基于IMS核心网的规划建设流程及分析

许博鑫

【摘要】IMS（IP多媒体系统）是当代移动核心网普遍引进的一项技术系统，在该系统的加入下，移动网络实现了质的飞跃。除了能够实现移动媒体服务的一体化改革之外，还能够加强网络通信的安全保障，提高通信的实效性。本文针对IMS及移动核心网建设的规划进行分析，并提出问题，结合时代元素给予相关的移动核心网建设建议。以此确保IMS与移动网络的稳定融合发展。

规划构建IMS核心网络符合现代网络技术的发展，能更好地满足用户的需求，值得人们对其重视。本文结合IMS网络技术特点展开讨论，分析了IMS核心网的总体结构，说明了IMS核心网规划的前提条件和核心网的规划流程及规划内容，对核心网规划关注的相关问题进行了简要的阐述。

【关键词】IMS核心网；网络规划流程；核心网；规划及问题

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多媒体子系统（IMS），旨在建立一个与接入无关、基于开放的SIP/IP协议及支持多种多媒体业务类型的平台来提供丰富的业务。它将蜂窝移动通信网络技术、传统固定网络技术和互联网技术有机结合起来，为未来的基于全IP网络多媒体应用提供了一个通用的业务智能平台，也为未来网络发展过程中的网络融合提供了技术基础。IMS的诸多特点使得其一经提出就成为业界的研究热点，是业界普遍认同的解决未来网络融合的理想方案和发展方向，但对于IMS将来如何提供统一的业务平台实现全业务运营，IMS的标准化及安全等问题仍需要进一步的研究和探讨。

（2）由现在网络技术和其在以后的发展方向可以看出，IMS会成为下一代网络的核心技术，其可以使移动与固网融合，引进多种融合业务。IMS越来越被运营商接受，未来基于IMS的网络及业务应用将为用户提供更好的业务体验。IMS网络的优点突出，但同时建设的难度和风险也大为增加，这就对IMS的网络规划工作提出了更高的要求。本文对这方面进行讨论分析。

2. IMS核心網的总体结构

IMS网络是一个开放、分层的体系架构，整个网络包括业务应用层、核心会话控制层、承载与接入层和运营支撑等4个层面。由IMS网络提供统一的会话控制，采纳全IP的宽带承载方法；网络核心接入层同控制层之间通过标准的SIP接口协议，实现接入的无关性，可适应各种的固定移动、宽窄带接入方式；架构在核心网络之上的业务应用层接口更加标准和开放，业务能力部件向第三方网络开放，将便于新业务的快速成长和安排。

3. IMS核心网规划的前提条件

进行IMS网络规划和设计工作必不可少的前提条件包括IMS建网策略、用户及业务发展需求、技术发展预测等影响因素进行充分的分析是。

3.1明确总体建网策略。

对于固定运营商而言，由于受移动替代和VoIP的挑战，IMS建设重点关注于PSTN改造、IP语音及增值业务；对于移动运营商，则重点关注业务差异化及移动互联网的发展；对于综合运营商，重点关注实现固移接入融合业务以发挥全业务运营的竞争优势。

3.2用户预测及接入类型分析。

用户预测应首先根据上述网络建设策略以确定IMS终端用户类型。从IMS自身的网络特性来看，IMS用户是由多种不同的用户群体构成的。IMS用户可包括传统固网POTS用户、PBX用户、软交换IAD/AG用户、xDSL/xPON/LAN宽带用户、无线WLAN用户以及2G/3G移动CS及PS域用户等多种。因此，需要针对上述不同用户类型，在分别采用合理方法预测的基础上，对各种用户数进行累加，得到总的IMS用户预测规模。

3.3业务需求的规划分析。

IMS的网络规划建设必将以用户及业务为中心展开。规划前期需要对用户的业务需求及业务部署有一个详细的规划分析，明确目前市场上IMS相关业务的需求度及各省和各地区的差异，从而决定：哪些业务属于基本业务，可以全面部署；哪些业务属于特色业务，可以由个别有需求的省单独部署。IMS建网初期，可考虑针对集团、家庭和个人客户的业务需求，在全网提供多媒体电话业务、企业统一Centrex业务、多媒体彩铃业务；局部区域可开展融合一号通业务等自有特色业务。

3.4业务模型分析。

业务模型是用户在系统忙时的表现，它主要包括话务模型和信令模型2个方面。每种业务有自己独特的话务模型，话务模型包括每用户忙时话务量、各种业务的比例、话务的流向、业务速率、会话持续时长等指标；信令模型对于不同的业务来说具有普遍性，一般包括忙时注册（鉴权）/注销/订阅/通知请求次数、忙时呼叫次数、每呼叫消息数量以及消息长度等参数。有了这些业务模型，可以计算出每种业务的平均话务量和接口带宽，进而根据全网支持的总的用户规模数量计算出全网的话务量和对承载网的带宽需求，根据这些计算结果就可以作出最优化的网络规划和设计。

4. 核心网的规划流程及规划内容

4.1IMS核心网规划流程。

IMS核心网规划应该是从业务需求入手，结合IMS网络特性，并充分考虑现网情况和演进策略等因素，按自顶向下，逐步分解的过程进行，IMS核心网规划流程基本包括以下几个步骤：

