IMS網絡管理及維護指標體系相關問題研究

馬力新

【摘要】 隨著全光網絡的快速推進，各運營商主流核心網絡已經演進為IMS網絡，傳統的TDM交換網和NGN正加速退網。鑒于IMS網元的分散性、承載網的IP化、接入的無關性、終端的多樣性以及業務平臺的多元化等特點，傳統的網絡管理理念和網絡維護質量評價體系難以適應IMS網絡的管理，有必要深入探討IMS網絡的管理思路及方法。本文通過分析IMS網絡的特點，提出IMS統一網管管理模式，同時對IMS網絡重點關注指標進行了分類探討，為IMS網絡的維護管理問題提供了參考思路。

【關鍵詞】 IMS 網絡管理 統一網管 維護指標

一、 引言

IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）是3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）R5階段的主要內容之一，是基于3G PS域的多媒體呼叫控制平臺。IMS以IP網絡為承載，以SIP協議為核心控制協議，提供與接入無關的IP多媒體業務控制能力。相比較NGN，IMS進一步實現了控制與業務的分離，實現了固定、移動的統一控制，是傳統網絡演進的更高階段。

目前，各運營商主流核心網已逐步演進為IMS網絡，傳統的TDM交換網和NGN正加速退出現網。由于IMS網絡具有網元分散性、承載網IP化、接入無關性、終端多樣性以及業務平臺多元化等特點，傳統的網絡管理理念及網絡維護質量評價體系難以適應IMS網絡的管理，需要針對IMS的多層結構、離散網元、依賴IP等特性考慮與之適應的網絡管理模式和性能管控體系。

二、 IMS網絡管理模式分析

在結構上，IMS網絡可以分為應用和業務能力層、會話控制層、承載層以及接入層四個部分。其中應用和業務能力層主要提供第三方應用以及通用電信業務等各種業務能力；會話控制層提供呼叫控制、用戶管理、業務觸發、資源控制、網絡互通等控制功能；承載層提供并控制承載資源，并與傳統網絡實現互通；接入層提供各類用戶的接入功能。IMS網絡的這種分層結構以及其在網絡各層具有眾多離散網元等特性，使得IMS網絡的維護難度大大增加，屏蔽各層網元差異、提供綜合性能指標呈現的統一維護管理平臺是進行IMS網絡維護的必然需求。

2.1應用和業務能力層

IMS網絡與傳統網絡相比，可以提供眾多豐富靈活的業務，其業務平臺具有多元化特點?，F網情況下，IMS網絡可以通過應用服務器AS、智能網IN以及以OSA-SCS（Open Services Architecture - Service Capability Server，開放業務體系業務能力服務器）為服務網關允許第三方服務器接入等三種方式提供業務，因此在這一層級的網管系統應能滿足多種業務平臺接入能力，并提供統一的AS服務器北向接口，與各AS通過統一的協議進行通信，統計各平臺業務運行情況、服務指標等數據，由業務管理平臺進行統計、匯總并上報上一級網管。

2.2會話控制層

IMS核心網絡包括I-CSCF、S-CSCF、P-CSCF、MGCF、MRFC/MRFP、HSS、MGW和ENUM/DNS、MMTEL等設備，與NGN相比較網元功能進一步分離，一個會話需要經過多個設備交互才能完成，具有顯著的網元分散性。同時，本層需要完成用戶鑒權、會話控制和路由、業務觸發、網絡互通等功能，是IMS網絡的核心層?；诒緦拥碾x散結構以及核心控制功能需求，網管系統不僅要關注各離散網元自身的相關性能管理，同時需要統一的網管界面跟蹤和呈現各個網元間的協議流程，做好網元業務相關性管理及各業務的指標分析，以提高網絡分析能力和維護效率。

2.3承載層

IMS全IP化的網絡結構使得網絡質量對承載網的依賴性進一步提高。作為上層應用，IMS網絡維護更加關注IP承載層的丟包、時延、抖動等基本網絡性能指標，而適度封裝IP承載層的協議、路由、容災機制等承載層技術問題。鑒于此，IMS需要跨專業的統一網管來檢測網絡質量，通過專業工具收集承載層運行數據并以簡單、可視化方式呈現，以降低跨專業維護難度，提升核心網維護效率。統一的網絡管理界面將有助于維護人員了解網絡的實時運行情況，及時發現網絡運行存在的潛在風險。

2.4接入層

IMS網絡通過接入的無關性，為用戶提供了更加豐富的業務應用；與此同時，業務的多樣性帶來的是終端形態和功能的多樣化，例如可視終端、基于PC機或電視機頂盒的軟終端、FTTH家庭網關、高清可視會議終端、IPTV、移動終端等。為確保各類業務質量，納入對紛繁復雜的各類終端的端到端網絡質量和業務分析更符合IMS業務管理需要，將終端管理平臺納入統一的網絡管理平臺，將有助于IMS用戶行為的統計和分析，以及用戶障礙的快速判斷和處理。

