IMS和NGN
现有固网NGN向IMS演进方案研究
现有固网NGN向IMS演进方案研究 ( 2007/8/1 15:06 )摘要：本文对固网NGN技术及IMS技术的特点进行了比较，并对现有固网NGN向IMS演进方案进行了分析论证，得出可行的演进方案。
1、背景IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性，在网络融合的发展趋势下，3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案，实现固定网和移动网的融合。
因此IMS被认为将是下一代网络的理想目标架构。
2、固网NGN向IMS演进的可行性分析2.1IMS与固网NGN的比较2.1.1技术特点与固网软交换技术相比，IMS具有以下技术优势。
接入无关性；更加彻底的分离；网络更加标准和统一。
除了以上特点外，固网NGN与IMS，尤其是基于融合的IMS系统还有一些其他关键技术的区别，包括登记注册、QoS、漫游、安全性等方面。
2.1.2网元设置在网络构架上，固网NGN与IMS都采用了分层的网络结构，即将网络分为业务层、控制层、承载层和接入层。
主要区别在于固网NGN注重物理实现，将控制层的功能集中在软交换机上，网络中只有软交换一个中央控制点；而IMS的控制层功能由多个逻辑功能模块实现，如会话控制由CSCF实体实现、互通功能由MGCF/MGW实现、用户数据存储在HSS中，网络更加分布化，逻辑实体并不一定对应物理实现。
网络功能模块化有利于网络扩展和业务整合，便于集中组网。
软交换与IMS的分层架构比较如表1所示。
表1固网NGN与CM-IMS网元/功能模块比较2.1.3业务提供固网NGN的业务提供方式有以下几种：直接由SoftSwitch提供业务，可提供基本电话业务、补充业务等；SoftSwitch具备SSP功能，通过SG与现网SCP互通，提供现有智能网业务；SoftSwitch与应用服务器之间通过SIP、H.323、Radius等协议互通；通过Parlay-GW/OSA-GW提供API接口，为第三方提供业务开发平台。
基于IMS的NGN及网络融合方案
的范 畴很 广 ， 大 的概 念来 看有 电信 网 、 联 网 、 从 互 广
电 网的融合 ； 低一 个层 面有 移动 网和 固定 网的融 合 ；
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（ ＭＣ） Ｆ 。
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一
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基于IMS的NGN演进及网络融合的研究
议 （Ｐ 技 术，建立 一个支持 多业务 、多协议 和 多种 接入 ｉ） 方式， 支持广泛 的用户和设备 的移 动性和游牧性 的网络。 用 户在任何位置 、任何时候 、使用任何终端都可 以得到完 美 的通信体验 。
一
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维普资讯
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汤健铭
男，江苏 南通人 。南京邮 电大学通信 － ｂ信息 系统专业硕士 研 究生。 目前研 究 －
NGN技术介绍及发展前景
NGN技术介绍及发展前景【摘要】NGN新一代网络是以软交换为核心，采用开放、标准化体系结构提供话音、视频、数据等多种媒体业务服务的下一代网络。
本文介绍了NGN网络在国内外发展的状况，并对NGN网络的两种关键技术——软交换技术和IMS技术——进行比较，以分析其适合的应用。
最后详细说明一下NGN网络中存在的问题，并对其发展前景进行展望，包括商业模式等方面简要作了介绍。
关键词：NGN软交换技术IMS技术融合1、前言NGN（NextGenerationNetwork）即为下一代网络，它是一种全新的电信网络体系架构,它融合了IP技术和多媒体通信技术，提出了分组、分层、开放的概念，从面向管理的传统电信网络转变成面向客户、面向业务的新一代网络。
