IMS网络构建研究

白晓剑 耿容

中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司 523129

摘要：在IMS的网络结构中，业务的实现都是通过AS来完成的，本文主要是对IMS网络构建的进行研究，研究构建IMS网络对现有的固网智能业务实现方案。

关键词：IP多媒体子系统；IMS网络结构；网络互通

引言

为支持IP多媒体业务的发展，第三代移动通信伙伴组织在Release5中提出了IP多媒体子系统---IMS，这一系统的提出使人们改变了对于传统网络的认识。IMS网络体系是基于会话初始化的协议，它具有网络的接入无关性、业务与承载分离、控制与业务分离、业务开发灵活等特点。用户可以通过基于SIP的IMS网络，不受使用网络和使用终端的限制，能够随时随地的接入并获得相同的通信业务的服务。当前的网络市场竞争是日益激烈，客户们对于所需也在不断的变化，为了适应通信网络发展，降低网络运行成本，提升企业在市场内的竞争力，使得更多的客户满意，在移动和固定网络相融合的同时，IMS是相当关键的技术领域。

一、IMS网络的简介

IMS其全称是IP Multimedia Subsystem，它本质上是一种网络结构。IMS可以实现互联网、固定网络以及移动网络的所有业务，能够适应未来的通信网络多媒体业务发展的需求。跟现有的网络结构相比较，IMS网络只有承载层、控制层和应用层三层结构，能够灵活高效地集中性管理网络资源，从而提高网络能力，有利于多媒体业务的开发和应用。IMS网络的最终实现，将会改变现有的通信网络其运营方式，影响到通信设备厂商在整个市场的格局，是影响网络运营商决定性命运的关键。

二、研究IMS的目的

IMS可以实现原有网络的业务继承，满足现阶段的固网改造建设要求和运营商的业务发展需求。运营商可以根据自身的网络能力和网络规模，结合业务发展开发所需，保证在与现网互通的前提下，逐渐的一步步推进IMS网络建设，以达到最终能够实现全网络与简化通信网络结构真正意义上的互通融合目的。

三、IMS网络的特点

IMS网络与现有的网络相比，其网络结构更加的简单、清晰、合理，这些有利于业务的开发，打破了原有的业务发展模式，才能够实现真正意义上的网络融合。IMS网络有一下主要特点：

（一）3GPP定义上的IMS网络，采用的SIP協议，有很大的灵活性，能够实现与接入无关性。也就是说，我们的用户可以使用任意通信终端设备和任何的接入方式，随时随地的接入IMS网络，使通信业务服务想通。

（二）IMS网络的用户信息获取路由跟现有移动网络不同，用户其归属地存储着用户的相关数据信息，并且也只能够保存在用户的归属地内。IMS网络的用户在进行业务时都是要经过用户的归属地的，而不只是用户接入其身份证才必须到归属地认证。

（三）在IMS网络中，SIP是唯一的会话控制协议，在网络中不再需要多种不同呼叫信令的支持，所有的网络和终端都只是SIP，这就实现了端到端的SIP互通，业务灵活性大。

（四）所有的用户数据统一性存储在HSS，没有移动或者固定这样用户性质的定义，没法区分用户的终端性质。

（五）跟传统的通信网络不同，具体业务其实现不会受到IMS核心控制，而是新定义的业务应用负责完成触发及执行业务，而最初的业务是触发消息后由控制核心发送的。IMS无论是固定接入还是移动接入，用户群都可以实现其业务触发。

