电信软交换网络向IMS平滑演进的探讨

    摘要ETSITISPAN在3GPP定义的IMS的基础上增加了对固定接入方式的支持，并作为固网NGN的标准。本文介绍了ETSITISPAN中IMS的体系架构，对软交换和IMS的技术特点进行了分析和比较，并探讨了软交换网络向IMS平滑演进的具体举措。

    引言

    IMS目前在业界备受关注，公认是固网和移动网演进的一个重要环节，是未来网络融合的焦点，是实现FMC的最佳途径。

    目前电信运营商已经建设了软交换网络，软交换向IMS的平滑演进就成了一个值得关注的课题。

    1、3GPP中IMS的体系架构

    IMS最初是由3GPP在R5版本中提出的，3GPP定义的IMS的体系架构如图1所示。

    图1 3GPP定义的IMS的体系架构

    图1中的逻辑功能实体包括：CSCF（Call Session Control Function，呼叫会话控制功能）、MGCF（Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能）、IMS-MGW（IMS Media Gateway，IMS媒体网关）、BGCF（Breakout Gateway Control Function，出口网关控制功能）、MRFC（Multimedia Resource Function Controller，多媒体资源功能控制器）、MRFP（Multimedia Resource Function Processor，多媒体资源功能处理器）、SLF（Subscription Locator Function，签约定位功能）、HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）等。

    2、TISPAN中IMS的体系架构

    由于IMS是基于SIP的呼叫控制，基于端到端的IP架构，因此具备了与接入无关的特性。不论是移动接入网如GPRS、UTRAN，还是固定接入网如LAN、Cable等，都可以由IMS实现统一的会话控制。因此TISPAN和ITU-T在制定固网NGN标准的时候，也把IMS引入进来，作为固网NGN体系架构的基础，在3GPP原有工作的基础上增加了对固定接入方式的支持，并根据固网的需求增加了新的逻辑功能实体如PES、PSS、NASS、RACS等。

    TISPAN定义的IMS的体系架构如图2所示。

    图2 TISPAN定义的IMS的体系架构

    TISPAN新增的逻辑功能实体的功能如下：

    2.1PES（PSTN/ISDN Emulation Subsystem，　固网仿真子系统）

    PES业务主要是为了支持NGN对PSTN/ISDN的替代，向连接到NGN的传统的PSTN/ISDN终端提供原有的业务，使得用户具有与传统PSTN/ISDN业务的相同体验。

    （1）出发点：NGN建设过程中传统终端及PSTN/ISDN业务的移植和过渡。

    （2）主要考虑的问题：

    ①NGN环境中，用户正在使用的传统终端无法一次替换，如何接入NGN网络?

    ②在NGN逐步建设过程中，如何逐步替代原有PSTN/ISDN网络?

    （3）环境特点：新终端与传统终端共存。

    （4）PES必须提供原PSTN/ISDN所提供的ISUP或其它PSTN/ISDN呼叫模式，以及信令传输和互通。

    （5）具体实现时可以建设AGCF（Access Gateway Control Function，接入网关控制功能），通过AG、IAD为传统终端提供仿真业务。

    （6）过渡的功能实体，满足电信法规管制要求，在NGN全部建设完成后，PES将自然消亡。

    2.2PSS（PSTN/ISDN Simulation Services，固网模拟业务）

    PSS业务主要是向NGN终端提供类似于PSTN/ISDN的业务，包括PSTN/ISDN的基本业务和补充业务，但不一定是全部，同时也包含基于SIP的业务。

    （1）出发点：从用户使用的角度体验NGN业务的延续性。

    （2）主要考虑的问题：NGN环境中，用户使用新的VoIP语音和其它多媒体终端，如何提供与传统PSTN/ISDN业务相似的业务，保证用户使用业务的习惯和延续性?

    （3）环境特点：NGN终端、NGN网络。

    （4）提供业务从用户体验上与传统PSTN/ISDN业务相似即可，没有必要提供PSTN/ISDN呼叫模式及信令协议。

    （5）不断发展的NGN业务应用，随着用户使用习惯的培育逐步引入新的IMS业务特征。

    2.3NASS（Network Attachment Subsystem，网络附着子系统）

    NASS主要功能包括：IP地址分配、接入网络配置、接入层认证授权、位置管理等。

    NASS架构如图3所示。

图3 NASS架构

    图3中的逻辑功能实体注释如表1所示。

    表1 NASS架构图中的逻辑功能实体注释

    2.4RACS（Resourceand Admission Control Subsystem，资源和准入控制子系统）

    RACS主要功能包括：接纳控制、资源预留、策略控制、NAT穿越、NAT/关口控制、QoS控制等。

    RACS架构如图4所示。

    图4 RACS架构

    图4中的逻辑功能实体注释如表2所示。



    表2 RACS架构图中的逻辑功能实体注释

    3、软交换和IMS的比较

    软交换和IMS是固网向NGN演进的不同阶段。IMS不仅继承了软交换的技术特点，如控制和承载相分离、业务和控制相分离、智能终端接入和开放业务环境提供，而且还进一步发展了软交换的技术特点，如体系架构的开放性、端到端的全IP架构、完全基于SIP的呼叫控制、用户数据的集中管理、对智能终端的完善的控制机制、强大的多媒体业务提供能力等。此外，IMS在标准化程度、移动性支持、接入无关性、QoS等方面较软交换也有了很大提高。

    将软交换和IMS进行比较，如表3所示：

    表3 软交换和IMS的比较

    由此可见，从技术趋势来看，开放与融合程度更高的IMS代表着固定移动网络融合的趋势，是未来的发展方向。软交换和IMS是固网向NGN发展的不同阶段，软交换可以平滑演进到IMS。

    4、网络演进

    4.1PSTN、软交换和IMS三者的关系

    PSTN向软交换网络继而向IMS网络的演进将是一个漫长的过程，三者在网上将会长期共存。

    软交换SS和IMS是PSTN向NGN演进的不同阶段，中国电信总工程师韦乐平曾对三者的关系做过一个很形象的描述，如图5所示。

    图5 PSTN软交换和IMS三者的关系

    从图5可以清楚地看出，演进步骤如下：PSTN→SS与PSTN共存→IMS、SS与PSTN共存→PSTN消失，IMS与SS共存→SS消失，IMS一统天下。

    PSTN向软交换网络继而向IMS网络演进的网络架构如图6所示。

    图6 PSTN向IMS网络演进的网络架构

    4.2软交换向IMS演进的具体举措

    先对软交换网元中已有的功能模块进行软件升级、标准化改造和功能独立，使其具备IMS网元（如CSCF、MGCF、BGCF、MRFC、MRFP等）的功能，逐步演进成为符合TISPAN标准的IMS系统；再将现网中的SHLR演变为HSS，协议接口也由MAP+/ISUP+演变为Diameter/MAP；最后根据实际网络运营情况，合理地将这些逻辑功能实体组合或分离成相应的物理实体。

    5、结论

    FMC意味着“一个终端，一个号码，一个帐单，一致的业务体验”，而IMS正是现阶段业界公认实现FMC的最佳途径。

    IMS本质上仍属于软交换技术范畴，但网络更加分布化，符合NGN的发展方向。软交换和IMS是固网向NGN发展的不同阶段，软交换可以平滑演进到IMS。