IMS、软交换、NGN三者关系与网络发展（转）

两年前业界在谈到NGN的之后，不同的人说的NGN差别巨大，以至于有人提出了狭义的NGN和广义的NGN概念，以示区别。现在，随着IMS概念在中国的推行，谈论IMS的人也多出来了，难免出现以前NGN概念刚启用时的情形。因此，本文企图从哪个是IMS和强调的背景起初，结合我们熟悉的软交换跟NGN概念，来探讨这两者之间的关系，以便对IMS的作用有一个更好的了解。

一、什么是IMS

1、3GPP IMS和3GPP2 MMD

MS是IP Multimedia Subsystem的中文缩写，最初出现于3GPP研究的R5版本3G系统中。了解3GPP 3G移动平台的人了解，随着科技、业务和时间上的不断推进，3G的完善分为R’99、R4、R5、R6等版本。从3G移动平台的核心网角度来看，R’99版本同2.5G相比，其网络架构是一致的软交换网络的mgw，均存在一个电路域跟一个分组域。也就是说，从2.5G到3G的R’99，主要是在提供的业务上有所变化，而在网络架构上没有什么变化。

但是，到了R4版本，网络架构有了较大的差异。其电路域的核心网不再基于TDM的电路交换模式，而是基于分组域同样的IP骨干网；同时，引入了MSC服务器和媒体网关来代替传统的MSC，以便在R4版本的网络中提供语音业务。所以，R’99到R4是网络架构上的差异，但在提供的业务上是没有区别，引入的MSC服务器也并非为了语音业务而设计。

自从以GPRS为代表的分组域概念打造后，出现了多种移动数据业务，也不乏有成功者，而在前几个版本中，对数据业务和应用的提供没有定义统一的网络构架，因此，到了R5版本，为了解决如何为移动数据用户提供IP多媒体业务，提出了IMS的概念。也就是说，IMS是为了IP多媒体业务所强调，因此，从理论上来说，R4到R5主要是在提供的业务上，而不是在网络架构上的变化。

随着时间的进一步推移,以及无线和终端全IP化的发生，R4网络中的MSC服务器架构将逐渐淡出，取而代之是IMS网络的缩减和扩张。这就是R6、R7版本中研究的内容，将对IMS的内容进一步加强跟改进。

图一是3GPP IMS的网络架构图。由图可见，如同常见的NGN网络分层一样，自底向下也分成传送与接入层、控制层、以及数据与应用层三层。如前所述，3GPP IMS主要是为移动多媒体用户设计的，因此，在这个构架中的传送与接入层只考量了无线接入，即图中所示的RAN、SGSN、GGSN和 IP网络构成的接入与传送网络。PDF和PEF在接入和控制之间完成策略服务的用途。控制层的核心是呼叫会话控制功能(CSCF)实体，并结合移动网络的特征跟在网络中所从事功能的不同，CSCF进一步分为P-CSCF、I-CSCF 和S-CSCF三种，使CSCF在网络中所扮演的角色跟功能受到了具体的分解。这样的界定，有利于做到独立于接入的控制跟移动性管理等。

在这个架构中，同时考量了与各类网络的业务互通。对于传统的电路网，如PSTN和PLMN，它是借助IMS MGW、SGW、MGCF、BGCF等用途实体来完成的，而针对分组数据网，则是借助BG和IMS GW完成，以提供穿越和应用网关的功能。MRF则是媒体资源功能，为会话提供必要的媒体资源、如大会桥、录音通知等。

在数据与应用层，延续了移动网络中用户集中概念，引入了HSS。在HSS中不仅原本HLR/AuC功能外，还储存业务相关的数据，如客户的业务签约信息等。除了HSS，提供业务的应用服务器AS，在这一层是另一主角，包括基于SIP的AS、传统的智能网业务提供系统SSF/SCF及第三方的AS。除此以外，SLF是客户签约地的定位功能实体，CHF是收费信息收集功能实体。

很显然，3GPP IMS是一个基于SIP的全分布式网络构架，便于推动和灵活部署，同时做到与接入无关，支持控制与业务分离，提供普遍（generalized）移动性和用户（数据）的集中管理，具有良好的安全性,非常有利于固定和移动整合。目前，3GPP对IMS的定义未基本建立，涉及了业务、框架、实体、接口、协议等多个方面。

针对IP多媒体业务，移动通信领域的另一个标准化组织3GPP2，也强调了类似的平台概念，只不过取的昵称不一样而已，它叫MMD(Multimedia Domain)，以示区别。3GPP2提出MMD的出发点和网络构架，基本上和3GPP是一样的，因此，在这里就不再重复了。

