IMS接入方案探讨

admin

IMS 接入方案探讨
古亚辉 北京电信规划设计院有限公司

【摘要】 IMS 网络技术起到替换老旧 PSTN 端局和软交换端局的作用。在进行 PSTN 网退网时，应重点研究 IMS 如何安
全、有效的接入大量公众用户、集团用户，根据现有接入方式制定切实可行的接入方案，保证原有语音业务的安全割接。
【关键词】 IP 多媒体子系统 接入网关控制功能 会话边缘控制 代理呼叫会话控制功能

一、引言

   IMS 以固网 PSTN 网改作为起步，通过 IMS 网络替换现网中的老，旧 PSTN 端局设备，不仅可以很好的实现节能减排，降低运营成本，同时还能最大程度的保持现有的网络业务，运营模式，并能灵活方便的开发新的业务应用，另外，IMS 网络还具有面向固定移动融合的特点，可以为今后的固移融合奠定网络基础，做到投资保护。通过IMS 核心网中边缘节点与接入网的融合方案探讨，对于PSTN 网改起到一定推进作用。本文主要阐述 PSTN 语音业务通过接入网上联 P-CSCF、AGCF 网元的布局方案。

二、固定接入网概述
   2.1 IMS 总体架构
   IMS 网络的基础架构主要分为三层：用户接入层、会话控制层和应用层。从网络分层的角度看，IMS 的目标网络可以划分为业务层、核心层、承载层和接入层四个层次。固网领域 IMS 接入终端分为固定接入和互联网接入两种。固定接入终端采用 PON、IAD、AG、PBX 接入方式，含 H.248 协议和 SIP 协议两种终端。互联网接入终端采用SIP 协议，含软、硬终端和 IAD。IMS 实施后，使用 H.248 协议的固网用户通过接入网关控制功能（AGCF）接入 IMS 网络。AGCF 兼做协议转换功能，接入 H.323 标准的 IP 用户交换机（IP PBX）、综合业务接入设备（IAD）。SIP 协议（非 IMS 标准）的 IP PBX、I-AD。新发展的 Internet 用户，使用符合 3GPP 标准的软终端，包括 Win PC、Mac PC、WinCE、iPhone、Android 等多个版本，通过会话边界控制器（SBC）接入呼叫会话控制代理功能（P-CSCF）。

   利用 IMS 进行固网接入的总体架构如图 1 所示：

   2.2 IMS 总体接入方案
  原有 PSTN 固网用户主要通过基于 PON 承载方式、IP上行的 AG 接入方式和传统的 DSLAM 接入方式三种方式进行改造。对于可信任的接入网元，比如 FTTC 的 MDU 设备放置在模块局或交接间，AG 设备放置在局方可管理和可控的环境下，只提供给最终用户线路，属于运营商可信任的接入设备，所以用户设备可以通过 H.248 协议连接到IMS 网 元 AGCF 中 ，SIP 协 议 的 终端 设 备接 入 IMS 网 元P-CSCF 中。对于不可信任接入网元，比如 FTTH 的 ONT 设备，这种设备主要放置在用户家中，话机等设备通过 ONT设备直接连接到核心网络中，属于不可控的环境，家庭用户可以对终端设备进行相关操作，属于运营商不可信任的网元，所以接入设备通过 H.248/SIP 协议首先接入 SBC 设备中进行私网穿越，由 SBC 设备连接 AGCF 或 P-CSCF。

   三、固定接入网演进方案
   3.1 AG 接入方案

  AG 主要面向有一定规模的企业用户或居 住密 度大的用户以及老旧小区用户。接入方式包括：POTS、ISDN、音频专线、DDN 专线等窄带接入，提供的业务主要是面向POTS 终端的基本业务与补充业务。
   AG 需支持 Session timer 功能，可选支持 SIP option 心跳机制。Session timer 时长可配置，默认 15 分钟。

  AG 接入 IMS 有两种模式：（1） 上行出 H.248 接口通过 AGCF 接入 IMS 核心网；（2） 上行 出 SIP 口通 过P-CSCF 接入 IMS 核心网。

