IMS版本演进浅析_移动_融合通信_CTI论坛
IMS版本演进浅析
　　随着3G时代的到来，用户对移动通信有了更高的期望，用户不仅要求有稳定的语音通信，而且还要求能够以数据和多媒体等多种方式进行通信。针对这些需求，3GPP在R5版本中提出了IMS标准。而随着网络技术的发展，各种标准组织也开始了IMS版本演进方面的研究。
　　IP多媒体子系统（IMS，IPMultimediaSubsystem）最初是由3GPP在Release5标准中提出的基于SIP会话控制的网络体系架构，目的是满足用户对移动多媒体业务的需求，从而丰富移动网的业务种类，加快业务提供过程。IMS的出现不仅能带来丰富的移动多媒体业务，而且将使移动通信网络结构和应用模式发生前所未有的改变。
　　IMS具有分布式、与接入无关、有标准开放的业务控制接口等特点，被业界公认为未来融合的控制平台，成为下一代网络（NGN）的核心技术。目前，IMS在3GPP、3GPP2、ETSI、ITU-T等标准组中都占有一席之地，相关标准的制定和完善工作正在紧张进行中，世界各大设备提供商纷纷推出IMS的商用或试验产品，部分运营商也开始进行IMS业务的试商用或试验。
3GPP IMS网络架构
　　3GPP所定义的IMS网络架构包括：呼叫会话控制功能（CSCF）、归属用户服务器（HSS）、媒体网关控制功能（MGCF）、多媒体资源功能控制器（MRFC）、多媒体资源功能处理器（MRFP）、签约定位器功能（SLF）、策略决策功能（PDF）、IP多媒体-媒体网关功能（IM-MGW）、中断网关控制功能（BGCF）、信令网关（SGW）、应用服务器（AS）、IP多媒体业务交换功能（IM-SSF）、业务能力服务器（OSA-SCS）、计费功能实体等。
　　CSCF又可划分为I-CSCF、P-CSCF和S-CSCF三种。
　　P-CSCF是IMS拜访网络的统一入口点。所有IMS终端发起和终止于IMS终端的会话消息都要通过P-CSCF。P-CSCF的功能有：与接入网络无关的用户鉴权、IPSec管理、网络防攻击与安全保护、为节约无线网络资源进行SIP信令压缩与解压、用户的漫游控制、通过PDF进行承载面的NAT、QoS功能等。
　　I-CSCF是IMS归属网络的入口点。在注册过程中，I-CSCF通过查询HSS，为用户选择一个S-CSCF；在呼叫过程中，去往IMS网络的呼叫首先路由到I-CSCF，由I-CSCF从HSS获取用户所注册的S-SCSCF地址，将消息路由到S-CSCF。
　　S-CSCF是整个网络的核心，支持SIP协议，负责用户鉴权、会话处理和业务触发等。
　　HSS作为整个网络的用户数据库，存储IMS用户的鉴权信息、签约信息、业务透明数据等。
　　MGCF和IMS-MGW是与CS域和PSTN互通的功能实体，分别负责控制信令和媒体流的互通。
　　MRFC和MRFP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。
　　BGCF是IMS域与外部网络的分界点，它选择在哪里跟CS域或PSTN互联。
　　IBCF负责网络间互通和边界控制。
　　E-CSCF负责紧急呼叫的相关处理。
　　IMS的注册流程为：第一，终端发起注册请求给P-CSCF，P-CSCF通过DNS查询该用户的归属网络，并将注册请求前转给对应的I-CSCF（如果就是在归属网络，则无需IBCF中转）。第二，I-CSCF向HSS提交用户信息，HSS对用户身份与服务权限进行鉴权后，I-CSCF查询HSS获得为用户服务的S-CSCF；如果没有结果，HSS指示I-CSCF根据需要的与可用的S-CSCF，分配一个S-CSCF为该用户服务。第三，S-CSCF收到请求后，从HSS处下载该用户的相关信息（签约信息、安全信息等）并存放在该S-CSCF的数据库中，同时HSS记录为S-CSCF信息。第四，如果存在与注册相关的业务应用，S-CSCF触发相关的应用服务器AS（如图1所示）。
图1 IMS注册流程
3GPP IMS版本演进
　　3GPP在R5版本中首次提出IMS，并在R6和R7版本中对其进一步完善，目前正在制定的版本为R8版本。
　　R5版本提出和定义了IMS的基本框架及3G接入的能力，R5阶段侧重于基本架构、3G接入能力、功能实体、信令流程的规定，并对鉴权、计费、安全、QoS等进行了基本定义。
