基于IMS的電信網絡融合

徐紅軍 2009/07/07

圖1 R4結構圖

　　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

　　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核心網部分

　　核心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的第一個網元，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下載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核心，這個層次的融合是最復雜的。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實現信令互通，通過MGW實現媒體流的互通。IMS與傳統(tǒng)移動信令網通過R-SGW實現信令互通。

　　(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。


• 兩個網絡的用戶數據庫應融合成一個公共的用戶數據庫，這樣有利于對用戶的鑒權、認證和計費。


• 現有的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。

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