電信軟交換網(wǎng)絡向IMS平滑演進的探討

摘要 ETSITISPAN在3GPP定義的IMS的基礎(chǔ)上增加了對固定接入方式的支持，并作為固網(wǎng)NGN的標準。本文介紹了ETSITISPAN中IMS的體系架構(gòu)，對軟交換和IMS的技術(shù)特點進行了分析和比較，并探討了軟交換網(wǎng)絡向IMS平滑演進的具體舉措。

引言

IMS目前在業(yè)界備受關(guān)注，公認是固網(wǎng)和移動網(wǎng)演進的一個重要環(huán)節(jié)，是未來網(wǎng)絡融合的焦點，是實現(xiàn)FMC的最佳途徑。

目前電信運營商已經(jīng)建設(shè)了軟交換網(wǎng)絡，軟交換向IMS的平滑演進就成了一個值得關(guān)注的課題。

1、3GPP中IMS的體系架構(gòu)

IMS最初是由3GPP在R5版本中提出的，3GPP定義的IMS的體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 3GPP定義的IMS的體系架構(gòu)

圖1中的邏輯功能實體包括：CSCF（Call Session Control Function，呼叫會話控制功能）、MGCF（Media Gateway Control Function，媒體網(wǎng)關(guān)控制功能）、IMS-MGW（IMS Media Gateway，IMS媒體網(wǎng)關(guān)）、BGCF（Breakout Gateway Control Function，出口網(wǎng)關(guān)控制功能）、MRFC（Multimedia Resource Function Controller，多媒體資源功能控制器）、MRFP（Multimedia Resource Function Processor，多媒體資源功能處理器）、SLF（Subscription Locator Function，簽約定位功能）、HSS（Home Subscriber Server，歸屬用戶服務器）等。

2、TISPAN中IMS的體系架構(gòu)

由于IMS是基于SIP的呼叫控制，基于端到端的IP架構(gòu)，因此具備了與接入無關(guān)的特性。不論是移動接入網(wǎng)如GPRS、UTRAN，還是固定接入網(wǎng)如LAN、Cable等，都可以由IMS實現(xiàn)統(tǒng)一的會話控制。因此TISPAN和ITU-T在制定固網(wǎng)NGN標準的時候，也把IMS引入進來，作為固網(wǎng)NGN體系架構(gòu)的基礎(chǔ)，在3GPP原有工作的基礎(chǔ)上增加了對固定接入方式的支持，并根據(jù)固網(wǎng)的需求增加了新的邏輯功能實體如PES、PSS、NASS、RACS等。

TISPAN定義的IMS的體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 TISPAN定義的IMS的體系架構(gòu)

TISPAN新增的邏輯功能實體的功能如下：

2.1PES（PSTN/ISDN Emulation Subsystem，　固網(wǎng)仿真子系統(tǒng)）

PES業(yè)務主要是為了支持NGN對PSTN/ISDN的替代，向連接到NGN的傳統(tǒng)的PSTN/ISDN終端提供原有的業(yè)務，使得用戶具有與傳統(tǒng)PSTN/ISDN業(yè)務的相同體驗。

（1）出發(fā)點：NGN建設(shè)過程中傳統(tǒng)終端及PSTN/ISDN業(yè)務的移植和過渡。

（2）主要考慮的問題：

①NGN環(huán)境中，用戶正在使用的傳統(tǒng)終端無法一次替換，如何接入NGN網(wǎng)絡?

②在NGN逐步建設(shè)過程中，如何逐步替代原有PSTN/ISDN網(wǎng)絡?

（3）環(huán)境特點：新終端與傳統(tǒng)終端共存。

（4）PES必須提供原PSTN/ISDN所提供的ISUP或其它PSTN/ISDN呼叫模式，以及信令傳輸和互通。

（5）具體實現(xiàn)時可以建設(shè)AGCF（Access Gateway Control Function，接入網(wǎng)關(guān)控制功能），通過AG、IAD為傳統(tǒng)終端提供仿真業(yè)務。

（6）過渡的功能實體，滿足電信法規(guī)管制要求，在NGN全部建設(shè)完成后，PES將自然消亡。

2.2PSS（PSTN/ISDN Simulation Services，固網(wǎng)模擬業(yè)務）

PSS業(yè)務主要是向NGN終端提供類似于PSTN/ISDN的業(yè)務，包括PSTN/ISDN的基本業(yè)務和補充業(yè)務，但不一定是全部，同時也包含基于SIP的業(yè)務。

（1）出發(fā)點：從用戶使用的角度體驗NGN業(yè)務的延續(xù)性。

（2）主要考慮的問題：NGN環(huán)境中，用戶使用新的VoIP語音和其它多媒體終端，如何提供與傳統(tǒng)PSTN/ISDN業(yè)務相似的業(yè)務，保證用戶使用業(yè)務的習慣和延續(xù)性?

