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摘 要 IMS技术的成熟，使得急需业务整合的全业务电信运营商的IMS网络商用建设迫在眉睫。本文通过研究IMS技术的特点，分析J省联通PSTN网络存在的问题，探讨S省联通IMS技术应用可采取的建设方案。
关键词 IMS；PSTN；软交换；建设方案
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）14-0040-02
2008年电信重组以后，新的三大电信运营商——中国移动、中国电信、中国联通全部成为了全业务电信运营商，如何进行业务的融合成为各运营商工作的重点。目前，IMS技术已被业界一致认为代表了未来电信目标网络的发展方向，全球主流运营商均已确定IMS技术为其全业务运营的控制核心。随着IMS网络商业模式的日渐清晰，国内外主流运营商纷纷开始IMS网络的规模部署或试商用，以提升自身全业务运营的竞争力。S省联通于2011年底在Q市开通了中国联通的第一个试商用IMS网络，为S省联通进行IMS网络的商用建设积累了一定的经验。
1 IMS技术的特点
IMS技术能够成为下一代电信网的核心，是因为IMS技术具有很多能够满足下一代电信网络需求的优点。
1.1 接入无关性
由于IMS独立于底层的IP接入网络，IMS可以在任何网络中（固定、移动或无线接入网络）以包交换的方式工作，普通的电话网络可以通过网关自由的接入IMS，开放的接口允许来自不同的接入网的信息及呼叫/会话进行融合。
1.2 基于SIP协议
IMS中使用SIP作为唯一的会话控制协议。为了实现接入的独立性，IMS采用SIP作为会话控制协议，这是因为SIP协议本身是一个端到端的应用协议，和接入方式无关。SIP协议是IMS中唯一的会话控制协议，但不是说IMS体系中只会用到SIP协议，IMS也会用到其他的一些协议，但其他的这些协议并不用于对呼叫的控制。如Diameter用于CSCF和HSS之间，COPS用于策略的管理和控制，H.248用于对媒体网关的控制。
1.3 针对移动通信环境的优化
因为3GPP最初提出IMS是要用于3G的核心网中，因此IMS体系针对移动通信环境进行了充分的考虑，包括基于移动身份的用户认证和授权、用户网络接口上SIP消息压缩的确切规则、允许无线丢失与恢复检测的安全和策略控制机制。
1.4 提供丰富的组合业务
IMS在个人业务实现方面采用比传统网络更加面向用户的方法。IMS给用户带来的一个直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。对用户而言，IMS业务以高度个性化和可管理的方式支持个人与个人以及个人与信息内容之间的多媒体通信，包括语音、文本、图片和视频或这些媒体的组合。
1.5 网络融合的平台
IMS的出现使得网络融合成为可能。除了与接入方式无关的特性外，IMS还具有一个商用网络所必须拥有的一些能力，包括计费能力、QoS控制、安全策略等，IMS从最初提出就对这些方面进行了充分的考虑。因此运营商希望通过IMS这样一个统一的平台，来融合各种网络，为各种类型的终端用户提供丰富多彩的服务，而不必像以前那样使用传统的“烟囱”模式来部署新业务，从而减少重复投资，简化网络结构，减少网络的运营成本。
2 S省联通软交换网络现状
根据中国联通集团公司IMS建设指导意见，中国联通IMS网络建设将主要用于PSTN网络改造。而在IMS技术成熟前，S省联通已开始采用固网软交换技术进行PSTN的网络改造，所以S省联通IMS网络的建设还需要考虑固网软交换向IMS的
演进。
2.1 S省联通固定软交换网络现状
目前S省联通各地市均建有一套本地软交换网，主要采用华为、中兴和阿朗等厂家的设备。设备以SoftX3000、SS1B和5020MGC为主，作为端局使用。
2.1.1 综合业务IP承载网现状
