IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨問(wèn)題探討

馮傳奮 王少波 李?lèi)?ài)嬌等

[摘要]文章首先介紹中國(guó)移動(dòng)的IMS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，然后探討IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，包括PS域接入、關(guān)口局融合、SBC架構(gòu)以及基于策略的QoS引入等方面，并針對(duì)上述問(wèn)題給出相應(yīng)的解決建議。

[關(guān)鍵詞]IMSPS域接入關(guān)口局融合SBC架構(gòu)QoS

1IMS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

目前，中國(guó)移動(dòng)采用分省獨(dú)立建設(shè)與區(qū)域中心統(tǒng)一建設(shè)相結(jié)合的方式全面部署CM-IMS。由于大部分省份采用分省獨(dú)立建設(shè)方式，因此，本文主要針對(duì)分省獨(dú)立建設(shè)CM-IMS的場(chǎng)景進(jìn)行分析和探討。

分省獨(dú)立建設(shè)方式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

CM—IMS核心網(wǎng)設(shè)備主要包含HSS/SLF、P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、SBC、ENUM/DNS、MGCHIM-MGW等。

CM-LMS業(yè)務(wù)面向有業(yè)務(wù)需求的集團(tuán)客戶、家庭和個(gè)人客戶開(kāi)放。目前已規(guī)范的業(yè)務(wù)能力有：多媒體電話業(yè)務(wù)、統(tǒng)一Centrex業(yè)務(wù)、IMS多媒體彩鈴業(yè)務(wù)、融合一號(hào)通業(yè)務(wù)、多媒體會(huì)議業(yè)務(wù)、即時(shí)消息業(yè)務(wù)、傳真業(yè)務(wù)、高清視頻會(huì)議、緊急呼叫等。

2IMS網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題及建議

2.1PS域接入

IMS域引入初期。現(xiàn)網(wǎng)PS域?yàn)镮MS域提供接入，與IMS域業(yè)務(wù)分擔(dān)。PS域主要通過(guò)GGSN與SBC之間的Gj接口接入IMS域，如圖2所示。

目前GSN設(shè)備一般集中放置在幾個(gè)地市，沒(méi)有下放到各地市。因此，若無(wú)GSN設(shè)備業(yè)務(wù)區(qū)的PS域用戶接AIMS域時(shí)，將存在話務(wù)迂回的問(wèn)題。例如，假設(shè)地市A(無(wú)GSN設(shè)備)的PS域用戶接入IMS域，則話務(wù)路由為：地市A的PS域用戶→地市B的SGSN→地市B的GGSN→地市A的SBC。話務(wù)要通過(guò)地市B的GSN再回到地市A的SBC，存在明顯的話務(wù)迂回。

話務(wù)迂回的問(wèn)題，可以通過(guò)兩種方案來(lái)解決。一種方案是GSN直接通過(guò)所在地的SBC接入IMS，但此方案的缺點(diǎn)是削弱了SBC對(duì)本地用戶的控制能力，即地市A的SBC無(wú)法對(duì)地市A的PS用戶接入IMS域進(jìn)行控制。另一種方案是將GSN設(shè)備下放到各地市，但這將導(dǎo)致GSN設(shè)備利用率降低。

初期由于話務(wù)量較少，可以暫時(shí)保持現(xiàn)有接入方式。隨著用戶規(guī)模及業(yè)務(wù)量的逐漸增加，建議將GSN設(shè)備逐步下放，以減少PS域接入IMS域的話務(wù)迂回。

2.2關(guān)口局融合

CM-IMS由于使用鐵通號(hào)碼資源開(kāi)放業(yè)務(wù)，用戶到本地市外網(wǎng)用戶的去話及所有來(lái)話需要鐵通關(guān)口局進(jìn)行轉(zhuǎn)接。對(duì)于用戶到省內(nèi)或省外外網(wǎng)用戶的去話，除了利用鐵通的關(guān)口局外，還需要利用鐵通的長(zhǎng)途局，會(huì)占用鐵通的長(zhǎng)途資源，這樣就增加了對(duì)鐵通網(wǎng)絡(luò)的依賴性。因此，為了減少對(duì)鐵通網(wǎng)絡(luò)的依附，需盡快實(shí)現(xiàn)移動(dòng)關(guān)口局與鐵通關(guān)口局的融合。

