IMS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究

白曉劍 耿容

中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司東莞分公司 523129

摘要：在IMS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)都是通過AS來完成的，本文主要是對IMS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的進(jìn)行研究，研究構(gòu)建IMS網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)有的固網(wǎng)智能業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：IP多媒體子系統(tǒng)；IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)互通

引言

為支持IP多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，第三代移動通信伙伴組織在Release5中提出了IP多媒體子系統(tǒng)---IMS，這一系統(tǒng)的提出使人們改變了對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識。IMS網(wǎng)絡(luò)體系是基于會話初始化的協(xié)議，它具有網(wǎng)絡(luò)的接入無關(guān)性、業(yè)務(wù)與承載分離、控制與業(yè)務(wù)分離、業(yè)務(wù)開發(fā)靈活等特點(diǎn)。用戶可以通過基于SIP的IMS網(wǎng)絡(luò)，不受使用網(wǎng)絡(luò)和使用終端的限制，能夠隨時(shí)隨地的接入并獲得相同的通信業(yè)務(wù)的服務(wù)。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)市場競爭是日益激烈，客戶們對于所需也在不斷的變化，為了適應(yīng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，提升企業(yè)在市場內(nèi)的競爭力，使得更多的客戶滿意，在移動和固定網(wǎng)絡(luò)相融合的同時(shí)，IMS是相當(dāng)關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域。

一、IMS網(wǎng)絡(luò)的簡介

IMS其全稱是IP Multimedia Subsystem，它本質(zhì)上是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。IMS可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、固定網(wǎng)絡(luò)以及移動網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)，能夠適應(yīng)未來的通信網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。跟現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比較，IMS網(wǎng)絡(luò)只有承載層、控制層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)，能夠靈活高效地集中性管理網(wǎng)絡(luò)資源，從而提高網(wǎng)絡(luò)能力，有利于多媒體業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用。IMS網(wǎng)絡(luò)的最終實(shí)現(xiàn)，將會改變現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)其運(yùn)營方式，影響到通信設(shè)備廠商在整個(gè)市場的格局，是影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商決定性命運(yùn)的關(guān)鍵。

二、研究IMS的目的

IMS可以實(shí)現(xiàn)原有網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)繼承，滿足現(xiàn)階段的固網(wǎng)改造建設(shè)要求和運(yùn)營商的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。運(yùn)營商可以根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)能力和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展開發(fā)所需，保證在與現(xiàn)網(wǎng)互通的前提下，逐漸的一步步推進(jìn)IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以達(dá)到最終能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)與簡化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)真正意義上的互通融合目的。

三、IMS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)相比，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加的簡單、清晰、合理，這些有利于業(yè)務(wù)的開發(fā)，打破了原有的業(yè)務(wù)發(fā)展模式，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡(luò)融合。IMS網(wǎng)絡(luò)有一下主要特點(diǎn)：

（一）3GPP定義上的IMS網(wǎng)絡(luò)，采用的SIP協(xié)議，有很大的靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)與接入無關(guān)性。也就是說，我們的用戶可以使用任意通信終端設(shè)備和任何的接入方式，隨時(shí)隨地的接入IMS網(wǎng)絡(luò)，使通信業(yè)務(wù)服務(wù)想通。

（二）IMS網(wǎng)絡(luò)的用戶信息獲取路由跟現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)不同，用戶其歸屬地存儲著用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且也只能夠保存在用戶的歸屬地內(nèi)。IMS網(wǎng)絡(luò)的用戶在進(jìn)行業(yè)務(wù)時(shí)都是要經(jīng)過用戶的歸屬地的，而不只是用戶接入其身份證才必須到歸屬地認(rèn)證。

（三）在IMS網(wǎng)絡(luò)中，SIP是唯一的會話控制協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)中不再需要多種不同呼叫信令的支持，所有的網(wǎng)絡(luò)和終端都只是SIP，這就實(shí)現(xiàn)了端到端的SIP互通，業(yè)務(wù)靈活性大。

（四）所有的用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一性存儲在HSS，沒有移動或者固定這樣用戶性質(zhì)的定義，沒法區(qū)分用戶的終端性質(zhì)。

