下一代網(wǎng)絡(luò)的基本原則、功能結(jié)構(gòu)和實現(xiàn) （下）

4 NGN的IP多媒體子系統(tǒng)

4.1 IP多媒體子系統(tǒng)概述

IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)是一組核心網(wǎng)絡(luò)功能實體和接口，主要由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商向用戶提供基于會話啟動協(xié)議（SIP）的服務(wù)組成。會話啟動協(xié)議是由互聯(lián)網(wǎng)工程特遣隊（IETF）制定的[4]。盡管在IP多媒體子系統(tǒng)與基礎(chǔ)傳輸功能之間有某些鏈路，而且這些鏈路是可以由接入體現(xiàn)的，但IP多媒體子系統(tǒng)大部分是獨立于接入網(wǎng)技術(shù)的。IP多媒體子系統(tǒng)是在互聯(lián)網(wǎng)工程特遣隊協(xié)議上建立的，它以特殊的形態(tài)和增強的性能，提供完備、強健的多媒體系統(tǒng)。

除了性能增強和運行形態(tài)之外，IP多媒體子系統(tǒng)需要一組垂直的接口來提供如下的能力:

* 會計、安全、登錄資料、服務(wù)控制等應(yīng)用服務(wù)的公共接口，對服務(wù)構(gòu)成模塊的公共接口;

* 協(xié)調(diào)的和增強的服務(wù)質(zhì)量;

* 在運營商控制下，基于會話的媒體啟用;

* 在服務(wù)、會話、和傳輸層中相關(guān)的會計和計費。

這些能力使IP多媒體子系統(tǒng)不同于通常的會話控制的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。IP多媒體子系統(tǒng)基于這樣一種模型：網(wǎng)絡(luò)運營商和服務(wù)供應(yīng)商分別控制對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的接入，而雇主對他們分別付費。這與通常的互聯(lián)網(wǎng)模型相反，互聯(lián)網(wǎng)是透明的，所有的服務(wù)是由末端提供的。理論上，用戶在服務(wù)質(zhì)量的控制、單一標(biāo)志的安全性和雇主支持等方面會有一定程度的改善。

4.2 IP多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）核心網(wǎng)與接入網(wǎng)

如上所述，IP多媒體子系統(tǒng)是核心網(wǎng)功能實體的一個集合。這個區(qū)別于核心和接入的術(shù)語來自于無線網(wǎng)絡(luò)模型，在此模型中一個以上的無線接入網(wǎng)連接到一個公共核心。無線接入網(wǎng)提供從終端到核心網(wǎng)服務(wù)的連接。

就一個IP多媒體子系統(tǒng)而言，一個接入網(wǎng)是提供一個用戶域和一個核心傳輸網(wǎng)間IP傳輸連接性的實體集合。按照基礎(chǔ)技術(shù)、所有權(quán)或行政權(quán)力劃分，接入網(wǎng)彼此是有區(qū)別的。

核心網(wǎng)是在一個接入網(wǎng)和其它核心傳輸網(wǎng)間、兩個接入網(wǎng)間、或兩個其他核心傳輸網(wǎng)間提供IP傳輸連接性的實體集合。核心傳輸網(wǎng)還提供對服務(wù)層實體的連接性，如IP多媒體子系統(tǒng)。按照基礎(chǔ)技術(shù)、所有權(quán)或行政權(quán)力劃分，核心傳輸網(wǎng)也可能彼此有區(qū)別。

IP多媒體子系統(tǒng)的基本特征之一是支持用戶的移動性。圖3是這種網(wǎng)絡(luò)集合分配的一個例子。當(dāng)一個用戶從一個接入網(wǎng)運動到另一個接入網(wǎng)時，IMS可以提供對同一個核心網(wǎng)的接入服務(wù)，這對漫游之類的非實時移動是可以實現(xiàn)的，當(dāng)接入技術(shù)支持移動性時，對切換之類的實時移動也是可以實現(xiàn)的。

