IMS電話終端中無(wú)線路由器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蘆凌霄

（中移鐵通有限公司山東分公司，濟(jì)南 250011）

目前，國(guó)家正在推廣光纖入戶，打造光網(wǎng)城市，光纖入戶后連接光貓出口是有線，此時(shí)多臺(tái)無(wú)線設(shè)備上網(wǎng)就需要路由器的支持，普通路由器只能提供有線無(wú)線的上網(wǎng)功能，對(duì)于有通話需要的用戶群體他們還需要一臺(tái)電話機(jī)，這時(shí)我們就需要多臺(tái)設(shè)備滿足這些需求，現(xiàn)在市場(chǎng)上的路由器不能同時(shí)滿足打電話的需求，功能有些單一。本文設(shè)計(jì)一款集路由和IMS電話于一體的路由設(shè)備，其主要特點(diǎn)是基于IMS網(wǎng)絡(luò)、集成路由（WIFI放大）功能，WIFI覆蓋范圍大、接收信號(hào)強(qiáng)，并且兼具IMS電話功能，話機(jī)通話質(zhì)量好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)[1-3]。

1 IMS電話終端的架構(gòu)

IMS的系統(tǒng)架構(gòu)由六部分組成。即業(yè)務(wù)層：業(yè)務(wù)層與控制層完全分離，主要由各種不同的應(yīng)用服務(wù)器組成，除了在IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)（SIP-AS方式）外，還可以將傳統(tǒng)的窄帶智能網(wǎng)業(yè)務(wù)接入IMS網(wǎng)絡(luò)中（IM-SSF方式），并為第三方業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)提供標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放的應(yīng)用編程接口（OSA SCS方式），從而使第三方應(yīng)用提供商可以在不了解具體網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的情況下，開(kāi)發(fā)出豐富多彩的個(gè)性化業(yè)務(wù)[4]。運(yùn)營(yíng)支撐由在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（OCS）、計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)（CG）、網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）、域名系統(tǒng)（DNS）以及歸屬用戶服務(wù)器（HSS/SLF）組成，為IMS網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供支撐，包括IMS用戶管理、網(wǎng)間互通、業(yè)務(wù)觸發(fā)、在線計(jì)費(fèi)、離線計(jì)費(fèi)、統(tǒng)一的網(wǎng)管、DNS查詢、用戶簽約數(shù)據(jù)存放等功能?？刂茖樱峭瓿蒊MS多媒體呼叫會(huì)話過(guò)程中的信令控制功能，包括用戶注冊(cè)、鑒權(quán)、會(huì)話控制、路由選擇、業(yè)務(wù)觸發(fā)、承載面QoS、媒體資源控制以及網(wǎng)絡(luò)互通等功能?；ネ▽又饕峭瓿蒊MS網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互通功能，包括公共交換電話網(wǎng)（PSTN）、公共陸地移動(dòng)網(wǎng)（PLMN）、其他IP網(wǎng)絡(luò)等。接入和承載控制層則主要由路由設(shè)備以及策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能實(shí)體（PCRF）組成，實(shí)現(xiàn)IP承載、接入控制、QoS控制、用量控制、計(jì)費(fèi)控制等功能。接入網(wǎng)絡(luò)主要提供IP接入承載，可由邊界網(wǎng)關(guān)（A-SBC）接入多種多樣的終端，包括PSTN/ISDN用戶、SIP UE、FTTX/LAN以及Wimax/Wifi等。

IMS的用戶信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)HSS，存儲(chǔ)的主要內(nèi)容是用戶的網(wǎng)絡(luò)策略規(guī)則和設(shè)備標(biāo)識(shí)寄存器信息、認(rèn)證信息、簽約用戶的動(dòng)態(tài)信息、簽約用戶的特定信息等等，用于移動(dòng)性管理和用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理。IMS中的CSCF部分，其功能是基于分組交換的SIP會(huì)話控制組件。在IMS中，CSCF負(fù)責(zé)對(duì)用戶多媒體會(huì)話進(jìn)行處理，可以看作IETF架構(gòu)中的SIP服務(wù)器。依據(jù)各自不同的主要功能分為代理呼叫會(huì)話控制功能、問(wèn)詢呼叫會(huì)話控制功能以及服務(wù)呼叫會(huì)話控制功能，三個(gè)功能在物理上可以分開(kāi)，也可以獨(dú)立[5-6]。

