IMS网络发展面临问题探讨

冯传奋 王少波 李爱娇等

[摘要]文章首先介绍中国移动的IMS网络现状，然后探讨IMS网络发展面临的主要问题，包括PS域接入、关口局融合、SBC架构以及基于策略的QoS引入等方面，并针对上述问题给出相应的解决建议。

[关键词]IMSPS域接入关口局融合SBC架构QoS

1IMS网络现状

目前，中国移动采用分省独立建设与区域中心统一建设相结合的方式全面部署CM-IMS。由于大部分省份采用分省独立建设方式，因此，本文主要针对分省独立建设CM-IMS的场景进行分析和探讨。

分省独立建设方式的网络架构如图1所示。

CM—IMS核心网设备主要包含HSS/SLF、P-CSCF、I/S/E-CSCF/BGCF、SBC、ENUM/DNS、MGCHIM-MGW等。

CM-LMS业务面向有业务需求的集团客户、家庭和个人客户开放。目前已规范的业务能力有：多媒体电话业务、统一Centrex业务、IMS多媒体彩铃业务、融合一号通业务、多媒体会议业务、即时消息业务、传真业务、高清视频会议、紧急呼叫等。

2IMS网络面临的问题及建议

2.1PS域接入

IMS域引入初期。现网PS域为IMS域提供接入，与IMS域业务分担。PS域主要通过GGSN与SBC之间的Gj接口接入IMS域，如图2所示。

目前GSN设备一般集中放置在几个地市，没有下放到各地市。因此，若无GSN设备业务区的PS域用户接AIMS域时，将存在话务迂回的问题。例如，假设地市A(无GSN设备)的PS域用户接入IMS域，则话务路由为：地市A的PS域用户→地市B的SGSN→地市B的GGSN→地市A的SBC。话务要通过地市B的GSN再回到地市A的SBC，存在明显的话务迂回。

话务迂回的问题，可以通过两种方案来解决。一种方案是GSN直接通过所在地的SBC接入IMS，但此方案的缺点是削弱了SBC对本地用户的控制能力，即地市A的SBC无法对地市A的PS用户接入IMS域进行控制。另一种方案是将GSN设备下放到各地市，但这将导致GSN设备利用率降低。

初期由于话务量较少，可以暂时保持现有接入方式。随着用户规模及业务量的逐渐增加，建议将GSN设备逐步下放，以减少PS域接入IMS域的话务迂回。

2.2关口局融合

CM-IMS由于使用铁通号码资源开放业务，用户到本地市外网用户的去话及所有来话需要铁通关口局进行转接。对于用户到省内或省外外网用户的去话，除了利用铁通的关口局外，还需要利用铁通的长途局，会占用铁通的长途资源，这样就增加了对铁通网络的依赖性。因此，为了减少对铁通网络的依附，需尽快实现移动关口局与铁通关口局的融合。

(1)实现方案

方案一：暂保留目前网络结构，铁通到外网话务通过铁通关口局汇聚后经移动关口局疏通到外网，如图3左边所示。此融合方案只需修改铁通关口局的路由配置。并增加移动关口局到铁通关口局及电信、联通关口局的链路需求。为了解决铁通关口局单点隐患，对于铁通在本地网有单关口局、且有其它汇接局或端局的情况下，可选择容量满足要求的端局或汇接局实现网间互联话务双节点；对于铁通在本地网仅有一个端局，且兼做关口局及汇接局的情况下，网间话务可以直接通过一对融合关口局实现与其它运营商互联。

方案二：铁通到外网话务直接经移动关口局疏通到外网，具体如图3右边所示。此融合方案需要修改铁通端局的路由配置，增加移动关口局到铁通关口局及电信、联通关口局的链路需求，铁通关口局的功能消退，可以独立做汇接局。