（3）環(huán)境特點：NGN終端、NGN網(wǎng)絡。

（4）提供業(yè)務從用戶體驗上與傳統(tǒng)PSTN/ISDN業(yè)務相似即可，沒有必要提供PSTN/ISDN呼叫模式及信令協(xié)議。

（5）不斷發(fā)展的NGN業(yè)務應用，隨著用戶使用習慣的培育逐步引入新的IMS業(yè)務特征。

2.3NASS（Network Attachment Subsystem，網(wǎng)絡附著子系統(tǒng)）

NASS主要功能包括：IP地址分配、接入網(wǎng)絡配置、接入層認證授權(quán)、位置管理等。

NASS架構(gòu)如圖3所示。

圖3 NASS架構(gòu)

圖3中的邏輯功能實體注釋如表1所示。

表1 NASS架構(gòu)圖中的邏輯功能實體注釋

2.4RACS（Resourceand Admission Control Subsystem，資源和準入控制子系統(tǒng)）

RACS主要功能包括：接納控制、資源預留、策略控制、NAT穿越、NAT/關(guān)口控制、QoS控制等。

RACS架構(gòu)如圖4所示。

圖4 RACS架構(gòu)

圖4中的邏輯功能實體注釋如表2所示。

表2 RACS架構(gòu)圖中的邏輯功能實體注釋

3、軟交換和IMS的比較

軟交換和IMS是固網(wǎng)向NGN演進的不同階段。IMS不僅繼承了軟交換的技術(shù)特點，如控制和承載相分離、業(yè)務和控制相分離、智能終端接入和開放業(yè)務環(huán)境提供，而且還進一步發(fā)展了軟交換的技術(shù)特點，如體系架構(gòu)的開放性、端到端的全IP架構(gòu)、完全基于SIP的呼叫控制、用戶數(shù)據(jù)的集中管理、對智能終端的完善的控制機制、強大的多媒體業(yè)務提供能力等。此外，IMS在標準化程度、移動性支持、接入無關(guān)性、QoS等方面較軟交換也有了很大提高。

將軟交換和IMS進行比較，如表3所示：

表3 軟交換和IMS的比較

由此可見，從技術(shù)趨勢來看，開放與融合程度更高的IMS代表著固定移動網(wǎng)絡融合的趨勢，是未來的發(fā)展方向。軟交換和IMS是固網(wǎng)向NGN發(fā)展的不同階段，軟交換可以平滑演進到IMS。

4、網(wǎng)絡演進

4.1PSTN、軟交換和IMS三者的關(guān)系

PSTN向軟交換網(wǎng)絡繼而向IMS網(wǎng)絡的演進將是一個漫長的過程，三者在網(wǎng)上將會長期共存。

軟交換SS和IMS是PSTN向NGN演進的不同階段，中國電信總工程師韋樂平曾對三者的關(guān)系做過一個很形象的描述，如圖5所示。

圖5 PSTN軟交換和IMS三者的關(guān)系

從圖5可以清楚地看出，演進步驟如下：PSTN→SS與PSTN共存→IMS、SS與PSTN共存→PSTN消失，IMS與SS共存→SS消失，IMS一統(tǒng)天下。

PSTN向軟交換網(wǎng)絡繼而向IMS網(wǎng)絡演進的網(wǎng)絡架構(gòu)如圖6所示。

圖6 PSTN向IMS網(wǎng)絡演進的網(wǎng)絡架構(gòu)

4.2軟交換向IMS演進的具體舉措

先對軟交換網(wǎng)元中已有的功能模塊進行軟件升級、標準化改造和功能獨立，使其具備IMS網(wǎng)元（如CSCF、MGCF、BGCF、MRFC、MRFP等）的功能，逐步演進成為符合TISPAN標準的IMS系統(tǒng)；再將現(xiàn)網(wǎng)中的SHLR演變?yōu)镠SS，協(xié)議接口也由MAP+/ISUP+演變?yōu)镈iameter/MAP；最后根據(jù)實際網(wǎng)絡運營情況，合理地將這些邏輯功能實體組合或分離成相應的物理實體。

5、結(jié)論

FMC意味著“一個終端，一個號碼，一個帳單，一致的業(yè)務體驗”，而IMS正是現(xiàn)階段業(yè)界公認實現(xiàn)FMC的最佳途徑。

IMS本質(zhì)上仍屬于軟交換技術(shù)范疇，但網(wǎng)絡更加分布化，符合NGN的發(fā)展方向。軟交換和IMS是固網(wǎng)向NGN發(fā)展的不同階段，軟交換可以平滑演進到IMS。