IMS網(wǎng)間互通架構(gòu)演進及網(wǎng)內(nèi)實施方案

馬澤芳，馬瑞濤（中國聯(lián)通研究院，北京 100176）

0 引言

為適應IMS 網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，推動網(wǎng)間互聯(lián)架構(gòu)由傳統(tǒng)電路域交換方式向支持4G/5G 語音的IP 中繼方式演進，滿足5G 等新技術(shù)及新業(yè)務的要求，在2019年湖南、四川2省試點的基礎(chǔ)上，工業(yè)和信息化部要求各基礎(chǔ)電信運營商2020 年在全國范圍內(nèi)推進IMS 網(wǎng)絡互聯(lián)互通網(wǎng)內(nèi)實施方案研究、網(wǎng)間互通設(shè)備建設(shè)和業(yè)務割接準備工作，網(wǎng)內(nèi)實施方案需保證各類業(yè)務場景全覆蓋，逐步實現(xiàn)網(wǎng)間電路域中繼由IP 中繼替代，網(wǎng)間互通業(yè)務要求支持主叫為IMS用戶的語音和視頻業(yè)務，盡可能支持已在IMS網(wǎng)內(nèi)開通的其他業(yè)務，包括電話會議、彩鈴、傳真和補充業(yè)務。

1 IMS網(wǎng)間互通技術(shù)演進目標

1.1 IMS網(wǎng)間互通目標架構(gòu)

IMS 網(wǎng)間互通架構(gòu)如圖1 所示，遵循YD/T 3369-2018《不同運營商IMS 網(wǎng)間互通技術(shù)要求》的要求，網(wǎng)間采用IP 中繼互聯(lián)，通過IBCF/TrGW 設(shè)備進行互通，互通地址采用IPv6 地址。IBCF/TrGW 設(shè)備遵循YD/T 3370-2018《不同運營商IMS網(wǎng)間互通網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求》的要求。IMS 網(wǎng)間互通以省為單位進行，互通設(shè)備IBCF 在省會城市建設(shè)，基礎(chǔ)電信企業(yè)之間ENUM/DNS不互通，TrGW 可視互通媒體業(yè)務量情況在省會城市建設(shè)或下沉到其他地（市）。

圖1 IMS網(wǎng)間互通技術(shù)架構(gòu)

1.2 IMS網(wǎng)間話務互通路由目標要求

省內(nèi)業(yè)務通過省內(nèi)網(wǎng)間關(guān)口局進行互通，省際業(yè)務長途路由方式與現(xiàn)網(wǎng)保持一致，仍采用遠端入網(wǎng)，通過被叫用戶歸屬省的網(wǎng)間關(guān)口局進行互通，網(wǎng)間互通應根據(jù)主叫用戶類型選擇互通關(guān)口局。

a）主叫用戶為移動網(wǎng)IMS 用戶時，網(wǎng)間呼叫通過IP互通關(guān)口局進行互通。

b）主叫為固網(wǎng)或業(yè)務臺IMS 用戶時，各企業(yè)根據(jù)自身網(wǎng)絡情況，將網(wǎng)間呼叫逐步割接至IP 互通關(guān)口局。

c）當主叫用戶為非IMS 用戶時，原則上通過電路互通關(guān)口局進行互通，保持現(xiàn)有路由不變。各企業(yè)根據(jù)自身網(wǎng)絡情況，經(jīng)協(xié)商一致后將網(wǎng)間呼叫由電路互通關(guān)口局逐步割接至IP互通關(guān)口局。

2 中國聯(lián)通網(wǎng)內(nèi)實施方案概述

2.1 網(wǎng)間去話路由

在網(wǎng)間互通架構(gòu)全面演進到IMS互通目標架構(gòu)前的過渡期間，運營商間IMS 互通和CS 互通2 種方式并存，根據(jù)工信部IMS網(wǎng)間話務互通要求、中國聯(lián)通核心網(wǎng)現(xiàn)狀及演進目標，中國聯(lián)通網(wǎng)間去話路由場景及互通關(guān)口局的選擇原則如表1所示。

a）主叫用戶為移動IMS 用戶，被叫為他網(wǎng)移動用戶（包含本網(wǎng)攜出用戶）的呼叫，通過IMS進行互通；實現(xiàn)該話務場景由IMS互通設(shè)備路由的前提條件是改造攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)語音業(yè)務查詢攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（NPDB）的查詢方式和查詢位置。

b）主叫用戶為移動IMS 用戶，被叫為他網(wǎng)固網(wǎng)用戶的呼叫，通過CS 互通設(shè)備進行互通，逐步向IMS 互通演進；實現(xiàn)該話務場景向IMS 互通路由演進的前提條件是固網(wǎng)IMS與移網(wǎng)IMS實現(xiàn)域內(nèi)互通。

