IMS應用于中國電信的組網策略

張小平

(中國電信集團股份有限公司山西分公司，山西 陽曲 030100)

傳統的移動TDM 交換機面臨容量小、節(jié)點數量多、部分設備老化、運維成本增加，并且部分廠家不再提供設備維保等問題。而基于傳統TDM 交換技術的電信網絡所固有的承載方式、多制式互通的復雜性、增值業(yè)務開發(fā)技術的封閉性，導致電信運營商很難接受的投入產出比在現有TDM 網絡基礎上進一步挖掘新的業(yè)務增長點。

IMS(IP 多媒體子系統)的提出為下一代基于IP的移動網絡提供了面向分組數據包交換的多媒體服務及平臺，由于采用SIP 作為核心控制協議，并通過SIP 進行業(yè)務管理，IMS可以使運營商充分利用SIP的優(yōu)勢，更快速更靈活地開發(fā)管理移動多媒體業(yè)務。

1 IMS 及其架構介紹

IMS(IP Multimedia Subsystem):IMS是由3GPP 標準組織定義的一種與接入無關、基于IP 承載、提供端到端QOS的多媒體會話型業(yè)務控制架構。IMS 被認為是下一代網絡的核心技術，也是解決移動與固網融合，引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業(yè)務的重要方式?，F階段，IMS 主要由IMS 核心控制層網絡、IMS 業(yè)務層網絡及IMS 接入與終端網元構成。

IMS 核心控制層網絡:又稱IMS 核心層，該層網絡負責存儲IMS用戶的簽約數據，為各類IMS 終端與接入設備提供統一的接入認證鑒權，并完成會話控制、資源分配、協議處理、路由、計費、業(yè)務觸發(fā)等功能。IMS 控制層的功能實體包括P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AGCF、HSS、SLF、MGCF、MGW、BGCF、MRFC、MRFP、ENUM/DNS 等。

IMS 業(yè)務層網絡:主要完成IMS 業(yè)務的提供、執(zhí)行IMS業(yè)務能力的抽象與開放，支持自營業(yè)務、第三方業(yè)務等多種業(yè)務提供方式。IMS 業(yè)務層網絡主要由各類IMS 業(yè)務能力引擎平臺、業(yè)務應用服務器平臺及業(yè)務能力開放網關構成。

IMS 接入和終端網元:IMS 接入網元是指可支持傳統POTS 話機接入、網絡上行協議接口采用SIP 或H.248 協議的接入設備，主要包括SIP AG、SIP IAD、PON 語音模塊、H.248 AG、H.248 IAD 等設備;IMS 終端是指各類采用SIP協議，通過固定或移動方式接入IMS的終端話機、軟件客戶端，主要包括SIP 硬終端、SIP 軟終端和IMS 移動手機客戶端。

IMS 可信接入設備:如果IMS 接入網元部署于運營商可控的局端或接入網機房，則該設備被視為IMS 可信接入設備，該類設備無需通過BAC 可直接接入IMS 網絡。

IMS 非可信接入設備:如果IMS 接入網元部署于用戶家中或運營商不可控小區(qū)樓道機房，則該設備被視為IMS 非可信接入設備，該類設備需通過BAC 接入IMS 網絡。

2 電信IMS 組網架構

面對競爭激烈的移動市場，中國電信的CDMA 網絡肩負著更多使命，除了普通語音業(yè)務外，中國電信更看重視頻業(yè)務，而IMS 將能夠為中國電信用戶提供更加優(yōu)秀的移動視頻業(yè)務體驗。此外，IMS 還可以實現業(yè)務嵌套與業(yè)務能力開放，對于逐漸被管道化的電信運營商來說，這兩種能力是實現智能管道的必備條件。

圖1 IMS 系統架構示意圖

IMS 技術對控制層功能做了進一步分解，實現了呼叫會話控制功能(CSCF，Call Session Control Function)和媒體網關控制功能(MGCF，Media Gate-Way Control Function)在功能上的分離，使網絡架構更為開放、靈活，所以IMS 實際上比傳統軟交換更“軟”。

圖1為中國電信IMS 網絡系統架構，重點網元包括:

