IMS网络管理及维护指标体系相关问题研究

马力新

【摘要】 随着全光网络的快速推进，各运营商主流核心网络已经演进为IMS网络，传统的TDM交换网和NGN正加速退网。鉴于IMS网元的分散性、承载网的IP化、接入的无关性、终端的多样性以及业务平台的多元化等特点，传统的网络管理理念和网络维护质量评价体系难以适应IMS网络的管理，有必要深入探讨IMS网络的管理思路及方法。本文通过分析IMS网络的特点，提出IMS统一网管管理模式，同时对IMS网络重点关注指标进行了分类探讨，为IMS网络的维护管理问题提供了参考思路。

【关键词】 IMS 网络管理 统一网管 维护指标

一、 引言

IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）是3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）R5阶段的主要内容之一，是基于3G PS域的多媒体呼叫控制平台。IMS以IP网络为承载，以SIP协议为核心控制协议，提供与接入无关的IP多媒体业务控制能力。相比较NGN，IMS进一步实现了控制与业务的分离，实现了固定、移动的统一控制，是传统网络演进的更高阶段。

目前，各运营商主流核心网已逐步演进为IMS网络，传统的TDM交换网和NGN正加速退出现网。由于IMS网络具有网元分散性、承载网IP化、接入无关性、终端多样性以及业务平台多元化等特点，传统的网络管理理念及网络维护质量评价体系难以适应IMS网络的管理，需要针对IMS的多层结构、离散网元、依赖IP等特性考虑与之适应的网络管理模式和性能管控体系。

二、 IMS网络管理模式分析

在结构上，IMS网络可以分为应用和业务能力层、会话控制层、承载层以及接入层四个部分。其中应用和业务能力层主要提供第三方应用以及通用电信业务等各种业务能力；会话控制层提供呼叫控制、用户管理、业务触发、资源控制、网络互通等控制功能；承载层提供并控制承载资源，并与传统网络实现互通；接入层提供各类用户的接入功能。IMS网络的这种分层结构以及其在网络各层具有众多离散网元等特性，使得IMS网络的维护难度大大增加，屏蔽各层网元差异、提供综合性能指标呈现的统一维护管理平台是进行IMS网络维护的必然需求。

2.1应用和业务能力层

IMS网络与传统网络相比，可以提供众多丰富灵活的业务，其业务平台具有多元化特点。现网情况下，IMS网络可以通过应用服务器AS、智能网IN以及以OSA-SCS（Open Services Architecture - Service Capability Server，开放业务体系业务能力服务器）为服务网关允许第三方服务器接入等三种方式提供业务，因此在这一层级的网管系统应能满足多种业务平台接入能力，并提供统一的AS服务器北向接口，与各AS通过统一的协议进行通信，统计各平台业务运行情况、服务指标等数据，由业务管理平台进行统计、汇总并上报上一级网管。

2.2会话控制层

IMS核心网络包括I-CSCF、S-CSCF、P-CSCF、MGCF、MRFC/MRFP、HSS、MGW和ENUM/DNS、MMTEL等设备，与NGN相比较网元功能进一步分离，一个会话需要经过多个设备交互才能完成，具有显著的网元分散性。同时，本层需要完成用户鉴权、会话控制和路由、业务触发、网络互通等功能，是IMS网络的核心层。基于本层的离散结构以及核心控制功能需求，网管系统不仅要关注各离散网元自身的相关性能管理，同时需要统一的网管界面跟踪和呈现各个网元间的协议流程，做好网元业务相关性管理及各业务的指标分析，以提高网络分析能力和维护效率。

2.3承载层

IMS全IP化的网络结构使得网络质量对承载网的依赖性进一步提高。作为上层应用，IMS网络维护更加关注IP承载层的丢包、时延、抖动等基本网络性能指标，而适度封装IP承载层的协议、路由、容灾机制等承载层技术问题。鉴于此，IMS需要跨专业的统一网管来检测网络质量，通过专业工具收集承载层运行数据并以简单、可视化方式呈现，以降低跨专业维护难度，提升核心网维护效率。统一的网络管理界面将有助于维护人员了解网络的实时运行情况，及时发现网络运行存在的潜在风险。

2.4接入层

IMS网络通过接入的无关性，为用户提供了更加丰富的业务应用；与此同时，业务的多样性带来的是终端形态和功能的多样化，例如可视终端、基于PC机或电视机顶盒的软终端、FTTH家庭网关、高清可视会议终端、IPTV、移动终端等。为确保各类业务质量，纳入对纷繁复杂的各类终端的端到端网络质量和业务分析更符合IMS业务管理需要，将终端管理平台纳入统一的网络管理平台，将有助于IMS用户行为的统计和分析，以及用户障碍的快速判断和处理。

