IMS应用于中国电信的网络架构
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核心网技术—IMS技术目录第1章IMS概述及基本原理 (4)1.1IMS的起源和标准化进程 (4)1.2IMS的含义 (5)1.2.1 IMS系统范畴 (5)1.2.2 IMS与软交换的定位关系 (7)1.2.3 IMS业务层的功能架构 (8)1.2.4 中国电信IMS网络的业务提供方式 (9)1.3IMS核心层设备功能 (9)1.3.1 S-CSCF (9)1.3.2 I-CSCF (14)1.3.3 P-CSCF (15)1.3.4 BGCF (17)1.3.5 MGCF (17)1.3.6 AGCF (19)1.3.7 IM-MGW (22)1.3.8 MRFC (24)1.3.9 用户数据库(HSS) (24)1.3.10 ENUM 和DNS服务器 (26)1.3.11 MRFP (26)1.4IMS网络支持的业务 (28)1.5接口协议要求 (29)1.5.1 IMS网络接口 (29)1.5.2 IMS主要协议 (31)1.5.3 Diameter协议 (35)1.5.4 ENUM/DNS原理 (41)1.6IMS业务 (47)1.6.1 IMS业务平台的组网结构 (47)1.6.2 IMS业务提供方式 (48)1.6.3 IMS业务触发机制 (49)1.6.4 ISC接口触发业务实例 (52)第2章IMS网络组网 (53)2.1组网架构 (53)2.2编号 (54)2.2.1 归属网络域名的分配 (54)2.2.2 用户标识 (54)2.2.3 公共业务标识 (54)2.2.4 IMS网元标识 (54)2.3互联互通 (55)2.3.1 IMS与PSTN的互通 (55)2.3.2 IMS与软交换的互通 (55)2.3.3 IMS与C网CS域的互通 (56)2.3.4 IMS与其它运营商的互通 (56)2.4IMS对承载网络要求 (56)2.4.1 对服务质量的要求 (56)2.4.2 IMS入口地址分配机制 (57)2.4.3 对VPN的要求 (57)2.5安全要求 (58)2.5.1 用户鉴权要求 (58)2.5.2 设备安全要求 (58)2.5.3 网络安全要求 (59)第3章IMS信令流程 (61)3.1注册流程 (61)3.1.1 P-CSCF发现过程 (61)3.1.2 S-CSCF的分配过程 (62)3.1.3 归属和拜访网络中的初次注册请求 (62)3.2注销流程 (65)3.2.1 用户主动注销 (65)3.2.2 S-CSCF 进行网络注销 (66)3.3IMS会话及相关流程 (66)3.3.1 IMS用户之间的基本会话建立过程 (67)3.3.2 IMS用户业务触发的处理 (68)3.3.3 IMS用户的会话信令流程 (68)1.6.5 IMS移动视频电话业务流程 (71)第1章IMS概述及基本原理1.1IMS的起源和标准化进程IMS是3GPP在Release5版本上提出的可支持IP多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用了SIP协议和与接入的无关性，可以更好地支持多媒体业务。
IMS
IMS不仅可以实现最初的VoIP业务，更重要的是IMS将更有效地对网络资源、用户资源及应用资源进行管理，提高网络的智能，使用户可以跨越各种网络并使用多种终端，感受融合的通信体验。
IMS，即IP Multimedia Subsystem，中文意义为IP多媒体子系统，本质上说是一种网络结构。
该项技术植根于移动领域，最初是3GPP为移动网络定义的，而在NGN的框架下，IMS应同时支持固定接入和移动接入。
IMS与diameter的关系？IP技术的一个最突出特性就是“尽力而为”，在数据传输的安全性和计费控制方面，却显得力不从心，而且只考虑固定接入方式。