表1 IMS網(wǎng)間互通去話場景和路由方式

c）主叫用戶為固網(wǎng)IMS 用戶，被叫為他網(wǎng)移動用戶（包含本網(wǎng)攜出用戶）的呼叫，通過IMS進行互通；實現(xiàn)該話務場景由IMS互通路由的前提條件是改造固網(wǎng)IMS實現(xiàn)長途話務疏通。

d）主叫用戶為固網(wǎng)IMS 用戶，被叫為他網(wǎng)固網(wǎng)用戶的呼叫，通過IMS進行互通。

e）主叫用戶為固網(wǎng)IMS 用戶，被叫為他網(wǎng)移動用戶（包含本網(wǎng)攜出用戶）的互通，由IMS 互通與CS互通分擔，向全面IMS互通演進；實現(xiàn)該話務場景網(wǎng)間路由的前提條件是改造固網(wǎng)IMS實現(xiàn)長途話務疏通。

f）主叫用戶為移動CS 用戶（含VoLTE 用戶回落CS域）時，通過CS互通。

2.2 網(wǎng)內(nèi)主要建設(shè)和改造內(nèi)容

2.2.1 新建覆蓋全國31 省的IMS 網(wǎng)間互通點和網(wǎng)間互聯(lián)電路

根據(jù)工信部文件要求，結(jié)合中國聯(lián)通核心網(wǎng)現(xiàn)狀，采用分省方式新建IBCF/TrGW 設(shè)備，與友商進行互聯(lián)互通。參考湖南、四川現(xiàn)網(wǎng)試點測試結(jié)果，本地互聯(lián)電路采用省會城市一點互聯(lián)，各省分公司結(jié)合本省省會城市本地網(wǎng)絡傳輸資源，在當?shù)乇O(jiān)管部門統(tǒng)一部署下，與友商協(xié)商制定本地互聯(lián)電路建設(shè)方案，原則上互聯(lián)電路具備傳輸系統(tǒng)成環(huán)保護，承載網(wǎng)間業(yè)務光纜不少于2條物理路由。

2.2.2 ENUM/DNS改造支持NPDB功能

全國31 省二級ENUM/DNS 進行升級改造支持NPDB 功能。當本網(wǎng)IMS 用戶發(fā)起被叫號碼為他網(wǎng)移動號碼時，在IMS 域查詢NPDB 數(shù)據(jù)，優(yōu)化現(xiàn)網(wǎng)迂回到CS 查詢NPDB 數(shù)據(jù)庫的模式，使IMS 網(wǎng)絡具備判斷被叫歸屬運營商的能力，從而實現(xiàn)本網(wǎng)IMS 用戶發(fā)起的網(wǎng)間呼叫（表1 中呼叫場景1、3）能夠通過IMS 網(wǎng)間互通點疏通。

2.2.3 固網(wǎng)IMS網(wǎng)絡改造支持IMS疏通長途話務

對全國31 省固定IMS 進行升級改造，使其具備長途疏通功能，如表2所示，承載固網(wǎng)IMS或NGN用戶發(fā)起的省際長途話務，逐步取代目前的長途軟交換網(wǎng)絡，從而使固網(wǎng)IMS 發(fā)起的網(wǎng)間話務（表1 中呼叫場景3、4、5）能夠通過IMS網(wǎng)間互通點疏通。