(1)CSCF(Call Session Control Function):是P-CSCF、ICSCF、S-CSCF的統稱。

(2)P-CSCF(Porxy-CSCF):是IMS用戶接入IMS 網絡的入口節(jié)點，主要負責信令和消息的代理。

(3)I-CSCF(Interrogation–CSCF):是各個IMS 歸屬域的入口節(jié)點，負責用戶注冊S-CSCF的指配和查詢。

(4)S-CSCF(Serving-CSCF):是IMS 網絡中的中心節(jié)點，提供注冊服務、會話控制、相關的選路和業(yè)務觸發(fā)等功能，并維持會話狀態(tài)信息。

(5)HSS(Home Subscriber Server):負責存儲IMS用戶的相關信息及其相關業(yè)務信息。

(6)ENUM/DNS:ENUM 服務器處理S-CSCF、P-CSCF、AS的查詢，將Tel URI 中的E.164 地址翻譯成在統一IMS 核心網中可路由的SIP URI;DNS 服務器主要提供域名查詢服務，P-CSCF、S-CSCF、MGCF 等設備可以直接查詢DNS 獲得被叫或注冊用戶歸屬域的I-CSCF 地址;通過查詢指定網元的標識得到該網元的實際IP 地址。在IMS 核心網內ENUM服務器與DNS 一般合適于同一物理實體上。

(7)MGCF(Media Gateway Contorl Function):提供IMS與PSTN、軟交換、C 網CS域互通時的信令轉換與控制功能。

(8)AGCF(Aceess Gateway Control Function):負責H.248方式接入的網元(PON、AG、IAD)接入IMS。

(9)BGCF(Broader Gateway Control Function):BGCF 主要用于IMS 網絡與PSTN、軟交換、C 網CS域互通時進行MGCF的選擇。該網元實體一般與S-CSCF 合設。

3 組網原則

為滿足IMS 業(yè)務的承載需求，應遵循以下組網原則:

(1)IMS 核心層和業(yè)務層網絡依托中國電信IP 綜合承載網進行構建，通過IP 綜合承載網的NGN VPN 實現核心層和業(yè)務層網元間的互訪。

(2)IMS 核心層及業(yè)務層網元的業(yè)務口統一在IP 綜合承載網NGN VPN 內接入，在信令和媒體層實現與移動核心網和業(yè)務平臺的互通;IMS 核心層及業(yè)務層網元的網管口和IMS 網管系統統一在IP 綜合承載網NGN MGNT VPN 接入，在網管層面實現網管系統對網元的管理;IMS 核心層及業(yè)務層網元的IT 口統一在IP 綜合承載網IT VPN 接入，通過IT VPN 與DCN 間的互聯實現IT 口與集團、省兩級IT 支撐系統的互通。

(3)BAC應直接接入到MCE，用來匯聚IMS 非可信接入終端的信令和媒體信息，在PI-0 VPN 接入用來匯聚互聯網軟硬終端和通過CTNET 無線接入的終端的流量，在PI-1 VPN 接入用來匯聚通過CTWAP 無線接入的移動終端的流量。

(4)IMS 核心層網元的業(yè)務口、核心層及業(yè)務層網元的IT 口直接接入到MCE 上，其中IT 口也可以直接接入到DCN設備上;IMS 核心層和業(yè)務層網元的網管口需經過開啟三層功能的交換機匯聚后接入到MCE，用于網管匯聚的交換機應盡量專用;IMS 業(yè)務層網元的業(yè)務口和互聯網訪問口需經過開啟了三層功能的SCE 匯聚后接入到MCE，其中，出于安全考慮，IMS 業(yè)務層網元的互聯網訪問口需經過防火墻再接入到MCE。

(5)原則上IMS 網元使用現有的MCE 資源進行上聯，如果現有MCE的端口資源不足，可以考慮在省會或者省第二城市新增一對MCE。如果MCE 需要新增，在試點實施中可以考慮利用IMS 系統自帶的SCE 接入部分IMS 核心層的業(yè)務口，在新的MCE 部署到位后，再割接到新的MCE 上。

