IMS电话终端中无线路由器的设计与实现

芦凌霄

（中移铁通有限公司山东分公司，济南 250011）

目前，国家正在推广光纤入户，打造光网城市，光纤入户后连接光猫出口是有线，此时多台无线设备上网就需要路由器的支持，普通路由器只能提供有线无线的上网功能，对于有通话需要的用户群体他们还需要一台电话机，这时我们就需要多台设备满足这些需求，现在市场上的路由器不能同时满足打电话的需求，功能有些单一。本文设计一款集路由和IMS电话于一体的路由设备，其主要特点是基于IMS网络、集成路由（WIFI放大）功能，WIFI覆盖范围大、接收信号强，并且兼具IMS电话功能，话机通话质量好、性能稳定等特点[1-3]。

1 IMS电话终端的架构

IMS的系统架构由六部分组成。即业务层：业务层与控制层完全分离，主要由各种不同的应用服务器组成，除了在IMS网络内实现各种基本业务和补充业务（SIP-AS方式）外，还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络中（IM-SSF方式），并为第三方业务的开发提供标准的开放的应用编程接口（OSA SCS方式），从而使第三方应用提供商可以在不了解具体网络协议的情况下，开发出丰富多彩的个性化业务[4]。运营支撑由在线计费系统（OCS）、计费网关（CG）、网元管理系统（EMS）、域名系统（DNS）以及归属用户服务器（HSS/SLF）组成，为IMS网络的正常运行提供支撑，包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在线计费、离线计费、统一的网管、DNS查询、用户签约数据存放等功能。控制层，是完成IMS多媒体呼叫会话过程中的信令控制功能，包括用户注册、鉴权、会话控制、路由选择、业务触发、承载面QoS、媒体资源控制以及网络互通等功能。互通层主要是完成IMS网络与其他网络的互通功能，包括公共交换电话网（PSTN）、公共陆地移动网（PLMN）、其他IP网络等。接入和承载控制层则主要由路由设备以及策略和计费规则功能实体（PCRF）组成，实现IP承载、接入控制、QoS控制、用量控制、计费控制等功能。接入网络主要提供IP接入承载，可由边界网关（A-SBC）接入多种多样的终端，包括PSTN/ISDN用户、SIP UE、FTTX/LAN以及Wimax/Wifi等。

IMS的用户信息存储数据库HSS，存储的主要内容是用户的网络策略规则和设备标识寄存器信息、认证信息、签约用户的动态信息、签约用户的特定信息等等，用于移动性管理和用户业务数据管理。IMS中的CSCF部分，其功能是基于分组交换的SIP会话控制组件。在IMS中，CSCF负责对用户多媒体会话进行处理，可以看作IETF架构中的SIP服务器。依据各自不同的主要功能分为代理呼叫会话控制功能、问询呼叫会话控制功能以及服务呼叫会话控制功能，三个功能在物理上可以分开，也可以独立[5-6]。

IMS电话终端具有6各方面的特征，其一是接入无关，即IMS可以支撑多种方式的接入类型。理论上说，在任何地方使用不同类型的设备，均能够接入IMS网络[6]。其二IMS能够归属地控制，这个特征可以区别于软交换的拜访地控制，用户的归属地存储相关的数据信息。而归属地网络完成用户鉴权认证、呼叫控制和业务控制等业务，这样可以保证业务的一致性，也可以方便的实现私有业务的扩宽。其三增强可提供业务的综合能力，IMS实现了将业务层和控制层剥离开来，使得各种业务应用更加灵活、快捷，促进了业务融合。IMS的业务还能实现为第三方提供开放的应用编程接口，能够为更多的用户展示出极为丰富多彩的应用程序。只要客户具备一定能力，也可以自主开发IMS的业务。最后是安全机制，IMS网络具备了多种安全接入方式、安全域间信令保护机制和网络拓扑隐藏机制等。

2 声路由结构与参数

一种能接打电话的路由器其构成主要包括路由板、有线板和按键板。路由板包括CPU、DDR、Flash、板载射频电路、天线、网口以及电源；有线板包括主芯片，段码液晶以及众多分立元器件；按键板是通过排线与主板相连接，有线板是通过两根外线与路由板连接。

有线电话部分可以实现普通的接打电话功能，免提、手柄模式切换。具有FSK/DTMF来电显示，自动检测。可存来电30组16位号码，去电5组18位号码，贵宾3组18位号码。静音功能，通话过程中可以屏蔽本方发送。来电查询和重拨功能。支持来电号码及来电时间存储功能。支持去电号码及通话时间存储功能。支持贵宾号码存储功能。支持LCD亮度可调功能。支持风格多样的铃声功能。支持闪断、暂停、静音功能。

路由部分可以实现普通路由的基本功能，PPPoE、静态IP、动态IP、无线中继等多种上网方式。300Mbps WIFI连接。支持WEB页面、APP设置网络参数。支持远程维护和升级。目前基本都是光纤入户，光猫上大部分都会提供有线电话接口，这样一台能接打电话的路由器可以为桌面省下不少空间，方便用户使用。

