中兴通讯IMS网络演进方案

摘要：IMS作为多媒体业务控制平台和网络融合平台，受到业务、成本和网络融合的驱动。本文详细分析了中兴通讯的IMS网络的演进策略和网络演进方案，帮助运营商实现网络融合的愿望，提供全业务的网络体系架构，为当前和未来的行业竞争提供利器。

关键词：IMS 演进 驱动力 软交换 互联互通 融合

一、 IMS引入的驱动力

　　作为多媒体业务控制平台和网络融合平台的IMS（IP Multimedia Subsystem），其在未来电信业务和网络运营中的作用，已经为业界共识。那么究竟什么是引入IMS的驱动力呢？

1.  业务驱动

　　IMS的引入是由业务驱动的。随着对通信需求的不断提高，人们已经不能满足于简单的语音电话业务，而是追求多元的通信手段和个性化的多媒体通信体验。能够有效提高ARPU值的多媒体业务将是运营商的主要收入来源，运营商提供多媒体业务的能力将决定其未来的收益能力和在通信市场的竞争力。

2.  成本驱动

　　IMS的引入又是由成本驱动的。运营商多媒体业务提供能力包括建设和发展多媒体业务平台和IMS网络。在多媒体业务发展的初期，运营商会对市场需求明确的多媒体业务，采用专有业务平台，快速投入并获得收益，避开对IMS网络的建设要求，节约投资。随着多种业务的开展，这种规避IMS网络建设带来的业务平台累计投资成本及业务网络管理成本将不断增长并超过原本需要的IMS网络建设成本。而且，由于专有平台的限制，多种多媒体业务之间共性的功能将不能得到共享，如此存在重复投资的浪费，并且这种重复投资在将来新业务开展中仍然存在，不可避免。

　　由此而言，采用专有业务平台只能是市场迫切需求的权益之计，基于IMS网络的多媒体业务平台才是长远之策。

3.  融合驱动

　　IMS的引入也是由融合驱动的。业界公认IMS作为固定移动融合网络的控制平台，可以为运营商提供全业务的网络运营能力，规避多个业务网络的运维成本。IMS融合的优势吸引了国际和国内的运营商考虑研究和储备IMS技术，分析演进和融合策略。ISPAN/ITU-T等标准组织都在致力于基于IMS的网络融合标准的制定。

二、 网络演进策略

　　IMS网络演进策略涵盖网络演进线路、演进成本分析、演进驱动力分析等内容。本文仅限于对网络演进线路进行分析讨论。

　　下面我们假设某运营商是一个固网移动全业务运营商，拥有一个GSM网络和一个局部区域已经应用软交换技术的PSTN网络。整个基于IMS的网络演进分为4个阶段。

1.  网络演进第一阶段

　　如图1所示。GSM网络、PSTN网络和SS网络分别有其电信管理系统。这样一个运营商，正处于网络IP化改造的初始阶段，并已经实施了SS改造策略，将传统的PSTN业务采用基于IP和SIP的SS技术服务。这是一个正确的方向，顺应了网络IP化的趋势。

图1  网络融合中的演进阶段

2.  网络演进第二阶段

　　为了达到固网和移动融合的目标，仅仅采用SS技术还不能满足要求。中兴通讯建议演进的第二阶段是：

　　● 继续深入地建设IP骨干网络；

　　● 继续PSTN网络的SS改造；

　　● 统一多个网络的管理系统，建立统一的面向固网移动融合的TMN；

　　● 以3GPP R4演进2G的GSM网络，建立UMTS网络，其中可以采用先核心网演进，再无线接入网演进的策略。

　　在Phase 2阶段结束之时，我们将拥有一个全IP的核心网络，一个统一的网络管理系统TMN，一个能够提供宽带无线数据业务的UMTS网络。

　　我们知道3GPP R4的一个弊端就是没有能够引入新的业务和业务模式，为此，我们需要利用IMS技术，满足新业务的需求。IMS为UMTS网络创建了一个多媒体业务控制平台，也是一个公认的固网移动融合的平台，所以，Phase 3阶段的主要任务是根据网络整体情况引入IMS技术。

3.  网络演进第三阶段

　　中兴通讯建议演进的第三阶段是：

　　● 基于UMTS网络有步骤地引入IMS技术，建立业务控制平台和业务平台；

　　● 分离并迁移软交换网络中用户数据到统一的用户数据库HSS系统；

　　● 基于软交换网络有步骤地引入IMS技术，分割软交换功能体，实现固定接入特有的IMS体系（可能需要非标准技术）。

　　在Phase 3阶段结束之时，我们将拥有一个基于UMTS IMS的统一的业务控制台和业务平台，一个统一的用户数据库系统HSS，一个具有非标准成分的IMS-SS网络。

