三网融合的技术

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1、三网融合的技术-IMS 及其应用中应注意的问题王培国 郑军（成都军区）摘 要：随着通信与信息技术及用户需求的发展，电话网、广播电视网、计算机网三网融合是大势所趋，IMS为三网融合提供了很好的技术支撑。本文综述了 IMS 的概念、IMS的版本目标与特点及IMS的发展现状，指出了开发与应用IMS过程中 应注意的几个问题。关键词：三网融合 IMS NGN1 引言目前规模最大的三大网是电话网、广播电视网、计算机网，它们都各有自己的优点和 不足。计算机网络虽能很好地支持数据业务，但实时性（QoS，服务质量）不能保证；电话 网虽可高质量地支持话音业务，但带宽和数据能力不够，虽有部分智能网业务，但目前还达

2、不到计算机网络的智能水平。广播电视网虽然实时性和宽带能力均很好，但不能双向通信。 为此，业界提出了下一代网络（NGN ，Next Gen eration Network）的概念，NGN是网 络界为了描述未来电信网共同使用的一个新概念，实际上它好像一把大伞，将各通信与信息 网融合为一体，但是其融合的含义不是指各网络在物理上的兼并合一，而是指高层业务应用 的融合，即技术上互相渗透，网络层上实现互通应用层上使用相同的协议，但运行和管理 是分开的。其目标是通过各种通信网资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的 高效网络，满足用户在任何时间、任何地点，以可接受的质量和费用，安全地享受多种业务，

3、如声音、数据、图像、影像等。目前，NGN中有一种实现三网融合的重要技术-IMS（IPMultimediaSystem,IP多媒体子系统）,IMS为未来的多媒体应用提供一个通用的业务平台，向全IP网业务体系的网络融合迈进了重要一步。2 IMS的概念与网络架构IMS是由所有能提供多媒体服务的核心网功能实体组成的，包括了与信令和承载相关 的功能实体的集合IP多媒体业务是基于IETF定义的会话控制能力之上和利用PS域及多 媒体承载来实现的。为了实现接入的独立性和支持无线终端与In ter net互操作的平滑性， IP多媒体子系统尽量采用与IETF 致的因特网标准它定义的接口也跟IETF的因特网标准 尽

4、可能地一致，如采用了 IETF的SIP协议。IP多媒体核心网子系统使PLMN的运营商能给 他们的用户提供基于因特网的应用、服务和协议的多媒体业务。这里并不是要把这些业务变 成IP多媒体子系统的标准，而是为了让PLMN的运营商和第三方的业务提供者来发展这些 业务。IP多媒体核心网子系统能集中语音、图像、消息、数据和基于Web的技术来为无线 用户服务，并把因特网的发展和无线通信的发展结合起来。下图是IMS网络架构图：IMS多媒体核心网UEMwI-CSCFCx -H - HSST-亠- P-CSCFGm :IP-CANGq十PDFSGSN GGSNGoMw一十Mg MGCFMnMjMGWGPRS接入

5、网IM CNMi CxIS-CSCFPSTNInternet .：: PSTN/CS :IMS 网络架构图IMS 系统根据逻辑管理功能分为控制平面和用户平面。图中 IM CN 为 IP 多媒体 核心网， IP-CAN 为 IP 接入网，虚线为信令传输通道，实线为用户平面数据通道。 IP 多媒体子系统中包括呼叫会话控制功能 (CSCF) 、归属用户服务器 (HSS) 、媒体网关 (MGW)/媒体网关控制功能(MGCF)、出口网关控制功能(BGCF)等模块。通用分组无线 服务(GPRS)是全球移动通信系统(GSM)和通用移动通信系统(UMTS)网络的分组交换 (PS)域，它通过分组数据协议(PDP