4 IMS 核心層及業(yè)務層網元接入要求

(1)IMS 核心層網元的業(yè)務口、核心層及業(yè)務層網元的IT 口直接接入到MCE 上，其中IT 口也可以直接接入到DCN設備上;IMS 核心層和業(yè)務層網元的網管口需經過開啟三層功能的交換機匯聚后接入到MCE，用于網管匯聚的交換機應盡量專用;IMS 業(yè)務層網元的業(yè)務口和互聯網訪問口需經過開啟了三層功能的SCE 匯聚后接入到MCE。

(2)在具備能力情況下，MCE 與IMS 核心層網元的業(yè)務口互聯優(yōu)先采用模式一:網元采用邏輯地址對外提供服務，采用靜態(tài)路由+BFD方式實現負載分擔;在不滿足模式一情況下，采用模式二:通過VRRP 實現主備倒換。

(3)若通過匯聚三層交換機接入，為避免光路單通，三層交換機和MCE 間起OSPF 協議，MCE-MCE 間啟用OSPF，MCE 配置靜態(tài)粗匯總路由注入OSPF 進行路由引導，避免BGP 路由注入OSPF。

圖2 核心層及業(yè)務層的接入示意圖

5 IMS 接入及終端網元的接入與組網要求

IMS 接入及終端網元根據是否需要通過BAC 接入可以分成兩大類，一類是通過城域網VPN 固定接入的可信接入設備，另一類是非可信接入設備。非可信接入設備按照接入方式的不同又可細分成三種類型，一類是通過互聯網方式(含固定接入、CTNET 接入、WIFI 接入和其他運營商的無線接入方式)接入的IMS 軟硬用戶終端;一類是通過中國電信CTWAP 無線方式接入的IMS用戶終端，如VT 終端;一類是中國電信固定接入的IMS用戶終端，如內置IMS 終端的家庭網關或IAD、PON的語音模塊。

5.1 IMS 可信接入設備的接入及組網要求

對于有IP方式固網軟交換的城域網，比照固網軟交換可信接入設備的接入方式實現IMS 可信接入設備在城域網內的接入。對于無固網軟交換的城域網，通過NGN VPN 在城域網延伸方式接入IMS 可信接入設備。

圖3 IMS 及終端網元的接入示意圖

5.2 非可信接入設備的接入及組網要求

(1)BAC 根據用途的不同可以分成三類:第一類是匯聚互聯網(PI-0)軟硬終端的BAC，第二類是匯聚通過CTWAP無線接入的移動終端(VT 終端)的BAC，第三類是匯聚固定接入終端的BAC。在BAC 部署時，三類BAC 可以根據具體情況進行物理合設或分設。

(2)鑒于到互聯網接入的軟硬IMS 終端屬地歸屬特性不是很強，所以會以省為單位部署B(yǎng)AC 匯聚這部分終端的業(yè)務流量。

(3)對于CTWAP 無線方式接入的移動終端(VT 終端)，考慮到PDSN是以省為單位進行集中部署的，因此仍會采用以省為單位部署B(yǎng)AC 匯聚這部分終端的業(yè)務流量。

(4)對于固定接入的IMS 終端，都分布在城域網內，考慮到初期業(yè)務量不是很大，因此會在試點階段BAC 采用以省為單位進行部署，隨著這類終端在城域網內的大量部署，可以考慮在試點后把這類BAC 逐步下放到城域網進行分散部署。在一個省內，可以支持部分地市以省為單位部署B(yǎng)AC，部分地市BAC 下放的混合模式。

6 結束語

綜上所述，中國電信針對現網的實際情況規(guī)劃了IMS 網絡的組網策略。IMS 能夠為使用不同接入手段的用戶提供融合的業(yè)務，但固定接入與移動接入終究有不同的特征，所以要將基于移動通信發(fā)展起來的IMS 體系應用到固網中還需要進行大量的改進，標準化工作依然任重而道遠。

［1］楊廣銘，黃卓君.中國電信IMS 承載組網規(guī)范［Z］.中國電信集團.2010.1.

［2］吳慧敏.淺析IMS 與核心網演進［J］.中國新通信，2010(21):29－31.

［3］趙慧玲.IMS應用及存在的問題探討［J］.華為技術，2006(13).