3 主要功能与优势

基于IMS终端，可以简便完成路由器的配置、无线设置、维护、升级等程序。同时实现了集中管理平台，中移路由后台，可远程对路由器进行查看、设置并且对各种数据进行统计。再者，装维人员使用运维版APP，可以远程查看、远程维护所属区域内用户路由器，有效减少装维人员上门次数，提高劳产率。用户使用用户版APP，可以远程管理自家路由器，远程配置、远程重启、远程关闭无线等功能。

声路由是面向运营商开发的家用无线路由器，具有远程设置、状态监测、故障诊断等功能。设备接入物联网公司自由物联网平台，物联网平台是基于分布式存储和计算Hadoop技术、物联网技术和产业特点打造的开放平台，具有海量设备接入、高并发、数据存储、数据安全、大数据分析等平台级服务能力。设备采用内存分区技术，自动备份路最后一次正确网络配置，一旦检测到路由器配置问题，自动恢复到上一次正确配置，为用户提供更好的上网服务。而安全保障方面，从硬件、通道、平台、客户端全程考虑的安全策略，路由器固件采用专用密钥锁定，防止被恶意擦写。管理平台采用web服务器、数据库服务器双机热备，防止硬件故障带来平台无妨登录的问题。

市面上唯一面向运营商开发的无线路由器，在满足普通宽带用户对于路由器的基本需求的基础上深入挖掘运营商对于路由器的需求，定制化开发，实现路由器的可网管、可远程维护，帮助铁通提高宽带装维服务质量、降低装维成本，提升客户满意度。

4 应用实践

中移声路由是一款集IMS固话和路由、无线接入、安全管理于一身的宽带无线路由器，无线传输速率高达300Mbps，同时又是一款具有网管运维、远程控制、在线升级等功能的智能路由器。

有线主板是使用HK108G5电话芯片以及外围电路设计，全部是模拟信号由于路由板在有线板的正下方，路由板是2.4G的对模拟电路的有线板会产生干扰，所以将有线板的音频电路部分做了抗干扰处理，缩短外围线路的长度减少2.4G天线对线的耦合干扰，从而得到干净的通话音质。将该产品和光猫的电话接口连接起来，开通电话功能业务就可以实现接打电话的功能。

路由主板主要是运用的MT7628N的方案，这是一款稳定的路由芯片，需要外挂DDR和Flash实现正常工作，芯片内部集成了以太网处理模块，可以通过外部连接网卡变压器与太网接口连接，实现网络通讯。WIFI部分通过板载RF电路与2T2R的WIFI天线实现上网功能。板载RF电路由RF Maching、Balun、Notch Filter、LPF四部分组成，通过调试这几部分的值可以使WIFI的发射功率、EVM、频偏、频谱模板、接收灵敏度以及丢包率达到行业标准。具体电路请参考其他技术资料中的原理图。该路由可以远程升级有自己的维护平台远程管理。

IMS业务是移动集团 优家计划 重点发展业务，为用户提供具备WIFI功能（WIFI信号放大及信号接入功能）及话机功能于一体的设备有助于IMS业务的快速发展。经过验证，声路由结合移动家庭智能网关设备可以适用于不同居住面积下的需求，能够一定程度上作为智能家庭组网设计使用。

5 结束语

中移声路由集IMS固话和路由、无线接入、安全管理于一身的宽带无线路由器，具有运行与维护简便、安全可靠性高等特点。无线声路由路由器可网管、可远程维护，帮助铁通提高宽带装维服务质量、降低装维成本，提升客户满意度。可以满足不同居住场景下客户的需求，保证优质稳定的WiFi信号的同时还能够给用户提供通话的功能，大大节省室内空间，为用户提供优质的生活体验。其推广应用前景十分可观。

[1] Camarillo G，Garcia-Martin M A.The 3G IP Multimedia Subsystem（IMS）：Merging the Internet and the Cellular Worlds，Second Edition[M].John Wiley &Sons，2008.

[2] Naqvi S A，Dorbala P S，Wong E L，et al.System and method of interworking non-IMS and IMS networks to create new services utilizing both networks：US，US20060291488[P].2006.

[3] 方桂彬，李洋，张云飞.IMS路由相关问题及安全分析[J].中兴通讯技术，2009，15（6）：23-27.

[4] 伊卡·维斯特曼，劳丽·拉赫迪恩，欧文·柏瑞斯等.通过ims系统路由消息：CN，CN 1778086 A[P].2006.

[5] 马跃，宋超.IMS接入网关智能路由[J].计算机系统应用，2015，24（7）：221-225.

[6] 李晓卉.IMS组网设计及路由规划技术研究[D].南京邮电大学，2014.

[7] 武亚娟.一种电路交换网络到ims网络呼叫路由的建立方法[D].CN，2005.