IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計(jì)

李軍軍 李卓琳

摘要：探討了IMS在3GPP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，根據(jù)IMS與PSTN域互通的實(shí)際需求分析了媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（MGCF）的功能需求。MGCF負(fù)責(zé)進(jìn)行ISDN用戶部分或承載無關(guān)呼叫控制與SIP協(xié)議之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且將會(huì)話轉(zhuǎn)發(fā)給IMS域。在此基礎(chǔ)上，分析了從IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的典型呼叫會(huì)話流程，提出了一種SIP與ISUP信令互通的結(jié)構(gòu)和消息映射機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：IMS；MGCF；SIP；ISUP

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2018）23-62-3

0引言

IMS是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，能夠滿足當(dāng)前終端客戶更新穎、更多樣化媒體業(yè)務(wù)的需求。由于IMS網(wǎng)絡(luò)基于IP協(xié)議和開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以將數(shù)據(jù)、語音及多媒體等多種業(yè)務(wù)，采用不同的接入方式共享業(yè)務(wù)平臺(tái)。而在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過程中，需要IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的軟交換網(wǎng)絡(luò)、公共電話交換網(wǎng)（PSTN）和2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等長(zhǎng)期共存并實(shí)現(xiàn)互通功能，需要實(shí)現(xiàn)IMS用戶與固定用戶、移動(dòng)用戶之間的語音通話、視頻交流及短信等相關(guān)業(yè)務(wù)的通信[1]。

為了充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)資源，研究IMS與PSTN網(wǎng)絡(luò)之間的互通問題是非常有必要的。而作為功能實(shí)體的媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGCF的實(shí)現(xiàn)，正是解決IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的關(guān)鍵技術(shù)所在。MGCF采用H.248協(xié)議作為控制協(xié)議，主要功能是控制MGW完成話路的連通，同時(shí)處理來自PSTN等網(wǎng)絡(luò)的ISUP信息和來自IMS網(wǎng)絡(luò)的SIP消息，是完成IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，因此進(jìn)一步研究MGCF具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 MGCF設(shè)計(jì)的需求分析

在IMS與PSTN域互通的過程中，MGCF扮演著重要的角色，它的功能類似于交換機(jī)。MGCF在網(wǎng)絡(luò)中的位置，如圖1所示。MGCF具備以下功能：①M(fèi)g接口用于疏通PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話過程，采用的是SIP協(xié)議；②Mj接口用于疏通IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的會(huì)話過程，采用的是SIP協(xié)議；③Mn接口用于MGCF控制IM-MGW，采用的是H.248協(xié)議；④同PSTN網(wǎng)路進(jìn)行互通，采用的是ISUP協(xié)議。

MGCF通過邏輯接口分別連接著IMS和PSTN兩部分，由于IMS網(wǎng)絡(luò)采用的是SIP協(xié)議，PSTN網(wǎng)絡(luò)采用的是ISUP協(xié)議，這2種協(xié)議使用的地址格式和消息格式截然不同。因此，要實(shí)現(xiàn)二者的互通，MGCF需要能夠進(jìn)行相應(yīng)地址和信令的轉(zhuǎn)換和映射，如圖2所示。

2 SIP和ISUP協(xié)議轉(zhuǎn)化與消息映射

SIP協(xié)議是IETF提出的為了實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行可靠多媒體的信令協(xié)議，具有呼叫控制與接入無關(guān)以及能夠靈活提供多種業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)[2]。ISUP是NO.7（7號(hào)信令系統(tǒng)）公共信道信令系統(tǒng)的用戶部分中的一種，包括語音業(yè)務(wù)和非話音業(yè)務(wù)（如電路交換數(shù)據(jù)通道）控制所必須的信令消息、功能和過程。ISUP可以完成電話用戶部分（TUP）和數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）的功能，并且能實(shí)現(xiàn)范圍廣泛的ISDN業(yè)務(wù)，具有非常廣闊的應(yīng)用價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)消息映射機(jī)制，將MGCF的接口分成I-MGCF（IMS-MGCF）和P-MGCF（PSTNMGCF）兩部分。其中I-MGCF負(fù)責(zé)傳遞從IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程， P-MGCF負(fù)責(zé)傳遞從PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程。從IMS網(wǎng)絡(luò)（SIP協(xié)議）到PSTN網(wǎng)絡(luò)（ISUP協(xié)議）的呼叫會(huì)話流程[3]，如圖3所示。