NGN作为一个发展中的新技术，还需要相当长的时间来完善。
目前NGN从信令系统到体系结构都还需要进一步研究，相应的产品仍在探索之中，特别是在网络安全、承载网的QoS、网络互联互通、业务开发、网络管理方面还有很多问题需要研究解决。
2、国内外NGN网络发展及现状NGN的概念于1997年提出，并以极快的速度，迅速在世界范围内不断推广、应用,概括一下，NGN在全球的发展可以分为以下四个阶段：从1996年到1998年为尝试阶段：首先国际电联提出了H.323V oIP协议,应用H.323体系构建分组长途电话网络，获得了可观的收益，为今后NGN相关协议和应用的发展打下了一定的技术基础，且从另一方面说明了语音的IP化承载的必然性，在这个阶段，国内部分运营商也建设了长途IP电话网络。
从1999年到2004年为软交换试验阶段：自从提出软交换概念以来，得到众多制造商和运营商的认可，并加以投资，使得软交换产品逐步趋于成熟，功能日益丰富，标准化过程也正平稳推进，软交换技术开始逐步走向市场。
预计从2005年到2009年为规模部署阶段：在这几年的发展中，随着软交换体系的完善以及相关企业的成熟、商品实现商用化，越来越多的运营商为了应对外界的挑战，开始大规模部署NGN的商用网络，主要集中于NGN基础结构的建设和现有PSTN网络怎么向NGN 过渡以及采用NGN技术进行交换机的网改和替换工作。
IMS基本原理(网络整理)资料
前言IP 多媒体子系统 (IMS) 是一组规范，描述用于实现基于 IP 的电话和多媒体服务的下一代网络 (NGN) 体系结构。
IMS 定义了一个完整的体系结构和框架，允许在基于 IP 的基础设施上对声音、视频、数据和移动网络技术进行聚合。
它填补了两个最成功的通信范式（移动电话和 Internet 技术）之间的空白。
IMS 最初是由第三代合作伙伴计划 (3GPP) 定义的，3GPP 是多个电信标准组织间达成的协作协议，是其支持 GSM 网络和无线电技术发展的标准化工作的一部分。
IMS 最初是在 3GPP 第 5 版中推出的，其中将互联网工程工作小组（Internet Engineering Task Force ，IETF）定义的“会话发起协议”（Session Initiated Protocol，SIP）作为了 IMS 的主要协议。
3 GPP 的第 6 版和第 7 版对此进行了进一步的增强，以包括其他功能，如在线状态和组管理、与 WLAN 和基于 CS 的系统协作以及固定带宽接入等。
另一个标准组织，第三代合作伙伴计划 2（3rd Generation Partnership Project 2，3GPP2）也对自己的 IMS 进行了标准化。
成立 3GPP2 是为了将北美和亚洲移动无线电通信跨系统操作过渡到第三代系统。
3GPP2 规范有关 IMS 的最初版本主要源自 3GPP 第 5 版。
两个组织定义的 IMS 网络相当类似，但并非完全相同。
3GPP2 根据其特定的问题进行了相应的调整。
不过，这两个组织的目的都是为了确保 IMS 应用程序将跨不同的网络基础设施一致地工作。
除了 3GPP 和 3GPP2 外，开放移动联盟（Open Mobile Alliance，OMA）在制订和开发 IMS 移动标准化方面也扮演着重要的角色。
OMA 定义的服务构建于 IMS 基础设施之上，如即时消息传递（Instant Messaging，IM）、在线状态服务和组管理服务等。
NGN网络发展中软交换及IMS应用分析
NGN网络发展中软交换及IMS的应用分析摘要：软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。
本文介绍ngn网络发展中软交换及ims的应用分析，以期为相关研究者提供借鉴。
关键词：ngn网络；软交换；ims中图分类号：tn711 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2013）05-0-01一、软交换的应用软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。
