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摘要：本文主要介紹NGN的發(fā)展歷程，并且進一步探討了IMS體系結構及其優(yōu)點，在綜合考慮業(yè)務發(fā)展需求和保護運營商現有投資的基礎上，分析了移動通信網絡的演進策略以及IMS在網絡融合和演進中的角色和地位，最后提出了GSM網絡向IMS演進的方案，為運營商制定網絡演進策略提供參考。
一、NGN、軟交換與IMS
（一）NGN
NGN是指基于分組技術的網絡，能夠提供包括電信業(yè)務在內的多種業(yè)務，能夠利用多種寬帶和具有QoS支持能力的傳送技術，業(yè)務相關功能與底層傳送相關技術之間相互獨立，能夠讓用戶自由接入不同的業(yè)務提供商，能夠支持通用移動性，從而向用戶提供一致的和能無處不在的網絡接入業(yè)務。NGN采用分層結構，包括業(yè)務層、控制層、傳輸層以及用戶終端，能提供多種業(yè)務類型有語音、數據、多媒體等。
（二）軟交換
軟交換可以理解為一種分層、開放的NGN體系結構，是NGN核心控制層技術之一。軟交換實際上是“控制”，而非“交換”，因為“交換”更多體現在承載層，所以“軟交換網是下一代話音網或下一代分組通信網”的說法更貼切。
以控制和承載分離為基本特征的軟交換技術的基本定位是在一個基于IP技術的網絡上提供傳統(tǒng)的長途等5類語音業(yè)務。軟交換的靈活部署和高集成度為運營商帶來了網絡建設成本和維護成本的大幅度降低，但由于受到終端能力、QoS、安全以及業(yè)務接口標準化等諸多方面的限制，目前較為成熟的軟交換(包括固定軟交換和3GPPR4)的應用也僅限于此，它還沒有給最終用戶帶來新的業(yè)務。
（三）IMS
IMS（IPMultimediaSubsystem）即IP多媒體子系統(tǒng)，由3GPP標準組織在R5版本基礎上提出，是在基于IP的網絡上提供多媒體業(yè)務的通用網絡架構，R5版本主要定義了IMS的核心結構、網元功能、接口和流程等內容；R6版本對IMS進行了完善，增加了部分IMS業(yè)務特性、IMS與其他網絡的互通規(guī)范和WLAN接入等特性；R7加強了對固定、移動融合的標準化制定，要求IMS支持xDSL、cable等固定接入方式。
IMS技術對控制層功能做了進一步分解，實現了會話控制實體CSCF（CallSessionControlFunction）和承載控制實體MGCF（Media Gateway Control Function）在功能上的分離，使網絡架構更為開放、靈活，所以IMS實際上比傳統(tǒng)軟交換更“軟”。
IMS以其業(yè)務、控制、承載完全分離的水平架構，集中的用戶屬性和接入無關等特性，一方面解決了目前軟交換技術還無法解決的問題，如用戶移動性支持、標準開放的業(yè)務接口、靈活的IP多媒體業(yè)務提供等；另一方面，其接入無關性，也使得IMS成為固定和移動網絡融合演進的基礎。
IMS業(yè)務架構如圖1所示，IMS的目的是建立與接入無關、能被移動網絡與固定網絡共用的融合核心網。
在無線接入技術方面，IMS除了GSM/GPRS和WCDMA之外，WLAN通過SIPProxy也可以接入。此外，固定網絡的LAN和xDSL接入技術也可以接入到IMS。
IMS還提供了與ISDN/PSTN傳統(tǒng)電路交換網絡的互聯機制。這樣，IMS提供服務的終端除了移動終端之外，還包括固定的電話終端、多媒體智能終端、PC機的軟終端等。
IMS能夠為使用不同接入手段的用戶提供融合的業(yè)務，但固定接入與移動接入終究有不同的特征，所以要將基于移動通信發(fā)展起來的IMS體系應用到固網中還需要進行大量的改進，標準化工作依然任重而道遠。移動通信界提出的IMS與固網通信界提出的軟交換的基本思想和目標是一致的，都希望建立基于IP的融合與開放的網絡平臺。