传统的基于电路交换的移动网络，虽然具有接入的灵活性，可以随时随地进行语音的交换，但由于无法支持IP技术，所以只能形成一种垂直的业务展开方式，不同业务应用的互操作性较低，而且需要较多的业务网关接入移动通信网络。
不论是移动网还是固定网均在向基于IP的网络演进，已经成为必然趋势。
为什么无法支持IP技术就不能进行不同业务应用的互操作？这个IP和PC上的IP是一样的？IMS与ISO？将IP技术引入到电信级领域，就必须考虑到运营商实际网络运营的需求，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。
从目前的研究看，SIP是具有简单性、兼容性、模块化设计和第三方控制性从而成为基于Internet通信市场的主流协议。
所以基于SIP的IMS框架通过最大限度重用Internet技术和协议、继承蜂窝移动通信系统特有的网络技术和充分借鉴软交换网络技术，使其能够提供电信级的QoS保证、对业务进行有效而灵活的计费，并具有了融合各类网络综合业务的强大能力。
IMS已经被定义为支持所有IP接入网的多媒体业务核心网，可以支持任何一种移动的或固定的、有线的或无线的IP-CAN(IP Connectivity Access Networks)，包括W-CDMA，CDMA2000，Ethernet，xDSL以及Wireless LAN等等。
IMS系统介绍
核心控制面与 (SIP/OSA AS,CAMEL BGCF：根据互通 OSA-SCS PSTN 或CS的交互 SE) 规则配置或者被叫 号码分析，为 IMS AS 到PSTN/CS的呼叫 选择合适的MGCF
BGCF
SIP AS
S-CSCF
I-CSCF MGCF P-CSCF CSCF
，支持ISUP/BICC 与SIP的协议交互 及呼叫互通，通过 H.248控制IMMGW完成PSTN或 CS TDM承载与 IMS域用户面RTP 的实时转换
集团总体建设方案组网
全国级
ENUM/DNS AS AS AS
省级
ENUM/DNS
ENUM/DNS
ENUM/DNS
HSS HSS I-CSCF I-CSCF
AS AS AS
P-CSCF P-CSCF S-CSCF
SLF
HSS I-CSCF
AS AS AS
S-CSCF AS AS AS
P/S/I-CSCF
AGCF
P-CSCF
本地网
MGW
本地网
MGW
TDM汇接局
AG/EPON /PRI/IDSN
SBC 城域网/ W 网PS域
SBC 城域网/ W 网PS域
AG/EPON /PRI/IDSN
TDM汇接局
用户量较大的省份可进行IMS分大区部署，大区内IMS采用1+1异地容灾方式部署。
© ZTE Corporation. All rights reserved.
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IMS网络架构 IMS典型组网
IMS网元功能
IMS基本呼叫流程 IMS网元同步机制
IMS和NGN
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。
IMS架构及业务提供
Ｓ Ｃ Ｃ （ｅ ｉ Ｓ Ｆ 等逻辑功能。Ｐ Ｃ Ｃ 是用 的南京Ｐｔ ￣ 户去了广州 （ ｉ ｍ ｂ ｅ ０ ＯＩ； － Ｓ Ｆ Ｓｒ ｎ Ｃ Ｃ ） ｖｇ －ＳＦ ｅ ｒ］ ｅ ｃ ｎ ｏｉ． ． Ｉ 杭 ｈ ａ ｌ２ ＣＴ ） 户 终 端 （ Ｅ 接 入 Ｉ 网 络 的 入 口点 ， 在 Ｕ Ｕ） ＭＳ Ｅ和 ￣ Ｔｍ 用 户 去 了深 圳 （ｈ ａ ｏｉ ． ５ｔｍ） 在南 Ｈｏ ｃｉ ｍ ｂｌ７ ． ｎ ｅ５ ｏ 。 Ｐ ＣＣ — Ｓ Ｆ之 间需 要建 立安全 关联 和ＳＰ Ｉ信令 的压 缩 京Ｐｔ 用户到达广州， ｌ ｍ ｅｒ ｅ 杭￣Ｔ 用户到达深圳后 ， ｏ 将 （ 固网接入不需要信令压缩） － Ｓ Ｆ 。Ｓ Ｃ Ｃ 负责对Ｉ Ｓ 分别 通过拜 访 网络进行 ＳＰ Ｍ 用 Ｉ注册 （ＯＭＳ 册） ￣ｌ 注 。