　　这个阶段是迈向固网和移动融合的关键阶段，所以我们将在下文展开阐述。

　　从运营商角度考虑，引入IMS技术还不能算是完成了固网和移动的融合，IMS-SS网络可能存在非标准成分。在第四阶段将是一个基于TISPAN和3GPP标准的IMS网络融合阶段。

4.  网络演进第四阶段

　　中兴通讯建议演进的第四阶段是：

　　● 优化网络，以标准TISPAN和3GPP架构及协议演化IMS核心网；

　　● 优化接入网络，逐步减少和淘汰传统终端，完善宽带智能接入。

　　可见，四个阶段完成不同的演变任务，符合总体的向基于IMS的融合网络目标演进的策略，最终，中兴通讯可以帮助该运营商实现网络融合的愿望，提供全业务的网络体系架构，为应对现在和未来的行业竞争提供利器。

三、 网络演进方案

1.  UMTS R4向IMS演进

　　UMTS网络R4阶段是3G网络向软交换方式转变的一个重要阶段。这种MSC Server/MGW软交换的控制/承载分离模式在IMS域中也可以利用，例如MRFC/MRFP和MGCF/MGW。在综合考虑IMS网络演进过程中，我们将利用软交换模式的共性，研究平滑演进的可能线路。

2.  互联互通

　　图2描述了R4网络CS域与IMS域互联互通的关系。通常我们在引入新网络时，总考虑要将对现有网络的影响降低至最小。所以在建设初期，采用先局部地区尝试，后全网拓展的策略。在互联互通方面，也希望首先独立建设互通网关，避免对原有网络的改造。那么，在IMS网络试点成熟之后，我们将考虑如何简化业务网络。

图2  IMS与R4 CS互联互通

图3  GMSC Server/MGCF/MGW 综合关口局

3.  综合关口局

　　我们知道，GMSC Server/MGW和MGCF/IM-MGW都完成网关功能，而且都采用软交换的控制模式，两者之间有极大的共性。在一个运营商内部维护两个具有共性的网关，是不利于网络优化和发展的。所以，将GMSC Server/MGW或MGCF/IM-MGW升级成为综合关口局，同时包容两者的网关功能，是合理的选择（图3）。从与外网客观存在连接的GMSC Server/MGW升级，影响面相对更小一些。

4.  CS域设备重用

　　业务是驱动网络演进的一个主要推动力，以IMS业务模式替代CS域业务模式是未来发展的一个趋势。IMS网络融合阶段将以SIP应用服务模式提供传统CS域的呼叫业务和补充业务。在网络融合阶段，随着业务量从CS域逐渐转移到IMS/PS域，原有的MSC Server/MGW需要更新安置处理。从技术的可行性看，MSC Server/MGW的更新安置可以向传统业务服务器/媒体服务器演进（图4）。

图4  MSC Server/MGW演变成传统业务服务器和媒体服务器

　　传统业务服务器和媒体服务器之间遵循软交换的控制模式，这点和MSC Server/MGW是一致的。而且，MSC Server/MGW中已经存在有关CS域业务的处理逻辑和相应的网络资源，相应的设备供应商具有CS业务实现的经验和技术力量。综合而言，将MSC Server/MGW演变成传统业务/媒体服务器可以较充分地重用硬件设备和软件资源。对于Iu口的ATM设备资源，可以转移至PS域SGSN，实现重用。

　　需要说明，目前如何在IMS域模拟或仿真CS域业务还没有一个统一的标准，业务实现方式局限于设备供应商私有方案。对于增值业务而言，私有方案不会影响业务的实现和全网业务的放送。但对于CS域基本/补充呼叫业务，由于存在设备改造演进问题，需要结合运营商及设备供应商的力量，考虑一个标准实现方案，以利于网络演进。

　　还有另外一条途径重新安置MSC Server/MGW，即升级改造为MGCF/IM-MGW，如同GMSC Server/MGW升级成为综合关口局。这里就不重复说明。需要指出，在CS域改造完毕之后，综合关口局的GMSC Server功能将无需存在。

5.  软交换SS向IMS演进

　　本节主要阐述软交换体系向IMS的演变。需要声明，中兴通讯UMTS产品系列和SS产品系列均构建于中兴通讯自主创新的下一代宽带IP通用平台之上，天生的具备良好的可移植性和低成本演进的特点。中兴通讯建议的无缝演进线路非常适合中兴通讯产品方案，但不一定适用于其他设备供应商的产品。

