IMS網(wǎng)絡構建研究

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摘要：在IMS的網(wǎng)絡結(jié)構中，業(yè)務的實現(xiàn)都是通過AS來完成的，本文主要是對IMS網(wǎng)絡構建的進行研究，研究構建IMS網(wǎng)絡對現(xiàn)有的固網(wǎng)智能業(yè)務實現(xiàn)方案。

關鍵詞：IP多媒體子系統(tǒng)；IMS網(wǎng)絡結(jié)構；網(wǎng)絡互通

引言：為支持IP多媒體業(yè)務的發(fā)展，第三代移動通信伙伴組織在Release5中提出了IP多媒體子系統(tǒng)---IMS，這一系統(tǒng)的提出使人們改變了對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡的認識。IMS網(wǎng)絡體系是基于會話初始化的協(xié)議，它具有網(wǎng)絡的接入無關性、業(yè)務與承載分離、控制與業(yè)務分離、業(yè)務開發(fā)靈活等特點。用戶可以通過基于SIP的IMS網(wǎng)絡，不受使用網(wǎng)絡和使用終端的限制，能夠隨時隨地的接入并獲得相同的通信業(yè)務的服務。當前的網(wǎng)絡市場競爭是日益激烈，客戶們對于所需也在不斷的變化，為了適應通信網(wǎng)絡發(fā)展，降低網(wǎng)絡運行成本，提升企業(yè)在市場內(nèi)的競爭力，使得更多的客戶滿意，在移動和固定網(wǎng)絡相融合的同時，IMS是相當關鍵的技術領域。

一、IMS網(wǎng)絡的簡介

IMS其全稱是IP Multimedia Subsystem，它本質(zhì)上是一種網(wǎng)絡結(jié)構。IMS可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、固定網(wǎng)絡以及移動網(wǎng)絡的所有業(yè)務，能夠適應未來的通信網(wǎng)絡多媒體業(yè)務發(fā)展的需求。跟現(xiàn)有的網(wǎng)絡結(jié)構相比較，IMS網(wǎng)絡只有承載層、控制層和應用層三層結(jié)構，能夠靈活高效地集中性管理網(wǎng)絡資源，從而提高網(wǎng)絡能力，有利于多媒體業(yè)務的開發(fā)和應用。IMS網(wǎng)絡的最終實現(xiàn)，將會改變現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡其運營方式，影響到通信設備廠商在整個市場的格局，是影響網(wǎng)絡運營商決定性命運的關鍵。

二、研究IMS的目的

IMS可以實現(xiàn)原有網(wǎng)絡的業(yè)務繼承，滿足現(xiàn)階段的固網(wǎng)改造建設要求和運營商的業(yè)務發(fā)展需求。運營商可以根據(jù)自身的網(wǎng)絡能力和網(wǎng)絡規(guī)模，結(jié)合業(yè)務發(fā)展開發(fā)所需，保證在與現(xiàn)網(wǎng)互通的前提下，逐漸的一步步推進IMS網(wǎng)絡建設，以達到最終能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)絡與簡化通信網(wǎng)絡結(jié)構真正意義上的互通融合目的。

三、IMS網(wǎng)絡的特點

IMS網(wǎng)絡與現(xiàn)有的網(wǎng)絡相比，其網(wǎng)絡結(jié)構更加的簡單、清晰、合理，這些有利于業(yè)務的開發(fā)，打破了原有的業(yè)務發(fā)展模式，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡融合。IMS網(wǎng)絡有一下主要特點：

（一）3GPP定義上的IMS網(wǎng)絡，采用的SIP協(xié)議，有很大的靈活性，能夠?qū)崿F(xiàn)與接入無關性。也就是說，我們的用戶可以使用任意通信終端設備和任何的接入方式，隨時隨地的接入IMS網(wǎng)絡，使通信業(yè)務服務想通。

（二）IMS網(wǎng)絡的用戶信息獲取路由跟現(xiàn)有移動網(wǎng)絡不同，用戶其歸屬地存儲著用戶的相關數(shù)據(jù)信息，并且也只能夠保存在用戶的歸屬地內(nèi)。IMS網(wǎng)絡的用戶在進行業(yè)務時都是要經(jīng)過用戶的歸屬地的，而不只是用戶接入其身份證才必須到歸屬地認證。

