基于IMS核心網的規劃建設流程及分析

許博鑫??

【摘要】IMS（IP多媒體系統）是當代移動核心網普遍引進的一項技術系統，在該系統的加入下，移動網絡實現了質的飛躍。除了能夠實現移動媒體服務的一體化改革之外，還能夠加強網絡通信的安全保障，提高通信的實效性。本文針對IMS及移動核心網建設的規劃進行分析，并提出問題，結合時代元素給予相關的移動核心網建設建議。以此確保IMS與移動網絡的穩定融合發展。

規劃構建IMS核心網絡符合現代網絡技術的發展，能更好地滿足用戶的需求，值得人們對其重視。本文結合IMS網絡技術特點展開討論，分析了IMS核心網的總體結構，說明了IMS核心網規劃的前提條件和核心網的規劃流程及規劃內容，對核心網規劃關注的相關問題進行了簡要的闡述。

【關鍵詞】IMS核心網；網絡規劃流程；核心網；規劃及問題

Planning and construction process and analysis based on IMS core network

Xu Bo-xin

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】IMS （IP multimedia system） is a technology system commonly introduced in the modern mobile core network. In addition， the mobile network realizes a qualitative leap. In addition to the integration reform of mobile media services， it can also enhance the security of network communication and improve the effectiveness of communication. This paper analyzes the planning of IMS and mobile core network construction， and puts forward some problems， combining with the time element to give the relevant mobile core network construction Suggestions. This ensures the stable and integrated development of IMS and mobile networks.

It is worth paying attention to planning and constructing IMS core network to meet the development of modern network technology and to better meet the needs of users. In this paper， combining with the characteristics of IMS network technology discussion， the general structure of the IMS core network is analyzed， the premise condition that illustrates the IMS core network planning and the planning process and planning content of core network， the core network planning focuses on the related problems are briefly described.

【Key words】IMS core network；Network planning process；Core network；Planning and issues

1. 前言

（1）IP多媒體子系統（IMS），旨在建立一個與接入無關、基于開放的SIP/IP協議及支持多種多媒體業務類型的平臺來提供豐富的業務。它將蜂窩移動通信網絡技術、傳統固定網絡技術和互聯網技術有機結合起來，為未來的基于全IP網絡多媒體應用提供了一個通用的業務智能平臺，也為未來網絡發展過程中的網絡融合提供了技術基礎。IMS的諸多特點使得其一經提出就成為業界的研究熱點，是業界普遍認同的解決未來網絡融合的理想方案和發展方向，但對于IMS將來如何提供統一的業務平臺實現全業務運營，IMS的標準化及安全等問題仍需要進一步的研究和探討。

（2）由現在網絡技術和其在以后的發展方向可以看出，IMS會成為下一代網絡的核心技術，其可以使移動與固網融合，引進多種融合業務。IMS越來越被運營商接受，未來基于IMS的網絡及業務應用將為用戶提供更好的業務體驗。IMS網絡的優點突出，但同時建設的難度和風險也大為增加，這就對IMS的網絡規劃工作提出了更高的要求。本文對這方面進行討論分析。

2. IMS核心網的總體結構

IMS網絡是一個開放、分層的體系架構，整個網絡包括業務應用層、核心會話控制層、承載與接入層和運營支撐等4個層面。由IMS網絡提供統一的會話控制，采納全IP的寬帶承載方法；網絡核心接入層同控制層之間通過標準的SIP接口協議，實現接入的無關性，可適應各種的固定移動、寬窄帶接入方式；架構在核心網絡之上的業務應用層接口更加標準和開放，業務能力部件向第三方網絡開放，將便于新業務的快速成長和安排。

3. IMS核心網規劃的前提條件endprint

進行IMS網絡規劃和設計工作必不可少的前提條件包括IMS建網策略、用戶及業務發展需求、技術發展預測等影響因素進行充分的分析是。

3.1明確總體建網策略。

對于固定運營商而言，由于受移動替代和VoIP的挑戰，IMS建設重點關注于PSTN改造、IP語音及增值業務；對于移動運營商，則重點關注業務差異化及移動互聯網的發展；對于綜合運營商，重點關注實現固移接入融合業務以發揮全業務運營的競爭優勢。

3.2用戶預測及接入類型分析。

用戶預測應首先根據上述網絡建設策略以確定IMS終端用戶類型。從IMS自身的網絡特性來看，IMS用戶是由多種不同的用戶群體構成的。IMS用戶可包括傳統固網POTS用戶、PBX用戶、軟交換IAD/AG用戶、xDSL/xPON/LAN寬帶用戶、無線WLAN用戶以及2G/3G移動CS及PS域用戶等多種。因此，需要針對上述不同用戶類型，在分別采用合理方法預測的基礎上，對各種用戶數進行累加，得到總的IMS用戶預測規模。

