下一代网络中的软交换与IMS

王清春 孙 宇

（中国联通天津市分公司设备维护中心 天津 300052）

0 引言

随着互联网的蓬勃发展和社会经济的信息化，数据及多媒体业务已经迅速超越传统语音业务，成为巨大的通信需求。在此背景下，下一代网络（Next Generation Network，NGN）应运而生，且逐步发展壮大起来。NGN是以软交换为核心，能够提供语音、视频、数据等多媒体综合业务，采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。近年来的大规模商用结果证明，软交换体系在技术上已经基本成熟。同样 IMS 主要基于 SIP和Diameter等协议，是融合固定网、移动网和企业网的基础，是广泛认可的全业务统一核心网架构，是NGN的核心技术。

1 软交换

1.1 软交换概念

软交换的基本含义就是将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。

1.2 软交换体系结构

图1 软交换体系结构

接入层的功能是将各种用户终端和外部网络连接至核心网络，由核心网络集中用户业务并将它们传送到目的地。主要包括信令网关、媒体网关、接入网关等多种接入设备。

传输层可称为媒体传输平面或承载连接平面，负责提供各种信令和媒体流传输的通道，并将信息选录至目的地。采用分组技术，提供一个高可靠性的、提供 QoS 保证和大容量的统一的综合传送平台。传输层的主要网络部件为标准的IP 路由器，基于分组网络的软交换系统用网络本身作为交换部件。

控制层的主要网络部件为软交换设备。负责呼叫逻辑，处理呼叫请求，并指示传输层建立合适的承载连接，控制层的核心设备是软交换，软交换需要支持众多的协议接口，以实现与不同类型网络的互通。

应用层决定提供和生成哪些业务，并通知控制层做出相应的处理。在呼叫建立的基础上提供附加服务，承担业务提供、业务生成和维护、管理、鉴权、计费功能，利用底层的各种资源为用户提供丰富多彩的网络服务。

2 IMS

2.1 IMS技术概念

IMS（IP Multimedia Subsystem）是IP 多媒体子系统。它是一个开放的系统架构，利用各种无线和有限的接入技术，提供最为广泛的基于IP的语音、多媒体服务以及融合业务。IMS的主要特点有两点：一.SIP协议作为核心控制协议；顺应网络IP化的趋势，IMS系统SIP协议进行端到端的呼叫控制，使其可以提供的业务类型更加丰富。二.接入的无关性。IMS的接入无关性是指其终端既可以是移动终端，也可以是固定终端、多媒体终端等，接入方式既可以是无线的WLAN，也可以是有线的LAN、DSL等技术。从理论上可以实现用户无论采用什么样的设备，何时何地接入网络，都可以使用其归属地的业务；控制层和业务层之间的开放接口，使来自不同的接入网络呼叫/会话可以进行统一的处理。

2.2 IMS 的网络架构

IMS全业务网络分成了三个部分：业务/应用层、会话和呼叫控制层、传输和接入层。

图2 IMS网络结构

业务/应用层面：该层面独立于网络的控制层存在，保证业务开发和提供的独立性，主要实现传统的电话业务、智能网的接入以及提供基于SIP的非传统电信业务等。

会话和呼叫控制层：它的功能为建立、维持、终止应用层的端到端的会话。此外还包括注册用户位置和与用户有关的用户业务档次信息；反馈用户终端的特征信息；与会话对方协商会话类型和需求；修改已有会话的媒体资源（如信道带宽）以及终止现有会话等。该层核心功能实体为呼叫会话控制功能（CSCF）。

传送和接入层面：用户可以通过 GPRS、UMTS、WMN/WLAN和 CDMA、DSL、接入业务网，这些网络统称为IP-CAN。无论何种终端、何种接入方式都可以共享同一承载网络，从而充分利用网络资源，屏蔽网络的复杂性。

3 软交换与IMS 的分析比较

软交换和IMS 是固网向NGN 演进的不同阶段，但实现的目标是一致的，都是构建一个基于分组、层次分明、控制与承载分离、开放的下一代交换网络。在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离。

IMS起源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了对移动性的支持，在核心控制层面引入了HSS（归属用户服务器）。IMS在继承了软交换技术的基础上，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、完全基于会话启动协议（SIP）的呼叫控制、用户数据的集中管理、对智能终端完善的控制机制、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 等方面都比软交换有了很大提高。IMS 重点考虑的是IP 多媒体业务，包括文本、消息、视频、网络等综合业务。

IMS 和软交换的主要区别是在网络构架上。软交换网络体系基于主从控制的特点，使得其与具体的接入手段关系密切，而IMS 体系由于终端与核心侧采用基于IP 承载的SIP 协议，IP 技术与承载媒体无关的特性使得 IMS 体系可以支持各类接入方式，从而使得 IMS 的应用范围从最初始的移动网逐步扩大到固定领域。由于 IMS 体系架构可以支持移动性管理并且具有一定的服务质量（QoS）保障机制，因此 IMS 技术相比于软交换的优势还体现在宽带用户的漫游管理和QoS 保障方面。

4 基于IMS实现网络融合

IMS由通信界提出，其直接目标是支持固定和移动网络融合，长远目标是支持范围更广的消息通信网络融合。IMS是提供实时和非实时的 IP多媒体业务的通用体系结构，是实现电信网络融合和业务融合的核心技术。用户的业务需求是固定和移动融合的基本驱动力。不管是固定接入还是移动接入都是NGN目标网多种接入方式的一个子集。

4.1 承载层的融合

固定NGN和移动NGN（3G或B3G）对承载层的需求完全一致，都采用IP/ATM骨干网络，所以两者可以共享一个分组承载网。

4.2 控制层的融合

NGN实现了控制和承载的分离，控制层由统一的设备实现对语音和多媒体呼叫的控制。控制层面的融合是移动网络和固定网络NGN融合的核心内容，只有实现了控制层的融合，固定网络和移动网络才称得上真正的融合。固定网络和移动网络将共用NGN核心网，统一的控制层设备能够同时控制移动和固定用户的各种业务，并且利用同一媒体网关（MG）提供各种接口，同时支持移动、固定用户的接入。在控制层实现融合是固定和移动融合的理想境界，还有赖于IMS的发展和成熟。

4.3 业务层的融合

实现固定业务和移动业务的融合是固定和移动融合的最终目的，固定业务和移动业务的融合也是未来通信业务的亮点，是全业务运营商实施差异化竞争的重要手段，所以业务层融合是固定和移动融合的重点，而且业务层的融合可以先于核心网络的融合。使 IMS在未来融合的信息通信网络中继续保持其重要的地位，在积极研究扩大 IMS业务能力的同时，必须研究新的体系结构既能够包容IMS型业务，也能够包容非IMS型业务，由此形成融合的开放式的业务平面。这就是热点研究之中的业务代理技术，实际上就是架构在 IMS之上的综合业务平台，它至少能够提供 4大类业务：IMS类业务、消息类业务、流媒体业务、Web业务以及它们的组合，也就是说，除了IMS系统的SIP协议和API以外，业务平台还应能支持其他众多的非IMS系统协议和接口，由此构成融合的业务层。

5 结束语

网络融合是建立在网络可分离的前提下，只有这样才能灵活、开放地提供各种各样的业务。网络融合是一个发展过程，不是简单的对现有网络的合一，而是在网络演进的过程中逐步实现的。

[1]杨放春，孙其博.软交换与IMS技术[M].北京邮电大学出版社，2007.

[2]张智江等.基于IMS融合、开放的下一代网络[M].人民邮电出版社，2007.