　　R6版本对IMS接口和功能更加细化，定义了WLAN接入的能力、IMS和外部网络之间的互通、IMS支持各种业务的能力等方面。R6版本在2005年3月冻结，是第一个完善的IMS标准版本。
　　相对R5，R6主要完善、增强了以下功能：
　　定义了SBLP(ServiceBasedLocalPoicy)的QoS框架、端到端的QoS概念和框架结构,将PDF从P-CSCF中分离出来,并定义了相关Go/Gq接口。
　　接入安全方面，强化了IPSec的机密性保护功能；同时针对传统移动终端接入IMS的需求，提出了EarlyIMS的鉴权机制。
　　3GPP制定了PSTN、CS域和其他IP多媒体系统的互通，对网络互通的框架结构、与传统电路交换网络的互通协议都已经完成定义；对SIP协议和BICC/IUSP协议的映射基于ITU-T的Q.1912.5作了适当调整。
　　IPv4和IPv6互通问题：在IMS规范制定初期，考虑到IPV4的地址资源非常紧张，因此要求IMS内使用IPV6。但是由于IPV6技术和商用情况的限制，很多国家提出使用IPV4尽早实现IMS的要求,R6中引入ALG和TrGW完成了信令和承载层面的IPv4和IPv6的互通问题。
　　R7版本在2007年冻结，其主要增强功能为：
　　FBI（Systemenhancementsforfixed Broadband access to IMS）：增加对固定接入的支持，如NAT穿越、IMS汇接网络、IBCF（IMS
Border Control Function）边界控制等。
　　紧急呼叫（EmergencyCall）：引入了E-CSCF这个新网元，使IMS建立紧急呼叫成为可能。
　　VCC（VoiceCallContinuity）：实现双模手机在IMS域和CS域进行语音呼叫切换，采用IMS控制方案，切换控制由应用层实现。
　　CSI（CombiningCS&IMSservices）：其实质是不同业务分别由两个网络提供，实时类业务由CS域提供，非实时业务由IMS域提供。在第1阶段，CSI由终端实现。
　　PCC（PolicyControlandCharging）：把QoS的策略控制和流计费合并，生成一个新的网元PCRF，使用基于DIAMETER的Rx、Gx接口传递相应的策略控制和计费控制信息。这一功能框架的改变是对R6
SBLP框架的重大更新和改进。
　　多媒体电话（补充）业务：基于TISPANNGNR1的PSS（PSTN/ISDN模拟业务）。
　　3GPPR8的主要增强功能有：
　　CommonIMS：集中TISPAN和3GPP2的IMS研究成果，并以此为基础制定统一IMS标准。
　　ICS（IMSCentralizedServiceControl）：解决用户在CS接入的情况下，业务逻辑集中在IMS控制的问题。目前有终端升级和网络升级两种方案，前者负责在UE与IMS-AS之间建立业务逻辑控制通道，同时通过现有的CS域IMS互通机制建立CS到IMS的承载；后者升级VMSC，使之具备接入IMS的能力，将CS呼叫接入到IMS以进行业务逻辑控制。
　　MMSC（MultiMediaSessionContinuity）：解决用户在同时接入CS和PS情况下，多媒体会话在不同域之间的切换和连续性问题。方案沿用了R7VCC的架构，在IMS域设置SC-AS，锚定CS和PS会话，并进行会话切换控制，完成与对端UE的重协商。
　　SB（ServiceBroker）：增强业务交互管理。其中增强iFC处理方案进展比较顺利，引入业务代理（ServiceBroker）方案进展不佳。
　　IMSCAT：在IMS主叫网络和被叫网络中增设彩铃服务器，将主叫彩铃服务器和被叫彩铃服务器串到会话请求路径中，通过EarlyMedia或者EarlySession的方式向主叫用户提供彩铃服务。
　　SMS和IM的业务互通：在CS和IMS域之间增设一个消息互通网关，消息互通网关对应CS域为MSC以及SMSrouter，消息互通网关对应IMS则为AS。
ETSI TISPAN IMS版本演进
　　ETSITISPAN目前研究的焦点是如何在短期内实现NGN，TISPANNGN的核心网包含的范围很广，它涵盖了多种子系统，其中包括基于SIP的核心网。在这样的框架下，NGN可以实现基于SIP、SIP-I、RTSP的业务。TISPANR1
NGN核心网中基于SIP的核心网将采用3GPP定义的IMS平台，并尽可能重用IMS Release 6的相关规范，但要求支持更多的接入方式，包括xDSL、WLAN、LAN、MAN等。
