IMS软交换NGN三者关系与网络演进

1、IMS、软交换、NGN三者关系与网络演进两年前业界在谈论 NGN 勺时候，不同的人说的 NGF 差别很大，以至于有人提出了狭义的NGNffi广义的 NGN 既念，以示区别。现在，随着 IMS 概念在国内的引入，谈论 IMS 的人也 多起来了，难免出现当初 NGN 既念刚推出时的情形。因此，本文企图从什么是 IMS 和提出 的背景开始，结合我们熟悉的软交换和 NGN 既念，来解读这三者之间的关系，以便对 IMS 的作用有一个更好的认识。一、什么是 IMS1、3GPP IMS 和 3GPP2 MMDMS 是 IP Multimedia Subsystem 的英文缩写，最初出现于 3GPP 研究的

2、R5 版本 3G 系 统中。了解 3GPP 3G 移动系统的人知道，随着技术、业务和时间上的不断推进， 3G 的规 范分为R 99、R4 R5 R6 等版本。从 3G 移动系统的核心网角度来看，R 99 版本同 2.5G 相比，其网络架构是一致的，均存在一个电路域和一个分组域。也就是说，从 2.5G 到 3G 的 R 99,主要是在提供的业务上有所变化，而在网络架构上没有什么变化。但是，到了 R4 版本，网络架构有了较大的变化。其电路域的核心网不再基于 TDM 勺 电路交换方式，而是基于分组域相同的 IP 骨干网；同时，引入了 MS务器和媒体网关 来替代传统的MSC 以便在 R4 版本的网络中

3、提供语音业务。所以， R 99 到 R4 是网络架 构上的变化，但在提供的业务上是没有区别，引入的 MS务器也只是为了语音业务而设 计。自从以 GPRS代表的分组域概念推出后，出现了多种移动数据业务，也不乏有成功 者，而在前几个版本中，对数据业务和应用的提供没有定义统一的网络架构，因此，到了R5 版本，为了解决如何为移动数据用户提供 IP 多媒体业务，提出了 IMS 的概念。也就是 说，IMS是为了 IP 多媒体业务所提出，因此，从理论上来说， R4 到 R5 主要是在提供的业 务上，而不是在网络架构上的变化。随着时间的进一步推移,以及无线和终端全 IP 化的出现，R4 网络中的 MSC 服务

4、器架 构将逐步退出，取而代之是 IMS 网络的扩大和扩张。这就是 R6 R7 版本中研究的内容， 将对 IMS 的内容进一步完善和改进。图一是 3GPP IMS 的网络架构图。由图可见，如同常见的 NGh 网络分层一样，自底向 上也分成传送与接入层、控制层、以及数据与应用层三层。如前所述，3GPP IMS 主要是为移动多媒体用户设计的，因此，在这个架构中的传送与接入层只考虑了无线接入，即图 中所示的 RAN SGSN GGS 和 IP 网络组成的接入与传送网络。PDF 和 PEF 在接入和控制 之间完成策略服务的功能。控制层的核心是呼叫会话控制功能(CSCF 实体，并结合移动网络的特点和在网络

5、中所从事功能的不同，CSCFt步分为 P-CSCF I-CSCF 和 S-CSCF 三 种，使CSC 在网络中所扮演的角色和功能得到了详细的分解。这样的划分，有利于做到 独立于接入的控制和移动性管理等。在这个架构中，同时考虑了与各种网络的业务互通。对于传统的电路网，如PSTNffiPLMN 它是通过 IMS MGWSGWMGCF BGCF 等功能实体来完成的，而对于分组数据网， 则是通过 BG 和 IMS GW 总成，以提供穿越和应用网关的功能。 MRF 则是媒体资源功能，为 会话提供必要的媒体资源、如会议桥、录音通知等。在数据与应用层，延续了移动网络中用户集中数据库概念，引入了HSS 在 H

6、SS 中除了原来 HLR/AuC 功能外，还存储业务相关的数据，如用户的业务签约信息等。除了HSS提供业务的应用服务器 AS 在这一层是另一主角，包括基于 SIP 的 AS 传统的智能网业 务提供平台 SSF/SCF 及第三方的 AS 除此以外，SLF 是用户签约地的定位功能实体，CHF是计费信息收集功能实体。很显然，3GPP IMS 是一个基于 SIP 的全分布式网络架构，便于实现和灵活部署，同 时做到与接入无关，支持控制与业务分离，提供普遍( generalized )移动性和用户(数 据)的集中管理，具有良好的安全性,非常有利于固定和移动融合。目前，3GPP 对 IMS 的 定义已基本完