6、)上下文给附着的用户设备(UE)提供IP连接。IMS的核心处理模块是CSCF，按功能又分为三个逻辑实体：代理呼叫控制功能 (P-CSCF)、查询呼叫控制功能(I-CSCF)、服务呼叫控制功能(S-CSCF)。P-CSCF是UE 接入 IMS 多媒体核心网时信令所经过的第一个接入点，它的作用类似于 SIP 代理器， 负责验证请求、处理和转发双向SIP信令I-CSCF的功能是提供到归属网络的入口， 将归属网络的拓扑对其它网络隐藏起来，并可通过HSS灵活选择S-CSCF。S-CSCF包 含有网络运营者所需要的状态信息，负责进行 IMS 网络的会话管理，如协助注册、会 话控制和业务支持等。 HSS 是

7、用户和业务的数据库，主要存放用户认证信息、签约用 户的 Profile 及动态信息、网络策略规则和设备标识寄存器信息等。其中网络策略规则 在应用服务于某个用户时对申请的资源、 QoS 等进行决策。 MGCF 为该分组域与其他 电路域的互联提供控制信令以控制 MGW。 BGCF 主要实现呼叫路由功能，负责选择 IMS网络与PSTN(或CS域)互通的网络，生成呼叫详细记录等。3 IMS的版本目标与技术特点IMS( IP多媒体子系统)整体框架初次于2002年在3GPP3GPP( 3rd Gen eration Partnership Project，即第三代合作伙伴计划)在R5版本提出，其目的是通过

8、开放的业务 接口和SIP ( Session Initiation Protocol，会话初始协议)促进多媒体业务的发展，R6版本主要针对移动接入网；R7完成了固定宽带接入的相关工作,包括了 ADSL的接入方式，同时还使电路域和IMS域更加紧密地结合，R8主要针对Commom IMS、IMS支持企业网、Cable接入等方面进行规定，目前R9正在制定中。IMS技术正在被其他一些国际标准 化组织所接受，并以此为基础补充、完善、构架下一代网络（NGN）。IMS全业务网络分成了四个部分：IMS核心控制部分、应用层、接入层以及传统 TDM/R4网络互通层面。IMS与下层IP接入网络相互独立，基于的是SI

9、P协议，支持IPv6， 负责多媒体业务的会话控制，提供QoS保障和计费管理，因此用IMS实现不同制式系统间 的网络融合很受关注。IMS技术具有以下特点：（1）IMS是一个核心控制层，接入IMS网的接入网是IP-CAN，即接入网可以是任 何 IP 网：WCDMA 网、CDMA2000 网、WLAN 或者 ADSL、Cable 都可以接入到 IMS 域。IMS提供的核心控制层面与接入无关，这样才可以真正地实现FMC（ Fixed-Mobile Con verge nee，固网与移动网的融合）。（2）IMS可以实现号码与人的绑定，不管用户采用什么样的终端进行通信，使用哪种 接入网进行通信,IMS都可

10、以用一个号码来标示这个用户，并且用户可以同时注册在多个 不同类型的终端上实现一号通。（3）IMS网络结构中，应用层面与接入网络无关，业务层面通过开放的接口与IMS 控制层面相连。这种结构使业务开发商可以非常独立地开发业务，然后通过IMS提供给各 种接入环境下的用户，大大加快了业务开发速度。IMS域具有漫游的特性，不管用户从哪 里接入网络，都可以通过IMS漫游或者GGSN （ Gateway GPRS Support Node , GPRS网关支持节点）漫游的方式回到家乡的CSCF （ Call Session Control Funetion,呼叫会话控制实体）上，由CSCF提供服务。IMS具

11、有控制网络资源使用的能力，用户对网络资源的 控制受到IMS的限制。虽然IMS是针对移动通信而提出的，但在实现网络融合愿望的驱动下,IMS已经扩展 到固网通信领域。尽管IMS也采用了软交换的机制，但是IMS不同于传统软交换的一个关 键地方就是在核心控制层面引入HSS（原籍用户服务器）。这一点继承了蜂窝移动通信系 统特有的网络技术，沿用原籍网络和访问网络的概念，采用移动性管理技术以及集中设置的 网络数据库支持用户漫游和切换。IMS代表了网络融合技术发展的最新趋势，与软交换体 系架构相比，它在满足人们对多媒体业务需求的基础上，对漫游支持能力、标准体系架构、 协议的统一性、网络整体架构等方面提出了更加