　　TISPAN于2005年12月发布了NGNR1版本规范，R2阶段的研究工作接近完成，目前正在定义R3的内容。
　　R1阶段，TISPAN采用3GPPR7定义的IMS架构，针对固定接入的特定要求进行了相关修订。针对固定接入（特别是xDSL接入），提出了网络连接子系统（NASS）和资源控制子系统（RACS）,定义了用于PSTN替换的、基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统（PES）实现方案。业务方面，定义了传统电信网络的补充业务在IMS中的实现，即PSTN/ISDN模拟业务。对3GPP已经定义的相关接口协议，针对固定的特殊需求进行了修订。
　　R2阶段的主要工作包括PES/PSS的完善、RACS增强，以及IPTV、企业网络、家庭网络的定义。详细内容如下：
　　PSS：在NGNR1的基础上，增加了以下业务：AoC、CW、CCBS/CCNR、3PTY、UUS、SUB等。除CW、CCBS/CCNR、3PTY外，其它规范均已发布，2008年开始转移到3GPPCT1维护。3GPPCT1已经完成了CW和CCBS/CCNR两个项目的立项。
　　PES：在NGNR1的基础上增加了对ISDN终端接入和Overlap信令的支持。
　　RACS增强：主要是支持组播、计费、多种网络部署模式以及与3GPPPCC融合的技术规定。R2功能结构规范已经完成，协议实现规范接近完成。
　　IPTV：定义了IPTV的业务需求以及对NGN网络的要求。功能结构上，分为专用架构和基于IMS的架构两种，均强调与NGN的集成，有别于传统IPTV（即非NGN的IPTV）。基于IMS的IPTV架构将直接基于R1阶段的研究成果，重用IMS核心功能实体，通过增加媒体控制功能和媒体传输功能，实现对IPTV业务的支持，从而实现多媒体和IPTV的统一体系架构。专用IPTV架构仅重用IMS中的NASS/RACS以及UPSF等功能，业务层面与IMS为互通关系，已完成功能结构规范和协议规范。
　　企业网：定义了企业网的需求（包括漫游场景、安全）和功能结构，包括IMS转接（即BusinessTrunking）、托管企业业务（HostedEnterpriseServices）两种模式。功能结构规范已经完成。
　　家庭网络：侧重定义IPTV客户网络设备的功能结构以及接口协议，尚在进行中。
其他标准组织的IMS演进进展
　　CCSATC5（无线通信技术工作委员会）旗下的WG9负责移动网络IMS相关规范的制定，已经完成基于3GPPR6的IMS系统设备和接口协议技术及测试规范的制定。WG4则负责制定3GPP2移动网IMS核心网络相关的规范，已完成MMD的相关研究报告。
　　CCSATC3（网络与交换技术工作委员会）自2006年启动了IMS研究项目，创造了TISPANNGNR1的成果，2007年开始制定IMS业务方面的标准，包括PSS业务、多媒体会议、多媒体彩铃/振铃等业务。
　　CCSATC5和TC3自2006年开始了统一IMS的相关研究（UnifiedIMS，有别于3GPPCommon
IMS）。至2008年6月，主要完成了统一IMS的需求（第一阶段）、功能体系架构（第一阶段）、组网总体技术要求（第一阶段）等规范的制定。
　　TC3&5联席会议还将继续以下规范的制定：统一IMS（第一阶段）I/S-CSCF设备技术要求、统一IMS（第一阶段）P-CSCF设备技术要求、IMS（第一阶段）归属用户服务器设备技术要求、统一IMS（第一阶段）组网安全要求、会话初始协议技术要求等。
　　2004年6月成立的ITU-TFGNGN（NGN专题组）也已经开始对IMS的业务和网络框架进行研究。FGNGN研究NGN业务的需求，把IMSRelease6中定义的业务作为业务研究的起点，但同时强调业务应具有灵活的生成能力；还研究有关IMS的网络融合技术等问题。
　　FGNGN工作组加快了ITU－T关于IMS的标准制定工作，现阶段IMS的规范主要为SG13负责制定。NGNIMS的框架结构是一个与接入技术无关的网络，尽可能多地支持各种接入技术；对基于SIP会话的业务将以IMS为基础开展工作，并参考3GPP的一些列相关规范。
统一IMS成为网络融合的终极目标
