固定移動統(tǒng)一接入、統(tǒng)一控制的需求，IMS由于其與接入無關(guān)、統(tǒng)一的會話控制和用戶數(shù)據(jù)、開放和統(tǒng)一的應(yīng)用平臺等特性，使得IMS逐步成為業(yè)界公認的固定移動網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)。

　　從標準體系看，IMS是一個多組織共同認可的標準體系，不會產(chǎn)生不同標準組織間協(xié)議不兼容的問題，這是IMS支持固網(wǎng)和移動網(wǎng)融合的前提和基礎(chǔ)。

　　從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議看，IMS架構(gòu)中的服務(wù)—呼叫會話控制功能（S-CSCF）是整個網(wǎng)絡(luò)的核心；代理—呼叫會話控制功能（P-CSCF）是終端接入IMS系統(tǒng)的入口；媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）和IMS-MGW是與電路域和PSTN互通的功能實體；媒體資源控制部分（MRFC）和媒體資源處理部分（MRFP）是實現(xiàn)多方會議的功能實體；出口網(wǎng)關(guān)控制功能（BGCF）是IMS域與外部網(wǎng)絡(luò)的分界點。這些功能實體都可以為固網(wǎng)和移動網(wǎng)共用。并且在IMS架構(gòu)中，各種功能實體間的接口協(xié)議主要采用SIP協(xié)議。SIP協(xié)議是應(yīng)用層的協(xié)議，與接入網(wǎng)絡(luò)的類型無關(guān)。

　　所以，IMS從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議上均支持固網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。部署基于IMS架構(gòu)的核心控制網(wǎng)絡(luò)將是網(wǎng)絡(luò)融合進程中重要的一環(huán)，也是對運營商現(xiàn)有的垂直單一網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的一次變革。

4.2　IMS支持業(yè)務(wù)層面融合

　　實現(xiàn)固定和移動業(yè)務(wù)的融合是固定移動融合的最終目的，固定和移動融合業(yè)務(wù)也是未來通信業(yè)務(wù)的亮點，是全業(yè)務(wù)運營商實施差異化競爭的重要手段。

　　業(yè)務(wù)融合是指通過統(tǒng)一的業(yè)務(wù)創(chuàng)建/傳送平臺，通過獨立的核心網(wǎng)絡(luò)（呼叫會話控制）和接入網(wǎng)絡(luò)，為不同接入類型的用戶提供業(yè)務(wù)應(yīng)用。基于業(yè)務(wù)整合的應(yīng)用包括唯一號碼、虛擬專用網(wǎng)（VPN。）、語音信箱、統(tǒng)一消息、會議和流媒體。

　　實現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺的關(guān)鍵是具備標準和開放的接口，從而使業(yè)務(wù)可以簡單和快速地創(chuàng)建和部署。而IMS所具備的開放標準的SIP和Parlay應(yīng)用編程接口（API）能夠?qū)崿F(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)提供的分離，這樣將會出現(xiàn)獨立于網(wǎng)絡(luò)提供商的業(yè)務(wù)提供商，形成良性的開放式產(chǎn)業(yè)價值鏈，促進業(yè)務(wù)的發(fā)展。

5、采用IMS的固定移動融合網(wǎng)絡(luò)對運營的影響

5.1　降低了運營成本

　　未來基于IMS核心控制架構(gòu)的融合網(wǎng)絡(luò)給運營商帶來了機遇同時，還進一步降低了相應(yīng)的運營成本。固定移動融合網(wǎng)絡(luò)部署之前，要提供全面的服務(wù)，就不得不構(gòu)建多個單業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。帶來了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)管理和居高不下的建設(shè)/維護成本（CAPEX/OPEX）。

　　IMS在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，進一步拓展了業(yè)務(wù)層與控制層的分離。因此IMS除繼承了軟交換承載層統(tǒng)一所帶來的成本優(yōu)勢之外，更重要是可以降低業(yè)務(wù)的創(chuàng)新成本。同時，IMS對用戶數(shù)據(jù)管理、計費等網(wǎng)絡(luò)能力的集中，為降低網(wǎng)絡(luò)的運維成本創(chuàng)造了條件。

5.2　業(yè)務(wù)快速部署給運營商帶來新的機遇

　　從本質(zhì)上來說，業(yè)務(wù)是發(fā)展固定移動融合的主要驅(qū)動力。基于IMS核心控制的融合網(wǎng)絡(luò)以控制的共性支撐業(yè)務(wù)的差異性，特別是面向固定接入用戶以及無線接入用戶的業(yè)務(wù)開放，通過核心控制層面的一致性，保證了用戶業(yè)務(wù)體驗的統(tǒng)一性。盡管目前有些基于IMS開發(fā)的業(yè)務(wù)還不是很成熟，但IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系為人們描繪了一個未來支持全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)遠景，已引起眾多電信運營商的關(guān)注，電信運營商希望通過IMS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)可以提供差異化和多樣化的服務(wù)。

6、結(jié)束語

　　綜觀全球電信界發(fā)展情況可以看出，IMS將是下一代網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中重要的組成部分，是網(wǎng)絡(luò)融合的技術(shù)基礎(chǔ)，是運營商重塑全新運營模式的推動力。面對IMS和網(wǎng)絡(luò)融合而帶來的挑戰(zhàn)和機遇，電信運營商除了積極應(yīng)對技術(shù)演進趨勢外，還要不斷求變，找出適合自己的網(wǎng)絡(luò)融合之路。

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