(1)實(shí)現(xiàn)方案

方案一：暫保留目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，鐵通到外網(wǎng)話務(wù)通過(guò)鐵通關(guān)口局匯聚后經(jīng)移動(dòng)關(guān)口局疏通到外網(wǎng)，如圖3左邊所示。此融合方案只需修改鐵通關(guān)口局的路由配置。并增加移動(dòng)關(guān)口局到鐵通關(guān)口局及電信、聯(lián)通關(guān)口局的鏈路需求。為了解決鐵通關(guān)口局單點(diǎn)隱患，對(duì)于鐵通在本地網(wǎng)有單關(guān)口局、且有其它匯接局或端局的情況下，可選擇容量滿足要求的端局或匯接局實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)話務(wù)雙節(jié)點(diǎn)；對(duì)于鐵通在本地網(wǎng)僅有一個(gè)端局，且兼做關(guān)口局及匯接局的情況下，網(wǎng)間話務(wù)可以直接通過(guò)一對(duì)融合關(guān)口局實(shí)現(xiàn)與其它運(yùn)營(yíng)商互聯(lián)。

方案二：鐵通到外網(wǎng)話務(wù)直接經(jīng)移動(dòng)關(guān)口局疏通到外網(wǎng)，具體如圖3右邊所示。此融合方案需要修改鐵通端局的路由配置，增加移動(dòng)關(guān)口局到鐵通關(guān)口局及電信、聯(lián)通關(guān)口局的鏈路需求，鐵通關(guān)口局的功能消退，可以獨(dú)立做匯接局。

(2)方案對(duì)比

針對(duì)以上兩種方案，我們分別從局?jǐn)?shù)據(jù)配置、投資、安全性、扁平化演進(jìn)及互聯(lián)互通等方面進(jìn)行了對(duì)比，詳見(jiàn)表1。

對(duì)比上述兩種方案，針對(duì)不同的場(chǎng)景建議如下：

場(chǎng)景一：鐵通到外網(wǎng)話務(wù)維持現(xiàn)狀或逐步衰減

隨著“移固替代”趨勢(shì)的加劇，鐵通到外網(wǎng)話務(wù)將基本維持現(xiàn)狀或呈逐步衰減的趨勢(shì)?？紤]到對(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響最低，建議在此場(chǎng)景下采用方案一。

場(chǎng)景二：鐵通到外網(wǎng)話務(wù)逐步增大

如鐵通出現(xiàn)“殺手”級(jí)業(yè)務(wù)，鐵通到外網(wǎng)話務(wù)呈逐步增大，則建議采用方案二，鐵通關(guān)口局功能逐漸消退，獨(dú)立為匯接局；鐵通端局到外網(wǎng)需求均由移動(dòng)關(guān)口局疏通。

2.3SBC架構(gòu)

目前SBC存在兩種架構(gòu)，一種是集成式SBC，另一種是分離式SBC架構(gòu)。下面對(duì)這兩種實(shí)現(xiàn)架構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，具體如表2所示。

從表2可以看出基于分離式架構(gòu)的SBC實(shí)現(xiàn)了信令與媒體分離，有利于網(wǎng)絡(luò)的靈活擴(kuò)容，基于信令/媒體能力獨(dú)立衡量網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，同時(shí)也有利于引2kRACS/PCC架構(gòu)、降低成本，因此建議后續(xù)統(tǒng)一采用分離式SBC架構(gòu)。引入分離式SBC架構(gòu)后，IMS網(wǎng)絡(luò)如圖4所示，在IMS網(wǎng)絡(luò)中，分離式SBC內(nèi)部主要實(shí)現(xiàn)P-CSCF部分功能和BGW的功能。

2.4基于策略的QoS引入

IMS部署初期，是由SBC在承載網(wǎng)邊緣提供最基本的QoS控制，包括：帶寬隔離、接入許可控制、編解碼檢查和包過(guò)濾等。隨著IMS業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)上會(huì)同時(shí)存在不同業(yè)務(wù)和不同用戶，如何使用有限的資源給用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更大的收益，是QoS部署的最主要任務(wù)。