　　传统交换技术经历了向模拟交换和数字交换技术的转变，无论是模拟交换还是数字交换，它的特点都是面向连接的，并且交换控制、承载连接、业务提供、用户信息不分离，集中在一个物理实体即交换设备中。
　　智能网的产生，引入了业务提供与呼叫控制分离的概念；而软交换的提出，引入了呼叫控制和承载连接分离的思想。这些都是核心交换网络所发生的重大变革，每一次变革都对业务提供、网络结构产生了很大的影响。由于智能网的引入，电信业务愈加丰富；而由于软交换的部署，网络趋于扁平化，结构更加清晰，维护管理更加方便。
　　IMS的产生，使得网络层次分离得更加彻底，接口更加标准化，业务提供、呼叫控制、承载连接、用户数据分别由不同的实体提供，从接入到核心，从承载到业务，各个环节都可以成为产业链的重要角色。IMS体系这种分离的标准化架构为网络融合提供了充分的技术条件。统一IMS的产生，真正体现了核心会话控制层面的融合，是网络融合的终极目标。
　　促进网络融合一直是电信行业多年来的工作目标，ISDN和B-ISDN都被赋予了这样的使命，后来出现的软交换也曾被寄予厚望。电信运营商希望改变一类业务、一个网络的状况，从而降低网络建设和维护成本；用户也希望通过一个号码、一个网络获得各种各样的业务，方便使用。统一IMS的产生为固定和移动融合创造了有利条件，为全业务运营提供了充分的技术保障。
　　全业务运营在一定程度上驱动了统一IMS的产生与发展。以统一IMS为核心的下一代网络是一个不断演进、逐渐融合的网络，其业务范围覆盖了话音、数据业务和应用。目前业界正在研究如何使用IMS架构支持IPTV等流媒体业务，IMS被赋予的使命越来越多。统一IMS作为下一代网络交换部分的核心和基础，在由电路交换向分组交换演进的过程中，在全业务运营的环境下，将继续保持主导地位。
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摘要: 本文探讨了软交换在对大量小型语音网关应用模式支持程度上存在的问题，针对FTTH语音业务解决方案提供了策略建议，并对FTTH语音业务接入IMS的关键问题进行了分析，提出了技术实现方案。
专题：IMS技术与应用
FTTH语音业务接入l MS的技术研究
赵飞。张文隽
(中国电信股份有限公司上海研究院上海200135)
1 引言 2 现网规模F丌H部署存在的问题
传统固定网络存在大量的PSTN交换机，设备杂、型
号多、在网运行时间长，升级和维护困难，面临退网。随着
“光进铜退”工作的深入开展，传统PsTN交换机接人方式
必然逐步被FrTH等小型语音网关设备所替代。但小型语
音网关设备规模接人软交换．由于软交换设备的处理能力
有限．则必然使现在已有的软交换设备不断扩容甚至裂
变．影响核心网的稳定。
随着IMS主体标准的逐步成熟，IMS正得到全球主流
运营商的一致认可，将其作为网络战略转型的重要方向。
对于传统固网的演进和发展，可以通过将传统PSTN网络
改造后的P0 rs用户一步到位直接接入到IMS，实现用户
的统一一控制和管理，从而避免后期软交换用户向IMS的迁
移。加之IMS从网络架构、网元设计及协议支持上，都相较
软交换更为适合小型网关的规模部署，因此越来越多的运
营商选择了IMS作为解决光进铜退下nTrH等小型语音
网关设备规模部署的核心网方案。
2．1 核心网软交换面临的挑战
IMS网络部署之前．FTITI1H接入软交换成为运营商实
施光进铜退的主要方式。随着光进铜退的规模部署，软交
换在小型网关的大量接人和业务实现的支持上暴露出了
一定的问题．如瞬时高流量拥塞、动态IP地址维护困难
等，主要表现在以下几方面。
(1)注册和审计消息量增大
软交换接人大量F丌H时，大量网关将会产生大量的
网关级别的心跳和审计消息．也会导致注册消息量的增
大。由于之前软交换所接人的网关主要是基于H．248的大
型网关，出于业务稳定性的考虑。软交换上对H．248网关
的心跳设置较短，一般为几十秒到分钟级。这样，在大量小
型网关应用模式下，大量心跳和审计、注册消息对软交换
造成较大压力。
(2)动态IP地址维护
网关为大型网关时，每个网关使用的IP地址／端口是
专题 } S羧零毒薮
固定的，这时核心网元没有接口数量的限制：而小型网
关接人需要使用动态的IP+UDP端点，即网关IP地址通
过BAC进行一次地址转换，对核心网呈现一个统一的
注册地址．但分配不同的UDP端口号。此时核心网若接
入并管理几万到几十万的小型网关，便需保存几万到几
十万个网关设备的动态IP地址，还需检测IP地址间的