圖3 網(wǎng)絡(luò)配分案例

如圖3所示，與一個被訪問的網(wǎng)不同，IP多媒體子系統(tǒng)還支持母網(wǎng)的概念。在這個例子中，母網(wǎng)是支持具有登錄權(quán)的IP多媒體子系統(tǒng)的核心網(wǎng)。被訪問的網(wǎng)是當(dāng)前向用戶提供IP多媒體子系統(tǒng)服務(wù)連接的網(wǎng)。圖3中的運營商A擁有許多疊接網(wǎng)用戶的母網(wǎng)，而運營商C擁有移動電話的母網(wǎng)，而用戶正在運營商D的網(wǎng)絡(luò)中漫游。

（2）IP多媒體子系統(tǒng)功能實體

圖4給出了構(gòu)成IP多媒體子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的功能實體和參考點，還表明了IP多媒體子系統(tǒng)的實體在母網(wǎng)和被訪網(wǎng)之間是如何分布的。

圖4 IP多媒體子系統(tǒng)功能實體和參考點

◆ 應(yīng)用服務(wù)器（AS）

AS提供對IP多媒體子系統(tǒng)服務(wù)的控制。應(yīng)用服務(wù)器可直接與一個服務(wù)呼叫會話控制功能（S-CSCF）連接，或為ISC參考點上的第三方基本應(yīng)用，通過開放服務(wù)結(jié)構(gòu)（OSA）連接器進行連接。ISC接口是基于會話啟動協(xié)議的，因此，會話啟動協(xié)議消息可以在此接口上轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)呼叫會話控制功能，或進行反向轉(zhuǎn)發(fā)。應(yīng)用服務(wù)器可以與母網(wǎng)用戶服務(wù)器(HSS)在Sh接口上交互來獲得用戶身份信息。應(yīng)用服務(wù)器用于支持各種電話類的服務(wù)，如呼叫轉(zhuǎn)移和號碼翻譯，并且可以支持現(xiàn)況、會議控制和在線計費之類的服務(wù)。

◆ 開啟連接控制功能（BGCF）

BGCF接收由服務(wù)呼叫會話控制功能或另一個開啟連接控制功能轉(zhuǎn)發(fā)來的會話請求，并選擇一個即將在網(wǎng)內(nèi)開啟公用交換電話網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。它可在其他網(wǎng)絡(luò)中選擇一個本地媒體連接控制功能，或同層的開啟連接控制功能。這種在其他網(wǎng)中選擇一個開啟連接控制功能的能力，能優(yōu)化被訪網(wǎng)到公用交換電話網(wǎng)的路由，這是運營商所希望和支持的。

◆ 呼叫會話控制功能（CSCTs）

CSCTs負(fù)責(zé)IP多媒體子系統(tǒng)的會話控制。它與其他網(wǎng)絡(luò)要素相協(xié)調(diào)來控制會話的特性、路由和資源分配。在IP多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中有三種不同類型的呼叫會話控制功能:

* 服務(wù)呼叫會話控制功能（S-CSCF）——它是始發(fā)或收受會話的用戶設(shè)備主要的母網(wǎng)會話控制點。

* 詢問呼叫會話控制功能（I-CSCF）——它是從其他網(wǎng)絡(luò)到用戶設(shè)備所在的母網(wǎng)的接觸點。

* 代理呼叫會話功能控制（P-CSCF）——它是從用戶設(shè)備到IP多媒體子系統(tǒng)的接觸點。

◆ 母網(wǎng)用戶服務(wù)器（HSS）

HSS包含一個IP多媒體子系統(tǒng)注冊數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫含有與注冊有關(guān)的信息。這些信息支持網(wǎng)絡(luò)實體處理呼叫或會話。它支持IP多媒體子系統(tǒng)系統(tǒng)級的確認(rèn)和批準(zhǔn)，并掌握IP多媒體子系統(tǒng)用戶的身份。它還有儲存當(dāng)前指定的服務(wù)呼叫會話控制的功能。

母網(wǎng)可包含一個或幾個母網(wǎng)用戶服務(wù)器，其數(shù)量取決于用戶數(shù)、設(shè)備容量和網(wǎng)絡(luò)的組織。

◆ 媒體連接控制功能(MGCF)

MGCF支持IP多媒體子系統(tǒng)與公用交換電話網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，還支持會話啟動協(xié)議對ISUP的協(xié)議轉(zhuǎn)換并控制承載級轉(zhuǎn)換的媒體連接。

◆ 媒體連接器(MGW)

