基于IMS核心網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)流程及分析

許博鑫

【摘要】IMS（IP多媒體系統(tǒng)）是當代移動核心網(wǎng)普遍引進的一項技術(shù)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的加入下，移動網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。除了能夠?qū)崿F(xiàn)移動媒體服務(wù)的一體化改革之外，還能夠加強網(wǎng)絡(luò)通信的安全保障，提高通信的實效性。本文針對IMS及移動核心網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃進行分析，并提出問題，結(jié)合時代元素給予相關(guān)的移動核心網(wǎng)建設(shè)建議。以此確保IMS與移動網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定融合發(fā)展。

規(guī)劃構(gòu)建IMS核心網(wǎng)絡(luò)符合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，能更好地滿足用戶的需求，值得人們對其重視。本文結(jié)合IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點展開討論，分析了IMS核心網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)，說明了IMS核心網(wǎng)規(guī)劃的前提條件和核心網(wǎng)的規(guī)劃流程及規(guī)劃內(nèi)容，對核心網(wǎng)規(guī)劃關(guān)注的相關(guān)問題進行了簡要的闡述。

【關(guān)鍵詞】IMS核心網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程；核心網(wǎng)；規(guī)劃及問題

Planning and construction process and analysis based on IMS core network

Xu Bo-xin

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】IMS （IP multimedia system） is a technology system commonly introduced in the modern mobile core network. In addition， the mobile network realizes a qualitative leap. In addition to the integration reform of mobile media services， it can also enhance the security of network communication and improve the effectiveness of communication. This paper analyzes the planning of IMS and mobile core network construction， and puts forward some problems， combining with the time element to give the relevant mobile core network construction Suggestions. This ensures the stable and integrated development of IMS and mobile networks.

It is worth paying attention to planning and constructing IMS core network to meet the development of modern network technology and to better meet the needs of users. In this paper， combining with the characteristics of IMS network technology discussion， the general structure of the IMS core network is analyzed， the premise condition that illustrates the IMS core network planning and the planning process and planning content of core network， the core network planning focuses on the related problems are briefly described.

【Key words】IMS core network；Network planning process；Core network；Planning and issues

1. 前言

（1）IP多媒體子系統(tǒng)（IMS），旨在建立一個與接入無關(guān)、基于開放的SIP/IP協(xié)議及支持多種多媒體業(yè)務(wù)類型的平臺來提供豐富的業(yè)務(wù)。它將蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機結(jié)合起來，為未來的基于全IP網(wǎng)絡(luò)多媒體應用提供了一個通用的業(yè)務(wù)智能平臺，也為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中的網(wǎng)絡(luò)融合提供了技術(shù)基礎(chǔ)。IMS的諸多特點使得其一經(jīng)提出就成為業(yè)界的研究熱點，是業(yè)界普遍認同的解決未來網(wǎng)絡(luò)融合的理想方案和發(fā)展方向，但對于IMS將來如何提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺實現(xiàn)全業(yè)務(wù)運營，IMS的標準化及安全等問題仍需要進一步的研究和探討。

（2）由現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其在以后的發(fā)展方向可以看出，IMS會成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，其可以使移動與固網(wǎng)融合，引進多種融合業(yè)務(wù)。IMS越來越被運營商接受，未來基于IMS的網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)應用將為用戶提供更好的業(yè)務(wù)體驗。IMS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點突出，但同時建設(shè)的難度和風險也大為增加，這就對IMS的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作提出了更高的要求。本文對這方面進行討論分析。

2. IMS核心網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)

IMS網(wǎng)絡(luò)是一個開放、分層的體系架構(gòu)，整個網(wǎng)絡(luò)包括業(yè)務(wù)應用層、核心會話控制層、承載與接入層和運營支撐等4個層面。由IMS網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的會話控制，采納全IP的寬帶承載方法；網(wǎng)絡(luò)核心接入層同控制層之間通過標準的SIP接口協(xié)議，實現(xiàn)接入的無關(guān)性，可適應各種的固定移動、寬窄帶接入方式；架構(gòu)在核心網(wǎng)絡(luò)之上的業(yè)務(wù)應用層接口更加標準和開放，業(yè)務(wù)能力部件向第三方網(wǎng)絡(luò)開放，將便于新業(yè)務(wù)的快速成長和安排。