(3)智能化终端对核心网的恶意攻击可能
目前，普通的PC机每秒可以发出几万个数据报文，
通过修改，可以发送各种不同的信令报文，比如源地址、源
端口可变化的信令报文，因此，一台PC足以构成严重危
害。但是软交换对这些安全隐患并没有很好的防御
(4)核心网处理性能有限
软交换设备基于CPCI平台，采用单核单CPU处理，
在应对大量网关接入时能力不足。
基于以上这些原因，面对FrrH的规模接入所带来的
挑战，由于技术和处理能力上的不足，软交换只能以扩容
或裂化的方式进行应对，而频繁的扩容和裂化将会对网络
运行的稳定性产生极大的影响。
2．2 现有F丌H业务能力上存在的问题
F1TI’H业务能力主要取决于其协议栈的能力。目前，
F1TrH语音接入软交换主要有两种协议：软交换SIP协议
和H．248协议．这两种协议比较见表1。
从以上分析可以看出，无论是以软交换SIP协议还是
H．248协议接入软交换，F1TrH通信业务实现都存在一定
的问题：基于软交换SIP协议的 ITI1H会出现用户接续延
时较长、补充业务能力缺失等问题：基于H．248的nTrH
虽然在语音业务实现上比较完善，但是由于H．248协议对
多媒体支持力度的欠缺，无法完成运营商将肿H作为
“信息化高速公路”综合承载语音、数据、视频等宽带业务
的发展需求
3 F1_rH接入IMS的可行性分析
IMS引入虽然起源于3GPP的移动多媒体业务。但是
随着TISPAN将IMS作为固网演进方案进行进一步的深
入研究后，可以发现IMS的架构及网元设计，极为适合大
量小型网关规模应用模式。
(1)IMS将处理能力分布化
在软交换的架构中，注册鉴权及呼叫控制功能集中于
软交换。在IMS的注册流程里，P-CSCF只负责接受终端的
注册请求，并代理用户向S-CSCF发起注册，鉴权的处理是
由S-CSCF及HSS完成。呼叫流程里，P CSCF也只负责代
理用户向S-CSCF发起呼叫请求．业务控制及AS触发等
工作由S-CSCF完成，而非P-CSCF独立完成，所以IMS架
构除了提升网络的健壮性外，也有利于设计更高容量与性
(2)IMS支持完善的注册缓存机制
IMS用户完成注册后，网关所分配的IP+UDP地址会
通过service route头域、contact地址、path头域等缓存在
P．CSCF中，P．CSCF的大容量缓存机制支持大量动态IP地
址用户的接人。
(3)IMS提供更强大的安全组网能力(包括鉴权能力)
P．CSCF实现了流量控制的功能，流量控制能够保证
表1 FTTH语音接入软交换协议的对比
对比项 软交换SIP H．248
对摘机事件的处理方式
收号后的处理方式
对拍叉，二次拨号的支持
对补充业务的支持
对视频业务的支持
对其他多媒体业务的支持
定位于水平协议。终端的所有行为无需在软交换控制下定位于主从协议，终端的所有行为都必须在软交换
进行 的控制下进行
不检测摘机事件，导致摘机事件触发的业务(如热线)无用户摘机即上报， 由MGC根据用户的业务进行热
法实现 线呼叫
拨号后5 s．或用户拨号后加拨“#”键后将号码送出 用户摘机后软交换下发digitmap。判断号码收全即
不支持．导致拍叉类业务无法实现 支持
不能完全继承原有PSTN网络的补充业务能力，但普遍完全支持原有PSTN用户的补充业务
使用的业务，如来电显示、前转等8种业务可以支持
能够简单支持，但现网软交换不具备视频业务处理能力， 不支持
不支持 不支持
电信科学 2o¨奄黧 ；
系统在大话务量下不受流量的冲击而瘫痪。P．CSCF还实
现了SIP信令过滤的功能，可以对用户发送过来的畸形报
文进行过滤规整．保证了对核心域的安全。
(4)IMS平台提供更强的处理性能
IMS核心网元基于ATCA平台，多核多CPU处理，处
理性能约为软交换10倍。
除此以外，软交换将全部用户的注册和呼叫控制功能
集成在一起，是一种集中控制的架构。当有特殊情况，一旦
软交换瘫掉，它所服务的所有用户就都会受到影响。IMS
是一种更先进的分布式架构。业务、控制、接入进一步地
分离，这样的架构非常有利于分散风险，即使有局部的
P．CSCF被攻击瘫痪，也不会影响全部用户，不会影响核心
控制和业务层的安全性。综上所述，相较软交换，IMS网络
更为适合大量FrTH接入的应用模式。
除了网络本身的架构设计外，IMS中SIP协议相较于
软交换有了极大的不同。由于标准组织的大力推动．IMS