7、善，涉及了业务、框架、实体、接口、协议等多个方面。针对 IP 多媒体业务，移动通信领域的另一个标准化组织 3GPP2 也提出了类似的系 统概念，只不过取的名字不一样而已，它叫 MMD(Multimedia Domain) ，以示区别。 3GPP2 提出 MMD勺出发点和网络架构，基本上和 3GPP 是一样的，因此，在这里就不再重复了。2、TISPAN IMS大家知道，ETSI 在 1997 年成立了一个 TIPHOh 研究项目，专门研究互联网上分组语 音与传统网络互通的技术协调。随着 NGN 既念和要求的逐步清晰，使得原先 TIPHON 勺研 究内容显得越来越狭窄和不适应形势发展，再加上如前所

8、述3GPP IMS 具有的诸多优势，迫使 ETSI 做出调整， 最后决定采纳 3GPP 的 IMS 概念， 并重组 ETSI 的研究组织， 成立了 TISPAN技术项目组专门研究 NGN 可能也正是因为TISPAN 采纳了 IMS 概念，所以IMS 才被业界引起广泛的关注。TISPAN 的英文全称是 Telecommunication and Internet converged Services and Protocolsfor Advaneed Networking。她是在原来 TIPHON 项目和 ETSI 内的两个技术工作组 SPS (Services, Protocols &

9、 Switching) 和 NA (Network Aspects) 的基础上发展 起来的，下设 8 个工作组，分别研究 NGN 勺业务、网络架构、协议、编号与路由、QoS安全、测试和网络管理等方面。TISPAN 注意到了上述 3GPP IMS 的诸多优点，同时也注意到了 3GPP IMS 只考虑了移 动网络方面的要求，而没有考虑固定网络的要求。所以，对于把NGNt 位于将来多种业务、多种网络的一个统一网络架构来说，3GPP IMS 是不能完全满足要求的，还必须要增 加与固定网络相关的内容，如简单的 SIP 终端、MGC 终端、QoS 控制的固定宽带接入、 PSTN/ISDN业务仿真(PES)

10、、网络边界功能等等。为此，TISPAN 在 3GPP IMS 基础上,增强 了额外的功能块，如 NASS,RACF,PE 等，但对 IMS 已有的功能块只做增强，从而使整个 IMS 网络概念保持不变。图二是 ETSI TISPAN 的 NGh 网络架构图。由图可见，它的总体架构完全采纳了3GPPIMS 的架构，主要的差别在于控制层和传送与接入层。在控制层引入了控制子系统的概 念，以适应业务多样化的需要，如目前定义的 Core IMS 控制子系统、PES 控制子系统、 以及将来的流媒体控制子系统等等。这样，运营商可以根据其业务发展的实际需要，在整 个发展过程中，一旦网络建设好了，只要配置相应的控

11、制子系统和应用服务器即可，不会 对其网络架构有所改变。在传送与接入层，引入了网络边界功能的概念，主要是为了适应 多运营商网络的需要，它们是由图中的 A-BGF E-BGF l-BGF、IBCF、IWF 等功能实体来 完成；除此以外，A-MGF 是针对固定窄带接入提供的媒体网关功能实体，而NASSffi RACF是针对固定宽带接入提供的有关网络配置、QoS 服务质量和接入控制相关的功能实体，是对 3GPP IMS 在这方面的一个很大的增强。现在我们已清楚 TISPAN 是一个基于 3GPP IMS 概念发展起来的网络架构，它能支持的 网络和业务要远远多于 3GPP IMS 中的考虑。那么，什么是

12、 TISPAN 的 IMS 呢？我们把图二 中控制层上除了 Core IMS 以外的控制子系统全部移掉，然后把 Core IMS 按图一中在控制 层上的功能实体展开，再把传送与接入层上仅同固定接入有关的，如A-MGF 等移掉，并把A-BGF、 E-BGF、 I-BGF 理解为固定移动通用的边界网关功能实体，你会发现变化后的图二 就是 3GPP 的 IMS。TISPAN 在定义它的 IMS 时就是这样的，因此，IMS 只是 TISPAN 网络支 持的一个业务架构实例。采取同样的手法，我们可以画出TISPAN 支持 PES 的业务实例，当然也可以画出支持多个业务时的实例。由于篇幅原因，在这里就不一

13、一叙述了。二、什么是软交换经过近年来的具体实践，国内对软交换已经比较了解。一种较为通俗的说法是，软交 换概念就是把原来程控交换机的手脚、身子和脑袋分开，手脚变成了媒体网关、身子变成 了 IP 网络、而脑袋变成了软交换。由于软交换概念提出时，赋予了NGN 勺历史使命，因此，理论上讲，软交换不应仅仅只做原来程控交换机的那些事情，即支持语音业务，还要 支持宽带多媒体、移动等业务。所以，就有了如图三所示的软交换网络架构。由图可见，从网络分层看同 3GPP IMS 和 TISPAN 是一致的，但是，在网络架构上看，要比前述的两者均要简单明了得多，原因是软交换更加注重物理上的实现，网络中就软交 换一个脑袋