综上对IMS网络各层级网管需求的分析，IMS网络管理模式应以“分层设置、集中抽取”为基本思路，即在考虑各层级维护难度、网管复杂度的情况下，各层级可以设置本层级基于网元管理的网络管理系统，同时在各层网管系统之上设置融合的、基于网络管理的统一网管系统，顶层的统一网管通过向底层网元网管抽取所需数据并综合分析后进行融合呈现，以实现IMS网络的综合、高效管理。有关IMS网络管理模式的基本思路可参见下图。

三、IMS网络维护指标分析

IMS网络无论其结构如何演进、技术如何变化，其核心功能仍是要完成用户的通信接续，满足用户的通信需求，因此在IMS网络的运行维护中，仍需要关注并继承传统的网络运行维护质量指标，从统计学的角度分析、评价网络端到端的流量流向、性能质量以及资源利用等运行情况。然而IMS网络毕竟有其固有特点，除了关注传统的网络评价指标外，IMS非语音类多媒体业务质量、媒体承载层运行情况、终端移动性运行情况、网络安全性等评价指标需要重点关注，具体地，可以从以下角度和维度进行分析评价：

（1）IMS业务流量流向指标

从语音网络发展至今，网络的流量流向一直是评价网络整体性能、预防性做好网络运行维护工作的一项重要指标。结合IMS网络的实际情况，IMS业务流量流向分析应包括并不限于主被叫试呼次数、接通次数、应答次数、平均占用时长、占用话务量、应答话务量等；考虑到网元接续情况细分时，同时可按P-CSCF、S-CSCF等进行呼叫次数和话务量等参数的统计分析。

（2）IMS业务性能指标

业务性能指标与流量流向指标息息相关，一般可以与流量流向统计报表合表呈现。在具体指标上，需要研究业务接通率、语音业务接通率、多媒体业务接通率、语音应答率等各类性能指标。作为IMS网络为用户提供的最大亮点，视频业务将满足用户“面对面”的通信需求，因此需要重点关注视频业务接通率，通过核心控制层面和承载层面的网络质量指标分析，衡量IMS网络的实际维护质量。

（3）IMS能力及资源利用指标

能力及资源利用率指标主要考察IMS网络可支撑的业务能力，反映IMS网络可以向用户提供多大的通信能力，以及指导运维部门和建设部门在必要时适当调整、扩充网络资源。运行指标中，重点应关注各网元的CPU占有率峰值、CPU占有率均值、CPU 过阀值持续时长、HSS等网元利用率、设备GE/FE/E1等端口使用率以及各网元间链路的带宽利用率。

（4）媒体层质量指标

优质稳定的承载网络是IMS用户服务感知的重要基础，媒体层面的RTP丢包率、RTP平均时延、RTP平均抖动等指标需要重点关注。在端到端的网络质量分析没有统一工具进行测量和统计时，可以考虑在终端侧增加网络质量探测功能，将探测到的网络质量上报至终端管理平台，并由终端管理平台汇总至统一网管进行展现。

（5）移动性能指标

IMS网络支持移动接入，同时支持用户通过软终端方式实现业务漫游，漫游业务的接通率等指标能够反映用户归属地和漫游地网络、设备的配合情况，是评价网络整体性能的重要依据。结合实际维护需要，可以重点研究漫入及漫出用户的注册成功率、主叫接通率、被叫接通率、用户接续时延等指标。

（6）网络安全指标

IMS网络的开放性、承载网IP化等特性，使得IMS网络先天必须做好网络攻击防范等运维工作。作为IMS网络接入的隔离设备，BAC（边缘接入控制设备）对于保护IMS网络起到关键性作用。在研究IMS网络安全类指标时，应以BAC设备为主，重点统计和分析受到网络攻击的分类、次数、频率等数据，及时掌握和分析网络安全风险，做好网络安全防护。

IMS网元的离散性带来了IMS运维指标的复杂性，考虑到维护的便利性，在实际维护中可以将IMS节点的各网元视为一个整体，重点关注网元节点与其他网元节点之间的关联性能指标，从宏观和全程全网的角度进行网络整体的性能评价，在必要时再深入至网元节点中各设备间的关联性能指标进行分析，由简及繁，以提高IMS网络的维护效率。

四、结论

IMS已成为当前以语音为基础的多媒体网络的核心，是各运营商的主流核心网。在IMS网络自身特性的决定下，IMS网络管理模式必然有别于传统网络，以“分层设置、集中抽取”为思路构建IMS统一网管成为IMS网络运维管理的必然。

在IMS网络运行维护指标体系构建方面，应继承传统网络运维需求，并结合IMS特点研究IMS网络维护指标，重点关注基于流量流向、性能质量以及资源利用等方面的维护指标；同时应化繁为简，在运维管理中应优先研究IMS网元节点的整体指标，避免直接深入至因网元离散性而带来的IMS节点内部各网元设备之间复杂的关联性指标，导致运维管理效率的降低。

参 考 文 献

[1]陈坚、王德政、刘蔚，全业务运营与IMS网络管理，中兴通讯技术，2010年第2期（总第90期）