基于策略的QoS部署給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)的收益主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)差異化服務(wù)帶來(lái)更好的可運(yùn)營(yíng)性。運(yùn)營(yíng)商可以合理有效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配和使用，提高資源的利用率和服務(wù)質(zhì)量。針對(duì)多樣化的業(yè)務(wù)制定多樣化的運(yùn)營(yíng)策略，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)制定不同的收費(fèi)策略。

(2)更高的資源利用率帶來(lái)更大的利潤(rùn)。用戶可根據(jù)自身業(yè)務(wù)條件申請(qǐng)QoS優(yōu)先級(jí)別，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)一定QoS保證機(jī)制滿足高優(yōu)先級(jí)用戶和特殊業(yè)務(wù)滿意度，針對(duì)大多數(shù)普通用戶，則可以在保證一定公平性的基礎(chǔ)上通過(guò)將資源盡可能地分配給用戶來(lái)提升整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量，以更高效的利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源。

目前主要有兩種實(shí)現(xiàn)基于策略的QoS控制的架構(gòu)，一種是PCC架構(gòu)，由3GPP提出，主要針對(duì)移動(dòng)接入；另一種是RACS架構(gòu)，由ETSI TISPAN提出，主要針對(duì)固定接入。

(1)PCC架構(gòu)

3GPP給出了基于PCC的架構(gòu)，如圖5所示。主要包含PCRF和PCEF等網(wǎng)元。PCRF提供了面向策略與計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能(PCEF)有關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測(cè)、門(mén)控、QoS和按流計(jì)費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。PCEF提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測(cè)、策略實(shí)施和按流計(jì)費(fèi)功能。

(2)RACS架構(gòu)

TISPAN給出了RACS架構(gòu)，如圖6所示。主要包含SPDF、A-RACF等主要網(wǎng)元，向業(yè)務(wù)層提供基于策略的傳輸控制，主要完成策略控制、資源預(yù)留、接納控制、NAT穿越及門(mén)控等功能。

(3)IMS引入基于策略的QoS后架構(gòu)

結(jié)合3GPPATISPAN給出的兩種架構(gòu)，我們給出了IMS的基于策略的QoS架構(gòu)，如圖7所示。需引入PCRF及SPDF結(jié)合A-ARCF、NASS網(wǎng)元實(shí)現(xiàn)策略決策功能，現(xiàn)網(wǎng)的BRAS/SR及GGSN/SAE-GW等實(shí)現(xiàn)策略執(zhí)行功能。其中，PCRF可以與PS域共用。

3結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)能力進(jìn)行了描述，在此基礎(chǔ)上探討了目前IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的幾個(gè)主要問(wèn)題，并給出了相關(guān)建議。隨著JMS網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為了減少PS域接入的話務(wù)迂回，建議將GSN設(shè)備逐步下放；并需要盡快實(shí)現(xiàn)移動(dòng)關(guān)口局與鐵通關(guān)口局的融合，減少對(duì)鐵通網(wǎng)絡(luò)的依附。此外，在網(wǎng)絡(luò)后續(xù)建設(shè)中應(yīng)逐步引入分離式架構(gòu)的SBC及基于策略的QoS控制，以構(gòu)建低成本、可管可控、更加靈活的1MS網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)

[1]ETSI ES 282. 003 V3. 4. 1. Resource and Admission Control Sub-System (RAGS): Functional Architecture. Sep 2009.

[2]3GPP TS 23.203 V9.3.0. Policy and Charging Control Architecture. Dec 2009.

作者簡(jiǎn)介

馮傳奮：工程師，博士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，任職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，主要從事電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究工作。目前已發(fā)表論文10余篇，其中SCI檢索5篇，EI檢索3篇。

王少波：工程師，碩士畢業(yè)于山東大學(xué)，任職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，從事電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究工作。

李?lèi)?ài)嬌：高級(jí)工程師，注冊(cè)咨詢(投資)工程師，畢業(yè)于南京郵電學(xué)院無(wú)線電工程系，任職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，從事電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究工作。