SIP协议的能力及标准化日趋完善，并解决了SIP协议支
持传统语音业务中最大的难题。即拍插簧事件的处理问
题，从而使得IMS SIP再支持，如视频、IM、PS等多种类型
的多媒体业务，并在进行灵活的业务触发基础上，更进一
步完全支持原有PSTN用户的补充业务。
IMS是网络演进的方向，随着核心网的进一步发展，
现有用户将逐步迁移至IMS，结合光进铜退的发展，势必
存在m H接入IMS的潜在需求，因此FrTH应逐渐具备
IMS SIP协议能力和IMS接人能力。
4 FTTH语音业务接入IMS 的关键问题
4．1 F1_rH接入IMS的架构
作为IMS用户接入层设备，F1TIIH通过注册于IMS
网络，与CSCF、MMTel AS一起完成对语音业务的提供，
TR069管理系统完成用户账号、密码、逻辑ID及SIP服
务器域名等数据的管理下发，其网络基本架构如图1
4．2 F1一rH在lMS中的注册机制研究
广rH终端在IMS中的注册和普通IMS用户的注册
过程类似，但是多端口的m H下存在多个独立用户，所
以唧需要代替这些用户分别向IMS发起注册请求。如
果这些注册请求是独立的，就意味着兀TH网关下挂多少
个用户就要注册多少次，在这种情况下，核心网中将会出
现大量相同的注册消息，那么FITI1H接人软交换时存在的
海量注册消息冲击就依然存在
针对 [ H多次注册的问题．如果能一次性对同一
嗍下的多个用户进行注册，那么就会极大减少注册、重
注册及注销消息量，避免对核心网设备能力的不必要消
耗。对于IMS核心网来说，同一r丌H下多个用户注册消
息及联系地址都是来自同一个设备。那么可以利用IMS中
所定义的隐式注册机制来满足这个要求。
隐式注册一般用于同一物理设备上多个公有用户
标识的注册．将这些公有用户标识设置为隐式注册集，
通过对该集合中一个公有标识的注册来实现对整个集
合的注册．从而节省注册消息的开销。隐式注册过程与
普通注册过程类似，在隐式注册过程中，隐式注册集中
的公有用户标识是在Register消息的200 OK应答中的
P．Associated．ID带下来的，兀TH将隐式注册集中的公有
用户标识与各个端口相对应，即可实现多端口的隐式注
册。因此．基于隐式注册的FI]rH用户注册、重注册以及
注销过程，既简化了nTH的终端注册过程，也减少了
IMS核心网的负担。
4．3 F1-rH在IMS中的业务研究
rrrH接入IMS网络的同时需要考虑继承用户原有
的业务，包括基本语音业务、补充业务以及智能业务等。
IMS中专门部署了MMTel AS为IMS用户提供基本
图1 nfI’H语音接人]MS的架构
曩 专题：l 8技术乓藏用
语音业务和补充业务，如主叫号码显示、呼叫前转、呼
叫等待、三方通话等。除此之外，F丌H还应能配合IMS
核心网为用户提供增值业务，如彩铃、一号通等。对于
智能业务的实现方式，现网窄带智能业务平台可以继
续采用原有接口通过IM．SSF网元和IMS对接，业务实
现方式和用户体验没有变化。固网智能化业务平台则
可升级支持SIP ISC接13与IMS直接对接，向FTIrI1H用
户提供业务
基本业务和智能业务对于邢H终端没有特殊要求，
只需满足IMS SIP协议的要求即可。但是对于补充业务的
支持．由于拍插簧事件不能通知到IMS，因此对F][TH终端
存在特殊要求。对于基于IMS SIP接人IMS的FrTH来说，
存在松耦合和紧耦合两种补充业务实现方式，紧耦合的补
充业务流程由核心网控制，松耦合的补充业务流程由参与
业务的 rrH和核心网共同完成。以呼叫等待业务为例，
在已与两个参与方分别建立通话后，主席方拍插簧然后拨
“3”指示建立三方通话，松耦合和紧耦合方式下的流程对
松耦合方式下，F1TH检测到拍插簧事件，并对POTS
话机放拨号音，收号分析获知用户要触发三方通话．即发
出invite消息向核心网MMTel申请多方会话资源，得到核
心网响应后，再向两个参与方分别发起refer消息．用分配
到的三方通话的会话替换与参与方的两方通话．开始三方
紧耦合方式下，FrrH检测到拍插簧事件，以info消息
上报给核心网MMTel，MMTel指示MRFC／MRFP与用户建
立会话通道，对用户进行放音收号，收号后由MMTel判断
用户触发三方通话，为用户建立多方会话资源，并分别向
主席方和参与方发起refer消息，将3个用户加入到三方
基于以上分析可以看出，松耦合方式下，补充业务的