IMS電話終端具有6各方面的特征，其一是接入無(wú)關(guān)，即IMS可以支撐多種方式的接入類型。理論上說(shuō)，在任何地方使用不同類型的設(shè)備，均能夠接入IMS網(wǎng)絡(luò)[6]。其二IMS能夠歸屬地控制，這個(gè)特征可以區(qū)別于軟交換的拜訪地控制，用戶的歸屬地存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。而歸屬地網(wǎng)絡(luò)完成用戶鑒權(quán)認(rèn)證、呼叫控制和業(yè)務(wù)控制等業(yè)務(wù)，這樣可以保證業(yè)務(wù)的一致性，也可以方便的實(shí)現(xiàn)私有業(yè)務(wù)的擴(kuò)寬。其三增強(qiáng)可提供業(yè)務(wù)的綜合能力，IMS實(shí)現(xiàn)了將業(yè)務(wù)層和控制層剝離開(kāi)來(lái)，使得各種業(yè)務(wù)應(yīng)用更加靈活、快捷，促進(jìn)了業(yè)務(wù)融合。IMS的業(yè)務(wù)還能實(shí)現(xiàn)為第三方提供開(kāi)放的應(yīng)用編程接口，能夠?yàn)楦嗟挠脩粽故境鰳O為豐富多彩的應(yīng)用程序。只要客戶具備一定能力，也可以自主開(kāi)發(fā)IMS的業(yè)務(wù)。最后是安全機(jī)制，IMS網(wǎng)絡(luò)具備了多種安全接入方式、安全域間信令保護(hù)機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆[藏機(jī)制等。

2 聲路由結(jié)構(gòu)與參數(shù)

一種能接打電話的路由器其構(gòu)成主要包括路由板、有線板和按鍵板。路由板包括CPU、DDR、Flash、板載射頻電路、天線、網(wǎng)口以及電源；有線板包括主芯片，段碼液晶以及眾多分立元器件；按鍵板是通過(guò)排線與主板相連接，有線板是通過(guò)兩根外線與路由板連接。

有線電話部分可以實(shí)現(xiàn)普通的接打電話功能，免提、手柄模式切換。具有FSK/DTMF來(lái)電顯示，自動(dòng)檢測(cè)?？纱鎭?lái)電30組16位號(hào)碼，去電5組18位號(hào)碼，貴賓3組18位號(hào)碼。靜音功能，通話過(guò)程中可以屏蔽本方發(fā)送。來(lái)電查詢和重?fù)芄δ?。支持?lái)電號(hào)碼及來(lái)電時(shí)間存儲(chǔ)功能。支持去電號(hào)碼及通話時(shí)間存儲(chǔ)功能。支持貴賓號(hào)碼存儲(chǔ)功能。支持LCD亮度可調(diào)功能。支持風(fēng)格多樣的鈴聲功能。支持閃斷、暫停、靜音功能。

路由部分可以實(shí)現(xiàn)普通路由的基本功能，PPPoE、靜態(tài)IP、動(dòng)態(tài)IP、無(wú)線中繼等多種上網(wǎng)方式。300Mbps WIFI連接。支持WEB頁(yè)面、APP設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。支持遠(yuǎn)程維護(hù)和升級(jí)。目前基本都是光纖入戶，光貓上大部分都會(huì)提供有線電話接口，這樣一臺(tái)能接打電話的路由器可以為桌面省下不少空間，方便用戶使用。

3 主要功能與優(yōu)勢(shì)

基于IMS終端，可以簡(jiǎn)便完成路由器的配置、無(wú)線設(shè)置、維護(hù)、升級(jí)等程序。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了集中管理平臺(tái)，中移路由后臺(tái)，可遠(yuǎn)程對(duì)路由器進(jìn)行查看、設(shè)置并且對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。再者，裝維人員使用運(yùn)維版APP，可以遠(yuǎn)程查看、遠(yuǎn)程維護(hù)所屬區(qū)域內(nèi)用戶路由器，有效減少裝維人員上門(mén)次數(shù)，提高勞產(chǎn)率。用戶使用用戶版APP，可以遠(yuǎn)程管理自家路由器，遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程重啟、遠(yuǎn)程關(guān)閉無(wú)線等功能。