(2)方案对比

针对以上两种方案，我们分别从局数据配置、投资、安全性、扁平化演进及互联互通等方面进行了对比，详见表1。

对比上述两种方案，针对不同的场景建议如下：

场景一：铁通到外网话务维持现状或逐步衰减

随着“移固替代”趋势的加剧，铁通到外网话务将基本维持现状或呈逐步衰减的趋势。考虑到对现网影响最低，建议在此场景下采用方案一。

场景二：铁通到外网话务逐步增大

如铁通出现“杀手”级业务，铁通到外网话务呈逐步增大，则建议采用方案二，铁通关口局功能逐渐消退，独立为汇接局；铁通端局到外网需求均由移动关口局疏通。

2.3SBC架构

目前SBC存在两种架构，一种是集成式SBC，另一种是分离式SBC架构。下面对这两种实现架构进行对比，具体如表2所示。

从表2可以看出基于分离式架构的SBC实现了信令与媒体分离，有利于网络的灵活扩容，基于信令/媒体能力独立衡量网络指标，同时也有利于引2kRACS/PCC架构、降低成本，因此建议后续统一采用分离式SBC架构。引入分离式SBC架构后，IMS网络如图4所示，在IMS网络中，分离式SBC内部主要实现P-CSCF部分功能和BGW的功能。

2.4基于策略的QoS引入

IMS部署初期，是由SBC在承载网边缘提供最基本的QoS控制，包括：带宽隔离、接入许可控制、编解码检查和包过滤等。随着IMS业务增长，网络上会同时存在不同业务和不同用户，如何使用有限的资源给用户带来更好的体验，给运营商带来更大的收益，是QoS部署的最主要任务。

基于策略的QoS部署给运营商带来的收益主要体现在以下两个方面：

(1)差异化服务带来更好的可运营性。运营商可以合理有效地对网络资源进行分配和使用，提高资源的利用率和服务质量。针对多样化的业务制定多样化的运营策略，针对不同的业务制定不同的收费策略。

(2)更高的资源利用率带来更大的利润。用户可根据自身业务条件申请QoS优先级别，运营商通过一定QoS保证机制满足高优先级用户和特殊业务满意度，针对大多数普通用户，则可以在保证一定公平性的基础上通过将资源尽可能地分配给用户来提升整个系统的吞吐量，以更高效的利用整个网络资源。

目前主要有两种实现基于策略的QoS控制的架构，一种是PCC架构，由3GPP提出，主要针对移动接入；另一种是RACS架构，由ETSI TISPAN提出，主要针对固定接入。

(1)PCC架构

3GPP给出了基于PCC的架构，如图5所示。主要包含PCRF和PCEF等网元。PCRF提供了面向策略与计费执行功能(PCEF)有关业务数据流的检测、门控、QoS和按流计费的网络控制功能。PCEF提供业务数据流检测、策略实施和按流计费功能。

(2)RACS架构

TISPAN给出了RACS架构，如图6所示。主要包含SPDF、A-RACF等主要网元，向业务层提供基于策略的传输控制，主要完成策略控制、资源预留、接纳控制、NAT穿越及门控等功能。

(3)IMS引入基于策略的QoS后架构

结合3GPPATISPAN给出的两种架构，我们给出了IMS的基于策略的QoS架构，如图7所示。需引入PCRF及SPDF结合A-ARCF、NASS网元实现策略决策功能，现网的BRAS/SR及GGSN/SAE-GW等实现策略执行功能。其中，PCRF可以与PS域共用。

3结束语

本文首先对IMS网络架构及业务能力进行了描述，在此基础上探讨了目前IMS网络发展面临的几个主要问题，并给出了相关建议。随着JMS网络的发展，为了减少PS域接入的话务迂回，建议将GSN设备逐步下放；并需要尽快实现移动关口局与铁通关口局的融合，减少对铁通网络的依附。此外，在网络后续建设中应逐步引入分离式架构的SBC及基于策略的QoS控制，以构建低成本、可管可控、更加灵活的1MS网络。

参考文献

[1]ETSI ES 282. 003 V3. 4. 1. Resource and Admission Control Sub-System (RAGS): Functional Architecture. Sep 2009.

[2]3GPP TS 23.203 V9.3.0. Policy and Charging Control Architecture. Dec 2009.

作者简介

冯传奋：工程师，博士毕业于北京邮电大学，任职于中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，主要从事电信网络规划研究工作。目前已发表论文10余篇，其中SCI检索5篇，EI检索3篇。

王少波：工程师，硕士毕业于山东大学，任职于中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，从事电信网络规划设计研究工作。

李爱娇：高级工程师，注册咨询(投资)工程师，毕业于南京邮电学院无线电工程系，任职于中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，从事电信网络规划设计研究工作。