IP多媒體子系統及其在固網(wǎng)移動(dòng)融合中的應用

2007/10/29

圖1　IMS網(wǎng)絡(luò )架構

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

（1）代理-呼叫會(huì )話(huà)控制功能（P-CSCF）

　　主要完成用戶(hù)IMS業(yè)務(wù)的代理功能、信令的安全性功能、承載的授權功能、計費策略下載功能等；在用戶(hù)設備獲得IMS服務(wù)時(shí)，P-CSCF是第一個(gè)聯(lián)系節點(diǎn)。P-CSCF的作用就像一個(gè)代理服務(wù)器，它把收到的請求和服務(wù)進(jìn)行處理或轉發(fā)。主要完成和用戶(hù)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(xún)-呼叫會(huì )話(huà)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(hù)注冊時(shí)）、IMS呼入的路由功能。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )接口處插入I-CSCF設備對進(jìn)出本網(wǎng)絡(luò )的會(huì )話(huà)初始協(xié)議（SIP）信令進(jìn)行轉接，可隱藏SIP信令中的內部路由信息，從而實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商之間隱藏內部網(wǎng)絡(luò )邏輯的需要。

（3）服務(wù)-呼叫會(huì )話(huà)控制功能（S-CSCF）

　　主要完成用戶(hù)的認證、注冊、業(yè)務(wù)授權、業(yè)務(wù)觸發(fā)、業(yè)務(wù)路由、計費等功能。S-CSCF執行會(huì )話(huà)控制功能，它可以根據網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的需要，維持會(huì )話(huà)狀態(tài)信息。S-CSCF是為用戶(hù)服務(wù)的主要服務(wù)節點(diǎn)，在用戶(hù)注冊期間進(jìn)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(lái)選擇與PSTN接口點(diǎn)相連的網(wǎng)絡(luò )。如果BGCF發(fā)現自己所在的網(wǎng)絡(luò )與接口點(diǎn)相連，那么BGCF就選擇一個(gè)媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）與PSTN交互。如果接口點(diǎn)在另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，那么BGCF就把會(huì )話(huà)信令轉發(fā)給另一個(gè)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PSTN/CS網(wǎng)絡(luò )的互通點(diǎn)，控制IMS-MGW以完成媒體面的互通：在IMS側與I/S-CSCF互通，在PSTN/CS側完成SIP到BICC/ISUP協(xié)議轉換。

（6）HSS

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

（7）簽約定位功能（SLF）

　　根據SIP統一資源標識符（URI）定位HSS，需要訪(fǎng)問(wèn)HSS的實(shí)體均需調用。

（8）業(yè)務(wù)服務(wù)器（AS）

　　主要完成業(yè)務(wù)邏輯的控制和執行。

（9）媒體資源控制功能（MRFC）

　　MRFC是IMS域內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(huì )議橋資源等。

（11）資源控制子系統（RACS）

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

（12）網(wǎng)絡(luò )附屬子系統（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 )的鑒權和認證等功能。

3、固定移動(dòng)融合

　　固定移動(dòng)融合（FMC）的理念早在20世紀90年代就被提出，由于當時(shí)技術(shù)上的限制、標準化工作的缺乏等原因，并沒(méi)有被業(yè)界廣泛接受，相應的業(yè)務(wù)也沒(méi)有被廣泛地開(kāi)展。近年來(lái)，隨著(zhù)新技術(shù)、新業(yè)務(wù)不斷涌現，使得傳統的單一電信網(wǎng)絡(luò )體系架構面臨前所未有的挑戰。構建一個(gè)統一、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(gè)目標需要一個(gè)相對漫長(cháng)的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)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(zhù)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)。

　　固定移動(dòng)融合包括多個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò )融合、業(yè)務(wù)融合、運營(yíng)支撐平臺融合等，它不會(huì )一蹴而就，是一個(gè)長(cháng)期發(fā)展的過(guò)程。因此，網(wǎng)絡(luò )融合的實(shí)施方案應遵循分步驟、分層次進(jìn)行的策略。

　　目前，針對大規模的傳統PSTN網(wǎng)絡(luò )和PHS網(wǎng)絡(luò )，固定運營(yíng)商通過(guò)固網(wǎng)智能化等手段對網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行調整和改造，使其在業(yè)務(wù)層面上進(jìn)行融合匯聚。并逐步用軟交換替代傳統交換機，實(shí)現電信網(wǎng)絡(luò )軟交換智能化，逐步向下一代網(wǎng)絡(luò )（NGN）演進(jìn)。但隨著(zhù)3G牌照的發(fā)放，固網(wǎng)運營(yíng)商固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )融合的進(jìn)程會(huì )被加速。

　　移動(dòng)運營(yíng)商方面，隨著(zhù)3G牌照的發(fā)放。移動(dòng)運營(yíng)商需要建設基于軟交換架構的3G網(wǎng)絡(luò )，以2G/3G一張網(wǎng)的形式進(jìn)行運營(yíng)。并通過(guò)IMS試驗局部署，驗證IMS架構對多種接入方式以及多種業(yè)務(wù)的支持能力，通過(guò)小規模地面向集團客戶(hù)提供固定數據類(lèi)業(yè)務(wù)，獲取全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)經(jīng)驗。

