IMS-NGN规范演进及网络融合研究

1、引言

随着我国电信市场的开放和3G牌照的发放，我国传统的电信运营商将都会成为具有固定网络和移动网络的综合运营商，因此如何实现下一代网络(NGN)以进行网络融合已成为目前业界研究的一个热点。

而采用SIP协议并与接入方式无关的IMS(IPbasedmulitmediasubsystem)技术以其在网络融合方面的优势越来越受到广泛的关注。其中3GPP从R5以后主要的研究重点就在IMS域，目前3GPP也正在研究基于IMS的固网和移动网络融合，首先考虑的固定接入是WLAN(R6)和xDSL(R7)。

除了3GPP之外，还有很多标准化组织、电信运营商和设备制造商开始对NGN在移动网络和固定网络两个方面进行全面的研究，其中最主要的是ITU-T的FGNGN和ETSI的TISPAN。到目前为止，ETSI、ITU-T等都已基本确定以基于IMS的架构为基础来做为下一代网络的解决方案。欧洲ETSI在2003年9月把专门从事固网标准化的SPAN组织和进行VoIP研究的TIPHON进行合并，成立了TISPAN，在3GPPIMS的基础加入了固定接入网络，从而进一步对下一代网络的体系架构进行研究。ITU在2004年6月成立了ITU-TFGNGN(NGN专题组)开始对IMS进行研究，涉及业务需求、功能体系架构、移动性管理、IPQoS、控制和信令能力、网络安全、网络演进以及IP承载能力要求等方面。

2、3GPPIMS

IMS是3GPP在R5版本中为了解决如何向移动数据用户提供IP多媒体业务而提出来的。其主要特征是在R4核心网PS域基础上增加一个基于IP的多媒体子系统(IMS)。IMS利用PS域来传输呼叫控制信令和承载数据业务，并实现对通用移动性的支持。IMS独立于CS域的，但保持与CS域的互通。如图1所示。

图1 3GPPIMS网络架构

从理论上讲，3GPP在R4版本的基础上提出IMS概念的最初想法主要是为了提供多媒体业务，而不是网络架构的进一步演进。随着时间的推移以及无线和终端全IP化。R4网络中的MSCServer架构将逐步退出，取而代之的是IMS网络的扩大和扩张。因此3GPP在R6和R7版本对IMS做了进一步的深入研究。其中IMSR6版本主要特点包括：

IMS与CS的互通，支持SIP/ISUP互通和CS漫游情况;

(2)IP多媒体之间(如Internet)的互通，其中包括IPv4/IPv6互通;

(3)支持WLAN的接入方式;

(4)支持多种业务，如聊天、IMS会议、Presence等;

(5)支持基于IP流的计费。

IMSR7版本中主要研究以下的技术特征：

通过电路域承载提供IMS话音;

(2)通过分组域提供紧急服务;

(3)提供基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域互通功能;

(4)支持DSL或CableModem接入方式。

IMS在3GPP的定义中，主要包括了所有提供IP多媒体业务的核心网相关功能实体，主要包括如下：

CSCF

CSCF是整个网络的核心，支持SIP协议处理SIP会话。负责对用户多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译以及对业务协商进行服务转换等。CSCF在IMS中实现了多媒体呼叫中主要的软交换控制功能。根据各自不同的功能不同可分为P-CSCF(Proxy-CSCF)、I-CSCF(Interrogating-CSCF)和S-CSCF(Serving-CSCF)。其中P-CSCF是UE(UserEquipment)接入IMS系统的入口，主要功能是把UE发来的SIP注册请求转发给I-CSCF或把UE发来的SIP消息转发给S-CSCF;I-CSCF位于归属域中，是从访问域到归属域的入口点，用来为每个呼叫选择相应的S-CSCF，主要实现为用户指定S-CSCF来执行SIP注册、转发从HSS获取S-CSCF地址的SIP请求以及将其他网络传来的SIP请求路由到S-CSCF等功能;S-CSCF与I-CSCF一起位于归属域中，是整个IMS的控制核心、IMS会话管理的执行节点，控制呼叫和业务的相关状态，与SCP中的应用服务器互通。主要功能包括用来接受用户注册，进行URI分析和重定向路由、触发应用服务器以及完成呼叫的控制和接续。S-CSCF维持了用户位置和用户SIP地址的绑定，S-CSCF包含有网络运营上所需的状态信息，以协助进行IMS网络的注册、会话控制和业务支持等。

(2)MGCF和IMS-MGW

MGCF和IMS-MGW是IMS与CS域和PSTN互通的功能实体。MGCF负责进行控制协议ISUP和BICC和SIP协议之间的转换并且将会话转发给IMS。IMS-MGW负责转换CS网络(PSTN,GSM)的承载信道和骨干网(如IP网络中的RTP流或ATM网中AAL2/ATM连接)的媒体流之间的转换，并且在需要时进行代码转换和信号处理。

(3)MRFC和MRFP

MRFC和MRFP是实现多方会议的功能实体，控制层面的MRFC解释从S-CSCF收到的SIP信令，通过H.248控制MRFP。MRFC用于支持和承载相关的服务或者进行承载代码转换。MRFP提供被MRFC所请求和指示的用户平面资源，如输入媒体流的混合等。

(4)BGCF

BGCF是IMS域与外部网络的分界点，负责选择到CS域的出口位置。

(5)HSS

HSS是所有和服务相关的数据的主要的数据存储器，主要包括用户身份、注册信息、接入参数和服务出发信息。

(6)PDF

PDF负责实现基于服务的本地策略(SBLP)，即根据从P-CSCF处获得的会话和媒体相关信息来制定相应的策略。在R5中，PDF是P-CSCF的一个逻辑实体;而在R6中PDF是一个独立的功能。

(7)SGW

SGW用户不同信令网的互联，如基于SCTP/IP信令网和SS7的信令网之间的信令转换。