表2 固網(wǎng)省際長途現(xiàn)狀及IMS疏通需求

2.2.4 適時推進改造移網(wǎng)IMS 和固網(wǎng)IMS 使其支持固移域內(nèi)互通

升級改造移網(wǎng)IMS 和固網(wǎng)IMS 支持固移域內(nèi)互通，具有如下2 個方面的優(yōu)勢。一方面可以優(yōu)化網(wǎng)間話務路由，使表1 中呼叫場景2 的網(wǎng)間話務可以按照工業(yè)和信息化部的要求實現(xiàn)通過IMS 網(wǎng)間互通點疏通；另一方面，符合用戶向4G/5G 遷移，語音業(yè)務向IMS 域遷移的總體趨勢，優(yōu)化網(wǎng)內(nèi)話務路由，使固網(wǎng)IMS 與VoLTE/VoNR 之間的呼叫可以通過IMS 域內(nèi)互通實現(xiàn)，無須再迂回到CS域路由。在此基礎(chǔ)上推進中國聯(lián)通核心網(wǎng)架構(gòu)簡化與演進，節(jié)省網(wǎng)絡投資，避免CS域NPDB數(shù)據(jù)庫（包括NPHLR、NPMSC）的擴容投資浪費，推進CS 域NPDB 數(shù)據(jù)庫能隨用戶向5G 遷移而自然消亡退網(wǎng)，推進固定長途軟交換網(wǎng)退網(wǎng)，推進CS關(guān)口局向IMS網(wǎng)間關(guān)口局全面演進。

3 網(wǎng)元功能要求和新增數(shù)據(jù)配置要求

3.1 全網(wǎng)新建IBCF功能和數(shù)據(jù)配置要求

在IBCF 上配置去話路由：將Request URI 中域名部分為cm.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.com的呼叫路由至中國移動IBCF 局向，將Request URI 中域名部分為ct.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.com 的呼叫路由至中國電信IBCF局向。

在IBCF上配置被叫號碼規(guī)整數(shù)據(jù)：將出局方向請求消息中Request URI 統(tǒng)一變換為Tel URI，并配置對端IBCF的互連地址。

在IBCF 上配置來話路由：對其他運營商IBCF 來話，去掉RN 后，根據(jù)IBCF 是否支持查詢ENUM/DNS，有2種配置方式。

方式1：IBCF 支持查詢ENUM/DN，若ENUM 的查詢結(jié)果為VoLTE SIP URI，IBCF 根據(jù)域名的DNS 結(jié)果將呼叫路由至移動網(wǎng)I-CSCF；若ENUM 的查詢結(jié)果為VoBB SIP URI，IBCF 根據(jù)域名的DNS 查詢結(jié)果將呼叫路由至固定網(wǎng)I-CSCF；若ENUM 的查詢無結(jié)果或為本省transit sip uri，則IBCF 根據(jù)號碼分析將被叫號碼為固定號碼或手機號碼的呼叫分別路由至固網(wǎng)MGCF或移動網(wǎng)MGCF/綜合關(guān)口局。

方式2：IBCF 不支持查詢ENUM/DN，IBCF 對被叫號碼進行號碼分析，根據(jù)號碼分析將移動號碼送本省移網(wǎng)I-CSCF，將固定號碼送本省固定I-CSCF。

3.2 全網(wǎng)二級ENUM/DNS升級改造和數(shù)據(jù)配置要求

全網(wǎng)IMS 二級ENUM 中配置NPDB 數(shù)據(jù)即他網(wǎng)移動號碼的互聯(lián)互通解析數(shù)據(jù)：對于中國聯(lián)通攜轉(zhuǎn)到中國電信的本省號碼（通過BOSS 接口實時獲取、完整號碼）、中國移動攜轉(zhuǎn)到中國電信的本省號碼（通過BOSS接口獲取、完整號碼）、中國電信未發(fā)生攜轉(zhuǎn)的本省號段（局數(shù)據(jù)、號段）配置：tel：＜MSISDN＞?sip：RN+＜MSISDN＞@ct.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.cn。

對于中國聯(lián)通攜轉(zhuǎn)到中國移動的本省號碼（通過BOSS接口實時獲取、完整號碼）、中國電信攜轉(zhuǎn)到中國移動的本省號碼（通過BOSS 接口實時獲取、完成號碼）、中國移動未發(fā)生攜轉(zhuǎn)本省號段（局數(shù)據(jù)、號段）配置：tel：＜MSISDN＞?ip：RN+＜MSISDN＞@cm.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.cn。

全網(wǎng)IMS 二級DNS 中配置互聯(lián)互通域名的SRV和A 記錄解析數(shù)據(jù)（局數(shù)據(jù)）：cm/ct.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.cn，配置省分標簽＜province＞為本省的對應的解析數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果為中國聯(lián)通本省IBCF 地址。