（1）确定IMS总体建网策略及制定网络建设原则、明确IMS的整体网络架构和总体规划思路。

（2）信息收集：包括现网网络信息、用户业务发展信息等，根据收集的信息对现网网络拓扑、网络容量扩展、承载网、业务发展等几个方面来进行详细分析。

（3）业务需求分析：对用户需求及业务部署进行规划分析，进行业务预测、取定业务模型及话务分布模型。

（4）网络资源规划：根据上述的现网分析和业务预测结果，进行网络开销预算及容量分析，结合现有IMS厂家的设备处理能力，进行合理的网络设置及资源分配。

（5）确定网络建设方案：对IMS网络具体网元的配置、容量、质量及安全性等方面进行分析及规划，包括核心网方案、业务网方案、接入网方案、承载网方案及网络安全方案等。

4.2IMS网络规划的主要内容。

IMS核心网规划设计工作主要包括以下内容：

（1）根据建设方要求，明确目标IMS网络需要具备的业务能力，并确定核心网规划建设总体原则，明确核心网技术版本和总体网络架构，确定相关总体建设原则。

（2）对现有网络情况、网络资源现状以及国内外其他运营商IMS网络商用部署情况进行调查分析。

（3）根据对现网及其他运营商IMS网络相关业务数据的采集分析，结合现网用户业务发展信息，进行IMS业务预测。

（4）进行网元节点设置的规划设计，具体包括HSS的设置方案、I/P/S-CSCF的设置方案、MGCF/IMS-MGW的设置方案、业务网AS的设置方案以及现网关口局等网元的改造需求方案等。

（5）进行IMS核心网络的网络组织方案的规划设计，包括IMS域内网络组织方案、IMS域间网络组织方案、IMS网络与业务平台的网络组织方案、相关IMS业务路由策略以及漫游/游牧方案等。

（6）进行IP承载网对接的规划设计，具体包括IP承载网的解决方案、核心网络与IP承载网互联方案、MPLSVPN的部署方案、不同业务QoS的保证策略、IP地址规划等。

（7）进行IMS核心网流量带宽计算和接口配置，主要包括核心网各网元间IP带宽需求计算、核心网元与业务平台AS间带宽需求计算以及核心网与接入网间带宽需求计算等。

（8）根据IMS网络容量设置，以及码号分配原则，对IMS用户的码号资源进行分配，包括用户标识、公共业务标识、信令点编码、APN等。

（9）提出核心网规划对相关配套资源的需求，具体包括对传输的配套要求、对同步网的配套要求、对信令网的配套要求、对局房的配套要求，以及对网管、计费、支撑系统改造等方面的要求。

5. 核心网规划关注的相关问题

IMS核心網的规划和设计具体体现在以下几个方面：

5.1网络结构规划。

核心网采用何种网络结构将直接影响到整个网络的规划设计，目前IMS网络组织可采用2种方式，一种是单域集中式组网，另一种是多域分布式组网。单域组网即只集中建设全国性的IMS核心网网络及业务平台，省内建设IMS接入网和互通节点；多域组网即采用分省或分大区独立建设方式进行IMS部署。采用不同的组网结构所要求的IMS网络设备类型和数量都不一样，对业务部署和承载要求也有很大的差异。

5.2漫游方式。

移动IMS用户处于漫游状态时，所有会话业务均需路由至归属域网络的S-CSCF进行会话控制和注册服务，但对于以GPRS/WCDMA分组域网络作为IPCAN的IMS核心网，存在2种漫游方式。一种是IPCAN漫游（GPRS漫游），即通过漫游地的SGSN和归属地的GGSN为IMS用户提供IP-CAN接入，然后直接连接到归属网络的IMS域；另一种是IMS漫游，即用户附着在拜访地IP-CAN的GPRS/WCDMA分组网时，用户将通过拜访地P-CSCF接入到IMS网络，并由归属地S-CSCF进行用户注册和会话控制，漫游用户发起主被叫业务时，所有信令也均由拜访地P-CSCF进行转发。

5.3网络安全保障。

由于IMS核心网络采用全IP承载，且采取开放的网络架构，可以将语音、数据、多媒体等多种不同业务，通过采用多种不同的接入方式来共享业务平台，增加了网络的灵活性和业务互通性。但这也使得IMS的安全性要求比传统运营商在独立网络上运营要高得多，IMS的安全保障问题不容忽视。除了采取标准协议规定的IPSec、AKA鉴权等SA机制实现接入安全和网络安全外，IMS核心网规划中可将IMS核心网划分为多个安全域，包括接入网络域、核心网络域、承载网络域、业务应用域、运营支撑域以及与其他网络互通等安全域，对于各个安全域间采取各种隔离技术，包括物理隔离（如防火墙、SBC等）和逻辑隔离（MPLSVPN、THIG、VLAN）等，并执行一定的QoS控制机制，实现不同域间的信息拓扑隐藏、业务开关控制等功能，充分保障IMS核心网络的安全性和可靠性。

5.4IMS核心网元的容灾建设。

（1）在IMS网络商用初期，建议对IMS所有核心网元（包括CM-IMS核心网元、AS、SBC、ENUM/DNS）均实现设备级容灾备份；CSCF、HSS、MGCF/IM-MGW要求实现网元级容灾备份。对于设备级容灾，主要功能模块可以采用1+1（N+N）方式，也可以采用N+1备份机制；保证单模块故障情况下，系统容量仍旧能够满足需求。若设备为服务器架构，应采用双机热备。

（2）对于CSCF设备，建议采用1+1或N+1工作方式；在相关技术成熟的条件下，对于S-CSCF设备，可以采用池组（Pool）方式进行网元级容灾备份；对于MGCF/IM-MGW建议采用成对设置方式，并设置在不同局址；成对MGCF/IM-MGW采用负荷分担方式，为保证互通安全性，MGCF/IM-MGW应至少选择连接两个异网关口局设备。

6. 結束语

由上可见，文章主要分析和探讨了IMS网络规划流程、规划内容，对IMS规划设计中所涉及到的相关问题进行了研究和探讨，能够为以后的IMS网络规划和网络建设提供有益的借鉴和参考，对网络技术的发展有所裨益。

参考文献

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