运营商IMS网间互通演进方案
收稿日期：2018-01-29
运营商IMS网间互通演进方案
Scheme on Evolution of IMS Network Connectivity for Operators
对于如何从现有运营商网间互通架构逐步向全IMS 互通的目标方案演进提出了两种技术方案，并从网元设置、路由组织、数据配置和优缺点等方面进行了较为全面的分析和研究，为后续实际网络部署提供了参考。
IMS ；互联互通；IBCF ；TrGW
Considering the target scheme gradually evolving from existing operators’ inter-network connectivity architecture to full IMS connectivity, two technical schemes are presented, whose network element setting, routing organization, data configuration, advantages and disadvantages are comprehensively analyzed and investigated. This work provides a reference to the subsequent actual network deployment.  IMS; connectivity; IBCF; TrGW
（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）
( China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)
【摘  要】【关键词】
邱巍
QIU Wei
[Abstract]
[Key words]
1  引言
IMS （IP Multimedia Subsystem ，IP 多媒体子系统）作为下一代网络的核心技术，可提供统一的控制核心，支持多种固定/移动接入方式，能够更为灵活快速地提供业务能力。目前部分运营商已经开始进行IMS 网络的部署，向用户提供基于IMS 的多媒体业务。随着网络的后续融合演进，将逐步实现通过统一的IMS 网络同时接入固定和移动用户。
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.06.008      中图分类号：TN915      文献标志码：A      文章编号：1006-1010(2018)06-0038-09引用格式：邱巍. 运营商IMS网间互通演进方案[J]. 移动通信, 2018,42(6): 38-46.
目前国内三家主要运营商均为全业务运营商，除固话业务外，三家运营商均建有各自的移动网络。各运营商用户间话音业务的互联互通采用传统电路交换关口局互通的方式实现，在现阶段可以满足互联互通需求。但随着各运营商网络逐步向IMS 演进，电路域用户逐步萎缩，采用传统电路交换关口局实现互通已不能满足未来网络演进需求。虽然目前国际、国内标准对于IMS 的运营商网间互通、IMS 与现有其他网络的互通提供了规范，但对于如何从现有网间互通架构逐步实现向全IMS 互通的目标方案演进的相关分析和研究仍为空白。本文将对IMS 用户的网间互联互通方案提供分析和研究，为后续实际部署提供参考。
2  现有网间互联互通方式
2.1  现有运营商间互通方式
目前运营商网间互通方式为各运营商设置各自的互联互通关口局，运营商间均通过关口局实现互通，关口局网间采用TDM 方式承载。现有运营商网间互通
用户与其他运营商用户间的网间互通仍通过现有关口局实现互通，即本运营商IMS 用户和其他网络用户与
其他运营商用户的网间互通均经由关口局实现，IMS 与本运营商CS （Circuit Switched ，电路交换）
网络/PSTN （Public Switched Telephone Network ，公共交换电话网络）间的语音互通节点为MGCF/IM-MGW （IMS 侧）和关口局（CS/PSTN 侧）。逻辑架构如图2/目前同一运营商内IMS 用户与其他网络用户间的路由方式为：
图2    现网运营商网间互通架构
固定接入/CS/PSTN
移动接入
（1）IMS 用户呼叫非IMS 用
户时
IMS 用户呼叫非IMS 用户路由为：主叫侧S-CSCF 向ENUM/DNS 查询被叫号码映射，被叫号码为非IMS 号码，ENUM/DNS 返回查询失败响应，S-CSCF 将会话请求路
由至BGCF ，BGCF 根据路由策略选择一个MGCF 进行后续路由。
（2）非IMS 用户呼叫IMS 用户时
非I M S 用户呼叫I M S 用户路
由：主叫CS/PSTN用户发起呼叫，根据路由配置原则接续至IMS网络MGCF。MGCF通过本地配置数据或查询ENUM/DNS获得被叫归属域I-CSCF，I-CSCF查询HSS得到被叫用户注册的S-CSCF，S-CSCF触发业务到AS，AS进行业务逻辑控制，实现主被叫业务接续。
2.3  运营商网间互通演进需求分析