部分业务逻辑需要由FIrI’H自身实现。如检测到拍插簧后
对用户的放音收号及通过对所收号码进行判断分析后执
行相应的业务流程。紧耦合方式下，FITI1H只需要上报拍插
簧时间，后续的放音收号及号码分析和业务触发全部由核
心网MMTel实现。虽然松耦合方式下对m H的要求较
高，但ETSI已经规定了完善的流程，标准化程度高，更符
合终端智能化和互通性的要求。是一种运营商和唧{厂
家都更为认可的实现方式。
在松耦合方式下，F1TrH需具备对PSTN补充业务及
Centrex业务中用户摘机、拍又及后续拨号的处理功能．具
(1)用户注册的过程中，FI]rH向MMTel进行第三方业
务注册，并以subscribe消息向MMTel订阅用户业务信息。
当用户新增、修改或者撤销无条件前转、拍叉类业务及热
线业务时，MMTel通过notify消息，通知丌TH相应的业务
(2)用户申请三方通话、追查恶意呼叫业务时，m H
根据MM 1下发的业务信息，提供对拍叉簧及后续拨号
的处理功能。
(3)用户通过激活码激活呼叫等待业务时，fTrH根据
所收到的200 0K响应．提供对拍叉簧及后续拨号的处理
(4)用户申请即时热线业务时，兀TI、H根据所收到
的MMTel下发的业务信息，提供摘机事件检测及摘机即
发呼叫功能：用户激活延时热线业务时， ITI’H根据所收
到的200 OK响应．提供摘机事件检测及摘机5 S即发呼
(5)用户通过激活码激活无条件前转业务时，FITI'H根
据MMTel下发的业务信息，提供特殊拨号音功能。
(6)当FFrH已和其他端点处在一个稳态呼叫中，用
户拍又簧，兀TH需给原有呼叫发送re．invite消息．a=填为
Sendonly。同时给用户放拨号音并收号。根据所收号码的不
同，rrTH一般执行如下操作中的一种：
· 所收号码为⋯1’，切换到原来保持或者等待的呼叫。释
放当前呼叫， ITI'H对当前呼叫发送bve消息，对原来
保持或者等待的呼叫发送200 OK或re．invite消息：
· 所收号码为“2”．切换到原来保持或者等待的呼叫，
将当前的呼叫保持，m IH对原来保持的呼叫发送
re．invite消息或者对等待的呼叫发送200 OK消息；
· 所收号码为“3”．建立三方通话．F][TH需要发送
re．invite创建会议资源，并通过refer消息将其余两
方加入会议资源：
· 所收号码为“用户号码”，发起到新用户的呼叫．
F'r】[TI、H需要发送invite(Request．URI为收号所得用
户号码)建立新呼叫：
· 所收号码为“ 33#”，恢复通话，并发起恶意呼叫识
别，FTI1H需要发送re—invite给原来保持的呼叫，a=
填为Sendrecv：并发送re．invite消息给AS．消息中
携带恶意呼叫识别请求的XML：
电信科学j2011审 嗲
用户归属网络域名
SIP服务器域名
注册服务器域名
会议服务标识
空号事件标识
(热线业务)
软交换中为本地号码格式，IMS中为全球号码格式
软交换中无该设置项，IMS中用户号码与该项结合生成公有标识和私有标识，用于鉴权和号显
软交换直接配置为IP地址，IMS中要求以域名方式配置
软交换直接配置为IP地址，IMS中要求以域名方式配置
软交换SIP版本的¨TrH不具备三方通话功能，故无该设置项。IMS中该项用于松耦合方式下，三方通话业务用
户发起多方会话资源申请
软交换SIP版本的FrITITH不具备热线业务功能，故无该设置项。IMS中该项用于松耦合方式下，热线业务中上报
用户摘机或超时未拨号事件
· 所收号码为“ 12 用户号码”，将当前呼叫转接到
未进入通话的另一方，F][YI1H需要发送refer(refer．to
为收号所得用户号码)建立新呼叫；
· 所收号码为“ 12#”，建立新呼叫以替代当前呼叫，
F1TrH需要发送refer(replace为当前对话的dialog
lD)建立新呼叫。
4．4 TR069管理需求
由于协议及网络的不同，nTrH语音通过IMS SIP协
议接入IMS网络虽可重用以NGN SIP协议接人软交换的
相关TR069管理参数配置模板，但是用户信息及VolP业
务相关的参数在种类和格式上存在一定的差别。F1rrH语
音接人IMS时，与接人软交换时存在差异的参数及格式配
置需求见表2。
4．5 混合放号方案
基于 rrH实现PSTN网络改造后的POTS用户接人