软交换的核心思想是通过硬件软件化的思想来实现原来交换业务的控制连接和处理，可以同时在同一个网络上提供语音、数据以及多媒体业务。
软交换的体系结构如图1所示。
由图可知，软交换体系结构分为业务管理层、网络控制层、核心交换层和边缘接入层。
边缘接入层：负责将各种网络和终端设备介入软交换体系机构；核心交换层：对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为ip网或atm骨干网；网络控制层：其主要实体为软交换设备，完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并可向用户提供基本语音业务、移动业务、多媒体业务以及api接口；业务管理层；在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务。
在软交换系统中，ip承载使网络调整更为灵活，同时也使媒体能力增强，进而带来一些新的业务，增强运营商网络的网络价值。
另一方面，软交换分离的架构使得网络部署更灵活，可以有效降低运营商网络的建网成本和运营维护成本。
二、ims的应用ims（ip多媒体子系统，ip multimedia subsystem）在3gpp release 5版本中提出，是对ip多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。
ims体系结构从上向下分为四层：应用层、控制层、承载层和接入层。
应用层主要实现传统的电话业务、智能网的接入以及提供基于sip的非传统电信业务等；控制层主要完成基本会话的控制、sip会话路由控制等功能；承载层采用具有qos 保证的ip网进行承载；接入层主要完成各类sip会话的发起、终结，完成与传统pstn/plmn间的互联互通。
NGN的含义和范围
发展下一代网是运营业发展的需要
经历动荡重组后的电信业
业务主体由话音变为IP数据，移动和宽带为发展方向 网络走向融合，各种业务网络趋向同一个融合的业务承载网
－IP/MPLS承载网 业务走向融合：无线和有线，固定和移动，窄带和宽带 三网趋向融合 投资回归理性：业务增长与经济增长相适应
4
我国业务主体的变化
❖ 我国宽带接入已达2000万，ARPU值比固话高2 －3倍，占数据收入的50%，成为重要增长点
❖ 受联网计算机数（近4000万）的限制，宽带接 入发展空间已经有限，需要突破计算机限制
❖ 我国有线电视用户约1亿台，为宽带接入提供 了潜在的发展新空间，但受监管政策和资费限 制，需要有技术业务创新
14
WiMAX的正确定位与应用
减少了业务提供者开发和维护用于新技术配置 管理的运行支持系统软件的需要，只需维护一 个动态数据库，减少了人工出错机会
快速业务恢复（数百ms） 快速业务提供和拓展 降低维护管理运营费用 可提供不同服务质量级别的区分业务
13
宽带接入的发展趋势
❖ 2004年二季度，全球宽带用户已达1.3亿，仅 DSL达7800万，成为电信史上发展最快的电信 业务之一，比移动还快，例如移动从1000万发 展到1亿花了5.5年，而宽带接入仅用了3.5年
AL
CS Networks
G
(PSTN, CS PLMN)
TrGW
IMS-MGW
UE
RAN
SGSN
PEF
GGSN
PLMN BB
(IP v4/v6)
B G
IPv4 PDN (IPv4 Network)
IPv6 PDN (IPv6 Network)
10
从3GPP IMS安全到TISPAN NGN安全
从3GPP IMS安全到TISPAN NGN安全固定和移动基础设施的融合不仅能减少标准化工作量和开发成本，而且还能通过固定和移动接入提供综合业务来使运营商获得巨大机遇去提高他们的客户量和客户满意度。
固定和移动融合同时也包含安全方面的融合。
由于固网运营商有其特殊安全需求，固定移动融合的安全级别本质上不应低于移动IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）所制定的安全级别。
考虑到在固网中已安装大量基础设施，固网运营商想保留已有投资（包括运营商和用户侧）的前提下，通过使用最新技术代替传统技术，来降低用户接受IMS门槛和加快IMS 的推出。