二、IMS體系研究
（一）IMS體系結構
IMS體系結構和CSCF的設計利用了軟交換技術，實現了業(yè)務與控制相分離、呼叫控制與媒體傳輸相分離。IMS雖然是3GPP為移動用戶接入多媒體服務而開發(fā)的系統(tǒng)，但由于它全面融合了IP域的技術，并在開發(fā)階段就和其它組織進行密切合作，使得IMS實際已經不僅僅局限于只為移動用戶進行服務。IMS體系結構如圖2所示。
在IMS體系結構中，最底層為承載層，用于提供IMSSIP會話的接入和傳輸，承載網必須是基于分組交換的。圖2以移動分組網的承載方式為例，描述了IMS用戶通過手機進行IMS會話的方式，主要的承載層設備有SGSN（GPRS業(yè)務支撐節(jié)點）、GGSN（網關GPRS業(yè)務支撐節(jié)點）以及MGW（媒體網關）。其中SGSN和GGSN可以重復利用現網設備，不需要硬件升級，僅通過做相關配置就可以支持IMS。MGW是負責媒體流在IMS域和CS（電路交換）域互通的功能實體，主要解決語音互通問題。無論具體采用哪一種接入方式，只要基于IP技術，所有的IMS用戶信令就可以很好地傳送到控制層。
中間層為信令控制層，由網絡控制服務器組成，負責管理呼叫或會話設置、修改和釋放，所有IP多媒體業(yè)務的信令控制都在這一層完成。主要的功能實體有CSCF、HSS（HomeSubscriberServer，歸屬用戶服務器）、MGCF等，這些網元執(zhí)行不同的角色，如信令控制服務器、數據庫、媒體網關服務器等，協同完成信令層面的處理功能，如SIP會話的建立、釋放。這一層僅對IMS信令負責，最終的IMS業(yè)務流不經過這一層，完全通過底層的承載層做路由實現端到端通信。
最上面一層是應用層，由應用和內容服務器組成，負責為用戶提供IMS增值業(yè)務，主要網元是一系列通過CAMEL、OSA/Parlay和SIP技術提供多媒體業(yè)務的應用平臺。運營商可以自行開發(fā)一些基于SIP的應用，通過標準SIP接口與IMS系統(tǒng)連接；如果運營商需要連接第三方SP的應用，IMS可以和標準的API，如OSAAPI連接，通過OSA/ParlayGW對第三方非信任的SP業(yè)務進行鑒權和管理等。
（二）IMS的優(yōu)勢
1．IMS由于采用的是分組網絡，對于數據業(yè)務的支持有著天然的優(yōu)勢，能滿足新業(yè)務的高速寬帶和低成本的需要。
2．SIP協議能夠提供終端到終端和終端到服務器直接的通信。SIP協議業(yè)務的靈活和擴展能力也是比較強大的。IMS的終端由于直接支持SIP，所以它的終端智能是比較高的，從而使業(yè)務拓展也比較容易。
3．IMS系統(tǒng)不是一個簡單的SIP網絡，它加強了對用戶和業(yè)務的控制，便于運營商把握資源的使用。
4．IMS和接入網絡之間的獨立性。
5．IMS整合了各種業(yè)務平臺，形成一個統(tǒng)一的IMS系統(tǒng)，這樣有利于各種業(yè)務平臺之間的兼容。IMS和目前國際化標準組織OMA共同開發(fā)業(yè)務平臺，從而為IMS系統(tǒng)增值。
6．IMS因為采用是IP承載網絡，向全IP網絡架構邁進了一步。
三、IMS與網絡架構演進
1.網絡演進的驅動力
不管是固定網絡運營商還是移動網絡運營商，如何借助靈活開放的業(yè)務平臺快速部署新業(yè)務是他們在市場競爭中保持優(yōu)勢的關鍵因素，是網絡演進的驅動力之一。
另外，用戶對全新多媒體業(yè)務的需求也是網絡演進的驅動力之一。用戶希望能夠以跨越固定和移動網絡的便捷使用方式來獲得多媒體業(yè)務。因此，運營商需要一個可控制、可管理和可盈利的網絡架構，來提供用戶所期待的全新業(yè)務�；贗P技術、與接入無關、業(yè)務和控制分離的IMS網絡架構正是滿足這一需求的全新架構。
2.IMS與FMC（固定和移動融合）
