傳統(tǒng)軟交換網(wǎng)絡(luò)向IMS的演進(jìn)淺談

范喜亮　王芙蓉　王非 2007/06/01

圖1　軟交換功能結(jié)構(gòu)示意圖

2、IMS

　　IMS是3GPP R5提出的提供IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)，圖2為體系結(jié)構(gòu)。

圖2　IMS體系結(jié)構(gòu)示意圖

　　一般IMS分為三層，應(yīng)用層支持各類應(yīng)用服務(wù)器，負(fù)責(zé)為用戶提供增值業(yè)務(wù)和第三方業(yè)務(wù)。會話及呼叫控制層負(fù)責(zé)管理呼叫或會話設(shè)置，其中呼叫會話控制模塊CSCF完成呼叫網(wǎng)關(guān)功能、呼叫業(yè)務(wù)觸發(fā)功能和路由選擇功能，將SIP信令消息正確地轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用服務(wù)器。歸屬用戶服務(wù)器HSS用于維護(hù)每個終端用戶獨(dú)有的業(yè)務(wù)屬性，包括IP地址、漫游信息、好友列表、呼叫業(yè)務(wù)定制信息及語音郵件設(shè)置等。HSS是全網(wǎng)可用資源。媒體資源功能MRF包括MRFP和MRFC，負(fù)責(zé)提供及控制媒體流資源，如播放通知音、媒體流的混合、編解碼等。媒體網(wǎng)關(guān)控制MGCF負(fù)責(zé)PSTN承載與IP流之間的連接，根據(jù)被叫號碼和來話情況選擇CSCF，并完成PSTN與IMS之間的呼叫控制協(xié)議轉(zhuǎn)換，如將從CSCF接收到的SIP消息轉(zhuǎn)換為MEGACO或ISUP消息，并通過IP發(fā)送到信令網(wǎng)關(guān)SGW。出口網(wǎng)關(guān)控制功能BGCF主要實(shí)現(xiàn)呼叫路由功能，為呼叫選擇適當(dāng)?shù)腜STN接口點(diǎn)，若發(fā)現(xiàn)該接口點(diǎn)與自己在同一網(wǎng)絡(luò)，則選擇本網(wǎng)絡(luò)的MGCF與PSTN交互，若發(fā)現(xiàn)接口點(diǎn)在另一網(wǎng)絡(luò)時，BGCF將會話信令轉(zhuǎn)發(fā)給另一網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的BGCF。一個IMS可以包含一個或多個CSCF、HSS、MGCF等功能模塊。傳送及接入層承載各種類型之間的轉(zhuǎn)換，完成與傳統(tǒng)PSTN/PLMN間的互通等功能，包括各類有線接入、無線接入、互聯(lián)互通網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。

　　IMS通過上述三層架構(gòu)，將業(yè)務(wù)和控制分離出來，業(yè)務(wù)可在無線及有線環(huán)境下使用。

3、IMS相對于軟交換的發(fā)展優(yōu)勢

　　IMS和軟交換的最大相同點(diǎn)都體現(xiàn)了NGN中業(yè)務(wù)驅(qū)動的理念，提供開放靈活的業(yè)務(wù)體系架構(gòu)。IMS符合NGN把呼叫控制與承載分離的要求，是軟交換的延伸。圖3為IMS和軟交換的比較圖。