的Ｉ Ｐ接入通过无线接入通路 （ Ｇ ＷＡ ）和分组数据通 路 （Ｄ ）接入Ｉ Ｓ ＰＧ Ｍ 网络。
３ ｌ 基本 呼叫流程 ＭＳ
３１ 注 册过 程 ．
图 １ Ｍ Ｓ 层 结 构 图 Ｉ 分
假设 有 两个 Ｉ Ｓ Ｍ 用户 。一 个 为 南京 的Ｐｔ Ｊ户 ， ｅ ｒＪ ｅ￣
控 制 层 的核 心 功 能 是 呼 叫会 话 控 制 功 能 其 ＳＰ地 址 （Ｉ Ｒ） 为 ：ｓ ：ｐｔｒ ｈｎｍ ｂｅ Ｉ ＳＰＵ Ｉ ｉ ｅ ＠ｃｉａ ０ｉ． ｐ ｅ ｌ （Ｓ Ｆ ，它负责Ｉ Ｓ ＣＣ ） Ｍ 会话控制 。Ｃ Ｃ 包括Ｐ Ｃ Ｃ ２ ． ｒ；另一个为杭￣Ｔ ｍ ＳＦ —ＳＦ ５ ｏ ｃｎ Ｈ ｏ 用户 ，其ｓＰ Ｉ地址为：ｓ ： ｉ ｐ
ims技术服务方案
ims技术服务方案IMS（IP Multimedia Subsystem）是一种基于IP网络的多媒体技术架构，利用该技术可以实现多媒体业务、VoIP 等各种通信服务。
下面是一份IMS技术服务方案，旨在详细介绍IMS技术的应用及其服务优势。
一、服务概述IMS技术服务方案主要包括以下内容：1. IMS架构和基本功能的介绍，包括IMS核心系统、应用服务器、用户终端等组成部分；2. 构建IMS网络的方法和步骤，包括IMS部署、接入层配置以及网络互联等方面；3. 与其他网络的融合，包括与传统电信网络、互联网、移动网络的融合等；4. IMS技术在通信业务领域的应用，包括VoIP、视频通话、即时通讯等；5. IMS技术的优势和发展趋势，包括高可用性和可扩展性、灵活性和多样性等。
二、IMS架构和基本功能介绍IMS是一种基于IP的多媒体业务处理架构，具有良好的灵活性和可扩展性。
IMS网络由多个组成部分组成，主要包括IMS核心系统、应用服务器和用户终端。
核心系统包括CSCF（Call Session Control Function）、HSS（Home Subscriber Server）等，应用服务器包括BGCF（Breakout Gateway Control Function）、MGCF（Media GatewayControl Function）等，用户终端则是指智能手机、平板电脑等。
三、构建IMS网络的方法和步骤为了构建一个可靠的IMS网络，可以采用如下方法和步骤：1. IMS网络规划和设计，包括IMS核心系统、应用服务器的数量和位置的确定；2. IMS网络部署，包括硬件设备的采购和安装、软件的配置和安装等；3. IMS网络接入层的配置，包括SBC（Session Border Controller）、P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function）等配置；4. IMS网络互联，与其他网络进行互连，包括互联网、传统电信网络、移动网络等；5. IMS网络测试和验收，包括功能测试、性能测试、安全测试等。
IMS系统架构和基本原理1
第1页
<本文中的所有信息归中兴通讯股份有限公司所有，未经允许，不得外传>
内部公开▲
IMS系统架构与基本原理 IMS系统架构与基本原理
IMS architecture and basic principles 中兴通讯股份有限公司 ZTE Corporation
2007年 2007年4月7日
2、ZTE IMS解决方案和市场应用 3、IMS QoS技术 4、IMS 安全技术和IPv4/v6技术 5、IMS 标准新进展（VCC/CSI技术等） 6、SIP协议栈培训
• 致谢
– 本教程改编自
• 朱为勇《IMS基础培训材料》 • 汤凯《基于IP的多媒体系统IMS简介》
第3页
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Multimedia Telephony