綜上對IMS網絡各層級網管需求的分析，IMS網絡管理模式應以“分層設置、集中抽取”為基本思路，即在考慮各層級維護難度、網管復雜度的情況下，各層級可以設置本層級基于網元管理的網絡管理系統，同時在各層網管系統之上設置融合的、基于網絡管理的統一網管系統，頂層的統一網管通過向底層網元網管抽取所需數據并綜合分析后進行融合呈現，以實現IMS網絡的綜合、高效管理。有關IMS網絡管理模式的基本思路可參見下圖。

三、IMS網絡維護指標分析

IMS網絡無論其結構如何演進、技術如何變化，其核心功能仍是要完成用戶的通信接續，滿足用戶的通信需求，因此在IMS網絡的運行維護中，仍需要關注并繼承傳統的網絡運行維護質量指標，從統計學的角度分析、評價網絡端到端的流量流向、性能質量以及資源利用等運行情況。然而IMS網絡畢竟有其固有特點，除了關注傳統的網絡評價指標外，IMS非語音類多媒體業務質量、媒體承載層運行情況、終端移動性運行情況、網絡安全性等評價指標需要重點關注，具體地，可以從以下角度和維度進行分析評價：

（1）IMS業務流量流向指標

從語音網絡發展至今，網絡的流量流向一直是評價網絡整體性能、預防性做好網絡運行維護工作的一項重要指標。結合IMS網絡的實際情況，IMS業務流量流向分析應包括并不限于主被叫試呼次數、接通次數、應答次數、平均占用時長、占用話務量、應答話務量等；考慮到網元接續情況細分時，同時可按P-CSCF、S-CSCF等進行呼叫次數和話務量等參數的統計分析。

（2）IMS業務性能指標

業務性能指標與流量流向指標息息相關，一般可以與流量流向統計報表合表呈現。在具體指標上，需要研究業務接通率、語音業務接通率、多媒體業務接通率、語音應答率等各類性能指標。作為IMS網絡為用戶提供的最大亮點，視頻業務將滿足用戶“面對面”的通信需求，因此需要重點關注視頻業務接通率，通過核心控制層面和承載層面的網絡質量指標分析，衡量IMS網絡的實際維護質量。

（3）IMS能力及資源利用指標

能力及資源利用率指標主要考察IMS網絡可支撐的業務能力，反映IMS網絡可以向用戶提供多大的通信能力，以及指導運維部門和建設部門在必要時適當調整、擴充網絡資源。運行指標中，重點應關注各網元的CPU占有率峰值、CPU占有率均值、CPU 過閥值持續時長、HSS等網元利用率、設備GE/FE/E1等端口使用率以及各網元間鏈路的帶寬利用率。

（4）媒體層質量指標

優質穩定的承載網絡是IMS用戶服務感知的重要基礎，媒體層面的RTP丟包率、RTP平均時延、RTP平均抖動等指標需要重點關注。在端到端的網絡質量分析沒有統一工具進行測量和統計時，可以考慮在終端側增加網絡質量探測功能，將探測到的網絡質量上報至終端管理平臺，并由終端管理平臺匯總至統一網管進行展現。

（5）移動性能指標

IMS網絡支持移動接入，同時支持用戶通過軟終端方式實現業務漫游，漫游業務的接通率等指標能夠反映用戶歸屬地和漫游地網絡、設備的配合情況，是評價網絡整體性能的重要依據。結合實際維護需要，可以重點研究漫入及漫出用戶的注冊成功率、主叫接通率、被叫接通率、用戶接續時延等指標。

（6）網絡安全指標

IMS網絡的開放性、承載網IP化等特性，使得IMS網絡先天必須做好網絡攻擊防范等運維工作。作為IMS網絡接入的隔離設備，BAC（邊緣接入控制設備）對于保護IMS網絡起到關鍵性作用。在研究IMS網絡安全類指標時，應以BAC設備為主，重點統計和分析受到網絡攻擊的分類、次數、頻率等數據，及時掌握和分析網絡安全風險，做好網絡安全防護。

IMS網元的離散性帶來了IMS運維指標的復雜性，考慮到維護的便利性，在實際維護中可以將IMS節點的各網元視為一個整體，重點關注網元節點與其他網元節點之間的關聯性能指標，從宏觀和全程全網的角度進行網絡整體的性能評價，在必要時再深入至網元節點中各設備間的關聯性能指標進行分析，由簡及繁，以提高IMS網絡的維護效率。

四、結論

IMS已成為當前以語音為基礎的多媒體網絡的核心，是各運營商的主流核心網。在IMS網絡自身特性的決定下，IMS網絡管理模式必然有別于傳統網絡，以“分層設置、集中抽取”為思路構建IMS統一網管成為IMS網絡運維管理的必然。

在IMS網絡運行維護指標體系構建方面，應繼承傳統網絡運維需求，并結合IMS特點研究IMS網絡維護指標，重點關注基于流量流向、性能質量以及資源利用等方面的維護指標；同時應化繁為簡，在運維管理中應優先研究IMS網元節點的整體指標，避免直接深入至因網元離散性而帶來的IMS節點內部各網元設備之間復雜的關聯性指標，導致運維管理效率的降低。

參 考 文 獻

[1]陳堅、王德政、劉蔚，全業務運營與IMS網絡管理，中興通訊技術，2010年第2期（總第90期）