IMS網絡構建研究

白曉劍 耿容

中國移動通信集團廣東有限公司東莞分公司 523129

摘要：在IMS的網絡結構中，業務的實現都是通過AS來完成的，本文主要是對IMS網絡構建的進行研究，研究構建IMS網絡對現有的固網智能業務實現方案。

關鍵詞：IP多媒體子系統；IMS網絡結構；網絡互通

引言

為支持IP多媒體業務的發展，第三代移動通信伙伴組織在Release5中提出了IP多媒體子系統---IMS，這一系統的提出使人們改變了對于傳統網絡的認識。IMS網絡體系是基于會話初始化的協議，它具有網絡的接入無關性、業務與承載分離、控制與業務分離、業務開發靈活等特點。用戶可以通過基于SIP的IMS網絡，不受使用網絡和使用終端的限制，能夠隨時隨地的接入并獲得相同的通信業務的服務。當前的網絡市場競爭是日益激烈，客戶們對于所需也在不斷的變化，為了適應通信網絡發展，降低網絡運行成本，提升企業在市場內的競爭力，使得更多的客戶滿意，在移動和固定網絡相融合的同時，IMS是相當關鍵的技術領域。

一、IMS網絡的簡介

IMS其全稱是IP Multimedia Subsystem，它本質上是一種網絡結構。IMS可以實現互聯網、固定網絡以及移動網絡的所有業務，能夠適應未來的通信網絡多媒體業務發展的需求。跟現有的網絡結構相比較，IMS網絡只有承載層、控制層和應用層三層結構，能夠靈活高效地集中性管理網絡資源，從而提高網絡能力，有利于多媒體業務的開發和應用。IMS網絡的最終實現，將會改變現有的通信網絡其運營方式，影響到通信設備廠商在整個市場的格局，是影響網絡運營商決定性命運的關鍵。

二、研究IMS的目的

IMS可以實現原有網絡的業務繼承，滿足現階段的固網改造建設要求和運營商的業務發展需求。運營商可以根據自身的網絡能力和網絡規模，結合業務發展開發所需，保證在與現網互通的前提下，逐漸的一步步推進IMS網絡建設，以達到最終能夠實現全網絡與簡化通信網絡結構真正意義上的互通融合目的。

三、IMS網絡的特點

IMS網絡與現有的網絡相比，其網絡結構更加的簡單、清晰、合理，這些有利于業務的開發，打破了原有的業務發展模式，才能夠實現真正意義上的網絡融合。IMS網絡有一下主要特點：

（一）3GPP定義上的IMS網絡，采用的SIP協議，有很大的靈活性，能夠實現與接入無關性。也就是說，我們的用戶可以使用任意通信終端設備和任何的接入方式，隨時隨地的接入IMS網絡，使通信業務服務想通。

（二）IMS網絡的用戶信息獲取路由跟現有移動網絡不同，用戶其歸屬地存儲著用戶的相關數據信息，并且也只能夠保存在用戶的歸屬地內。IMS網絡的用戶在進行業務時都是要經過用戶的歸屬地的，而不只是用戶接入其身份證才必須到歸屬地認證。

（三）在IMS網絡中，SIP是唯一的會話控制協議，在網絡中不再需要多種不同呼叫信令的支持，所有的網絡和終端都只是SIP，這就實現了端到端的SIP互通，業務靈活性大。

（四）所有的用戶數據統一性存儲在HSS，沒有移動或者固定這樣用戶性質的定義，沒法區分用戶的終端性質。

（五）跟傳統的通信網絡不同，具體業務其實現不會受到IMS核心控制，而是新定義的業務應用負責完成觸發及執行業務，而最初的業務是觸發消息后由控制核心發送的。IMS無論是固定接入還是移動接入，用戶群都可以實現其業務觸發。