（五）跟傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)不同，具體業(yè)務(wù)其實(shí)現(xiàn)不會受到IMS核心控制，而是新定義的業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)責(zé)完成觸發(fā)及執(zhí)行業(yè)務(wù)，而最初的業(yè)務(wù)是觸發(fā)消息后由控制核心發(fā)送的。IMS無論是固定接入還是移動接入，用戶群都可以實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)觸發(fā)。

四、IMS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究

（一）業(yè)務(wù)系統(tǒng)研究

1.現(xiàn)有的業(yè)務(wù)繼承

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)完全繼承的前提下，根據(jù)網(wǎng)元設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及工程施工難度，與以下4中方案對比：

1.1 現(xiàn)有固網(wǎng)的匯接局觸發(fā)智能業(yè)務(wù)。如圖4-1所示：

圖4-1 現(xiàn)有固網(wǎng)匯接局觸發(fā)方式

1.2 通過SCP支持SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。如圖4-3所示：

圖4-3 SCP支持SIP協(xié)議方式

1.3 通過IM-SSF來實(shí)現(xiàn)。如圖4-2所示：

圖4-2 IM-SSF實(shí)現(xiàn)方式

1.4 新建AS平臺替換現(xiàn)有的SCP設(shè)備。如圖4-4所示：

圖4-4 新建AS平臺方式

2.新增AS平臺

IMS網(wǎng)內(nèi)新增MMTEL AS 用戶規(guī)?？蓞⒄諊鴥?nèi)遼寧省內(nèi)部分區(qū)域的用戶規(guī)模來取定，參考見下表1-1

表1-1 MMTEL AS容量設(shè)置表

（二）網(wǎng)間互通

1.IMS網(wǎng)內(nèi)的互通

在I-CSCF和S-CSCF中，實(shí)現(xiàn)IMS的網(wǎng)內(nèi)互通。

2.IMS與移動聯(lián)通固定語音網(wǎng)的互通

IM-MGW實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)跟固定網(wǎng)絡(luò)之間的語音會話進(jìn)行轉(zhuǎn)換及互通MGCF實(shí)現(xiàn)對媒體的互通控制及信令的轉(zhuǎn)換。

IMS網(wǎng)絡(luò)和固定語音網(wǎng)的互通，如圖2-2所示：

通過將各個(gè)機(jī)房的路由器匯聚連接到承載A網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)SS/G與MGCF/IM-MGW間的SIP IP互通。

3.IMS和其他運(yùn)營商的互通

IMS網(wǎng)絡(luò)和其他運(yùn)營商之間的語音是不能直接互通的，必須是通過固網(wǎng)匯接局進(jìn)行傳遞會話，來實(shí)現(xiàn)和其他運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之間的間接性互通。

圖2-2 IMS網(wǎng)絡(luò)和固定語音網(wǎng)互通

4.IMS和移動聯(lián)通的電路域互通

IMS網(wǎng)絡(luò)和移動聯(lián)通的電路域語音互通是通過了固定語音網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)接達(dá)到的，并不是直接性的互通。

（三）路由計(jì)劃

1.IMS網(wǎng)的路由原則

IMS網(wǎng)內(nèi)的路由器方式分為了動態(tài)解析和靜態(tài)配置。通過DNS服務(wù)器域名解析后得到下一跳IP地址的，就是動態(tài)解析；配置網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的相鄰網(wǎng)元IP地址以及路由，使得話路能夠正常地接續(xù)，這就是靜態(tài)配置。鑒于方便備份和方便網(wǎng)絡(luò)后續(xù)調(diào)整兩方面的考慮，IMS網(wǎng)元間的路由我們建議優(yōu)先采用動態(tài)解析的方式。

1.1 IMS的用戶會話

IMS作為主叫用戶時(shí)，會話的請求通過域名解析被發(fā)送到注冊的P-CSCF/AGCF，進(jìn)行DNS查詢，依據(jù)用戶service-route的S-CSCF域名通過P-CSCF/AGCF再將呼叫路由至主叫S-CSCF，通過被叫用戶的號碼區(qū)號，來判斷是否是省內(nèi)用戶。

當(dāng)IMS作為被叫的時(shí)候，會話的請求在達(dá)到被叫I-CSCF時(shí)，查詢被叫用戶其所在的HSS而得到用戶歸屬的S-CSCF域名，然后查詢DNS得到S-CSCF的地址，最后將會話從路由發(fā)至用戶歸屬的S-CSCF。