文章已讨论了NGN（Next－Generation Networks，下一代网络）安全的必要性。
本文将继续讨论安全，并着重考虑在固定/移动（Universal Mobile telecommunications System，通用移动通信系统）融合背景下宽带固定网络的IMS安全。
正在制定UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）相关标准的标准组织3GPP（Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）已经为IMS安全制定了一套完备的规范集，而且正在进行R7（“Release7”）的相关工作。
这些规范已经非常成熟。
ETSITISPAN （European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会）（Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking，电信和互联网融合业务及高级网络协议）正在为宽带固定网络制定同样一套规范集的第一版本。
合理且有效的安全规范制定方法是在确定的融合领域里使用3GPP规范作为基础。
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近来IMS成为媒体关注的焦点，大有取代所有网络的气势，多个国际标准组织也在加紧制定其标准。
目前电信运营商实施网络转型的目的是要简化网络结构、减少网络运营成本，加速将新业务推向用户的能力和速度，优化运营商与用户之间的关系。
网络演进的发展凸显融合、调整、变革的新趋势，但运营商会根据自身的网络情况采用成熟稳健的策略。
一、IMS标准化概况1.TISPANTISPAN是2003年9月由从事固定网标准化的SPAN组织和进行VoIP研究的TIPHON组织进行了合并而成的，是ETSI旗下的从事NGN标准化研究的主要机构。
TISPAN分为八个工作组，包括业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全和网络管理工作组。
TISPAN将他们的研究计划分为阶段完成，第一阶段(Release1)主要研究能够提供多媒体业务的NGN系统，并计划于2005年中期完成Release1的研究。
目前，TISPAN定义的NGNRelease1业务能力要求能够支持PSTNEmulation业务、PSTNSimuiation业务、多媒体业务、数据业务等业务能力。
TISPAN定义的NGN体系结构包括PSTN仿真子系统(PSTNEmulation)、IP多媒体(IMS)、流媒体和其他业务等四个业务子系统，以及网络附着(NASS)和资源控制与接纳(RACS)子系统。
Release1将对PSTN仿真子系统(PSTN Emulation)、IP多媒体业务系统以及NASS、RACS接入子系统进行规范和研究。
IP多媒体子系统主要使用3GPP的IMS的核心网络作为核心控制系统，并在3GPP 规范的基础上对IMS系统进行扩展以支持xDSL等固定接入方式。
由于有线和无线网络在网络带宽、终端鉴权、位置信息和资源管理等多方面存在差异，TISPAN将在这些方面加以扩展，实现固定接入。
对于IP多媒体子系统的另一个研究重点在于完善IMS子系统与PSTN仿真子系统、RACS子系统和NASS子系统的互通。
对于PSTN仿真子系统的定义目前还存在较大的分歧，一种意见是使用软交换作为PSTN仿真子系统的核心结构，软交换与IMS并存;另一种意见是使用IMS作为PSTN仿真子系统的核心结构，采用统一的核心网络来提供业务。
由于目前对于这两种方式还没有达成一致的意见，TISPAN也只对外部接口以及与RACS等其子系统的互通进行了定义，并没有对内部结构做详细的定义。
NASS子系统的主要功能是提供用户和终端的IP地址分配、用户的认证和鉴权、根据用户属性进行接入网资源配置、用户位置管理等功能。
目前，TISPAN重点研究NASS的内部结构与接口、外部接口以及与业务系统和RACS系统的互通。