（三）在IMS網(wǎng)絡中，SIP是唯一的會話控制協(xié)議，在網(wǎng)絡中不再需要多種不同呼叫信令的支持，所有的網(wǎng)絡和終端都只是SIP，這就實現(xiàn)了端到端的SIP互通，業(yè)務靈活性大。

（四）所有的用戶數(shù)據(jù)統(tǒng)一性存儲在HSS，沒有移動或者固定這樣用戶性質(zhì)的定義，沒法區(qū)分用戶的終端性質(zhì)。

（五）跟傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡不同，具體業(yè)務其實現(xiàn)不會受到IMS核心控制，而是新定義的業(yè)務應用負責完成觸發(fā)及執(zhí)行業(yè)務，而最初的業(yè)務是觸發(fā)消息后由控制核心發(fā)送的。IMS無論是固定接入還是移動接入，用戶群都可以實現(xiàn)其業(yè)務觸發(fā)。

四、IMS網(wǎng)絡構建研究

（一）業(yè)務系統(tǒng)研究

1、現(xiàn)有的業(yè)務繼承

在現(xiàn)有網(wǎng)絡業(yè)務完全繼承的前提下，根據(jù)網(wǎng)元設置、網(wǎng)絡的構建及工程施工難度，與以下4中方案對比：

1.1 現(xiàn)有固網(wǎng)的匯接局觸發(fā)智能業(yè)務。如圖4-1所示：

圖4-1 現(xiàn)有固網(wǎng)匯接局觸發(fā)方式

1.2 通過SCP支持SIP協(xié)議實現(xiàn)。如圖4-3所示：

圖4-3 SCP支持SIP協(xié)議方式

1.3 通過IM-SSF來實現(xiàn)。如圖4-2所示：

圖4-2 IM-SSF實現(xiàn)方式

1.4 新建AS平臺替換現(xiàn)有的SCP設備。如圖4-4所示：

圖4-4 新建AS平臺方式

2、新增AS平臺

IMS網(wǎng)內(nèi)新增MMTEL AS 用戶規(guī)模可參照國內(nèi)遼寧省內(nèi)部分區(qū)域的用戶規(guī)模來取定，參考見下表1-1

表1-1 MMTEL AS容量設置表

（二）網(wǎng)間互通

1、IMS網(wǎng)內(nèi)的互通

在I-CSCF和S-CSCF中，實現(xiàn)IMS的網(wǎng)內(nèi)互通。

2、IMS與移動聯(lián)通固定語音網(wǎng)的互通

IM-MGW實現(xiàn)IMS網(wǎng)絡跟固定網(wǎng)絡之間的語音會話進行轉(zhuǎn)換及互通MGCF實現(xiàn)對媒體的互通控制及信令的轉(zhuǎn)換。

IMS網(wǎng)絡和固定語音網(wǎng)的互通，如圖2-2所示：

圖2-2 IMS網(wǎng)絡和固定語音網(wǎng)互通

通過將各個機房的路由器匯聚連接到承載A網(wǎng)，以實現(xiàn)SS/G與MGCF/IM-MGW間的SIP IP互通。

3、IMS和其他運營商的互通

IMS網(wǎng)絡和其他運營商之間的語音是不能直接互通的，必須是通過固網(wǎng)匯接局進行傳遞會話，來實現(xiàn)和其他運營商網(wǎng)絡之間的間接性互通。

4、IMS和移動聯(lián)通的電路域互通

IMS網(wǎng)絡和移動聯(lián)通的電路域語音互通是通過了固定語音網(wǎng)絡進行轉(zhuǎn)接達到的，并不是直接性的互通。

（三）路由計劃

1、IMS網(wǎng)的路由原則

IMS網(wǎng)內(nèi)的路由器方式分為了動態(tài)解析和靜態(tài)配置。通過DNS服務器域名解析后得到下一跳IP地址的，就是動態(tài)解析；配置網(wǎng)絡當中的相鄰網(wǎng)元IP地址以及路由，使得話路能夠正常地接續(xù)，這就是靜態(tài)配置。鑒于方便備份和方便網(wǎng)絡后續(xù)調(diào)整兩方面的考慮，IMS網(wǎng)元間的路由我們建議優(yōu)先采用動態(tài)解析的方式。