聲路由是面向運(yùn)營(yíng)商開(kāi)發(fā)的家用無(wú)線路由器，具有遠(yuǎn)程設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷等功能。設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)公司自由物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是基于分布式存儲(chǔ)和計(jì)算Hadoop技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)打造的開(kāi)放平臺(tái)，具有海量設(shè)備接入、高并發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺(tái)級(jí)服務(wù)能力。設(shè)備采用內(nèi)存分區(qū)技術(shù)，自動(dòng)備份路最后一次正確網(wǎng)絡(luò)配置，一旦檢測(cè)到路由器配置問(wèn)題，自動(dòng)恢復(fù)到上一次正確配置，為用戶提供更好的上網(wǎng)服務(wù)。而安全保障方面，從硬件、通道、平臺(tái)、客戶端全程考慮的安全策略，路由器固件采用專用密鑰鎖定，防止被惡意擦寫(xiě)。管理平臺(tái)采用web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器雙機(jī)熱備，防止硬件故障帶來(lái)平臺(tái)無(wú)妨登錄的問(wèn)題。

市面上唯一面向運(yùn)營(yíng)商開(kāi)發(fā)的無(wú)線路由器，在滿足普通寬帶用戶對(duì)于路由器的基本需求的基礎(chǔ)上深入挖掘運(yùn)營(yíng)商對(duì)于路由器的需求，定制化開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)路由器的可網(wǎng)管、可遠(yuǎn)程維護(hù)，幫助鐵通提高寬帶裝維服務(wù)質(zhì)量、降低裝維成本，提升客戶滿意度。

4 應(yīng)用實(shí)踐

中移聲路由是一款集IMS固話和路由、無(wú)線接入、安全管理于一身的寬帶無(wú)線路由器，無(wú)線傳輸速率高達(dá)300Mbps，同時(shí)又是一款具有網(wǎng)管運(yùn)維、遠(yuǎn)程控制、在線升級(jí)等功能的智能路由器。

有線主板是使用HK108G5電話芯片以及外圍電路設(shè)計(jì)，全部是模擬信號(hào)由于路由板在有線板的正下方，路由板是2.4G的對(duì)模擬電路的有線板會(huì)產(chǎn)生干擾，所以將有線板的音頻電路部分做了抗干擾處理，縮短外圍線路的長(zhǎng)度減少2.4G天線對(duì)線的耦合干擾，從而得到干凈的通話音質(zhì)。將該產(chǎn)品和光貓的電話接口連接起來(lái)，開(kāi)通電話功能業(yè)務(wù)就可以實(shí)現(xiàn)接打電話的功能。

路由主板主要是運(yùn)用的MT7628N的方案，這是一款穩(wěn)定的路由芯片，需要外掛DDR和Flash實(shí)現(xiàn)正常工作，芯片內(nèi)部集成了以太網(wǎng)處理模塊，可以通過(guò)外部連接網(wǎng)卡變壓器與太網(wǎng)接口連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊。WIFI部分通過(guò)板載RF電路與2T2R的WIFI天線實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能。板載RF電路由RF Maching、Balun、Notch Filter、LPF四部分組成，通過(guò)調(diào)試這幾部分的值可以使WIFI的發(fā)射功率、EVM、頻偏、頻譜模板、接收靈敏度以及丟包率達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具體電路請(qǐng)參考其他技術(shù)資料中的原理圖。該路由可以遠(yuǎn)程升級(jí)有自己的維護(hù)平臺(tái)遠(yuǎn)程管理。

IMS業(yè)務(wù)是移動(dòng)集團(tuán) 優(yōu)家計(jì)劃 重點(diǎn)發(fā)展業(yè)務(wù)，為用戶提供具備WIFI功能（WIFI信號(hào)放大及信號(hào)接入功能）及話機(jī)功能于一體的設(shè)備有助于IMS業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，聲路由結(jié)合移動(dòng)家庭智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以適用于不同居住面積下的需求，能夠一定程度上作為智能家庭組網(wǎng)設(shè)計(jì)使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

中移聲路由集IMS固話和路由、無(wú)線接入、安全管理于一身的寬帶無(wú)線路由器，具有運(yùn)行與維護(hù)簡(jiǎn)便、安全可靠性高等特點(diǎn)。無(wú)線聲路由路由器可網(wǎng)管、可遠(yuǎn)程維護(hù)，幫助鐵通提高寬帶裝維服務(wù)質(zhì)量、降低裝維成本，提升客戶滿意度。可以滿足不同居住場(chǎng)景下客戶的需求，保證優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的WiFi信號(hào)的同時(shí)還能夠給用戶提供通話的功能，大大節(jié)省室內(nèi)空間，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的生活體驗(yàn)。其推廣應(yīng)用前景十分可觀。

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