为承载NGN等业务，原中国网通集团公司建设了全网有QoS保证的IP承载网（目前在中国联通称之为“IP承载A网”），网络结构分为三层：核心层、汇聚层和接入层。S省联通综合业务IP承载网分别在J市和Q市各设有两台BR路由器，分别通过2.5G POS上联至北京CR路由器。S省内各地市均设有两台AR路由器，分别通过2.5G POS上联至J市及Q市的BR；各地市两AR之间通过GE连接。S省联通综合业务IP承载网主要功能是疏通省内软交换长途业务，另外承载了外包呼叫业务中心、综合业务平台和软交换点对点视频业务。
2.1.2 各地市软交换承载网现状
S省联通各地市本地软交换业务均由本地IP承载网或城域网承载，其中6个地市建设了软交换专用的IP承载网，所有软交换用户的业务通过IP承载网承载，其余11个地市的软交换业务由城域网承载。
2.2 S省联通移动软交换网络现状
2.2.1 电路域网络现状
S省联通移动软交换网络的电路域端局均为软交换设备，2/3G共用核心网络，分为两个大区：J大区采用中兴的设备，Q大区采用华为设备。MGW按本地网分散设置，HLR也分散部署在各地市，分别为华为、贝尔和诺西的设备。电路域长途汇接局为软交换和TDM交换机并存；移动网关口局为软交换设备，设备厂家为中兴和华为。现网移动软交换设备尚未完全IP化，Mc（MSCS和MGW之间）接口采用IP承载，Nc（MSCS之间）和Nb（MGW之间）接口采用TDM承载，目前正在进行语音的IP化改造。
2.2.2 分组域网络现状
S省联通分组域GGSN、SGSN设置采用全省集中设置方式，SGSN分为三个大区，GGSN分为两个大区，均采用华为的设备。
2.2.3 承载网网络现状 为承载原联通的移动核心网等业务，原中国联通集团公司也建设了一张完整的IP承载网（目前在中国联通称之为“IP承载B网”）。目前S省联通的IP承载B网采用分层的结构，分为骨干层和接入层。骨干层由两台路由器组成，负责流量在省际和省内的转发；接入层由PE路由器组成，负责业务的接入和 VPN 组织。
3 S省联通PSTN网络存在的问题
S省联通PSTN网络经过多年的改造、运行，已基本能满足目前的网络需求，但仍存在以下主要问题。
1）“光进铜退”的规模推进，提供VOIP语音接入的核心交换网络需要进行大规模的扩容或新建。
2）传统PSTN网络端局设备数量多，46%的设备在网超过15年，因老旧、停产等带来的维护问题比较突出。PSTN网络整体运行效率低，功耗高，需进行大规模的设备改造和网络演进。
3）软交换用户规模日益增加，每年均有大量的扩容需求，因设备能力限制，部分地市软交换设备面临分裂问题。随着所带接入网的不断增多，主备软交换之间的倒换时间长。
4）目前S省联通每个本地网均设置有本地智能平台，有的地市本地智能平台还不止一套，并且本地网间智能业务功能不完全统一，不利于后期网络的融合演进。
4 S省联通PSTN网络演进总体思路探讨
目前，S省联通软交换网络目前已承载了1/3的固网用户，考虑到投资效益，需充分利用现有设备资源，因此PSTN网向IMS网络的发展将是一个渐进的过程。为确保网络架构的平滑演进、用户业务的延续、以及网络维护体制与网络改造的匹配，应采用分阶段逐级演进的策略。
第一阶段：即软交换与PSTN共存的阶段，大多数软交换作为端局存在。
第二阶段：随着IMS的逐步引入，PSTN向IMS的演进将会进入第二阶段，即软交换、PSTN及IMS共存。此时可将软交换的网络层次进一步提升，对SS设备升级支持SSP功能。
第三阶段：随着IMS的逐步成熟，PSTN等传统设备将逐步退网，网络的发展演进进入第三阶段即软交换与IMS共存的阶段。
第四阶段：软交换演进为IMS的接入网元AGCF，统一接入IMS网络。全网实现数据的统一管理、业务的统一实现。
5 S省联通IMS网络建设方案探讨
