传统软交换网络向IMS的演进浅谈

范喜亮　王芙蓉　王非 2007/06/01

图1　软交换功能结构示意图

2、IMS

　　IMS是3GPP R5提出的提供IP多媒体业务的子系统，图2为体系结构。

图2　IMS体系结构示意图

　　一般IMS分为三层，应用层支持各类应用服务器，负责为用户提供增值业务和第三方业务。会话及呼叫控制层负责管理呼叫或会话设置，其中呼叫会话控制模块CSCF完成呼叫网关功能、呼叫业务触发功能和路由选择功能，将SIP信令消息正确地转发到应用服务器。归属用户服务器HSS用于维护每个终端用户独有的业务属性，包括IP地址、漫游信息、好友列表、呼叫业务定制信息及语音邮件设置等。HSS是全网可用资源。媒体资源功能MRF包括MRFP和MRFC，负责提供及控制媒体流资源，如播放通知音、媒体流的混合、编解码等。媒体网关控制MGCF负责PSTN承载与IP流之间的连接，根据被叫号码和来话情况选择CSCF，并完成PSTN与IMS之间的呼叫控制协议转换，如将从CSCF接收到的SIP消息转换为MEGACO或ISUP消息，并通过IP发送到信令网关SGW。出口网关控制功能BGCF主要实现呼叫路由功能，为呼叫选择适当的PSTN接口点，若发现该接口点与自己在同一网络，则选择本网络的MGCF与PSTN交互，若发现接口点在另一网络时，BGCF将会话信令转发给另一网络相应的BGCF。一个IMS可以包含一个或多个CSCF、HSS、MGCF等功能模块。传送及接入层承载各种类型之间的转换，完成与传统PSTN/PLMN间的互通等功能，包括各类有线接入、无线接入、互联互通网关等设备。

　　IMS通过上述三层架构，将业务和控制分离出来，业务可在无线及有线环境下使用。

3、IMS相对于软交换的发展优势

　　IMS和软交换的最大相同点都体现了NGN中业务驱动的理念，提供开放灵活的业务体系架构。IMS符合NGN把呼叫控制与承载分离的要求，是软交换的延伸。图3为IMS和软交换的比较图。

图3　软交换和IMS的比较

　　IMS具有的优势：(1)在业务提供上实现了更加彻底的分离，传统软交换虽然将大部分增值业务分离出来放到了业务层，但其自身仍然保留了一些补充业务。IMS将保留的业务放在了业务层的应用服务器中，做到了呼叫控制和业务的分离。IMS也实现了会话呼叫控制与媒体网关控制的分离。传统软交换提供了基于SIP的会话呼叫控制和基于H.248/MEGACO/MGCP的媒体网关控制的功能，IMS将这两者分离，基于SIP的会话呼叫控制由CSCF提供，完成整个网络的信令路由和呼叫控制；基于H.248/MEGACO/MGCP的媒体网关控制由MGCF提供，存在于IMS网络与传统网络互通的边界点上。(2)协议更简化实用。IMS主要采用SIP协议，信令信息是基于文本的，较H.323协议简单灵活、扩展性好，且基于Internet标准，在语音、数据业务结合和互通方面具有优势，网络兼容性也强，能跨越媒体和设备实现呼叫控制，支持媒体格式，可动态增删媒体流，容易实现不同网络间的互连互通以及实现更加丰富的业务特性。SIP与RTP/RTCP、SDP、RTSP、RADIUS等协议配合，完成IMS中的会话建立及媒体协商。一旦建立会话，媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送，灵活地交互多种媒体。除此以外，HSS和CSCF之间的Diameter系列协议是新一代的AAA技术，具有强大的可扩展性和安全保证。(3)对多种接入方式的兼容。支持多种接入类型，如GSM、GPRS、3G、POTS、固定宽带接入和WLAN等，是业界普遍认同的解决移动和固定网络融合的理想方案和发展方向。无论用户采用有线或无线接入网络，IMS不负责用户终端到网络的数据通道的建立，该工作由接入网络完成，IMS只负责在用户的数据通道建立后通过SIP协议完成主被叫双方底层数据通道的接续，从而实现各种媒体形式的呼叫通信及相关的多种多媒体业务，最大限度提供给用户移动性和利用IMS的业务能力。(4)一致的归属业务提供能力。IMS所有业务处理信令都要回到归属网络，业务环境由归属网络提供。IMS向用户提供了虚拟归属业务环境VHE的能力，采用集中式的HSS数据库，实现用户一致的注册和业务触发功能，终端无论是漫游还是其他运营商的网络都能通过拜访本地或网络的P-CSCF接入到IMS中，从而建立用户终端与其归属HSS及S-CSCF的信令通路，由归属地的S-CSCF控制用户业务并根据用户签约数据将业务触发到本网AS或第三方的应用上，保障了业务的一致性、简单性，使用户无论在何处接入，采用何种接入方式均可享受与在归属地一样的业务感受。(5)QoS保证。在IMS中存在多种CSCF功能实体，在这些功能实体中，P-CSCF完成了用户终端及接入网络和IMS核心网络的隔离，使用户终端和接入网络无法直接了解IMS网络的内部结构，即使某个P-CSCF受到攻击也不会影响网络的正常工作。P-CSCF还可以进一步提供信令的NAT穿越、协议转换等由网络外围设备完成的附加功能。IMS中的I-CSCF完成了不同运营商之间IMS网络的隔离，在保证网络互通的同时使运营商之间无法了解对方的网络结构和资源情况，保证了网络的安全。

　　由于IMS在增值业务平台、固定移动融合等方面比软交换更具优势，使得我们对IMS充满许多期待，当然，IMS在支撑周网需求方面仍然存在很多问题：如继承目前网络业务问题、用户标示和IP地址问题、业务统一管理和鉴权认证问题、标准接口扩展问题、安全与运维问题等。总之，软交换在固定业务方面已经较成熟，IMS则在移动多媒体业务等方面具有更好的优势，软交换和IMS是NGN发展的不同阶段，可以将IMS看作新一代的软交换。对于运营商而言，基于IMS的体系架构可以使其基于统一的核心网络为固定和移动用户提供相同的业务，降低网络结构的复杂度及运维成本。随着IMS的不断成熟，软交换网络建设会逐步向IMS过渡并演进到最终实现固定和移动网融合的NGN。

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