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软交换与IMS技术分析探讨2009-12-22 15:131 引言随着互联网的蓬勃发展和社会经济的信息化，数据及多媒体业务将迅速超越传统语音业务，成为巨大的通信需求。
在此背景下，下一代网络（NGN）应运而生。
NGN 将基于IP 与Internet，其核心控制层形态目前正在经历软交换与IP 多媒体子系统（IMS）技术的竞争合作阶段。
软交换是近年发展起来的一种新的呼叫控制技术。
它具有分层的体系架构、基于分组传输、能提供多种接入方式等特点，并能综合提供语音、数据、多媒体业务。
近年来的现场试验及规模商用结果证明，软交换体系在技术上已经基本成熟。
同样地，IMS 也是NGN 的主要技术之一。
IMS 不仅可将单一类型的移动网络融合到全IP, 还是融合固定网、移动网和企业网的基础。
同时由于IMS 具有SIP 标准化接口的特性，使其适应NGN 业务与控制分离的基本原则，为支持各种业务奠定了基础，从而被当前业界公认为未来融合的控制平台，是面向未来多媒体通信的NGN 核心技术。
要解决好IMS 与软交换网络的融合问题，需要了解它们的技术特点与差别。
2 软交换软交换是基于包交换网络，以软件来实现交换与呼叫控制管理的网络技术。
它是网络演进以及下一代电信网络中的核心设备之一，独立于传输网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、带宽管理、计费等功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务以及多样化的第三方业务。
软交换技术从1998 年就开始出现并且已经历了实验、商用等多个发展阶段，目前已比较成熟。
全球范围早已有多家电信运营商开展了软交换试验，发展至今，软交换技术已经具备了替代电路交换机的能力，并具备一定的宽带多媒体业务能力。
软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫控制与承载的分离。
从广义上讲，软交换泛指一种体系结构，它包括四个功能层面：接入层、核心传输层、控制层和应用层。
软交换和IMS的关系摘要：当前软交换和IP多媒体子系统（IMS）成为下一代网络融合的2个方向，两者都基于IP承载，都具有呼叫控制与承载分离的思想。
根据二者的体系结构与特点，软交换可作为传统电话网的平滑过渡，而IMS在业务的应用方面具有更多的灵活性。
文章介绍了NGN、软交换及I MS等概念，对软交换及I MS 做了简单比较，并对网络融合方向提出了看法。
NGN 是英文Next Generation Net-work的缩写，字面意思是下一代网。
目前研究的NGN是一个基于分组的核心网络（有别于先前的时分复用网络），能够提供包括电信业务在内的多种业务，支持多种宽带能力和具有按需求的服务质量（QoS）进行传送的技术，实现与业务相关的功能与底层传送技术的独立。
它可以根据用户的选择自由地接入网络、业务提供者和业务。
软交换是交换是一种功能实体，为NGN提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。
软交换技术作为业务/控制与传送/ 接入分离思想的体现，是NGN體系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换机务的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通過标准的协议进行连接和通信，在NGN中更快地实现各类复杂的协议及提供业务。
在我国《软交换设备总体技术要求》中规定，软交换是电路交换网向分组网演进的核心设备，也是下一代电信网络的重要设备之一。
它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并可以向用户提供现有电路交换机所能提供的业务以及多样化的第三方业务IMS（IP multimedia subsystem，IP 多媒体子系统）是3GPP 在Release 5 及更高版本中提出的支持IP 多媒体业务的子系统，它为移动通信构建了提供IP 多媒体业务的统一的体系构架和基础设施，尤其基于SIP （sessioninitiation protocol，会话初始化协议）的功能丰富的业务控制过程，将IP 灵活的业务能力植根于移动通信体系之中，极大地提高了移动业务生成能力。
固网软交换向IMS网络融合演进的考虑固网软交换向IMS网络融合演进的考虑摘要:本文从电信运营商角度对固网软交换技术及IMS网络技术的特点进行了比较,并对现有固网软交换向IMS演进方案进行了分析论证,探讨固网软交换向IMS平滑演进。
关键词:软交换;IMS;AGCF;FTTH;CSCF;演进中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02一、IMS以及系统简述目前ITU-T和ETSI(欧洲电信标准化委员会)认可的3GPPR6版本对IMS进行了进一步的完善和扩充,早期的IP网络系统原先的移动公司的R5版本引入的,3G今天已经应用到很多领域,为移动电话与网络技术交融的提供了重要的技术支撑。
他为IP的网络搭接提供了技术支撑,是从理论到实践的一次重大飞跃,采用SIP协议进行控制,多媒体会话信令、/doc/aa18283049.html, 实现移动性管理和载体业务传输,实现端到端的IP业务,实现了由传统的点点到点到面的直接对话。
IMS核心功能实体有:1.MGW(MediaGateway)提供IP承载和TDM承载转换,负责与现网承载面互通;2.HSS(HomeSubscriptionServer)用户签约数据库,保存用户的签约属性,地位相当于移动网里的HLR;3.CSCF(CallSessionControlFunction)最核心的网元,地位相当于软交换和MSC;4.MRS(MediaResourceServer)提供放音收号等媒体功能;PDF(PolicyDecisionFunction)QoS策略管理;5.MGCF(MediaGatewayControlFunction)提供SIP信令和ISUP 信令转换,负责与现网信令面互通;二、软交换和IMS比较IMS与NGN在服务的终极目标上没有不同,在服务的模式上几乎一样,共同具有业务层、控制层、接入层和承载层4层,从各自的业务层面看,二者都是将呼叫控制与业务应用一定程度的分离,以降低对第三方的业务借口的限制。
