IMS與PSTN域互通中MGCF的設計

李軍軍 李卓琳

摘要：探討了IMS在3GPP網絡中的應用，根據IMS與PSTN域互通的實際需求分析了媒體網關控制功能（MGCF）的功能需求。MGCF負責進行ISDN用戶部分或承載無關呼叫控制與SIP協議之間的協議轉換，并且將會話轉發給IMS域。在此基礎上，分析了從IMS網絡到PSTN網絡的典型呼叫會話流程，提出了一種SIP與ISUP信令互通的結構和消息映射機制，實現了IMS與PSTN域互通中MGCF的設計。

關鍵詞：IMS；MGCF；SIP；ISUP

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2018）23-62-3

0引言

IMS是一種全新的多媒體業務形式，能夠滿足當前終端客戶更新穎、更多樣化媒體業務的需求。由于IMS網絡基于IP協議和開放的網絡架構，可以將數據、語音及多媒體等多種業務，采用不同的接入方式共享業務平臺。而在網絡演進的過程中，需要IMS網絡與現有的軟交換網絡、公共電話交換網（PSTN）和2G移動網絡等長期共存并實現互通功能，需要實現IMS用戶與固定用戶、移動用戶之間的語音通話、視頻交流及短信等相關業務的通信[1]。

為了充分利用現有的電話網絡資源，研究IMS與PSTN網絡之間的互通問題是非常有必要的。而作為功能實體的媒體網關控制功能MGCF的實現，正是解決IMS網絡與PSTN網絡互通的關鍵技術所在。MGCF采用H.248協議作為控制協議，主要功能是控制MGW完成話路的連通，同時處理來自PSTN等網絡的ISUP信息和來自IMS網絡的SIP消息，是完成IMS網絡與PSTN網絡互通的網絡實體，因此進一步研究MGCF具有很重要的應用價值。

1 MGCF設計的需求分析

在IMS與PSTN域互通的過程中，MGCF扮演著重要的角色，它的功能類似于交換機。MGCF在網絡中的位置，如圖1所示。MGCF具備以下功能：①Mg接口用于疏通PSTN網絡到IMS網絡的會話過程，采用的是SIP協議；②Mj接口用于疏通IMS網絡到PSTN網絡的會話過程，采用的是SIP協議；③Mn接口用于MGCF控制IM-MGW，采用的是H.248協議；④同PSTN網路進行互通，采用的是ISUP協議。

MGCF通過邏輯接口分別連接著IMS和PSTN兩部分，由于IMS網絡采用的是SIP協議，PSTN網絡采用的是ISUP協議，這2種協議使用的地址格式和消息格式截然不同。因此，要實現二者的互通，MGCF需要能夠進行相應地址和信令的轉換和映射，如圖2所示。

2 SIP和ISUP協議轉化與消息映射

SIP協議是IETF提出的為了實現在IP網絡上運行可靠多媒體的信令協議，具有呼叫控制與接入無關以及能夠靈活提供多種業務等優點[2]。ISUP是NO.7（7號信令系統）公共信道信令系統的用戶部分中的一種，包括語音業務和非話音業務（如電路交換數據通道）控制所必須的信令消息、功能和過程。ISUP可以完成電話用戶部分（TUP）和數據用戶部分（DUP）的功能，并且能實現范圍廣泛的ISDN業務，具有非常廣闊的應用價值。

為了實現消息映射機制，將MGCF的接口分成I-MGCF（IMS-MGCF）和P-MGCF（PSTNMGCF）兩部分。其中I-MGCF負責傳遞從IMS網絡到PSTN網絡的呼叫過程， P-MGCF負責傳遞從PSTN網絡到IMS網絡的呼叫過程。從IMS網絡（SIP協議）到PSTN網絡（ISUP協議）的呼叫會話流程[3]，如圖3所示。

SIP與ISUP的消息映射在MGCF工作的不同階段完成，一個典型的MGCF消息映射過程包括以下2個階段。

2.1發起呼叫

IMS與PSTN呼叫過程中的功能實體還包括邊界網關控制功能（BGCF）和IP多媒體-媒體網關功能（IM-MGW）。其中BGCF是IMS網絡與PSTN網絡的分界點，它決定在何處與PSTN網絡進行連接；IM-MGW提供PSTN和IMS之間的接口，能夠在PSTN網絡的承載通道和分組網的媒體流之間進行轉換，實現媒體轉換、承載控制和載荷處理等功能。

2.1.1 IMS網絡到PSTN網絡的呼叫過程

如圖4所示，IMS網絡下的終端用戶UE發起呼叫，被叫號碼為“tel”格式，IMS網絡中的S-CSCF發送請求到ENUM服務器進行被叫號碼查詢，ENUM服務器查詢不到此被叫號碼，返回失敗響應[4]。S-CSCF接收到EMUM返回的失敗響應，將Invite消息傳遞給預置的BGCF，BGCF接收到S-CSCF傳遞的Invite消息，分析Invite的Request-URI的電話號碼獲得下一條MGCF的IP地址，并將該消息進行傳遞[5]。

MGCF收到由BGCF發送的Invite請求消息后，根據被叫號碼進行路由分析，并轉發呼叫到PSTN網絡，并向IM-MGW發起H.248消息實現媒體的創建。MGCF在收到PSTN網絡返回的媒體資源響應消息ACM后，根據協商的信息向IM-MGW發起H.248消息進行媒體資源的保留，并向對端IMS網絡返回180 Ring響應[6]。

在收到PSTN網絡發送過來的應答消息ANM后，MGCF向IM-MGW發出H.248消息啟動媒體流，并向對端IMS網絡發出200 OK消息，實現會話的建立。

2.1.2 PSTN網絡到IMS網絡的呼叫過程

如圖5所示，PSTN網絡下的終端用戶UE發起呼叫，被叫號碼為“tel”格式，PSTN網絡發送IAM消息到IM-MGW，IM-MGW發送IAM消息到MGCF。

MGCF收到從PSTN網絡發過來的呼叫標識時，首先通過ENUM Server查詢被叫號碼的SIP URI，然后通過DNS Server查詢被叫所歸屬的I-CSCF的IP地址，最后產生一個Invite消息，發送到IMS網絡中I-CSCF[7]。

2.2釋放呼叫

在呼叫釋放階段，如果IMS網絡發起一個呼叫釋放請求時，MGCF將收到的BYE請求轉化為非SIP信令REL發送到PSTN網絡；如果PSTN網絡發起一個呼叫釋放請求時，MGCF將收到的REL請求轉化為SIP信令BYE發送給IMS網絡。

3結束語

MGCF在IMS網絡與PSTN網絡互通中占有極其重要的地位。本文基于IMS在3GPP中的研究背景，分析了SIP控制協議與ISUP控制協議之間的轉換，通過對IMS與PSTN域互通中基本呼叫流程進行了探討，實現了IMS與PSTN域互通中MGCF的設計。

參考文獻

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[2]張智江，張云勇，劉韻潔.SIP協議及其應用[M].北京：電子工業出版社，2005.

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[4]陳卉，強磊.互聯網與電信網融合的關鍵技術：ENUM[J].當代通信，2006（14）：10-14.

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