SIP與ISUP的消息映射在MGCF工作的不同階段完成，一個(gè)典型的MGCF消息映射過程包括以下2個(gè)階段。

2.1發(fā)起呼叫

IMS與PSTN呼叫過程中的功能實(shí)體還包括邊界網(wǎng)關(guān)控制功能（BGCF）和IP多媒體-媒體網(wǎng)關(guān)功能（IM-MGW）。其中BGCF是IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)的分界點(diǎn)，它決定在何處與PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接；IM-MGW提供PSTN和IMS之間的接口，能夠在PSTN網(wǎng)絡(luò)的承載通道和分組網(wǎng)的媒體流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)媒體轉(zhuǎn)換、承載控制和載荷處理等功能。

2.1.1 IMS網(wǎng)絡(luò)到PSTN網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程

如圖4所示，IMS網(wǎng)絡(luò)下的終端用戶UE發(fā)起呼叫，被叫號(hào)碼為“tel”格式，IMS網(wǎng)絡(luò)中的S-CSCF發(fā)送請(qǐng)求到ENUM服務(wù)器進(jìn)行被叫號(hào)碼查詢，ENUM服務(wù)器查詢不到此被叫號(hào)碼，返回失敗響應(yīng)[4]。S-CSCF接收到EMUM返回的失敗響應(yīng)，將Invite消息傳遞給預(yù)置的BGCF，BGCF接收到S-CSCF傳遞的Invite消息，分析Invite的Request-URI的電話號(hào)碼獲得下一條MGCF的IP地址，并將該消息進(jìn)行傳遞[5]。

MGCF收到由BGCF發(fā)送的Invite請(qǐng)求消息后，根據(jù)被叫號(hào)碼進(jìn)行路由分析，并轉(zhuǎn)發(fā)呼叫到PSTN網(wǎng)絡(luò)，并向IM-MGW發(fā)起H.248消息實(shí)現(xiàn)媒體的創(chuàng)建。MGCF在收到PSTN網(wǎng)絡(luò)返回的媒體資源響應(yīng)消息ACM后，根據(jù)協(xié)商的信息向IM-MGW發(fā)起H.248消息進(jìn)行媒體資源的保留，并向?qū)Χ薎MS網(wǎng)絡(luò)返回180 Ring響應(yīng)[6]。

在收到PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的應(yīng)答消息ANM后，MGCF向IM-MGW發(fā)出H.248消息啟動(dòng)媒體流，并向?qū)Χ薎MS網(wǎng)絡(luò)發(fā)出200 OK消息，實(shí)現(xiàn)會(huì)話的建立。

2.1.2 PSTN網(wǎng)絡(luò)到IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫過程

如圖5所示，PSTN網(wǎng)絡(luò)下的終端用戶UE發(fā)起呼叫，被叫號(hào)碼為“tel”格式，PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IAM消息到IM-MGW，IM-MGW發(fā)送IAM消息到MGCF。

MGCF收到從PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)過來的呼叫標(biāo)識(shí)時(shí)，首先通過ENUM Server查詢被叫號(hào)碼的SIP URI，然后通過DNS Server查詢被叫所歸屬的I-CSCF的IP地址，最后產(chǎn)生一個(gè)Invite消息，發(fā)送到IMS網(wǎng)絡(luò)中I-CSCF[7]。

2.2釋放呼叫

在呼叫釋放階段，如果IMS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個(gè)呼叫釋放請(qǐng)求時(shí)，MGCF將收到的BYE請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為非SIP信令REL發(fā)送到PSTN網(wǎng)絡(luò)；如果PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個(gè)呼叫釋放請(qǐng)求時(shí)，MGCF將收到的REL請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為SIP信令BYE發(fā)送給IMS網(wǎng)絡(luò)。

3結(jié)束語

MGCF在IMS網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)互通中占有極其重要的地位。本文基于IMS在3GPP中的研究背景，分析了SIP控制協(xié)議與ISUP控制協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，通過對(duì)IMS與PSTN域互通中基本呼叫流程進(jìn)行了探討，實(shí)現(xiàn)了IMS與PSTN域互通中MGCF的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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