IMS核心网原理.doc

- PAGE 11 -IMS核心网原理摘　要 随着3G网络的发展以及向LTE的过渡，本问描述了IMS核心网部分的主要网元、功能、接口、路由等方面，并对相关的课题进行研究。。关键词 IMS、网络结构、路由设置、系统功能、与其他系统的关系引言IMS技术已被业界普遍认为是运营商提供可运营、可管理IP多媒体业务的重要技术，运营商已经开始进行IMS系统实验室的测试和试验网的部署，IMS技术也正逐步走向成熟。在这里主要从交换侧对IMS组网相关的网络结构、业务部署分、编号、路由等关键问题进行分析和研究。IMS网络结构网络结构由于IMS网络采用分布式结构，因此IMS网元设备处理能力较高。同时运营商IMS网络的引入与发展是一个渐进的过程，用户规模和管理体制将影响IMS网络的设置。在运营商IMS网络建设初期，用户数量较少，可以考虑采用划分大区的方式建设IMS网络，这样可以降低运营商投资成本，提高网络部署速度。主要是按照运营商各省的用户量大小、地理位置的分布等因素将各省划分成若干大区，以大区为中心进行IMS网络的建设。主要在大区中心的省会城市设置集中设置S-CSCF，I-CSCF，HSS，BGCF，媒体资源服务器等设备，覆盖所在大区各省的IMS用户，如图1所示。图1采用划分大区的方式建设IMS网络示意以大区为中心部署IMS网络时，通常S-CSCF应以IMS大区为单位集中进行设置，可以根据IMS覆盖的用户规模、业务类型和用户类型确定S-CSCF的数量和类型，多个S-CSCF之间应考虑负荷分担和冗灾保护。I-CSCF的设置也考虑大区为单位进行设置，根据用户的规模确定I-CSCF的数量，当用户容量较小时，可以将I-CSCF与S-CSCF合设。多个I-CSCF之间应考虑负荷分担和冗灾保护能力，如在ENUM/DNS中设置归属域名配置多个对应的I-CSCF的IP地址。P-CSCF的设置可以根据接入用户的类型进行划分（如接入固定用户的P-CSCF和接入移动用户的P-CSCF）。通常固定接入的P-CSCF应以本地网为单位进行设置，固定P-CSCF应设置在靠近BRAS的城域网接入节点；移动P-CSCF应以省为单位进行设置，应设置在靠近GGSN的承载网接入节点。对于用户量少的省份，接入固定和移动用户的P-CSCF可以合设，并以省为单位进行设置。P-CSCF的设置可以考虑冗灾备份，如在DHCP服务器上设置多个P-CSCF的地址。HSS应考虑以大区为单位进行设置，按照用户量的大小来确定HSS的数量，HSS应考虑冗灾备份的能力，考虑N+1或1+1的备份。MGCF应以省为单位进行设置，SGW可以与MGCF合设。BGCF主要用于定位MGCF，功能比较简单，建议BGCF和S-CSCF合设。考虑到与PSTN、软交换等网络的互通MGW应以本地网为单位进行设置，减少互通媒体的路由，保证语音质量。随着IMS用户的增加，可以考虑采用以省为单位部署IMS网络，即在省会城市设置S-CSCF，I-CSCF，HSS，BGCF，媒体资源服务器等网元设备，为全省的IMS用户服务。负责接入固定用户的P-CSCF和互通的MGW等设备需要设置在本地网。以省为单位的IMS网络架构如图2所示。图2　以省为单位部署IMS网络示意核心网元IMS核心网的网元主要包括：S-CSCF、I-CSCF、P-CSCF、BGCF、MGCF、MGW、MRF、HSS、SLF、SBC和SG等，IMS网络主要网元以及支持的接口如图3所示。图3 IMS网络组织示意图 （1）CSCF CSCF（Call Session Control Function）是整个网络的核心，是IMS中最重要的关键元素之一。其具体功能描述如表1所示。表1　CSCF功能描述（2）MGCF和MGWMGCF（Media Gateway Control Function）控制一个或多个MGW，管理着PSTN承载与IP流之间的连接。MGCF将SIP消息转换为MEGACO或者ISUP消息，它从CSCF接收SIP消息并且决定在MGW内建立什么消息；同时MGCF还生成ISUP消息并且通过IP发送到SG（信令网关）中。 MGW（Media Gate Way）的主要功能是将终端用户之间的媒体流从一种格式转换为另一种格式。在UMTS中这主要是PSTN中PCM编码与基于IP编码格式之间的转换。（3）MRF MRF包括MRFC（Multimedia Resource Function Controller）和MRFP（Multimedia Resource Function Processor）两部份，是实现多方会议的功能实体。控制层面的MRFC通过H.248控制MRFP。MRFC用于支持和承载相关的服务或者进行承载代码转换。而MRFP提供被MRFC所请求和指示的用户平面资源，如