14、，所有的控制功能、不管话音还是多媒体，都由这一个脑袋来处理，基本上延续了传统 PSTNA 网的概念，避免了如果在控制层引入新的网元类型而带来的协议互通要 求。现在，我们可以做这样一件工作，把 TISPAN 网络架构中定义的功能实体，适当地映 射到软交换网络架构的物理实体上，如 A-MGF 央射到 AG T-MGF 央射到 TQ SGF 央射到 SQ A-BGF 映射到ABN 等等，再把剩下的实体统统映射到软交换。你会发现，软交换网络 是 TISPAN 网络架构的一种很好的物理实现，避免了将控制层内部细节的展开，从而赢得 了快速推向市场的时间。因此，从这个意义上讲，软交换是在 NGF 初级阶段，

15、比较便于物理实施的一个方案，它对现有的运营商网络的管理体制影响不是很大，因此得到国内广大运营商的青睐。三、IMS、软交换和 NGNE 者关系通过前面的分析比较，了解了什么是 IMS,什么是软交换。在给出它们与 NGN 之间关 系前，来回顾一下 ITU-T 对 NGNF 的定义，即“ NGN 是基于分组的网络，能够提供电信业 务；利用多种宽带能力和 QoS 保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。 NGN 使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGNfe 持通用移动性”。因此，NGN 是种业务驱动型网络。业务和呼叫控制完全分离、呼叫控制和承载完全 分离，使业务独立于网络。具有一个开放式

16、业务架构，集话音、数据、传真和视频业务于 一体的全新的网络。很显然，不管是 3GPP IMS 还是 TISPAN IMS 不能说它们就是 NGN 而只能算是 NGN 的一部分。3GPP IMS 考虑的是为移动 IP 用户提供 IP 多媒体业务，而 TISPAN IMS 则是在 更加广泛的意义上为宽带 IP 用户，包括固定和移动，提供 IP 多媒体业务。按 ITU-T 对NGN 的定义，只包括一部分。所以， 3GPP IMS 3GPP2 MMDTISPAN IMS 均是 NGN 勺一个 特例(In sta nee)。由于 IMS 网络概念本身是目前 NGN 所能采纳的比较好的一个网络架构，因此，

17、 TISPAN 采纳了 IMS 概念的一个比较好的 NGr 网络架构，以更加适合网络的发展，并在近期将成为 NGN 的目标网络架构。TISPAN 更加注重功能实体上的描述，并不关心物理上的具体实现， 而软交换则更加注重物理的具体实现。因此，以软交换为基础的NGN 网络是 TISPAN NGN网络的具体物理实现之一。值得提出的是，以软交换方式建设的 NGN 要融入到以 TISPAN 架构的 NGNR 络中，必 须注意在制定软交换网络相关的规范时，要与TISPAN 架构保持一致性。这就要求我们关注 TISPAN 的进展情况，有条件的话积极参与，用中国软交换网络的要求去影响TISPAN另外，特别建议

18、，在谈论 IMS 时，为了避免误会，最好在 IMS 之前加一个定语，即 3GPP IMS 还是 TISPAN IMS 或者是别的。四、网络演进由于 NGNR 络技术在不断的演进，所以在考虑网络演进时，既要考虑现有传统网络如 何演进到 NGN 还要考虑以软交换或 MSCI 艮务器部署 NGN 后如何演进的问题。在固定网络 PSTN 的演进方面，业界的观点比较一致，即采用叠加的方式，建设基于 软交换的 NGNR 络。首先满足 C4 长途业务，以及在有业务需求的地方，为宽带接入用户 提供 C5 业务；其次，随着宽带用户群逐步扩大，会出现用户从PSTN 到 NGN 网络的一个迁移过程。当大量传统 PS

19、TNk 的用户迁移到 NGNt，接下来就轮到市话端局的迁移，即将 剩下的PSTN 窄带用户，通过能支持 V5 或 RSU 的中继媒体网关接入到 NGN在移动网络 PLMN 勺演进方面，首先也在 C4 长途网上，采用叠加网方式引入软交换网 络，以消除移动长途网上业务量的压力；其次，随着3G 牌照的发放，3G R 99 和 R4 的网络可能会同时上，因此在移动网上会出现一个R 99 和 R4 融合的网络，这时就要求MS务器既能支持 R4 网络、又要能支持 R 99 网络、甚至 2G 和 2.5G 的移动网络。以软交换为基础建设的固定 NGN 和以 MS（服艮务器为基础建设的移动 NGN 将在一定程 度相互独立。一直要到全业务运营商的局面在国内通信行业形成，运营商需要统一的网络 来同时支持更加宽带的移动和固定用户时，在原先固定NGN 中部署的软交换和在移动