IMS網絡管理系統特點及部署問題研究

宋阿芳，徐 偉

（1.中國電信股份有限公司上海研究院 上海 200135；2.中國電信股份有限公司上海分公司 上海 200120）

1 前言

IMS是下一代核心網發展的方向，是解決移動與固網融合，引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業務的重要方式，目前各大運營商均致力于IMS網絡的發展建設。IMS網絡相較于PSTN和軟交換網絡，具有網元種類和數目更多，功能進一步裂化，承載在IP網上等特點，IMS網絡管理系統如何滿足這些新需求，功能如何完善，系統如何部署，這些問題直接關系到新形勢新網絡下運維工作效率與IMS網絡自身的發展。

2 IMS網絡特點分析

2.1 IMS分布式的體系架構

IMS分布式的體系架構如圖1所示。

相對軟交換采用了業務/控制、承載/接入的相互分離的體系架構而言，IMS架構中設備進一步裂化，原軟交換設備的功能在 IMS中分別由 CSCF、MRF/MGCF、IBCF、BGF、基本業務AS、HSS等設備承擔，并通過數據網相連，通過設備之間的交互，完成呼叫控制、媒體交互、用戶屬性查詢、業務執行等一系列業務實現過程，因此這就要求在網絡維護時，不能僅關注個別網元設備，而應將各IMS設備之間的交互性、數據相關性以及和數通設備的聯通性一并考慮，進行綜合管理。

2.2 協議跟蹤分析

在IMS網絡中，采用了 SIP、H.248、DNS等協議，這些協議共同的特點是均基于IP網絡承載、采用ASCⅡ文本編碼。這些特點使得IMS網絡中協議跟蹤和分析功能實現起來更便捷。因此，可以將傳統電話網絡中七號信令監控系統中面向運行維護的那部分功能移植到IMS網管系統中實現，以提高管理效率，降低建設成本。

2.3 資源管理

IMS網絡中既有傳輸資源又有IP資源，如何方便快速地、動態地把這些資源管理起來？在IMS網管中，拓展了資源管理模塊，就是把和IMS維護密切相關的傳輸資源和IP資源管理直接納入IMS網管系統進行管理，有利于提高運維工作效率，更直觀便捷。和以往利用資源管理系統進行管理的方式相比，兩者具有互補性，網管中的方式實時更新，便于和告警結合，內容也更細致，如本端設備E1信息就包含了單板類型、單板位置、E1端口位置等諸多信息。

2.4 網絡聯通性

IMS網元不僅數量多、功能各異，而且IMS設備和以前軟交換、PSTN相比，更趨向于一個計算機范疇的服務器：功能較為單一、IP接口為主、體積小等，而不像傳統的功能大而全的通信范疇的交換機。并且基于IP承載的特性使大量數據設備專門用于IMS組網，因此這些IMS網元之間是否處在有效的聯通之中，是IMS網管必須實時監控的重要內容之一。

2.5 用戶數據的分布

在IMS中用戶數據不僅是號碼和業務屬性，用戶有IP地址、用戶標識、用戶號碼等，并且也不再集中于某個核心控制設備，而是分散在多個設備中。運維工作中，如果數據不統一，可能會造成對業務的影響，在日常工作中，運維人員如果周旋于多個設備的數據核查工作中，也勢必會影響運維效率。IMS網管建議對用戶數據進行關聯核查，解決這一問題。

2.6 更強的話務統計分析功能

目前，國內IMS主要應用于傳統網絡的演進及多媒體業務的引入，這對IMS提出了一些組合統計的功能要求，要求IMS網絡能夠更精細地根據業務、目的碼、IFC等各類條件進行業務量的統計，同時由于單個IMS網絡覆蓋范圍比較大（可以是多個本地網），因此在實際應用中，對其話務統計的能力需求也較高。目前一般要求IMS核心網元至少能同時登記和進行2 048個統計任務，支持對20 000個以上的各種統計對象進行統計，并且盡量減少系統負荷。

3 IMS網管系統新功能的要求

針對以上技術特點，要求IMS網絡管理系統除能實現傳統電話網絡管理系統相類似的拓撲管理、故障管理、性能管理、配置管理和安全管理中的各項功能外，還應實現以下一些新功能。

3.1 消息及信令跟蹤分析的功能擴展

在軟交換網絡中已經實現了對 SIP、H.248協議的信令跟蹤，但是在IMS網絡中，由于話務控制及處理設備進一步裂化、業務流程更加復雜、采用IP尋址方式、接入無關等特性，因此IMS網絡中消息及信令跟蹤更加復雜。

