現(xiàn)有固網(wǎng)NGN向IMS演進方案研究 （上）

摘要　本文對固網(wǎng)NGN技術(shù)及IMS技術(shù)的特點進行了比較，并對現(xiàn)有固網(wǎng)NGN向IMS演進方案進行了分析論證，得出可行的演進方案。

1、背景

IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)，它的核心特點是采用SIP協(xié)議和與接入的無關(guān)性，在網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合方案，實現(xiàn)固定網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。因此IMS被認(rèn)為將是下一代網(wǎng)絡(luò)的理想目標(biāo)架構(gòu)。

2、固網(wǎng)NGN向IMS演進的可行性分析

2.1　IMS與固網(wǎng)NGN的比較

2.1.1　技術(shù)特點

與固網(wǎng)軟交換技術(shù)相比，IMS具有以下技術(shù)優(yōu)勢。

接入無關(guān)性；更加徹底的分離；網(wǎng)絡(luò)更加標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一。

除了以上特點外，固網(wǎng)NGN與IMS，尤其是基于融合的IMS系統(tǒng)還有一些其他關(guān)鍵技術(shù)的區(qū)別，包括登記注冊、QoS、漫游、安全性等方面。

2.1.2　網(wǎng)元設(shè)置

在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上，固網(wǎng)NGN與IMS都采用了分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即將網(wǎng)絡(luò)分為業(yè)務(wù)層、控制層、承載層和接入層。主要區(qū)別在于固網(wǎng)NGN注重物理實現(xiàn)，將控制層的功能集中在軟交換機上，網(wǎng)絡(luò)中只有軟交換一個中央控制點；而IMS的控制層功能由多個邏輯功能模塊實現(xiàn)，如會話控制由CSCF實體實現(xiàn)、互通功能由MGCF/MGW實現(xiàn)、用戶數(shù)據(jù)存儲在HSS中，網(wǎng)絡(luò)更加分布化，邏輯實體并不一定對應(yīng)物理實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)功能模塊化有利于網(wǎng)絡(luò)擴展和業(yè)務(wù)整合，便于集中組網(wǎng)。軟交換與IMS的分層架構(gòu)比較如表1所示。

表1　固網(wǎng)NGN與CM-IMS網(wǎng)元/功能模塊比較

2.1.3　業(yè)務(wù)提供

固網(wǎng)NGN的業(yè)務(wù)提供方式有以下幾種。

直接由SoftSwitch提供業(yè)務(wù)，可提供基本電話業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)等；SoftSwitch具備SSP功能，通過SG與現(xiàn)網(wǎng)SCP互通，提供現(xiàn)有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)；SoftSwitch與應(yīng)用服務(wù)器之間通過SIP、H.323、Radius等協(xié)議互通；通過Parlay-GW/OSA-GW提供API接口，為第三方提供業(yè)務(wù)開發(fā)平臺。

由此可見，固網(wǎng)NGN的業(yè)務(wù)邏輯分布在AS與軟交換機SS的。而IMS的業(yè)務(wù)與控制分離，所有的業(yè)務(wù)邏輯都在業(yè)務(wù)層實現(xiàn)，S-CSCF只完成會話控制功能，業(yè)務(wù)集中在AS中，且在AS與控制層之間提供開放的業(yè)務(wù)接口，因此IMS更利于第三方業(yè)務(wù)的開發(fā)。

IMS的業(yè)務(wù)提供方式如下。

IMS通過IM-SSF和傳統(tǒng)智能業(yè)務(wù)（CAMEL、INAP等）的互通，實現(xiàn)已有的智能業(yè)務(wù)的繼承；IMS通過AS可以提供基于SIP的業(yè)務(wù)，如IM、Poc、Presence等；IMS通過Parlay-GW/OSA-GW（Open Services Access-Gate-way）提供API接口，為第三方提供業(yè)務(wù)開發(fā)平臺。

2.1.4　終端角度

固網(wǎng)NGN支持的終端包括：支持SIP、H.323、MGCP、H.248等協(xié)議的終端。其中支持話音業(yè)務(wù)接入的終端主要由支持H.248協(xié)議的IAD或AG設(shè)備提供傳統(tǒng)POS話機的接入；話音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)也可由支持SIP的智能硬終端或軟終端完成；多媒體業(yè)務(wù)也可通過H.323協(xié)議支持。固網(wǎng)NGN網(wǎng)絡(luò)接入的終端是依據(jù)接入設(shè)備的IP地址和端口號在網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識的，因此不需進行嚴(yán)格的接入注冊和簽權(quán)認(rèn)證。在固網(wǎng)NGN中通過IAD或AG接入的POS話機是基于接口標(biāo)識的，不具有移動性；但對于智能終端（如軟終端）具備游牧功能。