1.1IMS的用戶會話

IMS作為主叫用戶時，會話的請求通過域名解析被發(fā)送到注冊的P-CSCF/AGCF，進行DNS查詢，依據(jù)用戶service-route的S-CSCF域名通過P-CSCF/AGCF再將呼叫路由至主叫S-CSCF，通過被叫用戶的號碼區(qū)號，來判斷是否是省內(nèi)用戶。

當IMS作為被叫的時候，會話的請求在達到被叫I-CSCF時，查詢被叫用戶其所在的HSS而得到用戶歸屬的S-CSCF域名，然后查詢DNS得到S-CSCF的地址，最后將會話從路由發(fā)至用戶歸屬的S-CSCF。

1.2IMS的用戶注冊

經(jīng)過對主叫用戶其所在的HSS查詢，再到DNS查詢，然后由查到的用戶歸屬S-CSCF域名去查到S-CSCF的地址，注冊請求路由從I-CSCF發(fā)送到用戶歸屬S-CSCF。

2、IMS網(wǎng)內(nèi)語音互通路由

2.1 IMS的省內(nèi)呼叫

省內(nèi)的IMS網(wǎng)絡用戶相互撥打電話時，主叫S-CSCF會通過ENUM/DNS分析，把呼叫從路由送至被叫I-CSCF，通過HSS查詢被叫服務的S-CSCF地址就被I-CSCF得到，被叫用戶將會收到話路路由。

圖4-5 IMS網(wǎng)省內(nèi)呼叫媒體路由

圖4-6 IMS網(wǎng)省內(nèi)呼叫信令路由

2.2 IMS的省際呼叫

圖4-7 IMS域內(nèi)省際呼叫媒體路由

圖4-8 IMS域內(nèi)省際呼叫信令路由

3、IMS網(wǎng)的緊急呼叫路由計劃

IMS網(wǎng)用戶緊急呼叫，主叫用戶P-CSCF把呼叫路由傳送到E-CSCF，再由E-CSCF負責其緊急呼叫號碼轉(zhuǎn)換工作，然后把緊急呼叫用MGCF轉(zhuǎn)達到真實緊急呼叫中心。

圖4-9 IMS用戶的緊急呼叫媒體路由

圖4-10 IMS用戶的緊急呼叫信令路由

（四）IMS用戶的語音呼叫測試

根據(jù)IMS用戶和省內(nèi)固定網(wǎng)的用戶去話的路由計劃，安裝相關IMS的設備，對于相關的設備進行不斷的調(diào)測，建立起網(wǎng)絡的測試環(huán)境，對進行用戶語音的呼叫測試奠定基礎。測試時需在局端側(cè)配置一個在網(wǎng)固網(wǎng)軟交換的用戶和一臺測試終端，用Wireshark這個軟件進行SIP信令的數(shù)據(jù)抓包工作，Wireshark軟件工作界面如圖4-11：所示：

圖4-11 Wireshark軟件工作界面

4、測試終端注冊

圖4-12 測試終端數(shù)據(jù)設置表

將表4-12的數(shù)據(jù)寫入測試終端以后，重新啟動這個測試終端，然后通過Wireshark軟件進行數(shù)據(jù)抓包分析，測試終端發(fā)送REGISTER請求，鑒權信息確認了之后，最終再返回到200 OK回的測試終端，對用戶信息的查詢，狀態(tài)顯示為注冊成，這就證實了設備鑒權的注冊成功了，測試終端便可在測試環(huán)境內(nèi)使用。

5、測試語音通話

圖4-13 預測測試通話路由標識表

通過IMS網(wǎng)用戶的呼叫測試，驗證了IMS網(wǎng)用戶注冊成功了，這實現(xiàn)了IMS用戶和現(xiàn)網(wǎng)用戶之間的通話，證實了路由設計計劃。因為測試環(huán)境和客觀的資源條件有限，只能夠進行較為簡單的終端注冊以及移動方向的語音的通話測試。

結(jié)束語

隨著社會的物質(zhì)文化和人們的生活水平不斷提高，人們對于互聯(lián)網(wǎng)以及個人的移動通信要求也是在不斷的提高，因此我們需要更加高效且穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡來滿足用戶的需求，人們現(xiàn)在所需的應該是能夠不分移動還是固定，不分時段地點，能夠隨意地使用通信的服務。本文分了IMS網(wǎng)絡和現(xiàn)網(wǎng)的語音互通路由的計劃，通過了IMS網(wǎng)用戶語音的通話測試，驗證了IMS設計方案的可行性，有著不小的研究價值和社會價值。

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