Cellular Access to IMS
IP
Wireline Access to IMS
WLAN Access to IMS
Mobile
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Residential
第13页
IMS与UMTS/SS的关系 IMS与UMTS/SS的关系
CS Domain
HLR DB MAP MAP HLR MAP MAP GGSN GTP IP
Internet
其他PLMN 其他PLMN
GMSC
PS Domain
MSC/VLR A BSS Gb SGSN
1～8 TS, 9~150kbps GPRS attachment
BSS
PDP context activation 第6页
IMS技术原理及应用资料
国内方面
•CCSA的IMS系列行业标准已基本冻结，如 《统一IMS的需求（第一阶段）》、《统一 IMS的功能体系架构（第一阶段）》、《统 一IMS组网安全要求》等
IMS最早由3GPP 提出，为在移动 通信网络上提供 多媒体业务，后 被业界广泛认同， 逐渐扩展为适用 于固定宽带、 cable等多种接入 方式的统一核心 控制网络
IMS相关运营商和厂商现状
运营商方面
全球已经部署了一百多个IMS试 点和试商用网络，其中AT&T、 Vodafone、BT、Orange/FT、 Telecom Italia、匈牙利电信等 已部署了正式商用网络。 中国电信已进行了多处试点， 2008计划向集团用户推出基于 IMS的统一通信业务。 中国网通在北京部署了IMS商用 网络，主要为高端企业用户提 供IP多媒体服务。
IMS在软交换的基础上进一步实现业务与控制的分离
从交换机到软交换实现了控制与承载的分离
传统交换机 基本话音及补充业务 呼叫控制 媒体服务器 信令和媒体网关 软交换 基本话音及补充业务 呼叫控制 媒体服务器 信令和媒体网关
IMS更进一步实现了业务与控制的分离
软交换 基本话音及补充业务 呼叫控制 媒体服务器 信令和媒体网关 CSCF 呼叫控制
固网运营商
受移动替代和VoIP的威胁， 多数运营商首先关注于低成 本的IP语音类新业务
Telefonica, KPN, TDC Denmark, BellSouth, AT&T
移动运营商
多数运营商面临差异化竞争 的压力，期望可以发掘出继 当年SMS之后的新的“杀手 级服务”
O2, Teliasonera, DoCoMo, T-Mobile, CSL, Sprint
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IMS应用于中国电信的网络架构
作者：才胤龙 苗长云
来源：《电子技术与软件工程》2013年第22期
摘要 IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数
据、视频三重融合等差异化业务的重要方式，基于此简要介绍了IMS 的基本架构，并着重介
绍了其在中国电信中的应用及网络结构。
【关键词】IMS 网络架构 中国电信
随着3G 时代的到来，移动网络不仅只满足于简单的语音通信，用户还要有更丰富多彩的
数据及多媒体应用。而IMS是一个全球性的、接入独立而且基于标准的IP通道和业务控制体
系，它使得基于普通因特网协议的终端用户使用不同类型多媒体业务成为可能。
1 IMS标准的提出
IMS是IP多媒体子系统的缩写。3GPP和ETSI TISPAN都是较早研究基于IMS的系统架
构的国际标准化组织。不同组织研究IMS的侧重点不同，3GPP侧重于移动网方面，而
TISPAN在3GPP研究的基础上更加侧重固网方面来研究IMS。IMS（IP Multimedia