3. IMS核心網(wǎng)規(guī)劃的前提條件

進行IMS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計工作必不可少的前提條件包括IMS建網(wǎng)策略、用戶及業(yè)務(wù)發(fā)展需求、技術(shù)發(fā)展預測等影響因素進行充分的分析是。

3.1明確總體建網(wǎng)策略。

對于固定運營商而言，由于受移動替代和VoIP的挑戰(zhàn)，IMS建設(shè)重點關(guān)注于PSTN改造、IP語音及增值業(yè)務(wù)；對于移動運營商，則重點關(guān)注業(yè)務(wù)差異化及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；對于綜合運營商，重點關(guān)注實現(xiàn)固移接入融合業(yè)務(wù)以發(fā)揮全業(yè)務(wù)運營的競爭優(yōu)勢。

3.2用戶預測及接入類型分析。

用戶預測應首先根據(jù)上述網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略以確定IMS終端用戶類型。從IMS自身的網(wǎng)絡(luò)特性來看，IMS用戶是由多種不同的用戶群體構(gòu)成的。IMS用戶可包括傳統(tǒng)固網(wǎng)POTS用戶、PBX用戶、軟交換IAD/AG用戶、xDSL/xPON/LAN寬帶用戶、無線WLAN用戶以及2G/3G移動CS及PS域用戶等多種。因此，需要針對上述不同用戶類型，在分別采用合理方法預測的基礎(chǔ)上，對各種用戶數(shù)進行累加，得到總的IMS用戶預測規(guī)模。

3.3業(yè)務(wù)需求的規(guī)劃分析。

IMS的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)必將以用戶及業(yè)務(wù)為中心展開。規(guī)劃前期需要對用戶的業(yè)務(wù)需求及業(yè)務(wù)部署有一個詳細的規(guī)劃分析，明確目前市場上IMS相關(guān)業(yè)務(wù)的需求度及各省和各地區(qū)的差異，從而決定：哪些業(yè)務(wù)屬于基本業(yè)務(wù)，可以全面部署；哪些業(yè)務(wù)屬于特色業(yè)務(wù)，可以由個別有需求的省單獨部署。IMS建網(wǎng)初期，可考慮針對集團、家庭和個人客戶的業(yè)務(wù)需求，在全網(wǎng)提供多媒體電話業(yè)務(wù)、企業(yè)統(tǒng)一Centrex業(yè)務(wù)、多媒體彩鈴業(yè)務(wù)；局部區(qū)域可開展融合一號通業(yè)務(wù)等自有特色業(yè)務(wù)。

3.4業(yè)務(wù)模型分析。

業(yè)務(wù)模型是用戶在系統(tǒng)忙時的表現(xiàn)，它主要包括話務(wù)模型和信令模型2個方面。每種業(yè)務(wù)有自己獨特的話務(wù)模型，話務(wù)模型包括每用戶忙時話務(wù)量、各種業(yè)務(wù)的比例、話務(wù)的流向、業(yè)務(wù)速率、會話持續(xù)時長等指標；信令模型對于不同的業(yè)務(wù)來說具有普遍性，一般包括忙時注冊（鑒權(quán)）/注銷/訂閱/通知請求次數(shù)、忙時呼叫次數(shù)、每呼叫消息數(shù)量以及消息長度等參數(shù)。有了這些業(yè)務(wù)模型，可以計算出每種業(yè)務(wù)的平均話務(wù)量和接口帶寬，進而根據(jù)全網(wǎng)支持的總的用戶規(guī)模數(shù)量計算出全網(wǎng)的話務(wù)量和對承載網(wǎng)的帶寬需求，根據(jù)這些計算結(jié)果就可以作出最優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計。

4. 核心網(wǎng)的規(guī)劃流程及規(guī)劃內(nèi)容

4.1IMS核心網(wǎng)規(guī)劃流程。

IMS核心網(wǎng)規(guī)劃應該是從業(yè)務(wù)需求入手，結(jié)合IMS網(wǎng)絡(luò)特性，并充分考慮現(xiàn)網(wǎng)情況和演進策略等因素，按自頂向下，逐步分解的過程進行，IMS核心網(wǎng)規(guī)劃流程基本包括以下幾個步驟：

（1）確定IMS總體建網(wǎng)策略及制定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則、明確IMS的整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和總體規(guī)劃思路。