为快速实现网络部署和业务提供，S省联通应采取大区组网的方式建设IMS网络，同时，IMS网络要具备继承现网业务的能力，业务平台应该集中设置，业务统一建设并能充分继承现网已有智能业务。在一定时期内，IMS需要与软交换并行为固定语音网用户提供接入服务，使得IMS引入后用户感知不降低，业务体验更良好。远期可以基于IMS实现固网与移动网的融合，实现全网用户的统一管理，从而可以大力发展固定和移动融合的多媒体业务。
5.1 大区设置方案
S省联通IMS系统可分为双大区设置，IMS系统核心设备集中部署在大区中心，双大区中心设置在不同的本地网。综合考虑S省联通各地市PSTN用户规模、软交换设备类型、本地智能网平台类型等因素，S省联通IMS系统可分为J大区和Q大区2个大区设置：J大区包含8个地市，这8个地市采用的软交换设备厂家均为华为，本地网智能平台厂家也均为华为；Q大区包含9个地市，其中Q市目前试点采用了中兴的IMS设备，其余8个地市采用的软交换设备和本地网智能平台厂家也均为中兴。
5.2 业务系统建设方案
目前，S省联通需要进行IMS改造的电信业务主要有PSTN基本语音业务及补充业务和传统智能业务两大类。
5.2.1 PSTN基本语音业务及补充业务实现
PSTN基本及补充业务由IMS系统建设的MMTEL AS业务平台进行处理。业务触发能力由S-CSCF提供，S-CSCF在收到SIP请求后，首先从HSS获得被叫用户FC信息，对收到的SIP请求，先检查iFC中定义触发条件是否满足，若满足，则将请求转给AS进行处理。每个大区均设置MMTEL AS，采用1+1互备容灾方案。
5.2.2 智能业务的触发方案
在IMS架构下，所有业务的实现都可以通过设置相应的AS来实现。
对于本地智能网业务，IMS域的呼叫通过MGCF路由到固网汇接局，智能业务通过汇接局触发到现有智能网SCP实现。这种方式实现技术难度低，业务触发和业务控制分别利用现网的汇接局和SCP实现，但是IMS域内用户之间的智能业务呼叫会额外占用IM-MGW至汇接局语音中继。
对于省级智能平台业务，可在大区中心设置网元IM-SSF负责完成INAP/CAP协议到IMS SIP协议的转换，IM-SSF完成业务触发，而业务控制仍旧由SCP完成。这种方式无需话路迂回到汇接局，因此IMS域内用户之间的智能业务呼叫不需要额外占用IM-MGW至汇接局端口资源，但该方案的实现需要事先完成IM-SSF和省级SCP的对接测试。
5.3 承载方案
S省联通IMS业务可依托本地业务接入网络和IP承载B网进行承载，本地业务接入网络负责业务网元的接入和本地业务的承载，IP承载B网负责IMS业务的长途承载，网管、计费、业务开通通过DCN网疏通。
5.4 业务开通方案
1）IMS业务的开通受理，可由省级BSS系统连接到IMS网
络，实现对HSS/SLF，ENUM，AGCF、AS的业务开通，采用SOAP协议；对于地市的业务开通请求或省级共用业务平台的开通，可统一由省级的BSS来进行开通。
2）各本地网AGCF的业务开通接口，可连接到本工程中配置的局域网交换机，通过VLAN划分，经汇聚后，连接到机房内的DCN节点设备，通过不同的VPN，分别连接到大区中心的业务开通网元。
3）各大区中心核心机房的业务开通网元，可通过工程中配置的局域网交换机，连接到机房内的DCN节点，通过不同的VPN，连接到营帐系统。
6 结束语
互联网时代的来临，传统电信运营商面临着前所未有的挑战。电信运营商可以通过引入IMS技术建立起全业务的运营模式，同时提供固网、移动网、宽带接入等业务资源，使得电信运营商也可以像互联网一样提供多种业务供用户选择使用，有效应对互联网的挑战。但在实际应用时，电信运营商也要遵循逐步演进、逐步部署的原则，充分继承现网业务能力，不能降低用户对于网络和业务的体验。
参考文献
[1]成佳，何剑波.基于IMS的固定语音接入演进技术研究[J].电信科学，2009（11）.
[2]项肖峰，查旭东.基于IMS的核心网演进分析及探讨[J].邮电设计技术，2010（4）.
[3]杨扬.基于IMS的全业务运营解决方案[J].信息通信技术，2010（5）.