Subsystem）最早是3GPP在Release 5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统，并在Release 6
与Release 7版本中得到了进一步完善。它的核心特点是与接入的无关性和使用SIP协议。IMS
是一个基于IP的多媒体控制平台，支持会话类和非会话类多媒体业务，为未来的多媒体应用
提供一个通用的服务平台。3GPP版本演进如图1所示。
IMS是一个基于IP的标准系统，且不区分接入方式，它可以将语音和数据网络业务整
合，无论是固定网络PSTN，ISDN，互联网，还是移动网络的GSM，CDMA。接入IMS系统
的各种类型的客户端都可以建立对等的IP通信，并能获得所需的服务质量。此外，除了会话
管理，系统还提供了保障业务所必要的功能，如注册，安全，计费，负荷控制，漫游。总之，
IMS形成IP核心网络的核心。
2 IMS的特点
（1）接入无关性：IMS从终端到网络都是基于IP的，正是这种端到端的IP联通性才使
IMS真正的与接入无关。可以融合多种固定及移动的接入方式，业务提供的连续性多样性得以
保证。
（2）采用SIP协议：IMS从终端到核心设备都采用SIP协议进行信令交互，实现了端到
端的信令互通。这一特点使网络的业务提供具有更大的灵活性。
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（3）归属地控制：IMS系统由归属网络来完成呼叫及业务控制，业务提供的一致性得以
保证。有利于私有业务扩展，促进当地运营商提供更加多样的服务。
（4）业务提供能力：区别于竖井式的传统的业务部署模式，业务与控制完全分离。开放
的业务提供模式有利于业务融合，可以更加灵活快速的提供业务应用。
（5）安全机制：多种安全接入机制共存，部署安全域间信令保护机制，部署网络拓扑隐
藏机制。
（6）统一策略控制：统一的QoS和计费策略控制机制。
3 IMS系统架构及应用
3.1 电信IMS网络架构及业务开展
面对竞争激烈市场竞争，中国电信的网络肩负着更多使命，而IMS 将能够为中国电信用
户提供更加优秀的业务体验。诸如IP多媒体电话、统一Centrex、多媒体彩铃、融合一号通、
多媒体会议、即时消息、传真业务、高清视频会议、紧急呼叫等业务，都可以通过IMS系统
来提供，如图2所示。
IMS 技术对控制层功能做了进一步分解，实现了业务与控制的完全的分离，使网络架构更
为开放、灵活，所以IMS 实际上比传统软交换更“软”。
3.2 IMS系统架构
由图3看出，IMS网络包括业务层、控制层和终端层，各层之间协议接口开放，整个网络
有完善的多媒体业务控制能力和丰富的业务提供能力，且网络以IP网为承载，SIP协议为基
础。可以1X/HRPD、WLAN、LAN、xDSL和光纤等多种方式接入，也可以与PSTN和C网电
路域互联，支持传统POTS电话接入。
3.2.1 业务层网络
IMS业务层网络主要是由应用服务器组成，用于向IMS用户提供各种增值业务，并执行
IMS业务能力的开放，支持自营业务、第三方业务等多种业务提供方式。目前在IMS域中主
要有三种业务提供方式：SIP-AS提供方式、Parlay网关提供、SCP提供。
3.2.2 控制层网络
这部分是系统主要实现的部分，主要完成IMS用户管理、网间互通、业务触发等处理，
同时也完成IMS业务和传统的PSTN、PLMN等网络的互联互通。
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3.2.3 终端网元
IMS接入和终端设备接入IMS网络，是IMS业务能力的延伸。IMS的接入和终端设备应
包括：
硬终端：指可通过xDLS、PON、WLAN、LAN等方式接入的实体终端，可提供语音及多
媒体业务。
SIP IAD：采用SIP协议，支持传统POSTS话机接入及LAN接入，容量较小。
SIP AG：采用SIP协议，支持传统POSTS话机接入及xDSL接入，容量较大。