12、完善的解决方案。4 IMS的发展现状IMS的概念自问世以来，就以快速发展的态势在世界范围内不断推广、应用。其发展 过程及趋势可以归纳为以下三个阶段：起步阶段（2002 - 2004年）；IMS试验网部署阶段 （2005 - 2010年）；稳定发展阶段（2010年以后）。IMS在全球表现出良好的发展势头。在国外的部署中，由于部分运营商没有经历软交 换的引入阶段，在VoIP、降低网络成本、FMC等因素的推动下,IMS的网络部署速度相对 国内更快。例如at&t和Verizon都将IMS作为未来网络的基础架构来进行建设并将IMS 纳入网络重建/转型这一重大战略之中。Verizon强调了在融合上的适时性

13、，在融合前IMS 核心网与现有网络要并行运行一段时间。at&t将建立单一 IMS核心网，该核心网一开始就 能服务于其所有业务领域，而无需与其它网络在相当长时间内并行运行。在我国，中国移动虽然在软交换技术应用上与固网运营商相比有较大差距，但是其在IMS技术应用方面加快了步伐，例如：浙江移动在2008下半年就启动了全省的IMS试验网项目，2009年上半年，中国移动同时在全国多个省启动了 CM-IMS试验网建设，并在一些试点省份实现了网络互通，部分业务完成了跨网络的测试，验证了 IMS跨省规模组网的 能力。中国电信2009年也在多个省份启动了IMS试点项目，如江苏电信IMS试点网络实 现了包括固定、

14、移动、互联网在内的多网络视频业务的融合，其高清视频会议业务支持包括 EV-DO手机、SIP电话、软终端、固话、视频会议终端等多种终端同时参与视频会议，符 合IMS多媒体会议应用发展方向。5 开发与应用 IMS 过程中应注意的几个问题IMS具有广阔的发展前景，但是在其开发和应用过程中应注意把握好以下几个方面的 问题：（1 ）将固定通信网和移动通信网融合为一盘棋综合考虑，在业务提供、运维体系、承 载传输和呼叫控制等多方面、多层次进行融合，避免重蹈传统竖井网络的覆辙。（2）注重开放的体系架构，充分借鉴互联网业务开发模式，把第三方作为创新主体， 形成一种真正开放的业务开发和运营模式。（3）进一步统一标

15、准，提高不同厂家设备的兼容性。（4）应用IPV6，为物联网的发展预留丰富的地址资源。（5）将绿色、高效、节能的理念融入发展的全过程，网络建设和业务开发并举，网络 发展和业务发展相互促进、共同繁荣。6 结束语IMS同时为固定终端和移动终端提供多媒体业务而固定和移动接入又存在许多差异，因此许多问题变得复杂，很多技术问题需要更加深入的研究和探讨，但是,IMS的先进性是不容质疑的，它将推动和促进三网融合的步伐进一步加快。参考文献：1 鲁义轩运营商理性对待“IMS虚热” 通信世界周刊, 2010年4月6日2 虞险云.IMS的国外部署思路与经验.通信世界周刊， 2010年4月6日 张智江等基于IMS融合、开放的下一代网络北京：人民邮电出版社，20074 余浩等.下一代网络原理与技术.北京：电子工业出版社， 2007 蒋亮下一代网络移动IPv6技术北京：机械工业出版社，20056 张云勇.下一代网络业务开放技术.北京：电子工业出版社，20047 蔡康，李洪等下一代网络（NGN）业务及运营北京：人民邮电出版社，2005万晓榆下一代网络技术与应用北京：人民邮电出版社，2003作者信息： 王培国，男，硕士，成都军区某部高级工程师。 郑军，男，硕士，成都军区某部主任兼高级工程师。