（2）信息收集：包括現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息、用戶業(yè)務(wù)發(fā)展信息等，根據(jù)收集的信息對現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、網(wǎng)絡(luò)容量擴展、承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)發(fā)展等幾個方面來進行詳細分析。

（3）業(yè)務(wù)需求分析：對用戶需求及業(yè)務(wù)部署進行規(guī)劃分析，進行業(yè)務(wù)預測、取定業(yè)務(wù)模型及話務(wù)分布模型。

（4）網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃：根據(jù)上述的現(xiàn)網(wǎng)分析和業(yè)務(wù)預測結(jié)果，進行網(wǎng)絡(luò)開銷預算及容量分析，結(jié)合現(xiàn)有IMS廠家的設(shè)備處理能力，進行合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置及資源分配。

（5）確定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案：對IMS網(wǎng)絡(luò)具體網(wǎng)元的配置、容量、質(zhì)量及安全性等方面進行分析及規(guī)劃，包括核心網(wǎng)方案、業(yè)務(wù)網(wǎng)方案、接入網(wǎng)方案、承載網(wǎng)方案及網(wǎng)絡(luò)安全方案等。

4.2IMS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要內(nèi)容。

IMS核心網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計工作主要包括以下內(nèi)容：

（1）根據(jù)建設(shè)方要求，明確目標IMS網(wǎng)絡(luò)需要具備的業(yè)務(wù)能力，并確定核心網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)總體原則，明確核心網(wǎng)技術(shù)版本和總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，確定相關(guān)總體建設(shè)原則。

（2）對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況、網(wǎng)絡(luò)資源現(xiàn)狀以及國內(nèi)外其他運營商IMS網(wǎng)絡(luò)商用部署情況進行調(diào)查分析。

（3）根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)及其他運營商IMS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集分析，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)發(fā)展信息，進行IMS業(yè)務(wù)預測。

（4）進行網(wǎng)元節(jié)點設(shè)置的規(guī)劃設(shè)計，具體包括HSS的設(shè)置方案、I/P/S-CSCF的設(shè)置方案、MGCF/IMS-MGW的設(shè)置方案、業(yè)務(wù)網(wǎng)AS的設(shè)置方案以及現(xiàn)網(wǎng)關(guān)口局等網(wǎng)元的改造需求方案等。

（5）進行IMS核心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組織方案的規(guī)劃設(shè)計，包括IMS域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)組織方案、IMS域間網(wǎng)絡(luò)組織方案、IMS網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)組織方案、相關(guān)IMS業(yè)務(wù)路由策略以及漫游/游牧方案等。

（6）進行IP承載網(wǎng)對接的規(guī)劃設(shè)計，具體包括IP承載網(wǎng)的解決方案、核心網(wǎng)絡(luò)與IP承載網(wǎng)互聯(lián)方案、MPLSVPN的部署方案、不同業(yè)務(wù)QoS的保證策略、IP地址規(guī)劃等。

（7）進行IMS核心網(wǎng)流量帶寬計算和接口配置，主要包括核心網(wǎng)各網(wǎng)元間IP帶寬需求計算、核心網(wǎng)元與業(yè)務(wù)平臺AS間帶寬需求計算以及核心網(wǎng)與接入網(wǎng)間帶寬需求計算等。

（8）根據(jù)IMS網(wǎng)絡(luò)容量設(shè)置，以及碼號分配原則，對IMS用戶的碼號資源進行分配，包括用戶標識、公共業(yè)務(wù)標識、信令點編碼、APN等。

（9）提出核心網(wǎng)規(guī)劃對相關(guān)配套資源的需求，具體包括對傳輸?shù)呐涮滓?、對同步網(wǎng)的配套要求、對信令網(wǎng)的配套要求、對局房的配套要求，以及對網(wǎng)管、計費、支撐系統(tǒng)改造等方面的要求。

5. 核心網(wǎng)規(guī)劃關(guān)注的相關(guān)問題

IMS核心網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

5.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃。

核心網(wǎng)采用何種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計，目前IMS網(wǎng)絡(luò)組織可采用2種方式，一種是單域集中式組網(wǎng)，另一種是多域分布式組網(wǎng)。單域組網(wǎng)即只集中建設(shè)全國性的IMS核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)平臺，省內(nèi)建設(shè)IMS接入網(wǎng)和互通節(jié)點；多域組網(wǎng)即采用分省或分大區(qū)獨立建設(shè)方式進行IMS部署。采用不同的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)所要求的IMS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型和數(shù)量都不一樣，對業(yè)務(wù)部署和承載要求也有很大的差異。