由于IMS網(wǎng)絡(luò)是基于SIP協(xié)議的，因此接入IMS網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備要求必須支持SIP接口。支持SIP接口的終端主要有SIP智能終端和支持POS話機接入的SIP IAD設(shè)備，終端接入IMS需進行雙向注冊認(rèn)證。另外IMS是基于移動網(wǎng)發(fā)展而來的，具備移動性管理功能，因此IMS終端均是可移動的。

綜上所述，軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控制的特點，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議通信，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性，使得IMS體系可以支持各種接入方式。不過IMS目前尚缺乏廣泛的應(yīng)用驗證，成熟性較差，RIMS距離完全繼承PSTN網(wǎng)絡(luò)能力的目標(biāo)還有一定距離。從長遠(yuǎn)來看，IMS將是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然。

2.2　國際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

IMS和IMS-Based固網(wǎng)NGN是兩個不同的概念，雖然3GPP也在努力獨立于接入方式，但是目前來講還是TISPAN和ITU-T更加致力于網(wǎng)絡(luò)的融合，考慮所有的接入方式。同時IMS只能夠提供話音業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，而IMS-Based固網(wǎng)NGN的目標(biāo)是能夠提供所有的業(yè)務(wù)，包括話音業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)。IMS-based固網(wǎng)NGN目前已經(jīng)被公認(rèn)為一種比較好的控制層面融合的目標(biāo)體系。

討論現(xiàn)有固網(wǎng)NGN向IMS演進，可以借鑒ETSI TISPAN的相關(guān)研究成果。TISPAN于2005年6月完成整個TISPAN_固網(wǎng)NGN_Release1，并在將來的Release中進行完善。TISPAN_固網(wǎng)NGN_Release1的總體需求包括：固定終端可以獲得3GPP IMS核心網(wǎng)提供的所有業(yè)務(wù)，能夠全部或部分替代現(xiàn)有核心網(wǎng)提供的PSTN/ISDN業(yè)務(wù)。

基于IMS的固網(wǎng)NGN融合架構(gòu)采用面向子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)非常靈活方便，一方面可以方便地直接引入和修改其他標(biāo)準(zhǔn)組織定義的子系統(tǒng)，另一方面將來如果有新的業(yè)務(wù)類別需求時，定義添加一個新的子系統(tǒng)即可，對已有的子系統(tǒng)影響很小�；�于IMS的固網(wǎng)NGN融合架構(gòu)主要分為業(yè)務(wù)層和基于IP的傳送層，如圖1所示。

圖1　TISPAN固網(wǎng)NGN的網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)

業(yè)務(wù)層包括下面的元素：PSTN/ISDN模擬子系統(tǒng)（PSS）即IMS核心子系統(tǒng)、PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)（PES）、其他多媒體子系統(tǒng)（如流媒體子系統(tǒng)、內(nèi)容多播子系統(tǒng)等）和應(yīng)用以及可以用于多個子系統(tǒng)的公共元素（如接入應(yīng)用、計費功能、用戶屬性管理、安全管理和路由管理等）；傳送層為用戶終端提供了基本的IP連接的能力，其中的網(wǎng)絡(luò)附屬子系統(tǒng)（NASS）和資源認(rèn)證控制子系統(tǒng)（RACS）屏蔽了IP層以下的接入網(wǎng)/核心網(wǎng)所使用的傳送技術(shù)，給固網(wǎng)NGN用戶終端提供了IP的連續(xù)性。

業(yè)務(wù)層的PSS和PES子系統(tǒng)針對不同的終端類型和業(yè)務(wù)需求而設(shè)計。使用PSS和PES主要目的是使寬窄帶域完全分離，即SIP用戶通過PSS子系統(tǒng)完成接入和業(yè)務(wù)提供，窄帶用戶通過PES子系統(tǒng)完成接入和業(yè)務(wù)提供。具體比較如表2所示。

表2　PES和PSS比較表