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[论文与期刊] IMS接入方案探讨 [复制链接]

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发表于 2014-11-5 13:21:37 |显示全部楼层
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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。

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