四、IMS网络构建研究

（一）业务系统研究

1.现有的业务继承

在现有网络业务完全继承的前提下，根据网元设置、网络的构建及工程施工难度，与以下4中方案对比：

1.1 现有固网的汇接局触发智能业务。如图4-1所示：

图4-1 现有固网汇接局触发方式

1.2 通过SCP支持SIP协议实现。如图4-3所示：

图4-3 SCP支持SIP协议方式

1.3 通过IM-SSF来实现。如图4-2所示：

图4-2 IM-SSF实现方式

1.4 新建AS平台替换现有的SCP设备。如图4-4所示：

图4-4 新建AS平台方式

2.新增AS平台

IMS网内新增MMTEL AS 用户规模可参照国内辽宁省内部分区域的用户规模来取定，参考见下表1-1

表1-1 MMTEL AS容量设置表

（二）网间互通

1.IMS网内的互通

在I-CSCF和S-CSCF中，实现IMS的网内互通。

2.IMS与移动联通固定语音网的互通

IM-MGW实现IMS网络跟固定网络之间的语音会话进行转换及互通MGCF实现对媒体的互通控制及信令的转换。

IMS网络和固定语音网的互通，如图2-2所示：

通过将各个机房的路由器汇聚连接到承载A网，以实现SS/G与MGCF/IM-MGW间的SIP IP互通。

3.IMS和其他运营商的互通

IMS网络和其他运营商之间的语音是不能直接互通的，必须是通过固网汇接局进行传递会话，来实现和其他运营商网络之间的间接性互通。

图2-2 IMS网络和固定语音网互通

4.IMS和移动联通的电路域互通

IMS网络和移动联通的电路域语音互通是通过了固定语音网络进行转接达到的，并不是直接性的互通。

（三）路由计划

1.IMS网的路由原则

IMS网内的路由器方式分为了动态解析和静态配置。通过DNS服务器域名解析后得到下一跳IP地址的，就是动态解析；配置网络当中的相邻网元IP地址以及路由，使得话路能够正常地接续，这就是静态配置。鉴于方便备份和方便网络后续调整两方面的考虑，IMS网元间的路由我们建议优先采用动态解析的方式。

1.1 IMS的用户会话

IMS作为主叫用户时，会话的请求通过域名解析被发送到注册的P-CSCF/AGCF，进行DNS查询，依据用户service-route的S-CSCF域名通过P-CSCF/AGCF再将呼叫路由至主叫S-CSCF，通过被叫用户的号码区号，来判断是否是省内用户。

当IMS作为被叫的时候，会话的请求在达到被叫I-CSCF时，查询被叫用户其所在的HSS而得到用户归属的S-CSCF域名，然后查询DNS得到S-CSCF的地址，最后将会话从路由发至用户归属的S-CSCF。

1.2 IMS的用户注册

经过对主叫用户其所在的HSS查询，再到DNS查询，然后由查到的用户归属S-CSCF域名去查到S-CSCF的地址，注册请求路由从I-CSCF发送到用户归属S-CSCF。

2.IMS网内语音互通路由

2.1 IMS的省内呼叫

省内的IMS网络用户相互拨打电话时，主叫S-CSCF会通过ENUM/DNS分析，把呼叫从路由送至被叫I-CSCF，通过HSS查询被叫服务的S-CSCF地址就被I-CSCF得到，被叫用户将会收到话路路由。

图4-5 IMS网省内呼叫媒体路由

图4-6 IMS网省内呼叫信令路由

2.2 IMS的省际呼叫

图4-7 IMS域内省际呼叫媒体路由

图4-8 IMS域内省际呼叫信令路由

3.IMS网的紧急呼叫路由计划

IMS网用户紧急呼叫，主叫用户P-CSCF把呼叫路由传送到E-CSCF，再由E-CSCF负责其紧急呼叫号码转换工作，然后把紧急呼叫用MGCF转达到真实紧急呼叫中心。

图4-9 IMS用户的紧急呼叫媒体路由

图4-10 IMS用户的紧急呼叫信令路由

（四）IMS用户的语音呼叫测试

根据IMS用户和省内固定网的用户去话的路由计划，安装相关IMS的设备，对于相关的设备进行不断的调测，建立起网络的测试环境，对进行用户语音的呼叫测试奠定基础。测试时需在局端侧配置一个在网固网软交换的用户和一台测试终端，用Wireshark这个软件进行SIP信令的数据抓包工作，Wireshark软件工作界面如图4-11：所示：

图4-11 Wireshark軟件工作界面

1、测试终端注册

图4-12 测试终端数据设置表

将表4-12的数据写入测试终端以后，重新启动这个测试终端，然后通过Wireshark软件进行数据抓包分析，测试终端发送REGISTER请求，鉴权信息确认了之后，最终再返回到200 OK回的测试终端，对用户信息的查询，状态显示为注册成，这就证实了设备鉴权的注册成功了，测试终端便可在测试环境内使用。

2、测试语音通话

图4-13 预测测试通话路由标识表

通过IMS网用户的呼叫测试，验证了IMS网用户注册成功了，这实现了IMS用户和现网用户之间的通话，证实了路由设计计划。因为测试环境和客观的资源条件有限，只能够进行较为简单的终端注册以及移动方向的语音的通话测试。

五、结束语

随着社会的物质文化和人们的生活水平不断提高，人们对于互联网以及个人的移动通信要求也是在不断的提高，因此我们需要更加高效且稳定的通信网络来满足用户的需求，人们现在所需的应该是能够不分移动还是固定，不分时段地点，能够随意地使用通信的服务。本文分了IMS网络和现网的语音互通路由的计划，通过了IMS网用户语音的通话测试，验证了IMS设计方案的可行性，有着不小的研究价值和社会价值。

参考文献：

[1] 王瑾，史海峰.基于IMS的全业务运营网络改造[J].通信技术，2012，45（12）：108-113.

[2] 糜正琨.基于IMS的固定和移动网络融合[J].中兴通讯技术，2008，13（3）：1-4.

[3] 黄育平，黄威.SIP协议在软交换中应用的研究[J].通信技术，2012，7（4）：45-47.

[4] 马顺.IMS网络的架设及应用[D].南昌大学，2012：4-6.