NGN中固定和移动网络融合

4、IMS简介

IMS是3GPP在R5版本中提出的，3GPP中所定义的IMS是由提供IP多媒体业务(如话音、视频、文本、聊天等)的所有构架在分组传送网上的核心网元构成。IMS体系架构如图1所示，IMS中的主要功能实体有CSCF、MGCF、BGCF、MRF等。

图1 3GPP中的IMS架构

(1)呼叫会话控制功能

呼叫会话控制功能CSCF主要由P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF3个功能实体组成。

P-CSCF：用户设备(UE)和IMS子系统的第一个连接点，主要实现代理服务器的功能，同时也可以实现用户代理(UA)的功能。P-CSCF根据主叫/被叫SIPURI查询相应的归属域，完成用户的注册和呼叫连接。可以采用多个P-CSCF的方式来共同完成负载分担。

I-CSCF：IMS域的互通关口局，其功能主要有：①管理S-CSCF并可以为用户分配相应的S-CSCF来处理用户的登记请求：②隐藏网络的拓扑/容量/配置；③产生相关计费数据。

S-CSCF：具有SIP登记员和SIP代理服务器的功能，是整个IMS系统的控制核心。其主要功能有：用户管理、业务交换与业务控制、SIP消息处理、计费等。

(2)媒体网关控制功能

媒体网关控制功能(MGCF)：其控制媒体网关(MGW)中媒体通道的建立、释放以及呼叫的状态。它还提供根据被叫号码和来话情况选择CSCF，并完成ISUP与IMS之间的呼叫控制协议转换。

媒体网关(MGW)将一种网络中的媒体格式转换成另外一种网络的媒体格式。MGW的功能在MGCF控制下完成音频流、视频流和数据流以及这些组合流的转换，实现不同网络之间的媒体的互通功能。

(3)出口网关控制功能

出口网关控制功能(BGCF)完成网络的选择和MGCF的选择功能。当收到S-CSCF的请求时，BGCF根据号码和来话情况判定呼叫最终去向，从而决定要前转的网元实体。

(4)媒体资源功能

媒体资源功能(MRF)分媒体资源控制部分(MRFC)和媒体资源处理部分(MRFP)。

媒体资源功能控制部分控制MRFP中的媒体流资源，转化来源于应用服务器和S-CSCF的信令，并根据接收的信令消息控制相应的MRFP。它还产生计费数据格式。

MRFP(多媒体资源功能处理器)：它可以混合媒体流并提供多媒体放音资源，还可以提供音频代码转换。

上述IMS网络架构的核心特点就是采用SIP协议作为呼叫控制信令协议，其与接入无关并能较好地支持多媒体业务，主要优势有：

(1)普遍移动性：IMS架构首次为SIP用户提供了独立于接入网技术体制、强大的自动全网全程漫游能力和VHE虚拟归属业务环境能力。IMS终端无论在何时何地接入，均可获得拜访地SIP代理地址，并通过拜访地代理转接到归属地业务环境进行IMS业务处理和触发，从而享受到相同的业务。

(2)统一认证：针对同一用户的不同可寻址号码(对应不同的接入方式)，以及同一用户的所有增值业务(对应不同的AS)，IMS架构提供了一个统一的业务接入授权认证入口，使得不同业务应用、不同号码可以共用相同的安全上下文、避免了在开放式IP环境中用户鉴权机制的重复建设。

(3)集中数据库管理：IMS架构第一次真正实现了将相同个人用户的不同应用签约数据在网络层次的集中化统一管理，大大降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。

(4)有利于固定、移动的融合：公共共享组件架构使得网络业务控制层与具体业务的底层网络无关，提供了一个公共共享的业务控制层，使得网络融合和业务融合成为可能；同时IMS架构提供了一个抽象的、无冗余的、安全的、开放的、可扩展能力强的业务平台，确保新增值业务的开发定制快速化、新增业务所带来的网络重复建设的代价最小化。

(5)业务提供方便：其提供三类标准的业务开放接口：CAP/INAP、OSA/Parlay以及SIP接口。利用CAP/INAP接口可继承已有智能网提供的业务，利用OSA/Parlay可方便第三方业务开发，SIP接口可用于和应用服务器相互通信以提供多媒体增值业务。利用这些标准接口可方便、快速提供新业务。