MGW在媒體連接控制功能的控制下，支持IP多媒體子系統(tǒng)與公用交換電話網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)。它終止電路交換網(wǎng)絡(luò)的承載信道和包交換網(wǎng)絡(luò)的媒體流，并完成媒體轉(zhuǎn)換功能如代碼轉(zhuǎn)換。此外，它支持雙音多頻的檢測和生成。

◆ 媒體資源功能控制器（MRFC）

MRFC控制媒體資源功能處理器的媒體流資源。它從一個應(yīng)用服務(wù)器或會話啟動協(xié)議的端點，解譯信息并控制媒體資源功能處理器，來支持媒體服務(wù)。它可以與一個應(yīng)用服務(wù)器放在一起，來提供專門的應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)。

◆ 媒體資源功能處理器

它在媒體資源功能控制器的控制下，提供資源，進行媒體處理。它支持媒體流的混合、單音和鈴聲的生成、代碼轉(zhuǎn)換、媒體分析及其他功能。

◆ 注冊定位器功能（SLF）

SLF起著分布式母網(wǎng)用戶服務(wù)器系統(tǒng)前端的作用。它可以在登錄和會話建立過程中，被詢問呼叫會話控制功能詢問，以得到包含所需用戶專門資料的母網(wǎng)用戶服務(wù)器的名字。它還可以在登錄過程中，被服務(wù)呼叫會話控制功能詢問，或被與Sh接口毗鄰的應(yīng)用服務(wù)器詢問。

在單個母網(wǎng)用戶服務(wù)器環(huán)境或其他一定的母網(wǎng)用戶服務(wù)器環(huán)境中，如：一個地段服務(wù)器環(huán)境中，注冊定位器功能是不需要的。當(dāng)配置一個應(yīng)用服務(wù)器并操作它來使用一個預(yù)先設(shè)定的母網(wǎng)用戶服務(wù)器時，也不需要注冊定位器功能。

◆ 用戶設(shè)備（UE）

UE代表各式各樣用戶終端設(shè)備的功能。在接入網(wǎng)內(nèi)，它支持該網(wǎng)的特定功能。此外，它支持IP多媒體子系統(tǒng)委托方的用戶代理能力，支持IP多媒體子系統(tǒng)為登錄、邀請等定義的會話啟動協(xié)議。

4.3 IP多媒體子系統(tǒng)對會話啟動協(xié)議和會話描述協(xié)議的使用

IP多媒體子系統(tǒng)使用一種特定的會話啟動協(xié)議方式。它針對電信運營商的特殊需要，來確定碼頭和參數(shù)的擴展。下面給出一些特殊參數(shù)的例子:

* 新的確認(rèn)參數(shù)，該參數(shù)是為Web確認(rèn)碼頭定義的，用于登錄過程中讓完整鑰和密鑰通過，以便在用戶設(shè)備和代理呼叫會話控制功能之間建立完整性保護關(guān)系。

* 新的標(biāo)記參數(shù)，該參數(shù)用于承載會話啟動協(xié)議碼頭內(nèi)的加密/去密字符串，以實現(xiàn)詢問呼叫會話控制功能的隱藏拓?fù)渎?lián)網(wǎng)連接功能。

* 新的icn-計費信息參數(shù)，該參數(shù)是為P-計費矢量碼頭定義的，用于收入IP連接性網(wǎng)絡(luò)計費信息。

* 新的用于P-接入網(wǎng)信息的參數(shù)，它提供服務(wù)于用戶設(shè)備的接入網(wǎng)上的信息。

IP多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)引入了幾種私人碼頭（P-碼頭）到互聯(lián)網(wǎng)工程特遣隊協(xié)議中，以滿足電話需要。P-碼頭可選擇性地擴展到會話啟動協(xié)議中:

* P-認(rèn)定識別

它可使網(wǎng)絡(luò)(如一個代理呼叫會話控制功能)認(rèn)定一個主叫用戶的公共用戶ID。

* P-被叫方ID

它使收受用戶設(shè)備學(xué)習(xí)觸發(fā)呼叫的撥號公共用戶ID。

* P-接入網(wǎng)信息

它使用戶設(shè)備提供其正在使用的有關(guān)接入網(wǎng)的信息（如一個蜂窩網(wǎng)的ID）。

* P-被訪網(wǎng)ID

它使母網(wǎng)通過登錄來發(fā)現(xiàn)用戶所用的其他網(wǎng)的ID。

* P-關(guān)聯(lián)統(tǒng)一資源鑒別器

它使母網(wǎng)（如一個服務(wù)呼叫會話控制功能）將一組與登錄狀態(tài)下的公共用戶ID相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一資源鑒別器(URI)復(fù)原。