1.2 IMS的用戶注冊

經(jīng)過對主叫用戶其所在的HSS查詢，再到DNS查詢，然后由查到的用戶歸屬S-CSCF域名去查到S-CSCF的地址，注冊請求路由從I-CSCF發(fā)送到用戶歸屬S-CSCF。

2.IMS網(wǎng)內(nèi)語音互通路由

2.1 IMS的省內(nèi)呼叫

省內(nèi)的IMS網(wǎng)絡(luò)用戶相互撥打電話時(shí)，主叫S-CSCF會通過ENUM/DNS分析，把呼叫從路由送至被叫I-CSCF，通過HSS查詢被叫服務(wù)的S-CSCF地址就被I-CSCF得到，被叫用戶將會收到話路路由。

圖4-5 IMS網(wǎng)省內(nèi)呼叫媒體路由

圖4-6 IMS網(wǎng)省內(nèi)呼叫信令路由

2.2 IMS的省際呼叫

圖4-7 IMS域內(nèi)省際呼叫媒體路由

圖4-8 IMS域內(nèi)省際呼叫信令路由

3.IMS網(wǎng)的緊急呼叫路由計(jì)劃

IMS網(wǎng)用戶緊急呼叫，主叫用戶P-CSCF把呼叫路由傳送到E-CSCF，再由E-CSCF負(fù)責(zé)其緊急呼叫號碼轉(zhuǎn)換工作，然后把緊急呼叫用MGCF轉(zhuǎn)達(dá)到真實(shí)緊急呼叫中心。

圖4-9 IMS用戶的緊急呼叫媒體路由

圖4-10 IMS用戶的緊急呼叫信令路由

（四）IMS用戶的語音呼叫測試

根據(jù)IMS用戶和省內(nèi)固定網(wǎng)的用戶去話的路由計(jì)劃，安裝相關(guān)IMS的設(shè)備，對于相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行不斷的調(diào)測，建立起網(wǎng)絡(luò)的測試環(huán)境，對進(jìn)行用戶語音的呼叫測試奠定基礎(chǔ)。測試時(shí)需在局端側(cè)配置一個(gè)在網(wǎng)固網(wǎng)軟交換的用戶和一臺測試終端，用Wireshark這個(gè)軟件進(jìn)行SIP信令的數(shù)據(jù)抓包工作，Wireshark軟件工作界面如圖4-11：所示：

圖4-11 Wireshark軟件工作界面

1、測試終端注冊

圖4-12 測試終端數(shù)據(jù)設(shè)置表

將表4-12的數(shù)據(jù)寫入測試終端以后，重新啟動這個(gè)測試終端，然后通過Wireshark軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)抓包分析，測試終端發(fā)送REGISTER請求，鑒權(quán)信息確認(rèn)了之后，最終再返回到200 OK回的測試終端，對用戶信息的查詢，狀態(tài)顯示為注冊成，這就證實(shí)了設(shè)備鑒權(quán)的注冊成功了，測試終端便可在測試環(huán)境內(nèi)使用。

2、測試語音通話

圖4-13 預(yù)測測試通話路由標(biāo)識表

通過IMS網(wǎng)用戶的呼叫測試，驗(yàn)證了IMS網(wǎng)用戶注冊成功了，這實(shí)現(xiàn)了IMS用戶和現(xiàn)網(wǎng)用戶之間的通話，證實(shí)了路由設(shè)計(jì)計(jì)劃。因?yàn)闇y試環(huán)境和客觀的資源條件有限，只能夠進(jìn)行較為簡單的終端注冊以及移動方向的語音的通話測試。

五、結(jié)束語

隨著社會的物質(zhì)文化和人們的生活水平不斷提高，人們對于互聯(lián)網(wǎng)以及個(gè)人的移動通信要求也是在不斷的提高，因此我們需要更加高效且穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)來滿足用戶的需求，人們現(xiàn)在所需的應(yīng)該是能夠不分移動還是固定，不分時(shí)段地點(diǎn)，能夠隨意地使用通信的服務(wù)。本文分了IMS網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)網(wǎng)的語音互通路由的計(jì)劃，通過了IMS網(wǎng)用戶語音的通話測試，驗(yàn)證了IMS設(shè)計(jì)方案的可行性，有著不小的研究價(jià)值和社會價(jià)值。

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