2、TISPAN IMS

大家知道，ETSI在1997年成立了一个TIPHON研究项目，专门研究互联网上分组语音与特色网络互通的科技协调。随着NGN概念跟要求的逐渐清晰，使得原本TIPHON的研究内容变得越来越狭窄和不适应情势发展，再加上如前所述3GPP IMS具有的众多优势，迫使ETSI做出调整，最后决定采纳3GPP的IMS概念，并重组ETSI的研究组织，成立了TISPAN技术项目组专门研究NGN。可能也正是因为TISPAN采纳了IMS概念，所以IMS才被业界造成广泛的关注。

TISPAN的中文简称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking。她是在以前TIPHON项目跟ETSI内的两个技术工作组SPS (Services, Protocols & Switching) 和NA (Network Aspects)的基础上发展起来的，下设8个工作组，分别研究NGN的业务、网络构架、协议、编号与路由、QoS、安全、测试和网络管控等方面。

TISPAN注意到了上述3GPP IMS的众多特点，同时也注意到了3GPP IMS只考量了移动网络方面的规定,而没有考虑固定网络的规定。所以，对于把NGN定位于未来多种业务、多种网络的一个统一网络构架来说，3GPP IMS是不能完全满足规定的，还必须要提高与固定网络相关的内容，如简单的SIP终端、MGCP终端、QoS控制的固定宽带接入、PSTN/ISDN 业务仿真(PES)、网络边界功能之类。为此,TISPAN在3GPP IMS基础上,增强了额外的用途块，如NASS,RACF,PES等，但对IMS已有的功能块只做加强,从而让整个IMS网络概念维持不变。

图二是ETSI TISPAN的NGN网络架构图。由图可见，它的总体架构完全采纳了3GPP IMS的架构，主要的差异在于控制层跟传送与接入层。在控制层采用了控制子系统的概念，以适应业务多元化的必须，如现在定义的Core IMS控制子系统、PES控制子系统、以及未来的流媒体控制子系统等等。这样，运营商可以按照其业务发展的实际应该，在整个演进过程中，一旦网络建设好了，只要配置相应的控制子系统和应用服务器即可，不会对其网络架构有所改变。在传送与接入层，引入了网络边界功能的概念，主要是为了适应多运营商网络的还要，它们是由图中的A-BGF、E-BGF、I-BGF、IBCF、IWF等用途实体来完成；除此以外，A-MGF是对于固定窄带接入提供的媒体网关功能实体，而NASS和RACF是对于固定宽带接入提供的有关网络配置、QoS服务品质跟接入控制相关的用途实体，是对3GPP IMS在这方面的一个很大的提高。

现在我们已知道TISPAN是一个基于3GPP IMS概念演进出来的网络构架，它可支持的网络和业务应远远高于3GPP IMS中的考量。那么，什么是TISPAN的IMS呢？我们把图二中控制层上不仅Core IMS以外的控制子系统全部移掉，然后把Core IMS按图一中在控制层上的功能实体展开，再把传送与接入层上仅同固定接入有关的，如A-MGF等移掉，并把A-BGF、E-BGF、I-BGF理解为固定移动通用的界限网关功能实体，你会看到变化后的图二就是3GPP的IMS。TISPAN在定义它的IMS时就是这样的，因此，IMS并非TISPAN网络支持的一个业务架构实例。采取相同的技巧，我们可以画出TISPAN支持PES的业务案例，当然也可以画出支持多个业务时的例子。由于篇幅原因，在这里就不一一叙述了。

二、什么是软交换

经过近年来的详细实践，国内对软交换已经非常知道。一种较为通俗的表述是，软交换概念就是把原本程控交换机的腿脚、身子跟手臂分开，手脚变成了媒体网关、身子变成了IP网络、而头部成为了软交换。由于软交换概念强调时，赋予了NGN的历史使命，因此，理论上讲，软交换不应仅仅只做其实程控交换机的这些事情，即支持语音业务，还要支持宽带多媒体、移动等业务。所以，就有了如图三所示的软交换网络架构。

由图可见，从网络分层看同3GPP IMS和TISPAN是一致的，但是，在网络架构上看，要比前述的二者均应简单明了得多，原因是软交换非常重视物理上的推动，网络中就软交换一个脑袋，所有的控制功能、不管话音还是多媒体，都由这一个脑袋来处理，基本上延续了特色PSTN组网的概念，避免了即使在控制层采用新的网元类型而带来的协议互通要求。现在，我们可以做这种一件工作，把TISPAN网络构架中定义的功能实体，适当地映射到软交换网络构架的物理实体上，如A-MGF映射到AG，T-MGF映射到TG，SGF映射到SG，A-BGF映射至ABN等等，再把剩下的实体统统映射到软交换。你会看到，软交换网络是TISPAN网络架构的一种很好的物理实现，避免了将控制层外部细节的展开，从而获得了迅速走向市场的时间。

因此，从这个含义上讲，软交换是在NGN初级阶段，比较方便物理推进的一个方案，它对现有的运营商网络的管控机制制约不是很大，因此受到中国广大运营商的追捧。

三、IMS、软交换和NGN三者关系

通过上面的剖析比较，了解了哪些是IMS，什么是软交换。在给出它们与NGN之间关系前，来解读一下ITU-T对NGN下的定义，即“NGN是基于分组的网路，能够提供电信业务；利用多种宽带能力跟QoS保证的传送技术；其业务相关用途与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入至不同的业务提供商；NGN支持通用移动性”。