NASS 子系统的引入使固定终端具有游牧特性成为可能。
RACS子系统主要提供接纳控制、资源预留、策略控制(QoS控制)和关口控制(NAT 转换控制)功能。
RACS的内部结构和接口是目前研究的热点。
TISPAN将3GPP定义的Gq接口的功能进行扩展并定义成Gq’接口。
目前，Gq’接口到底采用什么协议还没有定论，H.248、RADIUS、DI-AMTER或重新定义新的协议都有可能。
表1 3GPPIMS标准的主要内容R5R6R7正在制定的内容从目前的情况来看，TISPAN的标准推进速度较快，也具有可操作性。
并且TISPAN 和3GPP的合作较为紧密，TISPAN主要在3GPP规范的基础上加以扩展来实现固定的特性，并争取与3GPP尽量保持一致。
2.3GPPIMS作为3GPP在R5版本中提出的IP多媒体架构，到目前为止有R5、R6和R7三个版本。
R5提出了全IP的网络架构，采用SIP协议进行控制，实现移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输，实现端到端的IP业务。
R6版本，在网络架构方面已没有太大的变更，主要是更改计费架构，支持WLAN接入等。
正在制定的R7版本，支持xDSL/Cable接入和CSI等功能。
R5、R6和R7标准的大致内容如表1所示：从协议的成熟度分析，IMS在移动网内已经能够达到商用标准。
由于移动的接入网已经具备了NASS和RACS子系统的大部分功能，通过设备提供商提供的信息判断，在近1～2年内，IMS在移动网可以商用。
3GPPR6版本在R5提出IMS的基础上，主要研究策略控制(Gq接口)、WLAN接入、IMS到CS域的互通、IMS到PS域的互通、Presence等新业务，并在IETFSIP 协议的基础上对协议进行了扩展。
3GPP在R7版本主要考虑支持通过CS域承载IMS 话音、通过PS域提供紧急服务、提供基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域的互通、提供xDSL和CableModem等固定接入方式。
3GPP对于固定和移动的融合将与TISPAN合作，共同推进研究工作。
3GPP定义的IMS是用来将移动语音服务进入多媒体领域而设计的。
它容许建立为两个或两个以上单位或用户的以及一个或多个媒体的会晤链接。
IMS可以支持很多服务，特别是支持各种接入方面有明显的长处。
但限于它是专为移动语音服务制定的，因此不能支持NGN的所有服务，比如说，广播和流媒体服务等。
因此，有必要对其进行改进以适应NGN的需要。
为了加快IMS应用于NGN的研究，并且保持与3GPP和TISPAN定义的IMS的一致性，FGNGN成立了IMSforNextGenerationNetworks(IFN)的研究专题。
但是IMS并不是NGN网络结构的唯一的基础技术，而是作为一种选择方案，2005年6月中国电信提交的文稿《基于CallServer的PSTNEmulation》就体现出软交换也是实现NGN的一种基本网络架构。
由于IMS不能完全满足NGN在固网中的应用，因此为了支持多种接入方式(比如xDSL和WLAN)接入IMS，3GPPR7和FGNGN对IMS的架构进行了如下扩展：对接入网的控制，如QoS、接入许可和鉴权等;对核心传输网的资源进行控制;与传统网络和其它网络的互通;减少业务与会话控制层和传输层的耦合性;与接入无关会话和业务层。
有关IMS在固网应用的要求还在讨论当中。
3.FGNGNFGNGN正在负责制定NGN的功能架构，目的是为了制定一个普遍适用的下一代网络架构。
根据Y.2001的定义，NGN是基于多种宽带接入、有QoS传输技术保障的、提供业务与传输网络无关的分组网络;用户可以无限制的接入多种通信业务;NGN提供无限制的移动性，为用户提供统一的、无处不在的服务。
FGNGN定义的NGN架构考虑了从PSTN/ISDN、xDSL、IP、移动网和Internet等多种网络向下一代网络发展的通用的网络架构，并且侧重于网络融合的研究。
2004年6月ITU-TFGNGN的第一次会议上已经确定了将IMS作为NGN核心网基于SIP会话的子系统的基本架构，这标志ITU正式开始了对IMS的研究。