3.3業務需求的規劃分析。

IMS的網絡規劃建設必將以用戶及業務為中心展開。規劃前期需要對用戶的業務需求及業務部署有一個詳細的規劃分析，明確目前市場上IMS相關業務的需求度及各省和各地區的差異，從而決定：哪些業務屬于基本業務，可以全面部署；哪些業務屬于特色業務，可以由個別有需求的省單獨部署。IMS建網初期，可考慮針對集團、家庭和個人客戶的業務需求，在全網提供多媒體電話業務、企業統一Centrex業務、多媒體彩鈴業務；局部區域可開展融合一號通業務等自有特色業務。

3.4業務模型分析。

業務模型是用戶在系統忙時的表現，它主要包括話務模型和信令模型2個方面。每種業務有自己獨特的話務模型，話務模型包括每用戶忙時話務量、各種業務的比例、話務的流向、業務速率、會話持續時長等指標；信令模型對于不同的業務來說具有普遍性，一般包括忙時注冊（鑒權）/注銷/訂閱/通知請求次數、忙時呼叫次數、每呼叫消息數量以及消息長度等參數。有了這些業務模型，可以計算出每種業務的平均話務量和接口帶寬，進而根據全網支持的總的用戶規模數量計算出全網的話務量和對承載網的帶寬需求，根據這些計算結果就可以作出最優化的網絡規劃和設計。

4. 核心網的規劃流程及規劃內容

4.1IMS核心網規劃流程。

IMS核心網規劃應該是從業務需求入手，結合IMS網絡特性，并充分考慮現網情況和演進策略等因素，按自頂向下，逐步分解的過程進行，IMS核心網規劃流程基本包括以下幾個步驟：

（1）確定IMS總體建網策略及制定網絡建設原則、明確IMS的整體網絡架構和總體規劃思路。

（2）信息收集：包括現網網絡信息、用戶業務發展信息等，根據收集的信息對現網網絡拓撲、網絡容量擴展、承載網、業務發展等幾個方面來進行詳細分析。

（3）業務需求分析：對用戶需求及業務部署進行規劃分析，進行業務預測、取定業務模型及話務分布模型。

（4）網絡資源規劃：根據上述的現網分析和業務預測結果，進行網絡開銷預算及容量分析，結合現有IMS廠家的設備處理能力，進行合理的網絡設置及資源分配。

（5）確定網絡建設方案：對IMS網絡具體網元的配置、容量、質量及安全性等方面進行分析及規劃，包括核心網方案、業務網方案、接入網方案、承載網方案及網絡安全方案等。

4.2IMS網絡規劃的主要內容。

IMS核心網規劃設計工作主要包括以下內容：

（1）根據建設方要求，明確目標IMS網絡需要具備的業務能力，并確定核心網規劃建設總體原則，明確核心網技術版本和總體網絡架構，確定相關總體建設原則。

（2）對現有網絡情況、網絡資源現狀以及國內外其他運營商IMS網絡商用部署情況進行調查分析。

（3）根據對現網及其他運營商IMS網絡相關業務數據的采集分析，結合現網用戶業務發展信息，進行IMS業務預測。

（4）進行網元節點設置的規劃設計，具體包括HSS的設置方案、I/P/S-CSCF的設置方案、MGCF/IMS-MGW的設置方案、業務網AS的設置方案以及現網關口局等網元的改造需求方案等。

（5）進行IMS核心網絡的網絡組織方案的規劃設計，包括IMS域內網絡組織方案、IMS域間網絡組織方案、IMS網絡與業務平臺的網絡組織方案、相關IMS業務路由策略以及漫游/游牧方案等。

（6）進行IP承載網對接的規劃設計，具體包括IP承載網的解決方案、核心網絡與IP承載網互聯方案、MPLSVPN的部署方案、不同業務QoS的保證策略、IP地址規劃等。

（7）進行IMS核心網流量帶寬計算和接口配置，主要包括核心網各網元間IP帶寬需求計算、核心網元與業務平臺AS間帶寬需求計算以及核心網與接入網間帶寬需求計算等。

（8）根據IMS網絡容量設置，以及碼號分配原則，對IMS用戶的碼號資源進行分配，包括用戶標識、公共業務標識、信令點編碼、APN等。

（9）提出核心網規劃對相關配套資源的需求，具體包括對傳輸的配套要求、對同步網的配套要求、對信令網的配套要求、對局房的配套要求，以及對網管、計費、支撐系統改造等方面的要求。