PON：采用SIP协议，光纤到户，支持传统POSTS话机接入及LAN接入。
H248 AG/IAD：采用H.248协议，通过AGCF进入IMS网络。
IP软终端：支持SIP协议，通过xDSL、WLAN、LAN各种方式接入IMS网络的一种软件
客户端，通常安装在个人PC等设备上；软客户端具备移动性。WEB客户端也是软终端的一种
形式。
IMS移动终端：支持SIP协议并且采用1x或EVDO方式接入IMS网络的移动终端。
双模终端：双模终端也属于移动终端，支持SIP协议，同时支持1x/EVDO、1x /WLAN等
双模接入方式。
3.2.4 网管与运营支撑网元
IMS网络的网管与运营支撑网元主要如下：
OMC：与网管中心相连，负责IMS各网元的配置管理及监控。
计费网关（CCF）：与计费中心相连，负责离线计费。
OCS：负责对IMS网络用户的在线计费。
业务开通网关：负责业务开通，翻译业务支撑系统传来的各种开通请求，并有序发给个
IMS网元执行。
3.3 IMS在天津电信的应用及规划
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智能化、融合化、宽带化、扁平化是核心网络进一步发展的目标。灵活、快速、方便地提
供固移融合业务及多媒体业务的能力是运营商所必须具备的，而IMS 网络正是具备了以上能
力，是网络进一步发展的必经之路。
随着IMS标准的不断完善，其商用已具备条件。四大运营商都从2006 年开始进行IMS实
验室测试和外场测试， 2007 年各个运营商对IMS的技术储备就已经基本完成。
天津电信从2012年开始建造商用的IMS网络，天津 IMS 网络的引入将主要补足全业务运
营环境下的网络短板，拓展丰富多种接入方式，推动业务平台整合，增强业务提供能力，打破
目前纵向式的业务开发模式，并提高对增值业务的管控能力。未来网络演进发展思路如图4：
初期：小规模集中部署IMS 网络，积极开展光进铜退工作，IMS 网络重点承载以FTTH
为代表的宽带语音；加大现网PSTN 端局退网改造力度，IMS 网络逐步承接原由传统交换机承
载的窄带类语音；积极开展以视频通话、融合视频会议、多媒体彩铃彩振等为主的视频类业
务。
中期：传统 PSTN 交换机完全退网，用PON 替换全部接入IMS 网络；移动分组域直接接
入至IMS 网络，实现用户向移动宽带域的迁移；固网软交换、移动软交换以承载固网、C 网
窄带语音业务为主；整个核心网演进为IMS 与软交换并存的1+1网络架构，实现网络的IP 化
和扁平化。
远期：固网软交换 SS 演进为AGCF，实现在接入侧不做大的改造前提下将固网软交换下
的用户全部接入IMS；移动软交换MSCe 演进为核心控制域的一个移动接入控制功能实体ICS
（mAGCF），整个CS 域接入到IMS 网络中；固网、C 网、IMS 的用户数据融合到统一的用
户数据中心，HSS 演进为USPP 统一管理全网用户。
2013年上班年，天津电信已完成IMS系统工程施工及验收测试工作，下半年开始进行小
规模商用。
4 结束语
IMS作为一种网络框架结构的标准已日渐完善，而中国电信也根据其标准和自身网络特点
制定了自己的组网规范并已实现商用。总之IMS是未来电信网进一步发展和演进的方向， 它
提供的丰富的业务能力将使电信网的发展展开新的篇章。
参考文献
[1]张小平.IMS应用于中国电信的组网策略[J].山西电子技术，2012（01）.
[2]杨广铭，黄卓君.中国电信IMS承载组网规范[Z].中国电信集团，2010（01）.
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
[3]练泽霖，陈涛，李朋.IMS大揭底[Z].中兴通信股份有限公司，2009（09）.
作者单位
天津工业大学信息与通信工程学院 天津市 300387