·跟蹤的協議擴展為H.248、SIP、七號信令、ENUM、DNS、Diameter、MAP+、INAP 等；

·跟蹤的方式有所改變，可以根據某一中繼模塊、對指定用戶 （按用戶號碼、SIP URI、TEL URI及模糊號碼）、指定呼叫進行跟蹤；

·跟蹤的范圍以BAC為邊界；

·跟蹤的粒度，跟蹤內部消息詳情，消息及信令跟蹤分析功能的實現，以提高管理效率，降低建設成本。

3.2 動態的資源管理

IMS網管系統應對傳輸及IP資源進行動態的管理。傳輸資源管理主要指MGW設備光纖或E1傳輸的使用情況以及對接信息。主要有：本/對端網元名、本/對端設備E1信息（如單板類型、單板位置、E1端口位置）、本端ODF/DDF位置信息。使用情況：作為話路的E1應包含局向名稱、本端對端信令點、電路歸屬群信息、起始結束CIC、E1電路狀態（閉塞、故障、正常等）；作為信令的E1，應提供局向名稱、本端對端信令點、鏈路SLC、鏈路歸屬組信息、信令鏈路狀態。IP資源管理包括維護、信令和媒體3類IP地址的使用情況：本/對端網元名、IP地址、類型（維護、信令或者媒體）、掩碼、網關、本端口位置信息、對端路由器端口位置信息。使用情況至少包括IP端口使用狀態、對端可達性測試結果。

3.3 維護信息的快速采集

IMS設備形態各異、數量眾多，為適應這一特征，IMS網管應該對網元維護信息采取更便捷的采集方式。IMS網管提出了一鍵式采集的概念，運維人員不必對網元各項維護信息逐項采集，就能立即獲得設備的硬件配置、版本補丁信息、模塊信息、故障告警、進程運行情況等信息，大大減輕了運維人員的工作負荷，并且有助于運維人員對網元的運行情況進行綜合判斷及分析。

3.4 網絡連通性檢測

IMS網實現了真正端到端IP化新特點：IMS信令扁平化采用了動態鏈路而非軟交換網的靜態鏈路，即發端網元通過ENUM/DNS尋址后將信令直發至目的網元。因此IMS業務對DNS（包括公網、CN2）依賴程度高，IMS設備互通兼容性要求非常高。故IMS網管應提供設備間的關聯，并以拓撲圖的形式顯現。建議系統自動呈現網元之間的動態連線，包括IMS網元之間的信令心跳線、媒體線、網絡層的互通性監測等，并反映各類故障。

其中，心跳包括S-CSCF和P-CSCF之間、和AS之間、和 BGCF之間、IBCF之間的 SIP心跳；I-CSCF和 HSS之間、S-CSCF和 HSS/SLF之間的 Diameter心跳；MGCF和MGW之間、AGCF和AG之間H.248心跳。IMS設備和數通設備之間需通過命令如Ping周期性地對網絡層的互通性進行監測。

3.5 用戶數據關聯管理

IMS網絡中，用戶數據可能分布在多個網元內，如HSS、基本和補充業務服務器、AGCF、ENUM等，因此建議在IMS網管中能根據所輸入的用戶數據（如用戶號碼、SIP URI、tel URI等），提取所有IMS廠家設備分別在多個網元中相關的數據。這一功能不但能夠對用戶數據進行管理，進行周期性的核對，也能快速排除由用戶數據不一致引起的故障。

3.6 精細高效的性能統計分析處理

IMS網元的裂變及功能上的差異，使得IMS性能統計可能落實到不同的網元上，并且針對不同的網元，性能統計分析的側重點不同：如針對CSCF的注冊注銷的統計、漫游相關的統計、業務觸發方面的統計；針對BGCF的網間互通話務統計、針對HSS的各類業務的用戶數的統計。另外，對多個網元（S-CSCF、基本業務AS等）均能提供的性能指標，需要指出誰是主體誰是參考體，如呼叫接通率等。同時，由于IMS中用戶標識、尋址方式、業務處理方式發生了變化，話務統計分析也更精細，如用戶可以按本地網、目的碼 （用戶號碼、SIP URI、tel URI,IP 地址+端口號）、PSI、IFC、各個業務（多媒體彩鈴、VT等）進行統計；按運營商、局向、字冠、中繼群等進行統計；可以按流量進行統計（如BAC、AS設備等）；或以上的組合進行性能測量。網元大容量、種類多的特征使得對話務測量也要求更高效迅速，能夠進行測量結果的合成，節省系統開銷，降低對系統處理能力的要求，提升話務分析效率。

4 IMS網管系統建設中需要關注的問題

4.1 管理范圍界定

在以往的網管系統管理范圍界定中，由于核心處理設備相對集中，因此網管系統的管理范圍主要為網絡的核心設備等，對方案中其他設備并未明確提出納入管理范圍。在IMS網管系統中，建議采用整體方案整體管理的思路，即廠商對其IMS解決方案中的設備及其形成的網絡進行統一管理，避免出現責任分切、各管一段的狀況，對于運營商來說，IMS核心設備提供商就是惟一的、整體的責任歸口 人 。 因 此 ，IMS 被 管 對 象 應 包 括 CSCF、HSS、BGCF、MGCF、IM-MGW、IBCF、MRFC、MRFP、AGCF、ENUM、DNS、SLF、BAC、IM-SSF、CCF、AG、IMS 錨定服務器、業務發放網關、本廠商所提供的各類業務平臺、IMS專用的各類數據交換機/路由設備、防火墻、數據庫服務器、工單接口機等，及其形成的網絡。廠商設備網管系統本身也包含在管理范圍內。

