IMS网络间漫游互通方案探讨

李朋+杨结友

【摘要】 IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为IP时代的核心网标准架构。IMS作为VoLTE的核心业务控制网络，配合LTE和EPC网络实现端到端的分组业务。本文对IMS网络间路由实现、互通架构、网络间接口、IMS漫游过程、PCRF策略进行探讨。

【关键词】 IMS LTE IMS网间互通

一、引言

IMS（IP多媒体子系统）网间互通是指用户在移动到归属运营商以外的国家或地区后仍能继续使用IMS业务。IMS漫游可以在已经签署漫游协议的国家或地区，运营商网络之间进行。

二、IMS漫游组网

GSMA IR.65规范中IMS漫游有以下三种组网实现方式：

（1）IMS标准漫游组网：UE获得漫游地网络的IP连接，由漫游地提供P-CSCF（代理呼叫会话控制功能）通过BG（边界网关）与归属地IMS核心网互通，实现IMS漫游。

（2）漫游地S-GW/P-GW接入归属地IMS组网：不需要漫游地支持IMS，通过漫游地P-GW提供数据业务本地出口访问归属地IMS 核心网的P-CSCF，IMS业务全部由归属地提供。

（3）漫游地S-GW，归属地P-GW接入归属IMS组网：不需要漫游地支持IMS，通过漫游地S-GW（服务网关）提供数据通道与归属地P-GW互通，实现访问归属地IMS核心网的P-CSCF，IMS业务全部由归属地提供。

采用组网（1）的标准漫游架构，要求漫游地和归属地采用IMS网络实现漫游互通。此方案是IMS的标准漫游架构，本文重点研究IMS标准漫游互通方案。

三、IMS网络间互通

标准IMS漫游互通方案中，通过IBCF/TrGW实现IMS网间漫游和互通。IBCF/TrGW可以提供网间信令与媒体面路由、网络拓扑隐藏、编解码转换和IPv4/v6互通等功能。支持优化媒体路由（OMR）功能，提供用户面转接时的优化路由。完成路由选择、NAT转换、拓扑隐藏、应用层网关、SIP信令适配、产生CDR、呼叫限制等功能。

IMS漫游用户通过漫游地提供的P-CSCF接入，然后經漫游地IBCF/TrGW、IPX、归属地IBCF/TrGW访问归属地IMS，完成VoLTE注册和呼叫处理。

3.1 IMS网络间接口

运营商通过IBCF与IPX网络互连，当IMS呼叫在网络A与B之间建立时，SIP请求通过IMS A的出口IBCF发送到IPX，在由IPX转发到IMS B的入口IBCF。

IBCF（互通边界控制功能）通过Mx接口（SIP协议）与本网IMS其他的SIP网元实体交互，如与P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF等网元交互。

IBCF通过Ix接口（H.248协议）下发媒体信息（包括QoS信息和媒体邦定信息）给IBGF，控制IBGF完成媒体NAT（网络地址翻译）、QoS控制、编解码转换等功能。

3.2 IMS漫游过程

当UE从归属地运营商B漫游至运营A，IMS漫游过程可以分为UE附着、VoLTE注册、VoLTE基本呼叫三个部分，如下图：

（1）UE附着：漫游UE在运营商A的LTE网络发起接入请求，更新位置信息，并由运营商A的PCRF网元提供QoS策略和计费控制信息，建立QCI=5的缺省IMS APN承载，完成附着请求。

（2）VoLTE注册：漫游用户通过漫游地运营商A的P-CSCF接入IMS网络，并通过漫游地的TrGW、IPX网络和归属地的TrGW注册到归属地的S-CSCF，并由归属地的IMS核心网提供业务。用户注册成功后漫游地P-CSCF和归属地S-CSCF互相保存对方的主机域名地址，用于后续呼叫路由寻址。

（3）VoLTE基本呼叫：当漫游用户注册成功后即可发起呼叫流程。运营商A的P-CSCF与运营商B的S-CSCF中间网元完成呼叫路由及接续，把呼叫路由到归属地运营商B的IMS网络实现呼叫业务流程。

3.3 IMS漫游PCRF策略

由于标准IMS漫游架构需要使用漫游地的P-GW和P-CSCF，因此必须使用已知的IMS APN。使用IMS APN附着时，PDN连接建立同时也建立一个QCI=5的缺省承载，用来传输IMS中的SIP信令。IMS的语音数据由网络侧触发建立QC1=1的专用承载来传输。对于业务的QoS策略控制，通过PCRF下发策略触发专用承载的建立。

IMS漫游标准组网中P-GW和P-CSCF均由漫游地提供，而PCRF位于归属地，因此需要涉及漫游地V-PCRF和归属地的H-PCRF交互。可能存在以下几种情况：

（1）漫游地P-CSCF直接下发业务特性给漫游地V-PCRF，V-PCRF根据漫游协议签订的静态默认策略，直接下发策略给漫游地P-GW执行，漫游用户不区分用户统一策略。

（2）漫游地P-CSCF通过Rx接口下发业务特性给归属地H-PCRF，漫游地P-GW通过Gx接口，直接获取归属地H-PCRF策略。但是在国际漫游中，由归属地策略直接控制漫游地P-GW可行性较差，且需要Rx接口和Gx接口均通过IPX网络做中转。

（3）漫游地P-CSCF通过Rx接口下发业务特性给漫游地V-PCRF，V-PCRF通过与H-PCRF之间的S9接口获取归属地策略，vPCRF通过Gx接口下发策略给漫游地P-GW。

漫游地和归属地PCRF的三种交互方式中第1种比较容易实现，仅需在漫游协议签订时规定好静态默认策略即可。

四、结束语

基于IMS的VoLTE语音业务，呼叫时延短、通话连续性好、通话质量清晰等优点。IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务，成为IP时代的核心网标准架构。VoLTE是运营商网络的演进方向，也是LTE语音业务的目标方案，IMS网络也将成为LTE时代各大运营商的部署目标。

参 考 文 献

[1]波克申科，梅耶尔（著），望玉梅，周胜（译）. IMS：IP多媒体概念和服务[M]. 机械工业出版社. 2011.

[2] 强磊，饶少阳，陈卉. IMS核心原理与应用[M]. 人民邮电出版社. 2008.

[3]文旭桦. IPX承载VoLTE国际漫游的组网方案研究[J]. 移动通信， 2016，40（15）： 54-58.

[4] GSMA IR.65 v24.0. IMS Roaming and Interworking Guidelines [S]. 2017.

[5] GSMA IR.88 v15.0. LTE and EPC Roaming Guidelines[S]. 2016.endprint