[4]王瑾，史海峰.基于IMS的全业务运营网络改造[J].通信技术，2012（12）.
[5]中国联通IMS总体建设方案V1.0，2012-08.
关键词 IMS；PSTN；软交换；建设方案
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）14-0040-02
2008年电信重组以后，新的三大电信运营商——中国移动、中国电信、中国联通全部成为了全业务电信运营商，如何进行业务的融合成为各运营商工作的重点。目前，IMS技术已被业界一致认为代表了未来电信目标网络的发展方向，全球主流运营商均已确定IMS技术为其全业务运营的控制核心。随着IMS网络商业模式的日渐清晰，国内外主流运营商纷纷开始IMS网络的规模部署或试商用，以提升自身全业务运营的竞争力。S省联通于2011年底在Q市开通了中国联通的第一个试商用IMS网络，为S省联通进行IMS网络的商用建设积累了一定的经验。
1 IMS技术的特点
IMS技术能够成为下一代电信网的核心，是因为IMS技术具有很多能够满足下一代电信网络需求的优点。
1.1 接入无关性
由于IMS独立于底层的IP接入网络，IMS可以在任何网络中（固定、移动或无线接入网络）以包交换的方式工作，普通的电话网络可以通过网关自由的接入IMS，开放的接口允许来自不同的接入网的信息及呼叫/会话进行融合。
1.2 基于SIP协议
IMS中使用SIP作为唯一的会话控制协议。为了实现接入的独立性，IMS采用SIP作为会话控制协议，这是因为SIP协议本身是一个端到端的应用协议，和接入方式无关。SIP协议是IMS中唯一的会话控制协议，但不是说IMS体系中只会用到SIP协议，IMS也会用到其他的一些协议，但其他的这些协议并不用于对呼叫的控制。如Diameter用于CSCF和HSS之间，COPS用于策略的管理和控制，H.248用于对媒体网关的控制。
1.3 针对移动通信环境的优化
因为3GPP最初提出IMS是要用于3G的核心网中，因此IMS体系针对移动通信环境进行了充分的考虑，包括基于移动身份的用户认证和授权、用户网络接口上SIP消息压缩的确切规则、允许无线丢失与恢复检测的安全和策略控制机制。
1.4 提供丰富的组合业务
IMS在个人业务实现方面采用比传统网络更加面向用户的方法。IMS给用户带来的一个直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。对用户而言，IMS业务以高度个性化和可管理的方式支持个人与个人以及个人与信息内容之间的多媒体通信，包括语音、文本、图片和视频或这些媒体的组合。
1.5 网络融合的平台
IMS的出现使得网络融合成为可能。除了与接入方式无关的特性外，IMS还具有一个商用网络所必须拥有的一些能力，包括计费能力、QoS控制、安全策略等，IMS从最初提出就对这些方面进行了充分的考虑。因此运营商希望通过IMS这样一个统一的平台，来融合各种网络，为各种类型的终端用户提供丰富多彩的服务，而不必像以前那样使用传统的“烟囱”模式来部署新业务，从而减少重复投资，简化网络结构，减少网络的运营成本。
2 S省联通软交换网络现状
根据中国联通集团公司IMS建设指导意见，中国联通IMS网络建设将主要用于PSTN网络改造。而在IMS技术成熟前，S省联通已开始采用固网软交换技术进行PSTN的网络改造，所以S省联通IMS网络的建设还需要考虑固网软交换向IMS的
演进。
2.1 S省联通固定软交换网络现状
目前S省联通各地市均建有一套本地软交换网，主要采用华为、中兴和阿朗等厂家的设备。设备以SoftX3000、SS1B和5020MGC为主，作为端局使用。
2.1.1 综合业务IP承载网现状