与此同时，3GPP和TISPAN也都在进行这方面的研究，这两个组织也是ITU-TFGNGN的供稿方，通过提案和互致联络函的方式达到沟通，避免重复研究。
在NGN的框架中，终端和接入网络是各种各样的，而基于SIP会话的核心网络只有一个IMS，它同时为固定和移动终端提供服务。
这就需要IMS网络从网元功能、接口协议、QoS 和安全、计费等方面全面支持固定的接入方式。
4.在话音网仿真方面软交换和IMS的争论2005年6月国际电联在北京召开了FGNGN的第7次会议，会议在开展基于软交换的标准研究方面展开了激烈的讨论，中国通信标准协会就有关开展基于软交换标准的研究专门给FGNGN提出了联络声明，中国电信提交了8篇有关基于软交换研究的文稿。
会议就软交换的研究争论热烈，会上主要存在3个争论点。
第一个争论点是课题的研究范围。
大会通过激烈的讨论，最后决定对文稿的研究范围进行修订，即研究PSTN/ISDN仿真的体系架构。
第二个争论点是PSTN/ISDN仿真子系统的架构是否应该是NGN体系架构的子集，而不能增加新的功能实体。
会上通过充分的讨论，一致认为NGN功能架构是总体架构，如果是通用的功能实体应该在NGN体系架构中增加，如果仅仅是针对PSTN/ISDN仿真的体系结构也可以只在PSTN/ISDN 仿真的体系结构中定义，并建议下一次会议对这两个功能实体进行详细论证。
第三个争论点是基于软交换的PSTN/ISDNe仿真子系统属不属于需要重新开展的研究内容。
通过大家的充分讨论，一致认为PSTN/ISDN仿真子系统属于NGNRelease1的内容，应该不属于新的研究内容，因此同意开展PSTN/ISDN仿真子系统的研究工作。
根据目前FGNGN研究的NGN的体系架构，已经明确PSTN/ISDN仿真作为四个业务子系统之一。
因此中国电信建议应该研究PSTN/ISDN仿真的体系结构来解决运营商面临的网络演进问题。
目前实现PSTN/ISDN仿真有两种方式，一种是用IMS 实现PSTN/ISDN仿真，一种是用软交换来实现PSTN/ISDN仿真。
但是由于IMS实现PSTN/ISDN仿真的演进方式还不成熟，而软交换已经比较成熟，目前运营商面临的网络演进问题可通过软交换的方式来解决。
二、软交换技术的应用软交换技术是NGN所包含的技术之一。
是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术，它具有分层的体系架构、基于分组传输、能够提供多种接入方式等特点，并能综合提供语音、数据、多媒体业务。
近三年来的现场试验、特别是近一年来的规模试商用结果证明，软交换体系在技术上已经基本成熟，经济分析可行，软交换技术正在逐步从试验阶段走向商用阶段。
软交换系统由多种设备组成，主要包括软交换设备、中继网关、信令网关、接入网关、媒体服务器、应用服务器等网络侧设备以及IAD、SIP终端等终端侧设备。
主流厂家的软交换系统在国内外已有商用实例，主要应用集中在利用软交换提供长途汇接和本地用户接入业务，以及为企业用户提供综合通信解决方案。
软交换技术从1997年开始发展，正在逐步从试验阶段走向商用阶段，并在国内外得到应用。
总体上看，美国的运营商要领先于欧洲，新兴运营商要积极于传统运营商。
中国通信标准化协会网络与交换技术委员会从2001年起开始制定软交换系统相关规范及标准，主要包括设备规范、协议规范、接口规范和业务相关规范等，共完成相关规范59个。
软交换业务提供方式有三种：由软交换设备提供PSTN基本业务及补充业务;采用SIP应用服务器或Parlay应用服务器来提供运营商自营的新型业务;利用PARLAY应用服务器通过第三方提供业务，此种方式仍处于探索阶段，应进一步深入研究和实践。
电话网是中国电信的最大网络之一，而网络演进是一个长期过程，因此电路交换向NGN演进的过程中应注重网络的衔接性、业务的连续性以及网络运营管理的稳妥性，实践证明软交换已经具备替代电路交换设备的能力，灵活提供业务的能力也已经得到验证，同时软交换符合电路交换向分组交换转型的总体发展趋势，在话音网络引入软交换技术应认真研究引入的策略，组网架构和不同厂家业务平台的互通。