5.2漫游方式。

移動IMS用戶處于漫游狀態(tài)時，所有會話業(yè)務(wù)均需路由至歸屬域網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF進行會話控制和注冊服務(wù)，但對于以GPRS/WCDMA分組域網(wǎng)絡(luò)作為IPCAN的IMS核心網(wǎng)，存在2種漫游方式。一種是IPCAN漫游（GPRS漫游），即通過漫游地的SGSN和歸屬地的GGSN為IMS用戶提供IP-CAN接入，然后直接連接到歸屬網(wǎng)絡(luò)的IMS域；另一種是IMS漫游，即用戶附著在拜訪地IP-CAN的GPRS/WCDMA分組網(wǎng)時，用戶將通過拜訪地P-CSCF接入到IMS網(wǎng)絡(luò)，并由歸屬地S-CSCF進行用戶注冊和會話控制，漫游用戶發(fā)起主被叫業(yè)務(wù)時，所有信令也均由拜訪地P-CSCF進行轉(zhuǎn)發(fā)。

5.3網(wǎng)絡(luò)安全保障。

由于IMS核心網(wǎng)絡(luò)采用全IP承載，且采取開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以將語音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種不同業(yè)務(wù)，通過采用多種不同的接入方式來共享業(yè)務(wù)平臺，增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和業(yè)務(wù)互通性。但這也使得IMS的安全性要求比傳統(tǒng)運營商在獨立網(wǎng)絡(luò)上運營要高得多，IMS的安全保障問題不容忽視。除了采取標準協(xié)議規(guī)定的IPSec、AKA鑒權(quán)等SA機制實現(xiàn)接入安全和網(wǎng)絡(luò)安全外，IMS核心網(wǎng)規(guī)劃中可將IMS核心網(wǎng)劃分為多個安全域，包括接入網(wǎng)絡(luò)域、核心網(wǎng)絡(luò)域、承載網(wǎng)絡(luò)域、業(yè)務(wù)應用域、運營支撐域以及與其他網(wǎng)絡(luò)互通等安全域，對于各個安全域間采取各種隔離技術(shù)，包括物理隔離（如防火墻、SBC等）和邏輯隔離（MPLSVPN、THIG、VLAN）等，并執(zhí)行一定的QoS控制機制，實現(xiàn)不同域間的信息拓撲隱藏、業(yè)務(wù)開關(guān)控制等功能，充分保障IMS核心網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

5.4IMS核心網(wǎng)元的容災建設(shè)。

（1）在IMS網(wǎng)絡(luò)商用初期，建議對IMS所有核心網(wǎng)元（包括CM-IMS核心網(wǎng)元、AS、SBC、ENUM/DNS）均實現(xiàn)設(shè)備級容災備份；CSCF、HSS、MGCF/IM-MGW要求實現(xiàn)網(wǎng)元級容災備份。對于設(shè)備級容災，主要功能模塊可以采用1+1（N+N）方式，也可以采用N+1備份機制；保證單模塊故障情況下，系統(tǒng)容量仍舊能夠滿足需求。若設(shè)備為服務(wù)器架構(gòu)，應采用雙機熱備。

（2）對于CSCF設(shè)備，建議采用1+1或N+1工作方式；在相關(guān)技術(shù)成熟的條件下，對于S-CSCF設(shè)備，可以采用池組（Pool）方式進行網(wǎng)元級容災備份；對于MGCF/IM-MGW建議采用成對設(shè)置方式，并設(shè)置在不同局址；成對MGCF/IM-MGW采用負荷分擔方式，為保證互通安全性，MGCF/IM-MGW應至少選擇連接兩個異網(wǎng)關(guān)口局設(shè)備。

6. 結(jié)束語

由上可見，文章主要分析和探討了IMS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程、規(guī)劃內(nèi)容，對IMS規(guī)劃設(shè)計中所涉及到的相關(guān)問題進行了研究和探討，能夠為以后的IMS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供有益的借鑒和參考，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展有所裨益。

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