基于IMS的电信网络融合
徐红军 2009/07/07
引言图1 R4结构图
BSS:基站子系统 RNS:无线网络子系统 SGSN:服务GPRS支持节点
GGSN:网关GPRS支持节点 HSS:归属用户服务器 MSC:移动交换中心
GMSC:网关移动交换中心 MGW:媒体网关 T-SGW:传输信令网关 R-SGW:漫游信令网关
1.R4接入部分
在原有GSM设备上叠加了3G的设备,也就是图1中的BSS和RNS,使得2G和3G的移动终端分别通过不同的基站接入到移动网络中。
2.R4核心网部分
核心网分为电路域和分组域,分组域主要有SGSN和GGSN两个网元,电路域主要有(G)MSCServer、MGW、T-SGW、R-SGW等网元。其作用是:SGSN主要负责移动性管理;GGSN主要完成与其他分组交换网络的连接;(G)MSCServer进行呼叫控制和移动性管理;MGW对媒体格式进行转换处理;T-SGW承担移动软交换网与PSTN的信令互通;R-SGW承担移动软交换网与传统移动信令网的信令互通。
3.软交换网络的优势
移动软交换网络分为应用层、控制层、传输层和接入层。这种分层结构使得移动软交换网相对于现在的GSM网络具有系统容量大、利于增值业务的开展、系统的维护和升级简单、采用以IP为主的分组传输方式节省了传输链路资源、与IMS融合更加容易等特点。GSM网络向移动软交换网络的演进是一种必然的趋势。
软交换网络和IMS的融合
IMS采用SIP协议进行端到端的呼叫控制,由于SIP属于应用层协议,与接入方式无关,这使得IMS对传统电信网、固定软交换网络和移动软交换网络进行融合成为可能,同时IMS在业务层面也支持对语音、视频、数据、即时消息等业务进行融合。
1.IMS功能实体
IMS的功能实体有代理呼叫控制功能(P-CSCF)、查询呼叫控制功能(I-CSCF)、业务呼叫控制功能(S-CSCF)、断点网关控制功能(BGCF)、媒体网关控制功能(MGCF)、媒体资源功能控制(MRFC)和媒体资源功能处理(MRFP)等。
P-CSCF是呼叫用户终端接入IMS的第一个网元,具有地址翻译功能。P-CSCF将SIP消息发送到用户终端归属地的I-CSCF。I-CSCF是用户终端归属地的接入点,在用户登记时通过I-CSCF查询HSS,为用户分配一个S-CSCF,将其它IP网络的SIP请求消息路由给S-CSCF,并具有隐藏本地网络拓扑的功能。S-CSCF具有登记功能,从HSS下载并临时存储用户信息,提供呼叫控制功能,对上层应用提供接口。BGCF选择与PSTN互通的网络,并选择MGCF。MGCF通过SIP协议与S-CSCF互通,通过H.248协议对媒体网关进行控制,通过SIGTRAN协议与信令网关连接,MGCF进行SIP消息和ISUP(ISDN用户部分)信令的转换,完成IP网络和PSTN的信令互通。MRFC的功能是媒体资源控制,通过H.248协议对MRFP进行控制。MRFP对媒体进行处理,例如编解码、混音等。
2.IMS与PSTN的互通
T-SGW将PSTN的NO.7信令消息转变为IP承载的M3UA消息,将MGCF发来的M3UA消息转换为MTP3消息,T-SGW仅仅是对底层承载方式进行适配,这样便完成了信令的互通。
由于媒体流的格式不一样,因此需要MGW进行媒体格式的转换。例如把PSTN侧的基于ATM传送的PCM编码转换为基于IP的RTP流。
3.IMS与固定软交换网络的互通
由于IMS网络和固定软交换网络都是基于软交换技术,基于IP承载并用SIP协议作为呼叫控制协议的,而且它们具有类似的开放业务接口,即由ITU提出的基于Parlay的标准接口和3GPP提出的基于OSA的标准接口,因此它们的互通从架构和协议上看比较容易。但由于IMS和固定软交换网分别从移动网和固网角度提出,仍有很多互通的问题需要解决。
4.基于IMS的网络融合
基于IMS的网络体系架构是下一代网发展的方向,其网络融合架构如图2所示。网络共分为四层,IMS处于会话控制层,通过分组域来传输信令和媒体流,IMS独立于电路域。在IMS域中,各网络单元之间的接口都有标准协议,MGCF和MGW、MRFC和MRFP之间的接口协议是H.248协议,MGCF和T-SGW之间的接口协议是SIGTRAN协议,其余网元之间的接口协议是SIP协议。
图2 基于IMS的网络融合架构
从网络的分层结构来看。融合指四个层次的融合。
(1)接入层的融合
在接入层,支持所有固定终端和移动终端的接入。
移动终端接入:移动终端可以通过2G/3G基站、WiMAX接入网或WiFi接入网等接入到IMS网络中。
固定终端接入:SIP终端可以直接接入到IP网络中;模拟终端、ISDN和ADSL等可通过接入网关接入,并被适配至IP网络;H.323终端通过终端适配接口完成H.323协议和SIP协议的转换。并被接入到IMS网络中。
(2)传输层的融合
在基于分组的承载网络上,通过ATM,IP,MPLS等技术,运用InterServ/DiffServ机制,使QoS得到保证、资源得到充分利用。
(3)会话控制层的融合
统一的会话控制是网络融合的核心,这个层次的融合是最复杂的。会话控制层的融合包括IMS、固定软交换网、PSTN、移动软交换网和传统移动信令网等的融合。IMS与PSTN通过T-SGW实现信令互通,通过MGW实现媒体流的互通。IMS与传统移动信令网通过R-SGW实现信令互通。
(4)应用层的融合
应用层包括SIP应用服务器、Parlay/OSA和智能网。Parlay/OSA提供的标准应用编程接口(API),提供了一个开放的业务平台,有利于第三方的业务提供。具体的业务,如语音、视频、即时消息、数字集群等都可以融合在统一的平台上。
基于IMS融合需要研究的问题
1.IMS与固定软交换网络的互通
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