目前运营商网间采用设置传统关口局的方式实现互联互通。对于已经建设了IMS网络的运营商，通过在本网内设置MGCF/IM-MGW节点完成协议和编解码转换等功能后，仍由现有关口局实现与其他运营商间的互通。但随着传统用户逐步向全IMS目标网络的迁移，由于IMS网络与传统CS/PSTN等网络在路由组织和协议等技术实现方面具有较大差别，仍采用通过现有关口局实现网间互通的方式，将增加不必要的协议和编解码转换等功能要求，延长了业务时延，加大了故障点风险等，降低了互通效率。而目前国际、国内标准虽然对于IMS网间互通、IMS与现有其他网络的互通提供了规范，但对于如何从现有网间互通架构逐步向全IMS互通的目标方案演进的相关分析和研究仍为空白，本文将从网络架构、网元设置、互通路由方式等方面对上述演进方案进行分析和研究。
3  运营商IMS网间互通演进方案分析3.1  IMS网间互通目标架构
目前3GPP TS 29.165标准中对于IMS网间互通的目标架构定义如图3所示。
在图3中，两个IMS网间的接口被简称为II-NNI （I n t e r-I M S N e t w o r k t o N e t w o r k I n t e r f a c e）。
I M S网间互通节点主要为I B C F和Tr G W，主要网元功能如下：
IBCF（Interconnection Border Control Function，互联边界控制功能），控制面节点，用于实现不同IMS网络间的拓扑隐藏网关功能、应用层网关功能、SIP信令消息筛选和生成计费话单等功能。IBCF通过Ix 接口实现对TrGW的控制。
TrGW（Transition Gateway，翻译网关）用于运营商间的用户面互通，受IBCF节点控制，实现网络地址翻译、IPv4/IPv6地址转换等功能。
网间互通接口主要包括Ici和Izi。Ici实现IBCF间的通信，并在IMS网间实现SIP信令消息的前转。Izi 实现IMS网间通过TrGW实现媒体流互通。II-NNI接口也可以根据运营商间的协议用于用户漫游时的网间互通。
3.2  运营商IMS网间互通演进方案分析
本节将从网元设置、路由方式和配置要求等内容进行分析和建议。
（1）方案一：新建IBCF/TrGW，IBCF/TrGW与现有MGCF/关口局共同实现网间互通
本方案引入IMS互通节点IBCF/TrGW，并和现有IMS与其他网络互通的MGCF/关口局共同实现网间互
图3    IMS网间互通逻辑架构图（3GPP TS 29.165 V15.0.1）
通，逐步向IMS 互通的目标方案过渡。
由于I M S 网络中的S I P 信令路由基于S I P U R I ，E.164的TEL URI 无法在IMS 域路由，因此在网络中需设置ENUM （E.164 Number URI Mapping ）节点完成TEL URI 向SIP URI 的转换，用于后续路由。同时设置DNS （Domain Name System ，域名系统）节点负责
商DNS 互查难度较大，也有安全风险，因此不建议采用跨运营商DNS 互查方式。在本方案中，将根
据网间是否实现跨运营商ENUM 互查，提供以下两种实现方式的分析。
1）方式一：实现跨运营商ENUM 互通查询，根据被叫用户域名对被叫用户所在网络进行定位。具体网
不换号转运营商新增网元设置要求：
◆设置运营商间互通ENUM 节点，实现IMS 呼叫过程中运营商间用户E.164号码与SIP URI 的映射。
◆设置IMS 互通节点IBCF 和TrGW 。
IMS 用户运营商网间互通路由如图5所示。本场景下IMS 用户间的呼叫流程为：
◆主叫用户归属S-CSCF 根据被叫E.164号码查询ENUM/DNS （各运营商网内现有ENUM 需要配置其他运营商号段至互通ENUM 的路由和数据配置）。
◆通过运营商间互通ENUM （互通ENUM 需要配置相关运营商的号码段路由信息等）查询成功，获取被叫SIP URI 信息。
◆主叫S-CSCF 根据SIP URI 域名信息等，按照配置的路由策略（可通过查询DNS ）将会话请求路由至网间互通IBCF ，IBCF 根据路由策略将会话路由至被叫归属网络进行后续路由。
从上述流程看，由于运营商间可以互查ENUM ，主叫侧可以判断被叫是否为IMS 用户，从而可以实现仅IMS 用户间通过IBCF/TrGW 实现互通。
IMS 用户呼叫非IMS 用户时（包括本网和他网用户），在S-CSCF 查询ENUM 失败后会将会话请求路由至BGCF ，由BGCF 根据路由策略路由至MGCF/关口局
致。网间呼叫时经由互联互通关口局送至被叫归属网络后进行后续路由。
根据上述分析可以看出，实现跨运营商间ENUM 互查的方式，主叫侧可以获知被叫是否为IMS 用户，从而可以实现仅IMS 用户间通过IBCF/TrGW 互通。IMS 用户与其他网络用户间、非IMS 用户间的互通仍通过MGCF/关口局实现。在IMS 用户和CS/PSTN 用户仍并存的场景下，本方式的优点是可以充分利用现有关口局资源，路由和数据配置相对简单。缺点是运营商的用户数据可以被其他运营商访问，安全性和保密性差，有一定实施难度。
2）方式二：跨运营商间ENUM 不互通。本方式下的运营商间的互通架构如图6，其中MGCF/IM-MGW 与关口局采用融合设置的方式，也可以独立设置。
新增网元设置要求：设置IMS 网间互通节点IBCF 和TrGW 。
本场景下，IMS 用户呼叫其他运营商用户时均通过IBCF/TrGW 实现网间互通，其他网络用户呼叫其他运营商用户时仍通过现有关口局实现互通。具体路由流程为：
IMS 用户呼出时，本运营商IMS 用户间的路由遵循本网路由原则。IMS 用户呼叫本网非IMS 用户或其
他运

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