NGN网络发展中软交换及IMS的应用分析摘要：软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。
本文介绍ngn网络发展中软交换及ims的应用分析，以期为相关研究者提供借鉴。
关键词：ngn网络；软交换；ims中图分类号：tn711 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2013）05-0-01一、软交换的应用软交换是一种正在发展的概念和技术，核心是一个标准化协议和应用编程接口的开发体系结构，以便提供更广泛的应用和业务平台。
软交换的核心思想是通过硬件软件化的思想来实现原来交换业务的控制连接和处理，可以同时在同一个网络上提供语音、数据以及多媒体业务。
软交换的体系结构如图1所示。
由图可知，软交换体系结构分为业务管理层、网络控制层、核心交换层和边缘接入层。
边缘接入层：负责将各种网络和终端设备介入软交换体系机构；核心交换层：对各种不同的业务和媒体流提供公共的传送平台，多采用基于分组的传送方式，目前比较公认的核心传送网为ip网或atm骨干网；网络控制层：其主要实体为软交换设备，完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并可向用户提供基本语音业务、移动业务、多媒体业务以及api接口；业务管理层；在呼叫控制的基础上向最终用户提供各种增值业务。
在软交换系统中，ip承载使网络调整更为灵活，同时也使媒体能力增强，进而带来一些新的业务，增强运营商网络的网络价值。
另一方面，软交换分离的架构使得网络部署更灵活，可以有效降低运营商网络的建网成本和运营维护成本。
二、ims的应用ims（ip多媒体子系统，ip multimedia subsystem）在3gpp release 5版本中提出，是对ip多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。
ims体系结构从上向下分为四层：应用层、控制层、承载层和接入层。
应用层主要实现传统的电话业务、智能网的接入以及提供基于sip的非传统电信业务等；控制层主要完成基本会话的控制、sip会话路由控制等功能；承载层采用具有qos 保证的ip网进行承载；接入层主要完成各类sip会话的发起、终结，完成与传统pstn/plmn间的互联互通。
IMS网络架构演进策略2007-03-17 02:27:53| 分类：电信技术|中国移动通信集团重庆有限公司网络管理中心付航一、NGN、软交换与IMS一）NGNNGN是指基于分组技术的网络，能够提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种宽带和具有QoS支持能力的传送技术，业务相关功能与底层传送相关技术之间相互独立，能够让用户自由接入不同的业务提供商，能够支持通用移动性，从而向用户提供一致的和能无处不在的网络接入业务。
NGN采用分层结构，包括业务层、控制层、传输层以及用户终端，能提供多种业务类型有语音、数据、多媒体等。
二）软交换软交换可以理解为一种分层、开放的NGN体系结构，是NGN核心控制层技术之一。
软交换实际上是“控制”，而非“交换”，因为“交换”更多体现在承载层，所以“软交换网是下一代话音网或下一代分组通信网”的说法更贴切。
以控制和承载分离为基本特征的软交换技术的基本定位是在一个基于IP技术的网络上提供传统的长途等5类语音业务。
软交换的灵活部署和高集成度为运营商带来了网络建设成本和维护成本的大幅度降低，但由于受到终端能力、QoS、安全以及业务接口标准化等诸多方面的限制，目前较为成熟的软交换(包括固定软交换和3GPPR4)的应用也仅限于此，它还没有给最终用户带来新的业务。
（三）IMSIMS（IPMultimediaSubsystem）即IP多媒体子系统，由3GPP标准组织在R5版本基础上提出，是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，R5版本主要定义了IMS的核心结构、网元功能、接口和流程等内容；R6版本对IMS进行了完善，增加了部分IMS业务特性、IMS与其他网络的互通规范和WLAN接入等特性；R7加强了对固定、移动融合的标准化制定，要求IMS支持xDSL、cable等固定接入方式。
IMS技术对控制层功能做了进一步分解，实现了会话控制实体CSCF （CallSessionControlFunction）和承载控制实体MGCF（Media Gateway Control Function）在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，所以IMS实际上比传统软交换更“软”。
浅析软交换向IMS演进董彪张思宇孙梓源（吉林大学通信20班52102009，吉林大学通信21班52102103，吉林大学通信18班52101813）摘要固网软交换向IP多媒体子系统(IMS)演进应采用合理的方法、步骤和策略。
下一代网络(NGN)核心控制层的软交换和IMS 在基本架构上没有实质冲突，软交换主要面向公共交换电话网(PSTN)仿真业务，而IMS为实现FMC和多媒体业务，在移动性、安全、服务质量(QoS)、开放业务架构等方面作了有益的扩展，软交换向IMS演进在技术上是完全可行的。
对于已经采用软交换的运营商，采用演进的方式实现基于IMS的全业务NGN网络，可以节约投资，减小网络改造风险，降低运营成本。