为承载NGN等业务，原中国网通集团公司建设了全网有QoS保证的IP承载网（目前在中国联通称之为“IP承载A网”），网络结构分为三层：核心层、汇聚层和接入层。S省联通综合业务IP承载网分别在J市和Q市各设有两台BR路由器，分别通过2.5G POS上联至北京CR路由器。S省内各地市均设有两台AR路由器，分别通过2.5G POS上联至J市及Q市的BR；各地市两AR之间通过GE连接。S省联通综合业务IP承载网主要功能是疏通省内软交换长途业务，另外承载了外包呼叫业务中心、综合业务平台和软交换点对点视频业务。
2.1.2 各地市软交换承载网现状
S省联通各地市本地软交换业务均由本地IP承载网或城域网承载，其中6个地市建设了软交换专用的IP承载网，所有软交换用户的业务通过IP承载网承载，其余11个地市的软交换业务由城域网承载。
2.2 S省联通移动软交换网络现状
2.2.1 电路域网络现状
S省联通移动软交换网络的电路域端局均为软交换设备，2/3G共用核心网络，分为两个大区：J大区采用中兴的设备，Q大区采用华为设备。MGW按本地网分散设置，HLR也分散部署在各地市，分别为华为、贝尔和诺西的设备。电路域长途汇接局为软交换和TDM交换机并存；移动网关口局为软交换设备，设备厂家为中兴和华为。现网移动软交换设备尚未完全IP化，Mc（MSCS和MGW之间）接口采用IP承载，Nc（MSCS之间）和Nb（MGW之间）接口采用TDM承载，目前正在进行语音的IP化改造。
2.2.2 分组域网络现状
S省联通分组域GGSN、SGSN设置采用全省集中设置方式，SGSN分为三个大区，GGSN分为两个大区，均采用华为的设备。
2.2.3 承载网网络现状 为承载原联通的移动核心网等业务，原中国联通集团公司也建设了一张完整的IP承载网（目前在中国联通称之为“IP承载B网”）。目前S省联通的IP承载B网采用分层的结构，分为骨干层和接入层。骨干层由两台路由器组成，负责流量在省际和省内的转发；接入层由PE路由器组成，负责业务的接入和 VPN 组织。
3 S省联通PSTN网络存在的问题
S省联通PSTN网络经过多年的改造、运行，已基本能满足目前的网络需求，但仍存在以下主要问题。
1）“光进铜退”的规模推进，提供VOIP语音接入的核心交换网络需要进行大规模的扩容或新建。
2）传统PSTN网络端局设备数量多，46%的设备在网超过15年，因老旧、停产等带来的维护问题比较突出。PSTN网络整体运行效率低，功耗高，需进行大规模的设备改造和网络演进。
3）软交换用户规模日益增加，每年均有大量的扩容需求，因设备能力限制，部分地市软交换设备面临分裂问题。随着所带接入网的不断增多，主备软交换之间的倒换时间长。
4）目前S省联通每个本地网均设置有本地智能平台，有的地市本地智能平台还不止一套，并且本地网间智能业务功能不完全统一，不利于后期网络的融合演进。
4 S省联通PSTN网络演进总体思路探讨
目前，S省联通软交换网络目前已承载了1/3的固网用户，考虑到投资效益，需充分利用现有设备资源，因此PSTN网向IMS网络的发展将是一个渐进的过程。为确保网络架构的平滑演进、用户业务的延续、以及网络维护体制与网络改造的匹配，应采用分阶段逐级演进的策略。
第一阶段：即软交换与PSTN共存的阶段，大多数软交换作为端局存在。
第二阶段：随着IMS的逐步引入，PSTN向IMS的演进将会进入第二阶段，即软交换、PSTN及IMS共存。此时可将软交换的网络层次进一步提升，对SS设备升级支持SSP功能。
第三阶段：随着IMS的逐步成熟，PSTN等传统设备将逐步退网，网络的发展演进进入第三阶段即软交换与IMS共存的阶段。
第四阶段：软交换演进为IMS的接入网元AGCF，统一接入IMS网络。全网实现数据的统一管理、业务的统一实现。
5 S省联通IMS网络建设方案探讨
为快速实现网络部署和业务提供，S省联通应采取大区组网的方式建设IMS网络，同时，IMS网络要具备继承现网业务的能力，业务平台应该集中设置，业务统一建设并能充分继承现网已有智能业务。在一定时期内，IMS需要与软交换并行为固定语音网用户提供接入服务，使得IMS引入后用户感知不降低，业务体验更良好。远期可以基于IMS实现固网与移动网的融合，实现全网用户的统一管理，从而可以大力发展固定和移动融合的多媒体业务。