　　隨著(zhù)IMS以及相關(guān)技術(shù)的商用化進(jìn)一步成熟，網(wǎng)絡(luò )融合將進(jìn)入到固定及移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò )融合階段。此階段的主要特征是統一的核心網(wǎng)絡(luò )，與接入方式無(wú)關(guān)。無(wú)論是現有的固網(wǎng)運營(yíng)商還是移動(dòng)運營(yíng)商，最終發(fā)展都將融入到NGN統一的發(fā)展架構中。

4、IMS對固定移動(dòng)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(dòng)通信網(wǎng)都朝著(zhù)分層化的方向發(fā)展，并且結構也越來(lái)越清晰，各層內部以及各層之間的協(xié)議接口也朝著(zhù)標準化、開(kāi)放化方向發(fā)展。

4.1　IMS支持核心控制層融合

　　目前傳統的基于TDM的電信交換網(wǎng)絡(luò )正在向軟交換控制架構演進(jìn)，而考慮到未來(lái)的核心控制層需要滿(mǎn)足固定移動(dòng)統一接入、統一控制的需求，IMS由于其與接入無(wú)關(guān)、統一的會(huì )話(huà)控制和用戶(hù)數據、開(kāi)放和統一的應用平臺等特性，使得IMS逐步成為業(yè)界公認的固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )融合的基礎。

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

　　從網(wǎng)絡(luò )架構和協(xié)議看，IMS架構中的服務(wù)—呼叫會(huì )話(huà)控制功能（S-CSCF）是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的核心；代理—呼叫會(huì )話(huà)控制功能（P-CSCF）是終端接入IMS系統的入口；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(shí)體；媒體資源控制部分（MRFC）和媒體資源處理部分（MRFP）是實(shí)現多方會(huì )議的功能實(shí)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(diǎn)。這些功能實(shí)體都可以為固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)共用。并且在IMS架構中，各種功能實(shí)體間的接口協(xié)議主要采用SIP協(xié)議。SIP協(xié)議是應用層的協(xié)議，與接入網(wǎng)絡(luò )的類(lèi)型無(wú)關(guān)。

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

4.2　IMS支持業(yè)務(wù)層面融合

　　實(shí)現固定和移動(dòng)業(yè)務(wù)的融合是固定移動(dòng)融合的最終目的，固定和移動(dòng)融合業(yè)務(wù)也是未來(lái)通信業(yè)務(wù)的亮點(diǎn)，是全業(yè)務(wù)運營(yíng)商實(shí)施差異化競爭的重要手段。

　　業(yè)務(wù)融合是指通過(guò)統一的業(yè)務(wù)創(chuàng )建/傳送平臺，通過(guò)獨立的核心網(wǎng)絡(luò )（呼叫會(huì )話(huà)控制）和接入網(wǎng)絡(luò )，為不同接入類(lèi)型的用戶(hù)提供業(yè)務(wù)應用。基于業(yè)務(wù)整合的應用包括唯一號碼、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN。）、語(yǔ)音信箱、統一消息、會(huì )議和流媒體。

　　實(shí)現統一業(yè)務(wù)平臺的關(guān)鍵是具備標準和開(kāi)放的接口，從而使業(yè)務(wù)可以簡(jiǎn)單和快速地創(chuàng )建和部署。而IMS所具備的開(kāi)放標準的SIP和Parlay應用編程接口（API）能夠實(shí)現核心網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)提供的分離，這樣將會(huì )出現獨立于網(wǎng)絡(luò )提供商的業(yè)務(wù)提供商，形成良性的開(kāi)放式產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，促進(jìn)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

5、采用IMS的固定移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò )對運營(yíng)的影響

5.1　降低了運營(yíng)成本

　　未來(lái)基于IMS核心控制架構的融合網(wǎng)絡(luò )給運營(yíng)商帶來(lái)了機遇同時(shí)，還進(jìn)一步降低了相應的運營(yíng)成本。固定移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò )部署之前，要提供全面的服務(wù)，就不得不構建多個(gè)單業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )。帶來(lái)了復雜的網(wǎng)絡(luò )管理和居高不下的建設/維護成本（CAPEX/OPEX）。

　　IMS在軟交換控制與承載分離的基礎上，進(jìn)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一所帶來(lái)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(shí)，IMS對用戶(hù)數據管理、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(yíng)商帶來(lái)新的機遇

　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，業(yè)務(wù)是發(fā)展固定移動(dòng)融合的主要驅動(dòng)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(hù)以及無(wú)線(xiàn)接入用戶(hù)的業(yè)務(wù)開(kāi)放，通過(guò)核心控制層面的一致性，保證了用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗的統一性。盡管目前有些基于IMS開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)還不是很成熟，但IMS網(wǎng)絡(luò )架構體系為人們描繪了一個(gè)未來(lái)支持全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò )遠景，已引起眾多電信運營(yíng)商的關(guān)注，電信運營(yíng)商希望通過(guò)IMS網(wǎng)絡(luò )的建設可以提供差異化和多樣化的服務(wù)。

6、結束語(yǔ)

　　綜觀(guān)全球電信界發(fā)展情況可以看出，IMS將是下一代網(wǎng)絡(luò )體系架構中重要的組成部分，是網(wǎng)絡(luò )融合的技術(shù)基礎，是運營(yíng)商重塑全新運營(yíng)模式的推動(dòng)力。面對IMS和網(wǎng)絡(luò )融合而帶來(lái)的挑戰和機遇，電信運營(yíng)商除了積極應對技術(shù)演進(jìn)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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