关键词软交换（SS）IP 多媒体子系统（IMS）网络融合演进Softswitch is analysed to the evolution of IMSDong Biao Zhang Siyu Sun Ziyuan(Jilin University CE 52102009 , Jilin University CE 52102103, Jilin University CE 52101813)Abstract Fixed network softswitch to IP multimedia subsystem (IMS) evolution should use reasonable methods, steps and strategies. Core control layer of next generation network (NGN), soft switching and IMS there is no real conflict on basic architecture, softswitch is mainly oriented to the public switched telephone network (PSTN) simulation, and IMS to achieve FMC and multimedia business, in mobility, safety and quality of service (QoS), open business architecture, etc. The beneficial extension and evolution of softswitch to IMS is completely feasible in technology. Have used soft exchange operator, to adopt the way of evolution to achieve full-service NGN network based on IMS, can save investment, reduce the risk of network transformation, reduce operating costs. Keywords softswitch（SS）IP multimedia subsystem (IMS) network convergence evolution0 引言21世纪初，电信界基于IP电话的网关功能分解思想，提出了以软交换为核心的下一代网络(NGN)体系架构。
IMS、软交换、NGN三者关系与网络演进作者: 殷月明来源: 《通信技术与标准》发布时间: 2005-03-01两年前业界在谈论NGN的时候，不同的人说的NGN差别很大，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概念在国内的引入，谈论IMS的人也多起来了，难免出现当初NGN概念刚推出时的情形。
因此，本文企图从什么是IMS和提出的背景开始，结合我们熟悉的软交换和NGN概念，来解读这三者之间的关系，以便对IMS的作用有一个更好的认识。
一、什么是IMS1、3GPP IMS和3GPP2 MMDMS是IP Multimedia Subsystem的英文缩写，最初出现于3GPP研究的R5版本3G系统中。
了解3GPP 3G移动系统的人知道，随着技术、业务和时间上的不断推进，3G的规范分为R’99、R4、R5、R6等版本。
从3G移动系统的核心网角度来看，R’99版本同2.5G相比，其网络架构是一致的，均存在一个电路域和一个分组域。
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变化。
其电路域的核心网不再基于TDM的电路交换方式，而是基于分组域相同的IP骨干网；同时，引入了MSC服务器和媒体网关来替代传统的MSC，以便在R4版本的网络中提供语音业务。
所以，R’99到R4是网络架构上的变化，但在提供的业务上是没有区别，引入的MSC服务器也只是为了语音业务而设计。
自从以GPRS为代表的分组域概念推出后，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架构，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多媒体业务所提出，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化的出现，R4网络中的MSC服务器架构将逐步退出，取而代之是IMS网络的扩大和扩张。
这就是R6、R7版本中研究的内容，将对IMS的内容进一步完善和改进。
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，自底向上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，在这个架构中的传送与接入层只考虑了无线接入，即图中所示的RAN、SGSN、GGSN和 IP网络组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功能。
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点和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和功能得到了详细的分解。
这样的划分，有利于做到独立于接入的控制和移动性管理等。
在这个架构中，同时考虑了与各种网络的业务互通。
对于传统的电路网，如PSTN和PLMN，它是通过IMS MGW、SGW、MGCF、BGCF等功能实体来完成的，而对于分组数据网，则是通过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、如会议桥、录音通知等。
在数据与应用层，延续了移动网络中用户集中数据库概念，引入了HSS。
在HSS中除了原来HLR/AuC功能外，还存储业务相关的数据，如用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平台SSF/SCF及第三方的AS。
除此以外，SLF是用户签约地的定位功能实体，CHF是计费信息收集功能实体。
很显然，3GPP IMS是一个基于SIP的全分布式网络架构，便于实现和灵活部署，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融合。