四、IMS網絡構建研究

（一）業務系統研究

1.現有的業務繼承

在現有網絡業務完全繼承的前提下，根據網元設置、網絡的構建及工程施工難度，與以下4中方案對比：

1.1 現有固網的匯接局觸發智能業務。如圖4-1所示：

圖4-1 現有固網匯接局觸發方式

1.2 通過SCP支持SIP協議實現。如圖4-3所示：

圖4-3 SCP支持SIP協議方式

1.3 通過IM-SSF來實現。如圖4-2所示：

圖4-2 IM-SSF實現方式

1.4 新建AS平臺替換現有的SCP設備。如圖4-4所示：

圖4-4 新建AS平臺方式

2.新增AS平臺

IMS網內新增MMTEL AS 用戶規?？蓞⒄諊鴥冗|寧省內部分區域的用戶規模來取定，參考見下表1-1

表1-1 MMTEL AS容量設置表

（二）網間互通

1.IMS網內的互通

在I-CSCF和S-CSCF中，實現IMS的網內互通。

2.IMS與移動聯通固定語音網的互通

IM-MGW實現IMS網絡跟固定網絡之間的語音會話進行轉換及互通MGCF實現對媒體的互通控制及信令的轉換。

IMS網絡和固定語音網的互通，如圖2-2所示：

通過將各個機房的路由器匯聚連接到承載A網，以實現SS/G與MGCF/IM-MGW間的SIP IP互通。

3.IMS和其他運營商的互通

IMS網絡和其他運營商之間的語音是不能直接互通的，必須是通過固網匯接局進行傳遞會話，來實現和其他運營商網絡之間的間接性互通。

圖2-2 IMS網絡和固定語音網互通

4.IMS和移動聯通的電路域互通

IMS網絡和移動聯通的電路域語音互通是通過了固定語音網絡進行轉接達到的，并不是直接性的互通。

（三）路由計劃

1.IMS網的路由原則

IMS網內的路由器方式分為了動態解析和靜態配置。通過DNS服務器域名解析后得到下一跳IP地址的，就是動態解析；配置網絡當中的相鄰網元IP地址以及路由，使得話路能夠正常地接續，這就是靜態配置。鑒于方便備份和方便網絡后續調整兩方面的考慮，IMS網元間的路由我們建議優先采用動態解析的方式。

1.1 IMS的用戶會話

IMS作為主叫用戶時，會話的請求通過域名解析被發送到注冊的P-CSCF/AGCF，進行DNS查詢，依據用戶service-route的S-CSCF域名通過P-CSCF/AGCF再將呼叫路由至主叫S-CSCF，通過被叫用戶的號碼區號，來判斷是否是省內用戶。

當IMS作為被叫的時候，會話的請求在達到被叫I-CSCF時，查詢被叫用戶其所在的HSS而得到用戶歸屬的S-CSCF域名，然后查詢DNS得到S-CSCF的地址，最后將會話從路由發至用戶歸屬的S-CSCF。

1.2 IMS的用戶注冊

經過對主叫用戶其所在的HSS查詢，再到DNS查詢，然后由查到的用戶歸屬S-CSCF域名去查到S-CSCF的地址，注冊請求路由從I-CSCF發送到用戶歸屬S-CSCF。

2.IMS網內語音互通路由

2.1 IMS的省內呼叫

省內的IMS網絡用戶相互撥打電話時，主叫S-CSCF會通過ENUM/DNS分析，把呼叫從路由送至被叫I-CSCF，通過HSS查詢被叫服務的S-CSCF地址就被I-CSCF得到，被叫用戶將會收到話路路由。

圖4-5 IMS網省內呼叫媒體路由

圖4-6 IMS網省內呼叫信令路由

2.2 IMS的省際呼叫

圖4-7 IMS域內省際呼叫媒體路由

圖4-8 IMS域內省際呼叫信令路由

3.IMS網的緊急呼叫路由計劃

IMS網用戶緊急呼叫，主叫用戶P-CSCF把呼叫路由傳送到E-CSCF，再由E-CSCF負責其緊急呼叫號碼轉換工作，然后把緊急呼叫用MGCF轉達到真實緊急呼叫中心。

圖4-9 IMS用戶的緊急呼叫媒體路由

圖4-10 IMS用戶的緊急呼叫信令路由

（四）IMS用戶的語音呼叫測試

根據IMS用戶和省內固定網的用戶去話的路由計劃，安裝相關IMS的設備，對于相關的設備進行不斷的調測，建立起網絡的測試環境，對進行用戶語音的呼叫測試奠定基礎。測試時需在局端側配置一個在網固網軟交換的用戶和一臺測試終端，用Wireshark這個軟件進行SIP信令的數據抓包工作，Wireshark軟件工作界面如圖4-11：所示：

圖4-11 Wireshark軟件工作界面

1、測試終端注冊

圖4-12 測試終端數據設置表

將表4-12的數據寫入測試終端以后，重新啟動這個測試終端，然后通過Wireshark軟件進行數據抓包分析，測試終端發送REGISTER請求，鑒權信息確認了之后，最終再返回到200 OK回的測試終端，對用戶信息的查詢，狀態顯示為注冊成，這就證實了設備鑒權的注冊成功了，測試終端便可在測試環境內使用。

2、測試語音通話

圖4-13 預測測試通話路由標識表

通過IMS網用戶的呼叫測試，驗證了IMS網用戶注冊成功了，這實現了IMS用戶和現網用戶之間的通話，證實了路由設計計劃。因為測試環境和客觀的資源條件有限，只能夠進行較為簡單的終端注冊以及移動方向的語音的通話測試。

五、結束語

隨著社會的物質文化和人們的生活水平不斷提高，人們對于互聯網以及個人的移動通信要求也是在不斷的提高，因此我們需要更加高效且穩定的通信網絡來滿足用戶的需求，人們現在所需的應該是能夠不分移動還是固定，不分時段地點，能夠隨意地使用通信的服務。本文分了IMS網絡和現網的語音互通路由的計劃，通過了IMS網用戶語音的通話測試，驗證了IMS設計方案的可行性，有著不小的研究價值和社會價值。

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