因此，NGN是一种业务驱动型网络。业务和呼叫控制完全分离、呼叫控制跟承载完全分离，使业务独立于网络。具有一个开放式业务架构，集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新的网络。

很显然，不管是3GPP IMS、还是TISPAN IMS，不能说它们就是NGN，而只好算是NGN的一部分。3GPP IMS考虑的是为移动IP用户提供IP多媒体业务，而TISPAN IMS则是在非常广泛的意义上为宽带IP用户，包括固定和移动，提供IP多媒体业务。按ITU-T对NGN的定义，只包含一部分。所以，3GPP IMS，3GPP2 MMD，TISPAN IMS均是NGN的一个特例(Instance)。

由于IMS网络概念原本是现今NGN所能采纳的比较好的一个网络架构，因此，TISPAN 采纳了IMS概念的一个比较好的NGN网络架构，以非常适合网络的发展，并在最近将作为NGN的目标网络构架。TISPAN更加侧重功能实体上的表述,并不关心物理上的确切实现，而软交换则非常重视物理的详细实现。因此，以软交换为基础的NGN网络是TISPAN NGN网络的准确物理实现之一。

值得强调的是，以软交换模式建设的NGN要融入到以TISPAN架构的NGN网络中，必须注意在建立软交换网络相关的完善时，要与TISPAN架构维持一致性。这就要求我们关注TISPAN的进展状况，有条件的话积极参与，用全球软交换网络的要求去影响TISPAN。另外，特别建议，在谈到IMS时，为了防止误会，最好在IMS之前加一个定语，即3GPP IMS、还是TISPAN IMS，或者是别的。

四、网络演进

由于NGN网络科技在不断的演变，所以在考量网络发展时，既应考量现有传统网络怎样发展到NGN，还要考量以软交换或MSC服务器部署NGN后怎样发展的问题。

在固定网络PSTN的变革方面，业界的看法相当一致，即采取叠加的形式，建设基于软交换的NGN网络。首先满足长途业务，以及在有业务需求的地方，为宽带接入用户提供C5业务；其次，随着宽带用户群逐步缩减，会出现用户从PSTN到NGN网络的一个迁移过程。当长期传统PSTN上的用户迁移至NGN后，接下来就轮到市话端局的迁移，即将剩下的PSTN窄带用户，通过可支持V5或RSU的中继媒体网关接入至NGN。

在移动网络PLMN的发展方面，首先也在长途网上，采用叠加网模式推行软交换网络，以消除移动长途网上业务量的压力；其次，随着3G牌照的发放，3G R’99和R4的网络可能会同时上，因此在移动网上会出现一个R’99和R4融合的网络，这时就要求MSC服务器既可支持R4网络、又要能支持R’99网络、甚至2G和2.5G的移动网络。

以软交换为基础建设的固定NGN和以MSC服务器为基础建设的移动NGN，将在必定程度互相独立。一直应至全业务运营商的态势在中国通信产业产生，运营商需要统一的网路来同时支持非常宽带的移动和固定用户时，在以前固定NGN中推进的软交换跟在移动网中推进的MSC服务器上，通过硬件更新成带有CSCF功能的软交换或MSC服务器，再加上为3G R5、R6网络用户跟固定宽带新客户专门新推进的控制子系统，最终产生一个目标NGN网络。

由此可见，网络发展的目标是，要能使一个运营商内部的网络数量越来越少，而不是网络数量愈发越多。因此，现在部署的软交换网络，只要其软交换规范是依照IMS网络概念的软交换网络的mgw，那么，它与未来的与IMS网络概念定义的NGN目标网络就可以发展的，而不是两个网络间的互通。当然，如果是对另一运营商的3GPP IMS的网络而言，那恐怕是一个互通关系。

五、结论

NGN网络技术像其它通信科技一样，随着时间的推移，本身也在不断进步，今天认为很高的技术，很快会被更好的所升级。要感谢NGN网络分层和开放的机制架构，以及较为通用的计算软硬件平台，使得软交换也可以采纳IMS网络概念，它同TISPAN网络功能架构之间也可以互相映射，从而让运营商在注重科技演进的同时，抓住稍纵即逝的市场机会。

软交换最注重物理实现，主要面向PSTN仿真，依赖PSTN业务环境；TISPAN NGN基于IMS网络概念，更倾向逻辑功能的定义。软交换可以看作是TISPAN NGN的一种具体推动方式。因此，TISPAN可以用于指导软交换的推动，特别是我国的NGN体系跟规范可以以TISPAN作为基础跟目标，适当修订中国软交换规范，并切实参与TISPAN和FGNGN的规范制订和建立工作，以体现美国的特殊需求。

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