6.  统一IP承载

　　在演进的Phase2阶段（图5），运营商拥有一个全IP的核心承载网路，为UMTS和SS提供统一的IP核心。在这个网络中，UMTS负责向移动用户提供语音电话、短消息、宽带视频电话、Internet接入、信息浏览、Clip观赏等基本业务和增值业务，而SS则负责向固定用户提供相关的业务。该阶段是构建于同一个IP网络的两个逻辑分离的业务网络，UMTS和SS之间采用互通网关完成互联互通。

图5  UMTS与软交换SS网络并存，共享一个骨干IP网络

7.  引入UMTS IMS、用户数据剥离

　　在引入IMS技术阶段Phase 3，为了便于网络运营和管理，避免由于技术引入带来的业务质量的波动，中兴通讯建议充分利用UMTS和SS的特点，分步骤分别向IMS演进。

　　首先，Phase3-1阶段（图6），考虑引入基于3GPP标准的IMS，叠加在UMTS PS域之上，完成IP多媒体业务的控制。升级HLR系统成为支持IMS的HSS系统。在SS域，采用中兴通讯专有的SHLR技术，分离SS中用户数据。该技术可以提供集中数据管理，方便地实现固定用户的游牧功能。

图5  UMTS与软交换SS网络并存，共享一个骨干IP网络

图6  引入UMTS IMS和从SS剥离用户数据(Phase 3-1)

8.  统一数据管理、开放SS业务接口

　　下一步，Phase3-2阶段将实现SS业务接口的开放和业务移植（图7）。参考IMS体系中ISC接口的规范，中兴通讯建议以ISC接口的方式开放SS体系，并考虑根据实际业务情况将部分业务功能转移到SIP应用服务器实现，减轻SS的业务负荷，实现向IMS技术的一个质的迈进。在该阶段，我们还将SHLR归并入HSS体系，实现固定和移动用户数据的统一管理。

图7  统一用户数据管理和开放SS业务接口(Phase 3-2)

　　完成了Phase3-2以后，SS体系已经具备IMS的雏形，实现了统一的用户数据管理和开放的业务接口。下一步，将考虑实现IMS核心和IMS边缘的分离。

9.  SS实体分裂为IMS功能实体

　　Phase3-3阶段将SS分离成为一个负责完成SIP路由和控制，提供开放业务接口的CSCF（IMS核心），一个P-CSCF负责完成宽带SIP终端的接入控制和一个AGCF负责完成哑终端及智能终端接入（图8）。需要指出，AGCF除了完成接入控制，还将配合CSCF和SIP AS完成TISPAN所定义的PSTN/ISDN仿真业务PES的实现。为了简化表述，在TISPAN规定的一些网络功能体，有部分融入到AGCF、P-CSCF、IAD、AG和MSP中实现，还有部分未在图示中显现。

图8  UMTS IMS与分布的SS并存(Phase 3-3)

　　从技术的角度分析，Phase3阶段各步骤并不是必须严格遵照实施，具体实施可以进行调整修订。但从网络可持续性发展和网络运维的角度考虑，按照上述步骤实施有其合理的一面。

　　在Phase 3阶段结束之后，我们可以获得一个应用了IMS技术的固定和移动初步融合的网络，实现了用户意义上的融合，业务平台的融合，IMS控制面的融合（如果UMTS IMS和IMS-SS均采用中兴通讯方案）和网络管理的融和。

四、 中兴通讯解决方案特点

　　IMS解决方案是目前所有移动解决方案中涉及领域最广的，中兴通讯IMS的主要特点如下：

　　● 基于下一代IP统一宽带平台

　　● 基于ETSI/3GPP/3GPP2/TISPAN/ITU-T/OMA等国际标准

　　● 提供IMS全系列网元功能

　　● 支持R4网络平滑演进

　　● 提供全业务解决能力

　　● 提供固定和移动网络融合能力

　　● 提供USPP完成用户数据融合和ZXUP10完成业务融合

　　IMS顺应了通信网络发展的趋势，确定了其在未来的全IP移动通信网的重要地位。在IMS之上可以开发丰富的IP多媒体应用。可以说，IMS是未来移动核心网发展的核心，是部署新业务的基石。中兴通讯作为中国最大的上市通信设备供应商，充分考虑运营商实际情况，能提供不同阶段平滑演进的组网策略，有信心也有实力为客户提供完美的IMS解决方案。