(6)QoS和安全：IMS架构在网络安全和QoS方面均有较全面和完善的规范定义和指导，允许在不同运营商间进行IMS网络路由的拓扑隐藏，支持完善的IPQoS控制机制和网络安全机制。

5、基于IMS的固定与移动网络融合

正是由于IMS有上述优势，业界对其非常看好，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的固定与移动融合解决方案。其中ETSITISPAN提出的基于IMS的NGN架构是较为理想的网络融合方案，其思想已被其他许多组织所采纳。

图2是基于IMS的NGN架构图，包括的子系统有：IP多媒体子系统(IMS)、PSTN/ISDN仿真子系统、其他多媒体子系统和应用、其它多媒体子系统、NASS和RACS等。

图2 基于IMS的NGN体系架构

5.1PSTN/ISDN仿真子系统

PSTN/ISDN仿真是为连接到IP网(经过网关)的传统电话终端仿真PSTN/ISDN网，所有PSTN/ISDN业务将继续保持可用，这样端用户并不会意识到没有连接到基于TDM的PSTN/ISDN。

5.2IP多媒体子系统(IMS)

IP多媒体子系统的主要功能在上一节已经做了简单介绍。

5.3流媒体子系统

随着宽带接入技术的成熟，网络传输的瓶颈正在被打破，实时的高质量流媒体传输已成为可能，这为流媒体的发展奠定了良好的基础。同时，音频和视频编解码技术的进步和网络流媒体协议的标准化也对流媒体的广泛应用起到重要的促进作用，使得基于流媒体传输的应用得到了越来越多的重视。

5.4NASS(网络接入附着子系统)

NASS提供下列功能：

●IP地址分配(例如，使用DHCP)；

●发生在IP层的鉴权，可能是在地址分配程序期间或之前；

●根据用户业务清单(profile)的网络接入授权；

●根据用户业务清单(profile)的接入网配置；

●发生在IP层的位置管理。

5.5RACS(资源和接纳控制子系统)

RACS应该提供接纳控制和关口控制功能(包含NAPT控制)。接纳控制涉及到根据运营者的具体策略规则和资源，检查网络接入附着子系统保存的签约数据的授权。检查资源可用性意味着接纳控制功能校对被请求的带宽是否与预定的带宽和用户使用的带宽一致。

ETSI的TISPAN组织更加关注NGN功能实体，而不太关注物理实体上的实现。TISPAN组织提出的基于IMS的NGN架构存在很多需要解决的问题，如：PSTN/ISDN网络/业务继承问题、各种业务引擎在固网中的应用问题、IMSEnabler的重用问题、用户标识问题、企业用户接入问题、统一鉴权认证的问题、安全问题、计费问题、编码问题等。另外，ITU-TFGNGN也在研究有关基于IMS的网络融合技术，其借鉴了TISPAN定义的基于IMS的NGN体系框架。

NGN是固定网络和移动网络的共同趋势，但是任何技术从兴起到成熟以至于完善都要经历相当长的发展时期。PSTN向固定软交换网络的演进是一个长期的渐进的过程；同样，3G网络是沿着R99/R4/R5道路向NGN演进，移动NGN的实现也不会一蹴而就。目前固定NGN和移动NGN的发展是独立的，各自有自己的演进方式，要实现两个网络的融合还有很长的路要走。可以考虑如下的融合策略：

(1)业务层融合是固定和移动网络融合的重点。业务层的融合可以先于核心网络的融合。无论3G采用哪个版本，都可以实现业务层的融合，如可以利用综合智能网实现固定和移动增值业务的融合。移动和固定融合的业务将是未来通信业务的亮点。

(2)3G网络如果选择R99或R4版本，在网络的控制层不会涉及融合问题；只有采用R5版本后，核心网络基于IMS，承载网络基于IP，固定和移动才有可能在核心控制层实现融合。

(3)在网络融合实现之前，还可以利用多模通信终端，使用户可以根据需要自由地接入固定和移动网络，获得融合的业务。