目前，3GPP对IMS的定义已基本完善，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，也提出了类似的系统概念，只不过取的名字不一样而已，它叫MMD(Multimedia Domain)，以示区别。
3GPP2提出MMD的出发点和网络架构，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传统网络互通的技术协调。
随着NGN概念和要求的逐步清晰，使得原先TIPHON的研究内容显得越来越狭窄和不适应形势发展，再加上如前所述3GPP IMS具有的诸多优势，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才被业界引起广泛的关注。
TISPAN的英文全称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking。
她是在原来TIPHON项目和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、网络架构、协议、编号与路由、QoS、安全、测试和网络管理等方面。
TISPAN注意到了上述3GPP IMS的诸多优点，同时也注意到了3GPP IMS只考虑了移动网络方面的要求,而没有考虑固定网络的要求。
所以，对于把NGN定位于将来多种业务、多种网络的一个统一网络架构来说，3GPP IMS是不能完全满足要求的，还必须要增加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)、网络边界功能等等。
为此,TISPAN在3GPP IMS基础上,增强了额外的功能块，如NASS,RACF,PES等，但对IMS已有的功能块只做增强,从而使整个IMS网络概念保持不变。
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，主要的差别在于控制层和传送与接入层。
在控制层引入了控制子系统的概念，以适应业务多样化的需要，如目前定义的Core IMS控制子系统、PES控制子系统、以及将来的流媒体控制子系统等等。
这样，运营商可以根据其业务发展的实际需要，在整个发展过程中，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需要，它们是由图中的A-BGF、E-BGF、I-BGF、IBCF、IWF等功能实体来完成；除此以外，A-MGF 是针对固定窄带接入提供的媒体网关功能实体，而NASS和RACF是针对固定宽带接入提供的有关网络配置、QoS服务质量和接入控制相关的功能实体，是对3GPP IMS在这方面的一个很大的增强。
现在我们已清楚TISPAN是一个基于3GPP IMS概念发展起来的网络架构，它能支持的网络和业务要远远多于3GPP IMS中的考虑。
那么，什么是TISPAN的IMS呢？我们把图二中控制层上除了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边界网关功能实体，你会发现变化后的图二就是3GPP 的IMS。
TISPAN在定义它的IMS时就是这样的，因此，IMS只是TISPAN网络支持的一个业务架构实例。
采取同样的手法，我们可以画出TISPAN支持PES的业务实例，当然也可以画出支持多个业务时的实例。
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具体实践，国内对软交换已经比较了解。
一种较为通俗的说法是，软交换概念就是把原来程控交换机的手脚、身子和脑袋分开，手脚变成了媒体网关、身子变成了IP网络、而脑袋变成了软交换。
由于软交换概念提出时，赋予了NGN的历史使命，因此，理论上讲，软交换不应仅仅只做原来程控交换机的那些事情，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，要比前述的两者均要简单明了得多，原因是软交换更加注重物理上的实现，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，基本上延续了传统PSTN组网的概念，避免了如果在控制层引入新的网元类型而带来的协议互通要求。
现在，我们可以做这样一件工作，把TISPAN网络架构中定义的功能实体，适当地映射到软交换网络架构的物理实体上，如A-MGF映射到AG，T-MGF映射到TG，SGF映射到SG，A-BGF映射到ABN等等，再把剩下的实体统统映射到软交换。
你会发现，软交换网络是TISPAN网络架构的一种很好的物理实现，避免了将控制层内部细节的展开，从而赢得了快速推向市场的时间。
因此，从这个意义上讲，软交换是在NGN初级阶段，比较便于物理实施的一个方案，它对现有的运营商网络的管理体制影响不是很大，因此得到国内广大运营商的青睐。
三、IMS、软交换和NGN三者关系通过前面的分析比较，了解了什么是IMS，什么是软交换。
在给出它们与NGN之间关系前，来回顾一下ITU-T对NGN下的定义，即“NGN是基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；其业务相关功能与其传送技术相独立。
NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；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、呼叫控制和承载完全分离，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，而只能算是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则是在更加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，只包括一部分。
所以，3GPP IMS，3GPP2 MMD，TISPAN IMS均是NGN的一个特例(Instance)。
