傳統軟交換網(wǎng)絡(luò )向IMS的演進(jìn)淺談

范喜亮　王芙蓉　王非 2007/06/01

圖1　軟交換功能結構示意圖

2、IMS

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

圖2　IMS體系結構示意圖

　　一般IMS分為三層，應用層支持各類(lèi)應用服務(wù)器，負責為用戶(hù)提供增值業(yè)務(wù)和第三方業(yè)務(wù)。會(huì )話(huà)及呼叫控制層負責管理呼叫或會(huì )話(huà)設置，其中呼叫會(huì )話(huà)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信令消息正確地轉發(fā)到應用服務(wù)器。歸屬用戶(hù)服務(wù)器HSS用于維護每個(gè)終端用戶(hù)獨有的業(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(yǔ)音郵件設置等。HSS是全網(wǎng)可用資源。媒體資源功能MRF包括MRFP和MRFC，負責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負責PSTN承載與IP流之間的連接，根據被叫號碼和來(lái)話(huà)情況選擇CSCF，并完成PSTN與IMS之間的呼叫控制協(xié)議轉換，如將從CSCF接收到的SIP消息轉換為MEGACO或ISUP消息，并通過(guò)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)現呼叫路由功能，為呼叫選擇適當的PSTN接口點(diǎn)，若發(fā)現該接口點(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)現接口點(diǎn)在另一網(wǎng)絡(luò )時(shí)，BGCF將會(huì )話(huà)信令轉發(fā)給另一網(wǎng)絡(luò )相應的BGCF。一個(gè)IMS可以包含一個(gè)或多個(gè)CSCF、HSS、MGCF等功能模塊。傳送及接入層承載各種類(lèi)型之間的轉換，完成與傳統PSTN/PLMN間的互通等功能，包括各類(lèi)有線(xiàn)接入、無(wú)線(xiàn)接入、互聯(lián)互通網(wǎng)關(guān)等設備。

　　IMS通過(guò)上述三層架構，將業(yè)務(wù)和控制分離出來(lái)，業(yè)務(wù)可在無(wú)線(xiàn)及有線(xiàn)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)都體現了NGN中業(yè)務(wù)驅動(dòng)的理念，提供開(kāi)放靈活的業(yè)務(wù)體系架構。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)現了更加徹底的分離，傳統軟交換雖然將大部分增值業(yè)務(wù)分離出來(lái)放到了業(yè)務(wù)層，但其自身仍然保留了一些補充業(yè)務(wù)。IMS將保留的業(yè)務(wù)放在了業(yè)務(wù)層的應用服務(wù)器中，做到了呼叫控制和業(yè)務(wù)的分離。IMS也實(shí)現了會(huì )話(huà)呼叫控制與媒體網(wǎng)關(guān)控制的分離。傳統軟交換提供了基于SIP的會(huì )話(huà)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(huì )話(huà)呼叫控制由CSCF提供，完成整個(gè)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 )與傳統網(wǎng)絡(luò )互通的邊界點(diǎn)上。(2)協(xié)議更簡(jiǎn)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(jiǎn)單靈活、擴展性好，且基于Internet標準，在語(yǔ)音、數據業(yè)務(wù)結合和互通方面具有優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò )兼容性也強，能跨越媒體和設備實(shí)現呼叫控制，支持媒體格式，可動(dòng)態(tài)增刪媒體流，容易實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )間的互連互通以及實(shí)現更加豐富的業(yè)務(wù)特性。SIP與RTP/RTCP、SDP、RTSP、RADIUS等協(xié)議配合，完成IMS中的會(huì )話(huà)建立及媒體協(xié)商。一旦建立會(huì )話(huà)，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)，具有強大的可擴展性和安全保證。(3)對多種接入方式的兼容。支持多種接入類(lèi)型，如GSM、GPRS、3G、POTS、固定寬帶接入和WLAN等，是業(yè)界普遍認同的解決移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò )融合的理想方案和發(fā)展方向。無(wú)論用戶(hù)采用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，IMS不負責用戶(hù)終端到網(wǎng)絡(luò )的數據通道的建立，該工作由接入網(wǎng)絡(luò )完成，IMS只負責在用戶(hù)的數據通道建立后通過(guò)SIP協(xié)議完成主被叫雙方底層數據通道的接續，從而實(shí)現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(hù)移動(dòng)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(hù)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數據庫，實(shí)現用戶(hù)一致的注冊和業(yè)務(wù)觸發(fā)功能，終端無(wú)論是漫游還是其他運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )都能通過(guò)拜訪(fǎng)本地或網(wǎng)絡(luò )的P-CSCF接入到IMS中，從而建立用戶(hù)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(hù)業(yè)務(wù)并根據用戶(hù)簽約數據將業(yè)務(wù)觸發(fā)到本網(wǎng)AS或第三方的應用上，保障了業(yè)務(wù)的一致性、簡(jiǎn)單性，使用戶(hù)無(wú)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(hù)終端及接入網(wǎng)絡(luò )和IMS核心網(wǎng)絡(luò )的隔離，使用戶(hù)終端和接入網(wǎng)絡(luò )無(wú)法直接了解IMS網(wǎng)絡(luò )的內部結構，即使某個(gè)P-CSCF受到攻擊也不會(huì )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)議轉換等由網(wǎng)絡(luò )外圍設備完成的附加功能。IMS中的I-CSCF完成了不同運營(yíng)商之間IMS網(wǎng)絡(luò )的隔離，在保證網(wǎng)絡(luò )互通的同時(shí)使運營(yíng)商之間無(wú)法了解對方的網(wǎng)絡(luò )結構和資源情況，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(dòng)融合等方面比軟交換更具優(yōu)勢，使得我們對IMS充滿(mǎn)許多期待，當然，IMS在支撐周網(wǎng)需求方面仍然存在很多問(wèn)題：如繼承目前網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)問(wèn)題、用戶(hù)標示和IP地址問(wèn)題、業(yè)務(wù)統一管理和鑒權認證問(wèn)題、標準接口擴展問(wèn)題、安全與運維問(wèn)題等。總之，軟交換在固定業(yè)務(wù)方面已經(jīng)較成熟，IMS則在移動(dòng)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。對于運營(yíng)商而言，基于IMS的體系架構可以使其基于統一的核心網(wǎng)絡(luò )為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供相同的業(yè)務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò )結構的復雜度及運維成本。隨著(zhù)IMS的不斷成熟，軟交換網(wǎng)絡(luò )建設會(huì )逐步向IMS過(guò)渡并演進(jìn)到最終實(shí)現固定和移動(dòng)網(wǎng)融合的NGN。

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