* P-計費功能地址

它分配計費功能實體的地址。

* P-計費矢量

它使計費相關(guān)信息共享。

多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于使用會話描述協(xié)議還有某些特定的限制。它取消了會話描述協(xié)議加載的加密措施。對于一個初始的邀請，IP多媒體子系統(tǒng)要求會話描述協(xié)議加載，以便收入終端能力和按照優(yōu)先級次序排列的編解碼。對于視頻和音頻媒體類型，每一種媒體流的建議帶寬將包含在會話描述協(xié)議加載中。

5 多媒體子系統(tǒng)在下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中所需增強的部分

多媒體子系統(tǒng)的規(guī)范是為使用接入網(wǎng)而開發(fā)的，并且是基于對接入網(wǎng)的一定假設(shè)作出的。不同類型接入網(wǎng)的內(nèi)在差別，在多媒體子系統(tǒng)規(guī)范上有具體表現(xiàn)。

* 為支持基于xDSL的接入網(wǎng)，IP多媒體子系統(tǒng)可能還需要與IP連接性接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接觸功能進行連接，以便接入地點信息。在基本的IP多媒體子系統(tǒng)的規(guī)范中不存在等效的接口。

* 必須考慮支持IPv4，這需要支持網(wǎng)址與端口編譯功能。這樣做至少有兩個理由：一是某些運營商必須面對IPv4地址的短缺問題；二是媒體流IP地址的保密性不能依賴RFC 3041(IPv6無籍地址自動配置的保密性延伸)。網(wǎng)址與端口編譯功能提供了隱藏終端地址的不同方案。

* 對網(wǎng)址與端口編譯功能的支持已包含在下一代網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)構(gòu)中。在IP多媒體子系統(tǒng)的規(guī)范中有必要延伸包含網(wǎng)址與端口編譯配置的有關(guān)工作。

* 放松對帶寬不足的限制，可以導(dǎo)致人們考慮對當(dāng)前被視為強制性要求（如會話啟動協(xié)議的壓縮）的某些特性進行選擇性支持。

* 位置管理的差別，將影響攜帶以信令接口和計費接口所表示的位置信息的各個協(xié)議。

* 對于xDSL接入網(wǎng)，當(dāng)資源保留程序必須在末端用戶的終端幫助下由一個網(wǎng)絡(luò)實體（即在基于會話啟動協(xié)議服務(wù)的情況下代理呼叫會話控制功能）啟動時，接入網(wǎng)中資源保留程序的差別將要求其都變?yōu)镮P多媒體子系統(tǒng)資源批準(zhǔn)和保留程序。

上述的擴展正在由各個標(biāo)準(zhǔn)化實體進行檢驗，以便支持IP多媒體子系統(tǒng)在下一代網(wǎng)絡(luò)中的使用。對IP多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的必要修改，專家希望用修改第三代伙伴計劃和第三代伙伴計劃2的IP多媒體子系統(tǒng)的基本標(biāo)準(zhǔn)來完成，并作為未來發(fā)布文件的一部分。

6 結(jié)論

本文介紹了ITU-T建議書中的下一代網(wǎng)絡(luò)的一般原則和參考模型，考察了功能結(jié)構(gòu)的一些最新概念。IP多媒體子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其標(biāo)準(zhǔn)化的功能實體和接口將被用于下一代網(wǎng)絡(luò)，以支持由網(wǎng)絡(luò)運營商所提供的基于會話啟動協(xié)議的服務(wù)。（譯自IEEE Commun Mag, Oct 2005, Vol 43, No 10, pp 49—56）

參考文獻

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[2] ITU-T Rec. Y.2001, “General Principles and General Reference Model for Next Generation Network”

[3] ITU-T Rec.X200,”Information Technology—Open systems Interconnection— Basic Reference Model: The Basic model,:1994.

[4] IETF RFC 3261, “SIP Session Initiation Protocol”.