對于數據設備的管理，由于IMS網絡中一個主要的特點是基于IP分組網絡進行業務承載，因此在組網應用中必然存在大量的數據設備，這些數據設備主要包括兩部分：IP核心承載網絡設備和邊緣專用接入數據設備。其中IP核心承載網絡一般都有獨立的網管進行管理，IMS網管系統并不需要對這些設備進行直接管理，而只需定義與其網管系統的接口，以便在故障和性能分析時和數據網部分信息進行適當的關聯。而邊緣專用接入數據設備作為IMS網絡和IP核心承載網的接口設備往往會成為管理上的盲點，給網絡帶來極大的安全隱患。由于這部分設備和IMS網絡關聯度非常高，因此將這部分設備納入IMS網管系統進行統一的管理，實現對這部分設備的故障監控和性能分析。

對于IMS網絡接入設備的管理主要包括：IAD/ONU、AG、家庭網關、BAC等的管理，應具體問題具體分析：BAC盡管是接入設備，但其具有部分呼叫處理等重要功能，且容量巨大（數十萬甚至更多），考慮其重要性，建議將BAC納入IMS網管系統；AG設備在軟交換網絡中通常是和軟交換設備同時納入軟交換網管中，考慮到管理的傳承性及日后綜合網管的發展趨勢，建議將IMS網絡中的AG也納入IMS網管。對于IAD/ONU設備、家庭網關等小型海量接入設備，這些設備具有海量、上電自動配置、廠家多型號多、放置在用戶側等特點，因此在軟交換中就已經有專門獨立的接入設備管理系統，和核心設備分別管理，因此在IMS中建議沿襲原有管理方式。

4.2 IMS網管系統建設模式

在IMS網絡建設中，由于設備容量因素，一般省內會分為若干大區，按大區為單位進行網絡建設，大區可能集中在省會城市，也可能分散在若干主要城市。因此，IMS網管也存在兩種建設方式。

（1）模式一：以大區為單位進行建設

即每個大區中心建設一套IMS網管系統，將本大區所轄的各類相關設備納入網管系統中進行統一管理，這種方式比較符合網管建設傳統，能夠較好地管理本大區中心的設備，并且由于目前傳統運營商的OSS系統一般都以本地網為單位進行建設，采用該模式，比較容易實現IMS網管系統和其他OSS系統的銜接。但由于各大區中心系統相對獨立，因此不利于省公司對IMS網絡的集中管理，另外如果建設IMS全國級網管系統，系統對接數量也將大大增加。

（2）模式二：以省為單位進行建設

每個省統一建設一套IMS網管系統對省內各個IMS網絡及網元設備進行統一管理，各大區中心、各本地網通過反拉的維護終端對本轄區內的設備和網絡數據進行管理。這種方式有利于今后省公司對IMS網絡進行集中管理。但由于因此IMS網絡管理系統需向多個本地網的多個OSS系統提供北向接口，因此與其他系統互聯的難度較大。

網管系統的建設模式要和網絡的運維模式相匹配。IMS網絡由于其跨區域組網的特征，其網絡運維主體將逐步從本地網向省公司轉移。因此建議采用模式二的網絡建設模式，即以省為單位進行IMS網絡管理系統的建設。同時加強IMS網絡管理系統北向接口的標準化工作。

4.3 和固網網管、移動網網管、綜合網管的關系

由于目前IMS網絡尚處于初期發展階段，規模及技術成熟度相較于固網及移動網絡還有待進一步發展。因此建議IMS網管系統采取獨立建設的方式，與移動網絡管理系統、固網軟交換網管系統并行，各自維護管理自身網元；同時IMS網管系統可向一些專項的維護管理系統如：綜合告警管理系統、綜合性能管理系統等開放北向接口，向其提供相關告警信息及性能數據，滿足綜合維護管理需求。

由于IMS網絡具有接入無關性的特點，因此IMS目前被認為是能夠使固網、移動最終實現真正融合的組網技術，并且固網和移動網最終會以IMS的接入網的形式出現，因此IMS網管最終可能會逐漸吸納目前移動及固網網管，三者可能會經歷操作終端融合、界面融合、系統融合等階段，直至最終實現真正意義上的管理的融合。

5 結束語

本文根據IMS網絡特點，對IMS網管系統在功能方面進行了完善和補充，同時在管理范圍、建設模式以及和其他網管的關系方面給出了建議。隨著IMS網絡建設的開展及規模部署，在實際的運維過程中，IMS網管功能、管理范圍等可能發生進一步變化，并突破以往的思路，在專業融合、系統融合方面進一步發展。

1 Poikselka M,Mayer G,Khartabil H等編著.趙鵬，周勝等譯.IMS：移動領域的IP多媒體概念和服務.北京：機械工業出版社，2005

2 胡樂明，曹磊，陳潔編著.IMS技術原理及應用.北京：電子工業出版社，2006

3 孔令萍等編著.第三代移動通信網絡管理.北京：人民郵電出版社，2010