NGN的核心----IP多媒体子系统

一、前言

　　在经历了十几年的高速发展后，移动运营商越来越认清了一条重要的规律，那就是电信业务必须不断地发展以不断靠近经济发展以及人们生活、工作和娱乐的通信和信息需求。目前，Yahoo! Messanger和腾讯QQ等多媒体业务早已风靡全球，然而它们是建立在固定的Internet网络具有良好能力的基础上的，没有任何通信和接入的质量保证，因此，迅速开发移动IP多媒体业务是当前电信运营商的当务之急。

二、IP 多媒体子系统

　　国际第三代移动通信组织3GPP一直在进行它称为IP多媒体子系统IMS的标准化研究。在3GPP的文件R5中，IMS是UMTS核心网络中提供端到端多媒体业务和集群多媒体业务的中心。在3GPP的R6中，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由控制多媒体会话的网络实体组成，在UMTS中IMS是提供IP多媒体服务的核心。IP多媒体服务使用GPRS网络来进行传输。网络提供者同时为IP多媒体服务提供传输实体和网络控制实体。网络结构同时允许为第三方提供附加的IP多媒体服务。

　　在UMTS版本5或更高的版本中，新增加的主要内容就是添加了两个全新的具有重要能力的IMS。第一，增加类似呼叫状态控制功能(CSCF)的新的网络实体来提供基本的IP多媒体服务，例如在两个用户间的多媒体会话的发起。第二，相互兼容已经发展到可以提炼一些网络实体能力的阶段，例如开放业务接入(OSA)服务能力。利用基本的IP多媒体服务和网络提供的能力，OSA服务能力的功能被期望能够激励第三方新的IP多媒体服务的产生。

　　在UMTS版本5中的网络结构如图1所示。图中显示了提供实时IP多媒体服务的基本的网络实体。一个IMS包括一个或多个CSCF、媒体网关控制功能(MGCF)、IMS媒体网关、多媒体资源功能处理器(MRFC)、订阅位置功能、中断网关控制功能(BGCF)和应用服务器。我们下面解释IMS如何实现其主要功能和如何为UMTS增加支持多媒体业务。

　　IPv6--IMS的信令和会话业务都是通过IP承载的，但是，并不是任何版本的IP都是可以使用的，IMS要求只有IPv6才能在IMS域中使用。虽然这将使UMTS这一全球第一商业系统广泛地发展IPv6，但是这仍将是一个大胆的要求，因为：

　　IMS中的IP寻址与分组域骨干网中使用的(例如IPv4)和电路域中使用的是不同的，所以IPv6和IPv4互通的问题需要解决。

　　缺少IPv6的实践经验。

　　用于移动台接入IP多媒体服务的IP寻址范围必须在IMS寻址域内，这个寻址域是在建立好IP连接时激活的PDP上下文中安排好的。IP地址可以从服务域而不是归属域的GGSN中获得，从路由的效率来考虑，这是一个优点。

　　呼叫/会话控制--CSCF使用SIP在呼叫控制中发挥了核心作用。CSCF可以比作电路域语音通话中移动交换中心的信令部分和控制部分。除了语音通信之外，它还能支持多媒体会话。SIP是在移动台和CSCF之间、CSCF之间、CSCF和MGCF之间、CSCF和应用服务器之间有关信令方面的协议。CSCF起到了很多作用：作为代理CSCF(P-CSCF)，这是移动台和IMS连接最初的一点；作为提供服务的CSCF(S-CSCF)，可以用于会话控制；作为询问CSCF(I-CSCF)，这是网络中各个移动台的有关IMS信令的一个主要的连接点。

　　PSTN互通--当会话的一端为IMS用户，而会话的另一端是公共电话交换网用户时,网络需要四个新的功能实体-IMS媒体网关、MGCF、信令网关和BGCF。BGCF具有支持PSTN与PS域之间的呼叫的功能。媒体网关用来完成在两端用不同格式编码的媒体信号的翻译。MGCF控制IMS媒体网关，提供在基于SIP的和基于ISUP信令之间应用级的信令翻译，并且与S-CSCF进行通信。传输级的在基于IP的和基于SS7的信令翻译由SGW完成。BGCF识别网络和网络中的MGCF，并确定进入PSTN的位置。

　　处理用户签订的信息和用户状态的信息--归属用户服务器(HSS)是主要的数据库，它存储用户签订的业务信息和本地信息。它可以被考虑为一个增强型GSM网络中的归属位置寄存器。因为在网络中有几个HSS存在，在注册和会话建立过程中，为了找到有目标用户信息的HSS，用户位置功能被CSCF询问。用户位置功能不需要在单一的HSS环境下实现，因为CSCF知道哪一个HSS会被使用。

可以使用各种不同的应用服务器，包括基于SIP的应用服务器和OSA应用服务器，这些应用服务器可以实现各种服务，例如语音提示服务和预付费服务。支持多种服务的应用服务器还可以促进新的业务的产生。在这两种情况下，SIP为S-CSCF的信令服务，然而，在一个OSA应用服务器的例子中