  对于现网已部署的 AG 设备可以按照以上两种模式接入 IMS。
   AG 接入组网如图 2 所示：

   3.2 xPON 接入方案

  用于 FTTx 接入的 xPON 设备除了作为宽带承载的应用方式以外，还可接入语音设备为用户提供语音及多媒体业务。PON 接入的语音设备主要包括 ONU 内置的 I-AD、SIP Phone 以及 PC 软终端等，接入 IMS 的协议主要有IMS SIP 和 H.248 两 种：（1）xPON 内置的 SIP IAD 或 接入SIP Phone 以及 PC 软终端通过软件升级的方式，支持 IMS SIP 协议，通过 P-CSCF 接入 IMS 核心网；（2）xPON 的内置 IAD 上行 H.248 接口保持不变，通过 AGCF 接入 IMS核心网。

  下面是两种接入方式的比较：

   通过以上比较，IMS SIP 接入方式符合 IMS 的标准要求，既支持原有的 PSTN 补充业务，又能为用户提供多媒体业务，代表未来的发展方向，因此建议对于新发展的 FTTH用户尽量采用 IMS SIP 协议接入 IMS，对于 FTTB 用户可以继续采用 H.248 协议接入 IMS。考虑 IMS 网络的安全性，以上两种方式都必须通过 SBC 接入 IMS。

  3.3 NGN 向 IMS 演进方案
（1）固网 NGN 向 IMS 的演进有以下 2 种方式。方式一：升级法。将现有固网 NGN 系统直接向 IMS 架构演进：

  将固网 NGN 系统网元全部升级为 IMS 的网元，并补充相关 IMS 设备。将固网 NGN 网络直接升级为 IMS 网络，通过 IMS 网络开放业务。具体为固网软交换系统 SS 可以演进为 AGCF。固网软交换设备需要通过软件升级，配置AGCF 功能；单板利旧，同时按需扩容单板，以处理新增的SIP 消息流量。升级后的 IMS 网络既可以处理窄带语音业务，也可以处理多媒体业务。方式二：叠加法 。叠加方式是在现有固网 NGN 网络边叠加一个完整的 IMS 网络，现有固网 NGN 和新建 IMS 两个网络在一段时期内共存，并各自独立发展用户。当 IMS 系统逐渐成熟后，可以将用户逐渐从固网 NGN 网络向 IMS 网络迁移。本方式下新建的IMS 网络与原固网 NGN 网络完全独立，两个网络之间可以通过 TDM 或者 SIP 协议互通。采用方式一，由于现阶段IMS 系统的成熟性还有待进一步验证，因此对商用固网NGN 网络的升级改造具有一定的风险。因此方案不建议采纳。方式二中新建一套 IMS 系统，进行新业务需求的试商用，试商用成功后，将现有固网 NGN 网络用户向 IMS系统进行牵移。在演进过程中，采取“分步走”的策略，保证技术平滑演进，并对现网业务影响最小。因此推荐采用方式二。

（2）固网 NGN 向 IMS 演进步骤。采取“分步走”的策略，演进步骤如下。

  步骤 1：

  （1）新建 IMS 网络，与现有PSTN 网络和软交换网络 实现互 通，实现网 改终端的接入；

  （2）增加业务平台服务器，实现多媒体业务、智能网业务等功能。原有固网 NGN 系统与新建 IMS 系统的业务分工为：原固网 NGN 负责现有语音业务的处理，新建 IMS负责网改用户的语音接入。

   步骤 2：待 PSTN 用户通过网改基本割接到 IMS 网络后，将现网中的软交换机升级为IMS 网络中的 AGCF 或 MGCF，将用户数据割接至 HSS，将业务逻辑割接至应用服务器，并逐步实现统一计费、统一网管。该步骤是在新建 IMS 技术成熟的前提下，将现有业务割接至 IMS 系统，从而实现固网 NGN 系统向 IMS 的演进。

  （3）结论。通过上述的演进方式分析可知，固网 NGN网络从技术上尚不具备直接向 IMS 网络演进的条件。不过可以通过“分布演进”的方式，逐步实现固网 NGN 向IMS 网络演进。同时在网络演进融合过程中要特别注意两点：第一，IMS 演进应减小对现有网络的影响，尤其是当固网 NGN 网络已经承载了业务时；第二，IMS 网络应循序渐进，当新建 IMS 网络运行稳定，且固网 NGN 网络向 IMS演进技术成熟后，再进行融合。从长远来看，未来的网络将实现 IMS 网络作为核心。