移動通信和固定通信的融合以及聲音、數據、圖像多媒體的融合是未來通信發(fā)展的趨勢，IMS則初步體現了這兩大融合。
用戶的業(yè)務需求是固定和移動融合的基本驅動力。對用戶而言，有線網絡與無線網絡相結合，可以實現真正的隨時隨地溝通，在通信手段和通信方式上也有了更多的選擇和更大的靈活性；同時還可以享受到更多固定和移動融合所帶來的新業(yè)務。
固定和移動的融合能為全業(yè)務運營商節(jié)省投資、減少運營成本。傳統(tǒng)的固定網絡和移動網絡提供的許多業(yè)務基本一致，但是移動網絡和固定網絡是獨立的兩張業(yè)務網，致使運營維護費用高；而且當開發(fā)新業(yè)務時，即使同樣的業(yè)務也必須分別升級兩張網絡才能夠為移動網絡和固定網絡用戶分別提供新業(yè)務，致使新業(yè)務提供成本高。固定和移動融合之后將形成整體的網絡，運維成本將顯著降低，而且新業(yè)務的開發(fā)不必再分別升級固定網絡和移動網絡，只需要對統(tǒng)一的業(yè)務平臺進行一次升級就能夠同時為各類用戶提供業(yè)務。
固定和移動融合也是NGN發(fā)展的必然趨勢，因為全IP網絡是固定網絡和移動網絡的共同發(fā)展方向，在NGN體系架構下，固定和移動只是NGN的不同接入方式。固定網絡與移動網絡的演進路線在很多方面相似，PSTN將向固定軟交換網演進，而基于WCDMA的移動網絡則是沿著3GPPR99／R4／R5的道路演進。雖然目前固定NGN和移動NGN(即3G或B3G)的發(fā)展是獨立的，但兩者在演進過程中所遵從的分層網絡體系結構、所采用的許多通信協議和接口規(guī)范都相同或類似，尤其是IMS的發(fā)展有望實現兩者在核心網絡層和業(yè)務層的完全融合。
3.GSM網絡向IMS演進探討
(1)目前G網技術演進滯后于C網，G網的狀況基本是沒有很完善的GPRS/EDGE網絡。所以第一步要建立完善覆蓋的GPRS網絡，以提供端到端高數據交換服務。
(2)在核心網中引入軟交換，形成控制和承載相分離的網絡結構，目前很多廠家不太支持不經過軟交換階段的IMS。
(3)經過軟交換階段之后我們在全國范圍內逐步引入IMS，以實現全IP化的接口。
IMS的部署并不意味著替換電路域，相反，在IMS部署初期，由于語音業(yè)務還無法直接由IMS域提供，語音業(yè)務還將由電路域承擔。只有當語音成為豐富的多媒體業(yè)務的一部分，而且IMS達到一定的滲透率之后才能真正開始語音從電路域到IMS域的遷移。
從增加業(yè)務收入角度看，3G技術的引入開始可以提供更高的帶寬和更吸引人的業(yè)務，但更多的新業(yè)務必須依賴于IMS。IMS能夠作為現有GPRS網絡的疊加網絡來部署，另外需要增加PDF、CSCF、HSS以及IMSAS等。依賴于IMS提供IP多媒體業(yè)務，將是移動運營商的首選。同時由于IMS核心網元和固定運營商IMS所使用的是一樣的，因此也有利于固定和移動融合的網絡部署和業(yè)務開展。
(4)最后我們要把現有的C網、固定網等全部接入到IMS網絡，并把現網的相關業(yè)務遷移到IMS網絡。
四、總結
從標準化和技術成熟度來看，基于軟交換構建固定的NGN更為現實，難度也較��；從技術趨勢來看，開放與融合程度更高的IMS系統(tǒng)則代表了未來的發(fā)展方向，代表著固定與移動融合的趨勢，更有前途�？梢哉f基于軟交換的網絡只是NGN發(fā)展的初級階段，而IMS是NGN發(fā)展的高級階段。
各運營商都將網絡和業(yè)務融合作為長遠的戰(zhàn)略目標，長遠目標一定和近期的部署相結合，在具體部署時又要根據市場需求和網絡實際情況進行�？偟膩碚fIMS和移動軟交換將同時存在，它們之間通過網絡互通實現部分業(yè)務的互通。并且從長期來看，電路域用戶最終會遷移到IMS域，然而大規(guī)模的遷移不會在近期出現。