圖3　軟交換和IMS的比較

　　IMS具有的優(yōu)勢：(1)在業(yè)務(wù)提供上實(shí)現(xiàn)了更加徹底的分離，傳統(tǒng)軟交換雖然將大部分增值業(yè)務(wù)分離出來放到了業(yè)務(wù)層，但其自身仍然保留了一些補(bǔ)充業(yè)務(wù)。IMS將保留的業(yè)務(wù)放在了業(yè)務(wù)層的應(yīng)用服務(wù)器中，做到了呼叫控制和業(yè)務(wù)的分離。IMS也實(shí)現(xiàn)了會話呼叫控制與媒體網(wǎng)關(guān)控制的分離。傳統(tǒng)軟交換提供了基于SIP的會話呼叫控制和基于H.248/MEGACO/MGCP的媒體網(wǎng)關(guān)控制的功能，IMS將這兩者分離，基于SIP的會話呼叫控制由CSCF提供，完成整個網(wǎng)絡(luò)的信令路由和呼叫控制；基于H.248/MEGACO/MGCP的媒體網(wǎng)關(guān)控制由MGCF提供，存在于IMS網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通的邊界點(diǎn)上。(2)協(xié)議更簡化實(shí)用。IMS主要采用SIP協(xié)議，信令信息是基于文本的，較H.323協(xié)議簡單靈活、擴(kuò)展性好，且基于Internet標(biāo)準(zhǔn)，在語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)結(jié)合和互通方面具有優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)兼容性也強(qiáng)，能跨越媒體和設(shè)備實(shí)現(xiàn)呼叫控制，支持媒體格式，可動態(tài)增刪媒體流，容易實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的互連互通以及實(shí)現(xiàn)更加豐富的業(yè)務(wù)特性。SIP與RTP/RTCP、SDP、RTSP、RADIUS等協(xié)議配合，完成IMS中的會話建立及媒體協(xié)商。一旦建立會話，媒體流將使用RTP協(xié)議在承載層中直接傳送，靈活地交互多種媒體。除此以外，HSS和CSCF之間的Diameter系列協(xié)議是新一代的AAA技術(shù)，具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和安全保證。(3)對多種接入方式的兼容。支持多種接入類型，如GSM、GPRS、3G、POTS、固定寬帶接入和WLAN等，是業(yè)界普遍認(rèn)同的解決移動和固定網(wǎng)絡(luò)融合的理想方案和發(fā)展方向。無論用戶采用有線或無線接入網(wǎng)絡(luò)，IMS不負(fù)責(zé)用戶終端到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道的建立，該工作由接入網(wǎng)絡(luò)完成，IMS只負(fù)責(zé)在用戶的數(shù)據(jù)通道建立后通過SIP協(xié)議完成主被叫雙方底層數(shù)據(jù)通道的接續(xù)，從而實(shí)現(xiàn)各種媒體形式的呼叫通信及相關(guān)的多種多媒體業(yè)務(wù)，最大限度提供給用戶移動性和利用IMS的業(yè)務(wù)能力。(4)一致的歸屬業(yè)務(wù)提供能力。IMS所有業(yè)務(wù)處理信令都要回到歸屬網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)環(huán)境由歸屬網(wǎng)絡(luò)提供。IMS向用戶提供了虛擬歸屬業(yè)務(wù)環(huán)境VHE的能力，采用集中式的HSS數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)用戶一致的注冊和業(yè)務(wù)觸發(fā)功能，終端無論是漫游還是其他運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)都能通過拜訪本地或網(wǎng)絡(luò)的P-CSCF接入到IMS中，從而建立用戶終端與其歸屬HSS及S-CSCF的信令通路，由歸屬地的S-CSCF控制用戶業(yè)務(wù)并根據(jù)用戶簽約數(shù)據(jù)將業(yè)務(wù)觸發(fā)到本網(wǎng)AS或第三方的應(yīng)用上，保障了業(yè)務(wù)的一致性、簡單性，使用戶無論在何處接入，采用何種接入方式均可享受與在歸屬地一樣的業(yè)務(wù)感受。(5)QoS保證。在IMS中存在多種CSCF功能實(shí)體，在這些功能實(shí)體中，P-CSCF完成了用戶終端及接入網(wǎng)絡(luò)和IMS核心網(wǎng)絡(luò)的隔離，使用戶終端和接入網(wǎng)絡(luò)無法直接了解IMS網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即使某個P-CSCF受到攻擊也不會影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。P-CSCF還可以進(jìn)一步提供信令的NAT穿越、協(xié)議轉(zhuǎn)換等由網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備完成的附加功能。IMS中的I-CSCF完成了不同運(yùn)營商之間IMS網(wǎng)絡(luò)的隔離，在保證網(wǎng)絡(luò)互通的同時使運(yùn)營商之間無法了解對方的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和資源情況，保證了網(wǎng)絡(luò)的安全。

　　由于IMS在增值業(yè)務(wù)平臺、固定移動融合等方面比軟交換更具優(yōu)勢，使得我們對IMS充滿許多期待，當(dāng)然，IMS在支撐周網(wǎng)需求方面仍然存在很多問題：如繼承目前網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)問題、用戶標(biāo)示和IP地址問題、業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理和鑒權(quán)認(rèn)證問題、標(biāo)準(zhǔn)接口擴(kuò)展問題、安全與運(yùn)維問題等�？傊�，軟交換在固定業(yè)務(wù)方面已經(jīng)較成熟，IMS則在移動多媒體業(yè)務(wù)等方面具有更好的優(yōu)勢，軟交換和IMS是NGN發(fā)展的不同階段，可以將IMS看作新一代的軟交換。對于運(yùn)營商而言，基于IMS的體系架構(gòu)可以使其基于統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)為固定和移動用戶提供相同的業(yè)務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度及運(yùn)維成本。隨著IMS的不斷成熟，軟交換網(wǎng)絡(luò)建設(shè)會逐步向IMS過渡并演進(jìn)到最終實(shí)現(xiàn)固定和移動網(wǎng)融合的NGN。

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