全網(wǎng)二級ENUM 中配置中國電信、中國移動本省固定號碼段的互聯(lián)互通路由解析數(shù)據(jù)（本省區(qū)號+PQRS 位配置，區(qū)分出對方局號為準，局數(shù)據(jù)）：tel：＜中國電信固定號碼＞/＜中國移動的固定號碼＞?sip：＜中國電信固定號碼＞/＜中國移動的固定號碼＞@ct/cm.ibcf.＜province＞.ims.chinaunicom.cn

全網(wǎng)二級ENUM/DNS 對本省中國聯(lián)通手機號碼段（局數(shù)據(jù)）、他網(wǎng)攜入中國聯(lián)通的非VoLTE 用戶手機號碼（通過BOSS 接口實時獲取、完整號碼），配置IMS疏通長途話務路由解析數(shù)據(jù)：tel：＜MSISDN＞?sip：86+區(qū)號+本省聯(lián)通手機號碼@transit.ims.chinaunicom.cn，user=phone。

3.3 全網(wǎng)移動S-CSCF功能和數(shù)據(jù)配置要求

對手機號碼，配置查詢本省二級ENUM，通過一級ENUM 遞歸到被叫省二級ENUM，根據(jù)ENUM 結(jié)果進行路由，有如下4種情況。

a）VoLTE SIP URI：正常域內(nèi)路由。

b）Transit SIP URI：刪除區(qū)號后路由到VoLTE MGCF出IMS域。

c）互聯(lián)互通SIP URI：路由到被叫省中國聯(lián)通IBCF。

d）查詢無結(jié)果：路由到VoLTE MGCF出IMS域。

3.4 全網(wǎng)移動I-CSCF功能和數(shù)據(jù)配置要求

對被叫為tel 格式的呼叫（IBCF 方向來話），先查詢ENUM，根據(jù)ENUM 查詢結(jié)果進行后續(xù)路由，對本省transit域名進行號碼分析后路由到MGCF出局接續(xù)。

3.5 全網(wǎng)固定S-CSCF功能和數(shù)據(jù)配置要求

對被叫為手機號碼和固定號碼的呼叫，查詢主叫二級ENUM，通過一級ENUM 遞歸到被叫省二級ENUM，根據(jù)ENUM結(jié)果進行路由，有如下5種情況。

a）VoLTE SIP URI：路由至固網(wǎng)MGCF出IMS域。

b）VoBB SIP URI：送被叫省固網(wǎng)I-CSCF，進行正常域內(nèi)路由。

c）transit SIP URI：根據(jù)疏通長途話務要求進行路由，路由至被叫固網(wǎng)I-CSCF/BCF。

d）互聯(lián)互通SIP URI：路由到被叫省中國聯(lián)通IBCF。

e）查詢無結(jié)果：路由到固網(wǎng)MGCF出IMS域。

3.6 全網(wǎng)固定I-CSCF數(shù)據(jù)配置要求

對本省transit sip uri 域名配置和被叫為tel格式的呼叫（IBCF 方向來話）查詢本省二級ENUM，根據(jù)ENUM 返回結(jié)果按照IMS 疏通長途話務要求路由，有如下3 種情況：互聯(lián)互通SIP URI，根據(jù)對應互通互通域名的DNS 查詢結(jié)果，送中國聯(lián)通本省IBCF；VoBB SIP URI，查詢HSS 后進行IMS 域內(nèi)路由接續(xù)被叫；返回無結(jié)果，路由至被叫歸屬的固網(wǎng)MGCF出IMS。

固定I-CSCF 對被叫為tel 格式的呼叫（IBCF 方向來話），先查詢ENUM，根據(jù)ENUM 查詢結(jié)果進行后續(xù)路由。

4 網(wǎng)間典型話務路由流程

4.1 移動IMS域網(wǎng)間典型路由流程

當主叫為VoLTE 用戶或VONR 用戶，被叫為手機用戶時，網(wǎng)間話務由IMS 網(wǎng)絡查詢ENUM/DNS 的NPDB，確定被叫當前所在網(wǎng)絡，在被叫號碼前插入路由碼RN，路由如圖2所示。