到IMS，必然存在用户携已有号码转网至IMS的情况，导
致IMS网络和PSTN网络混合放号的问题。为保证对携号
转网到IMS的PSTN用户的呼叫能够正确路由，需要在
业务发放时．在SHLR上对该号码进行特殊设置，以实现
将对该号码的呼叫路由至IMS网络。SHLR上的放号方
方案一，SHLR上的物理号码和逻辑号码都是8位的
PSTN号码．I-ISS中用户的私有号码和公有号码也都是
E．164格式的PSTN逻辑号码。对于这种业务发放方式，为
了让携号转网到IMS的PSTN用户做被叫时能路由到IMS
域，必须在SHLR上为该用户签约一个特定被叫智能业
务，且该智能业务的优先级要最低．在该用户做被叫时主
叫局才能根据该智能业务接人码将呼叫路由到MGCF。但
是目前现网还有一些特殊的业务要求要将业务的优先级
设置为最低，当携号转网到IMS的PSTN用户也需要签约
该业务时，就会存在冲突。
方案二．HSS上放逻辑号码，SHLR放的物理号码和逻
辑号码不同，物理号码的格式为‘前缀+逻辑号码’，主叫局
根据该前缀即可将呼叫路由到MGCF。该方案可以让携号
转网到IMS的PSTN用户在IMS域内的业务发放方式与
普通的IMS域内用户完全一样，还可以让携号转网到IMS
的PSTN用户在SHLR上的放号方式与混合放号的PSTN
用户一样。而且采用这种业务发放方式，携号转网到IMS
的PSTN用户做主叫时的主叫号码显示和话单采集的号
码格式都是逻辑号码格式，更方便也更简单，较方案一具
备可行性。
采用IMS结合 rrH提供语音和多媒体业务，可以完
善地继承现网的业务，是光进铜退、TDM向IP演进的最优
方案。本文就IMS对光进铜退所具备的优势进行详细阐
述，明确IMS技术与光进铜退结合对电信网络和业务发展
的意义，并进一步详细阐述和研究了FrrH支持IMS接人
功能的可行性及关键技术问题分析，是运营商基于IMS开
展光进铜退时迫切需要开展的一项重要工作，具有很强的
现实意义和驱动力。
1 E I'SI TISPAN．TS 183 Ol2．IMS—based PSTN／ISDN emulation
subsystem functional architecture， Mar ch 2008
2 ETSI TISPAN．TS 183 043 IMS tmsed PSTN／ISDN Emulation
Stage 3 specification， September 2009
3 成佳 何剑波．基于IMS的固定语音接人演进技术研究．电信科
学．2009(11)
专题：IM$技术与应用
分离式SBC在I MS网络中的应用研究
王颖，奚展跃，严学纯
(中国电信股份有限公司上海研究院上海200135)
在通信网络的IP化演进过程中，为了防止接入侧对 式SBC在应用方面的缺点和问题逐渐显露出来，主要表
网络形成的攻击实现隐藏网络拓扑和防火墙穿越的功能， 现在以下方面。
4 侯小军．卢立铭。张华洪．TDM PBX接人IMS系统的方案与关
键问题探讨．电信科学，2010(10)
5 宋阿芳。奚展越，王颖．光进铜退用户端设备部署中存在的问题
研究．电信科学，2009(10)
Research of Voice Service of FTTH Access to IM S
Zhao Fei，Zhang Wenjun
(Shanghai Telecom Technology Research Institute，Shanghai 200135，China)
Abstract This paper discusses the differences between IMS and soflswitch in capability of accessing a large number of small
voice gateway．and provides strategy proposals for the m H voice services solution．Technology solutions to architecture，service
delivery，management of terminal are proposed．
Key words IMS．soft switch，fiber progressing& copper receding，fTn{ (收稿日期：201 1—08—04)
Copyright &}