5.1 大区设置方案
S省联通IMS系统可分为双大区设置，IMS系统核心设备集中部署在大区中心，双大区中心设置在不同的本地网。综合考虑S省联通各地市PSTN用户规模、软交换设备类型、本地智能网平台类型等因素，S省联通IMS系统可分为J大区和Q大区2个大区设置：J大区包含8个地市，这8个地市采用的软交换设备厂家均为华为，本地网智能平台厂家也均为华为；Q大区包含9个地市，其中Q市目前试点采用了中兴的IMS设备，其余8个地市采用的软交换设备和本地网智能平台厂家也均为中兴。
5.2 业务系统建设方案
目前，S省联通需要进行IMS改造的电信业务主要有PSTN基本语音业务及补充业务和传统智能业务两大类。
5.2.1 PSTN基本语音业务及补充业务实现
PSTN基本及补充业务由IMS系统建设的MMTEL AS业务平台进行处理。业务触发能力由S-CSCF提供，S-CSCF在收到SIP请求后，首先从HSS获得被叫用户FC信息，对收到的SIP请求，先检查iFC中定义触发条件是否满足，若满足，则将请求转给AS进行处理。每个大区均设置MMTEL AS，采用1+1互备容灾方案。
5.2.2 智能业务的触发方案
在IMS架构下，所有业务的实现都可以通过设置相应的AS来实现。
对于本地智能网业务，IMS域的呼叫通过MGCF路由到固网汇接局，智能业务通过汇接局触发到现有智能网SCP实现。这种方式实现技术难度低，业务触发和业务控制分别利用现网的汇接局和SCP实现，但是IMS域内用户之间的智能业务呼叫会额外占用IM-MGW至汇接局语音中继。
对于省级智能平台业务，可在大区中心设置网元IM-SSF负责完成INAP/CAP协议到IMS SIP协议的转换，IM-SSF完成业务触发，而业务控制仍旧由SCP完成。这种方式无需话路迂回到汇接局，因此IMS域内用户之间的智能业务呼叫不需要额外占用IM-MGW至汇接局端口资源，但该方案的实现需要事先完成IM-SSF和省级SCP的对接测试。
5.3 承载方案
S省联通IMS业务可依托本地业务接入网络和IP承载B网进行承载，本地业务接入网络负责业务网元的接入和本地业务的承载，IP承载B网负责IMS业务的长途承载，网管、计费、业务开通通过DCN网疏通。
5.4 业务开通方案
1）IMS业务的开通受理，可由省级BSS系统连接到IMS网
络，实现对HSS/SLF，ENUM，AGCF、AS的业务开通，采用SOAP协议；对于地市的业务开通请求或省级共用业务平台的开通，可统一由省级的BSS来进行开通。
2）各本地网AGCF的业务开通接口，可连接到本工程中配置的局域网交换机，通过VLAN划分，经汇聚后，连接到机房内的DCN节点设备，通过不同的VPN，分别连接到大区中心的业务开通网元。
3）各大区中心核心机房的业务开通网元，可通过工程中配置的局域网交换机，连接到机房内的DCN节点，通过不同的VPN，连接到营帐系统。
6 结束语
互联网时代的来临，传统电信运营商面临着前所未有的挑战。电信运营商可以通过引入IMS技术建立起全业务的运营模式，同时提供固网、移动网、宽带接入等业务资源，使得电信运营商也可以像互联网一样提供多种业务供用户选择使用，有效应对互联网的挑战。但在实际应用时，电信运营商也要遵循逐步演进、逐步部署的原则，充分继承现网业务能力，不能降低用户对于网络和业务的体验。
参考文献
[1]成佳，何剑波.基于IMS的固定语音接入演进技术研究[J].电信科学，2009（11）.
[2]项肖峰，查旭东.基于IMS的核心网演进分析及探讨[J].邮电设计技术，2010（4）.
[3]杨扬.基于IMS的全业务运营解决方案[J].信息通信技术，2010（5）.
[4]王瑾，史海峰.基于IMS的全业务运营网络改造[J].通信技术，2012（12）.
[5]中国联通IMS总体建设方案V1.0，2012-08.