5. 核心網規劃關注的相關問題

IMS核心網的規劃和設計具體體現在以下幾個方面：

5.1網絡結構規劃。

核心網采用何種網絡結構將直接影響到整個網絡的規劃設計，目前IMS網絡組織可采用2種方式，一種是單域集中式組網，另一種是多域分布式組網。單域組網即只集中建設全國性的IMS核心網網絡及業務平臺，省內建設IMS接入網和互通節點；多域組網即采用分省或分大區獨立建設方式進行IMS部署。采用不同的組網結構所要求的IMS網絡設備類型和數量都不一樣，對業務部署和承載要求也有很大的差異。endprint

5.2漫游方式。

移動IMS用戶處于漫游狀態時，所有會話業務均需路由至歸屬域網絡的S-CSCF進行會話控制和注冊服務，但對于以GPRS/WCDMA分組域網絡作為IPCAN的IMS核心網，存在2種漫游方式。一種是IPCAN漫游（GPRS漫游），即通過漫游地的SGSN和歸屬地的GGSN為IMS用戶提供IP-CAN接入，然后直接連接到歸屬網絡的IMS域；另一種是IMS漫游，即用戶附著在拜訪地IP-CAN的GPRS/WCDMA分組網時，用戶將通過拜訪地P-CSCF接入到IMS網絡，并由歸屬地S-CSCF進行用戶注冊和會話控制，漫游用戶發起主被叫業務時，所有信令也均由拜訪地P-CSCF進行轉發。

5.3網絡安全保障。

由于IMS核心網絡采用全IP承載，且采取開放的網絡架構，可以將語音、數據、多媒體等多種不同業務，通過采用多種不同的接入方式來共享業務平臺，增加了網絡的靈活性和業務互通性。但這也使得IMS的安全性要求比傳統運營商在獨立網絡上運營要高得多，IMS的安全保障問題不容忽視。除了采取標準協議規定的IPSec、AKA鑒權等SA機制實現接入安全和網絡安全外，IMS核心網規劃中可將IMS核心網劃分為多個安全域，包括接入網絡域、核心網絡域、承載網絡域、業務應用域、運營支撐域以及與其他網絡互通等安全域，對于各個安全域間采取各種隔離技術，包括物理隔離（如防火墻、SBC等）和邏輯隔離（MPLSVPN、THIG、VLAN）等，并執行一定的QoS控制機制，實現不同域間的信息拓撲隱藏、業務開關控制等功能，充分保障IMS核心網絡的安全性和可靠性。

5.4IMS核心網元的容災建設。

（1）在IMS網絡商用初期，建議對IMS所有核心網元（包括CM-IMS核心網元、AS、SBC、ENUM/DNS）均實現設備級容災備份；CSCF、HSS、MGCF/IM-MGW要求實現網元級容災備份。對于設備級容災，主要功能模塊可以采用1+1（N+N）方式，也可以采用N+1備份機制；保證單模塊故障情況下，系統容量仍舊能夠滿足需求。若設備為服務器架構，應采用雙機熱備。

（2）對于CSCF設備，建議采用1+1或N+1工作方式；在相關技術成熟的條件下，對于S-CSCF設備，可以采用池組（Pool）方式進行網元級容災備份；對于MGCF/IM-MGW建議采用成對設置方式，并設置在不同局址；成對MGCF/IM-MGW采用負荷分擔方式，為保證互通安全性，MGCF/IM-MGW應至少選擇連接兩個異網關口局設備。

6. 結束語

由上可見，文章主要分析和探討了IMS網絡規劃流程、規劃內容，對IMS規劃設計中所涉及到的相關問題進行了研究和探討，能夠為以后的IMS網絡規劃和網絡建設提供有益的借鑒和參考，對網絡技術的發展有所裨益。

參考文獻

[1]彭明亮.關于移動核心網的發展與演進的探討研究[J].信息與電腦（理論版），2011（10）.

[2]李冶文，李威.移動核心網引入IMS后的維護管理探討[J].電信技術，2009（08）.

[3]魏武，IMS業務平臺規劃策略研究[D].北京郵電大學，2012.

[4]于明，解錦明.固網NGN向IMS平滑演進分析[J].電信技術，2011（01）.

[5]馬金蘭，等.IMS全業務融合核心網演進思路與過渡方案[J].廣東通信技術，2012（12）.

[6]林素雪，IMS核心網的規劃建設分析[J].移動通信，2015（08）.endprint