IMS網絡間漫游互通方案探討

李朋+楊結友

【摘要】 IMS由于支持多種接入和豐富的多媒體業務，成為IP時代的核心網標準架構。IMS作為VoLTE的核心業務控制網絡，配合LTE和EPC網絡實現端到端的分組業務。本文對IMS網絡間路由實現、互通架構、網絡間接口、IMS漫游過程、PCRF策略進行探討。

【關鍵詞】 IMS LTE IMS網間互通

一、引言

IMS（IP多媒體子系統）網間互通是指用戶在移動到歸屬運營商以外的國家或地區后仍能繼續使用IMS業務。IMS漫游可以在已經簽署漫游協議的國家或地區，運營商網絡之間進行。

二、IMS漫游組網

GSMA IR.65規范中IMS漫游有以下三種組網實現方式：

（1）IMS標準漫游組網：UE獲得漫游地網絡的IP連接，由漫游地提供P-CSCF（代理呼叫會話控制功能）通過BG（邊界網關）與歸屬地IMS核心網互通，實現IMS漫游。

（2）漫游地S-GW/P-GW接入歸屬地IMS組網：不需要漫游地支持IMS，通過漫游地P-GW提供數據業務本地出口訪問歸屬地IMS 核心網的P-CSCF，IMS業務全部由歸屬地提供。

（3）漫游地S-GW，歸屬地P-GW接入歸屬IMS組網：不需要漫游地支持IMS，通過漫游地S-GW（服務網關）提供數據通道與歸屬地P-GW互通，實現訪問歸屬地IMS核心網的P-CSCF，IMS業務全部由歸屬地提供。

采用組網（1）的標準漫游架構，要求漫游地和歸屬地采用IMS網絡實現漫游互通。此方案是IMS的標準漫游架構，本文重點研究IMS標準漫游互通方案。

三、IMS網絡間互通

標準IMS漫游互通方案中，通過IBCF/TrGW實現IMS網間漫游和互通。IBCF/TrGW可以提供網間信令與媒體面路由、網絡拓撲隱藏、編解碼轉換和IPv4/v6互通等功能。支持優化媒體路由（OMR）功能，提供用戶面轉接時的優化路由。完成路由選擇、NAT轉換、拓撲隱藏、應用層網關、SIP信令適配、產生CDR、呼叫限制等功能。

IMS漫游用戶通過漫游地提供的P-CSCF接入，然后經漫游地IBCF/TrGW、IPX、歸屬地IBCF/TrGW訪問歸屬地IMS，完成VoLTE注冊和呼叫處理。

3.1 IMS網絡間接口

運營商通過IBCF與IPX網絡互連，當IMS呼叫在網絡A與B之間建立時，SIP請求通過IMS A的出口IBCF發送到IPX，在由IPX轉發到IMS B的入口IBCF。

IBCF（互通邊界控制功能）通過Mx接口（SIP協議）與本網IMS其他的SIP網元實體交互，如與P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、BGCF等網元交互。

IBCF通過Ix接口（H.248協議）下發媒體信息（包括QoS信息和媒體邦定信息）給IBGF，控制IBGF完成媒體NAT（網絡地址翻譯）、QoS控制、編解碼轉換等功能。

3.2 IMS漫游過程

當UE從歸屬地運營商B漫游至運營A，IMS漫游過程可以分為UE附著、VoLTE注冊、VoLTE基本呼叫三個部分，如下圖：

（1）UE附著：漫游UE在運營商A的LTE網絡發起接入請求，更新位置信息，并由運營商A的PCRF網元提供QoS策略和計費控制信息，建立QCI=5的缺省IMS APN承載，完成附著請求。

（2）VoLTE注冊：漫游用戶通過漫游地運營商A的P-CSCF接入IMS網絡，并通過漫游地的TrGW、IPX網絡和歸屬地的TrGW注冊到歸屬地的S-CSCF，并由歸屬地的IMS核心網提供業務。用戶注冊成功后漫游地P-CSCF和歸屬地S-CSCF互相保存對方的主機域名地址，用于后續呼叫路由尋址。

（3）VoLTE基本呼叫：當漫游用戶注冊成功后即可發起呼叫流程。運營商A的P-CSCF與運營商B的S-CSCF中間網元完成呼叫路由及接續，把呼叫路由到歸屬地運營商B的IMS網絡實現呼叫業務流程。

3.3 IMS漫游PCRF策略

由于標準IMS漫游架構需要使用漫游地的P-GW和P-CSCF，因此必須使用已知的IMS APN。使用IMS APN附著時，PDN連接建立同時也建立一個QCI=5的缺省承載，用來傳輸IMS中的SIP信令。IMS的語音數據由網絡側觸發建立QC1=1的專用承載來傳輸。對于業務的QoS策略控制，通過PCRF下發策略觸發專用承載的建立。

IMS漫游標準組網中P-GW和P-CSCF均由漫游地提供，而PCRF位于歸屬地，因此需要涉及漫游地V-PCRF和歸屬地的H-PCRF交互。可能存在以下幾種情況：

（1）漫游地P-CSCF直接下發業務特性給漫游地V-PCRF，V-PCRF根據漫游協議簽訂的靜態默認策略，直接下發策略給漫游地P-GW執行，漫游用戶不區分用戶統一策略。

（2）漫游地P-CSCF通過Rx接口下發業務特性給歸屬地H-PCRF，漫游地P-GW通過Gx接口，直接獲取歸屬地H-PCRF策略。但是在國際漫游中，由歸屬地策略直接控制漫游地P-GW可行性較差，且需要Rx接口和Gx接口均通過IPX網絡做中轉。

（3）漫游地P-CSCF通過Rx接口下發業務特性給漫游地V-PCRF，V-PCRF通過與H-PCRF之間的S9接口獲取歸屬地策略，vPCRF通過Gx接口下發策略給漫游地P-GW。

漫游地和歸屬地PCRF的三種交互方式中第1種比較容易實現，僅需在漫游協議簽訂時規定好靜態默認策略即可。

四、結束語

基于IMS的VoLTE語音業務，呼叫時延短、通話連續性好、通話質量清晰等優點。IMS由于支持多種接入和豐富的多媒體業務，成為IP時代的核心網標準架構。VoLTE是運營商網絡的演進方向，也是LTE語音業務的目標方案，IMS網絡也將成為LTE時代各大運營商的部署目標。

參 考 文 獻

[1]波克申科，梅耶爾（著），望玉梅，周勝（譯）. IMS：IP多媒體概念和服務[M]. 機械工業出版社. 2011.

[2] 強磊，饒少陽，陳卉. IMS核心原理與應用[M]. 人民郵電出版社. 2008.

[3]文旭樺. IPX承載VoLTE國際漫游的組網方案研究[J]. 移動通信， 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