S-CSCF 根據(jù)ENUM 的返回結(jié)果，進行不同的路由。

被叫為本網(wǎng)VoLTE 用戶或VONR 用戶（包含攜入用戶），返回本網(wǎng)標準的VoLTE SIP URI，正常域內(nèi)路由。

圖2 VoLTE（VoNR）用戶呼叫手機用戶

被叫為他網(wǎng)用戶（包含他網(wǎng)互攜、他網(wǎng)未攜轉(zhuǎn)、本網(wǎng)攜出用戶），返回IBCF 互通域SIP URI，移動網(wǎng)主叫S-CSCF 配置對IBCF 互通域名查詢DNS，根據(jù)DNS 返回結(jié)果將呼叫路由到被叫省中國聯(lián)通的IBCF網(wǎng)關(guān)。

被叫為本網(wǎng)2G/3G CS 用戶（中國聯(lián)通號碼），返回transit SIP URI；被叫為他網(wǎng)2G/3G CS 用戶（他網(wǎng)攜入的非VoLTE 用戶），返回transit SIP URI，移動S-CSCF對transit SIP URI，需要配置transit 路由到MGCF，且在出局刪除區(qū)號。

4.2 固定IMS域網(wǎng)間典型信令路由

當主叫為VoLTE 用戶或VoNR 用戶，被叫為固定號碼時，主叫IMS網(wǎng)絡配置疏通長途話務路由數(shù)據(jù)，網(wǎng)間話務由被叫IMS網(wǎng)絡查詢ENUM/DNS確定被叫當前所在網(wǎng)絡，路由如圖3所示。

圖3 VoBB用戶呼叫固網(wǎng)用戶

主叫固網(wǎng)S-CSCF，配置對被叫固定號查詢ENUM，如果被叫為非本省的固定號碼，主叫二級ENUM 返回transit SIP URI；主叫固網(wǎng)S-CSCF 根據(jù)疏通長途話務配置，將話務路由到被叫固網(wǎng)I-CSCF/BCF。

被叫固網(wǎng)I-CSCF/BCF 配置對本省transit 域名查詢本省二級ENUM/DNS，如果被叫號碼為他網(wǎng)固定號碼，ENUM 返回IMS 互聯(lián)互通SIP URI，被叫固網(wǎng)ICSCF/BCF 根據(jù)DNS解析結(jié)果將呼叫路由到本省中國聯(lián)通IBCF，中國聯(lián)通IBCF 將呼叫路由到被叫當前所屬運營商IBCF；如果被叫為本網(wǎng)固定IMS用戶，ENUM返回本網(wǎng)固網(wǎng)VoBB SIP URI，被叫固網(wǎng)I-CSCF/BCF根據(jù)域內(nèi)路由找到被叫UE；如果被叫為本網(wǎng)NGN 用戶，ENUM 返回無結(jié)果，被叫固網(wǎng)I-CSCF/BCF，將呼叫通過固網(wǎng)MGCF路由到固網(wǎng)NGN/PSTN匯接局。

5 總結(jié)

為落實工業(yè)和信息化部關(guān)于IMS網(wǎng)絡互聯(lián)互通全國推廣工作的通知要求，基礎(chǔ)電信運營商應具備如下網(wǎng)絡能力。

a）建設(shè)覆蓋全國的IMS 網(wǎng)絡和網(wǎng)間關(guān)口局，新建的網(wǎng)間關(guān)口局功能和鏈路容量應滿足網(wǎng)間業(yè)務需求，包括支持主叫為IMS 用戶的語音和視頻業(yè)務，盡可能支持已在IMS網(wǎng)內(nèi)開通的其他業(yè)務，包括電話會議、彩鈴、傳真和補充業(yè)務。

b）改造和優(yōu)化網(wǎng)內(nèi)移動和固定語音核心網(wǎng)，使其具備網(wǎng)間話務割接能力，包括升級改造全國攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)NPDB 查詢方案，ENUM/DNS 升級改造支持NPDB；固網(wǎng)IMS 網(wǎng)絡升級改造支持IMS 疏通長途話務；適時推進移網(wǎng)IMS和固網(wǎng)IMS升級改造，支持固移域內(nèi)互通。在5G時代，攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)全網(wǎng)架構(gòu)演進和運營商網(wǎng)間互通架構(gòu)的演進是核心網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，中國聯(lián)通應以此為契機，統(tǒng)籌兼顧提高網(wǎng)絡投資效率和降低運維成本的需求、新建網(wǎng)絡的技術(shù)先進性及現(xiàn)有網(wǎng)絡的優(yōu)化改造需求，全面提升網(wǎng)絡和服務質(zhì)量，從而增強市場競爭力。