基 础 设 计
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口 山东中国海洋大学、青岛朗讯通
信设备有限公司／山兵、贾玉忠
最先由3G移动联盟提出的lP多媒体子系统—— lMS，已被作为重要
组成部分引入了NGN的解决方案，以达到NGN支持多媒体业务以及实现固
网与移动网相融合的目标。本文详细介绍了l P多媒体子系统的结构与各
个功能模块，并阐述了l P多媒体子系统的业务构架。
I P多媒体子系统
在 下 一 代 网 络
(N GN)中的应用
近年来 ．以软交换为核心的NGN成为电信产业的聚
焦点．开发下一代的可持续发展的网络来支持话音业务和
变得 日益重要的数据以及多媒体业务已经成为众多电信运
营商的战略 目标 。开放的、融合 的、统一的网络平台不仅
能降低成本 ．而且 能派生 出许 多新型的、集成 的业务 ． 为
运营商创造新的利润增长点 ．使网络向着信息传送更加高
效、业务生成更加灵活的方 向发展。而从电路交换到分组
交换已经成为网络演进的大趋势．是业界公认的下一代电
信网的发展方向。
N GN的关键特征与 I MS的引入
NGN的基本特征是 分组传送 控制功能从承载 、呼
叫／会话、应用／业务中分离i业务 的提供与网络分离 ．
提供开放接1：3；利用各基本的业务组成模块
．提供广泛的
业务和应甩 具有端到端QoS和透 明的传输能力_具有通
用移动性；实现固定与移动业务的融合 。可见 ，统一的IP
核心网、分层结构和开放的接口 ，是NGN的关键特征 。
MS(IP多媒体 业务的子系统 )最先由3GPP在Release 5
1 28— — CompoTech China／2006．1．2
版本提出 ．它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关
性。由于下一代网络 中的业务将 以多媒体业务为主导 ． 并
且要 求支持有线 、无线的业务融合 ．因此 ．在 网络融合的
发展趋势下 ．3GPP、ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网
络融合方案 ．目的是使tMS成为基于SIP会话的通用平 台 ．
同时支持固定和移动的多种接八方式 ．实现固网和移动网
的融合。
NGN中的IP多媒体 子系统 (IMS)．将主要用来处理 日
渐增多的IP多媒体业务以及控制整个 呼叫流程。IMS的核
心功能实体是呼 叫会话控制功能 (CSCF)单元 ．它控制了
整个呼叫的流程 。另外 ，它还向上层的服务平台提供标准
的接 口．使业务独 立于呼叫控制。
I P多媒体子系统概念
IP多媒体核心网系统是由所有能提供多媒体服务的
核心网功能实体组成 ，包括了与信令和承载相关的功能实
体 的集合。IP多媒体 业务是基于IETF定义 的会话 控制能
力 ，利用Ps域和多媒体承载来实现的。
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们l： 汁
lMS的主要 功能实体包括 ：CSCF(呼叫控制服务
器 )、MGCF(媒体 网关控制服 务器 ) lM—MGW MRF以
及BGCF等 。
(1)代理CSCF(P—CSCF
在移动终端获得IMs服务时 ．代理CSCF是第一个联
系节点。用户设备通过一个 ”本地 CSCF发现流程 ”来得
Wireline and Wireless SIP Endpoints Legacy IP PBX
GSM．UMTS．802．11．Bluetooth．DSL．FTT ⋯ Endpoints& PBXs
H．323 and MGCP
图1：1 MS结构图
其 中．CSCF的作 用是 完成入呼 叫网关功能 ．呼叫
业务触发功能和路由选择功能 ．是最 主要的软交换控制
实体 ；
MGC F的作 用是根据 被 叫号码和 来话 情 况选择
CSCF
． 并完成PSTN和IMS之间呼叫控制协议转换 ．以及
控~=JIM—MGW媒体通道的呼叫状态 IM—MGW的功能与
CS—MGW的功能类似 ．与MGCF一起完成资源 控制 ．以
及通过 回波消除器和码转换器 ，实现媒体转换和帧协议
转换功能 MRF分 为MRFC(多媒体资源功能控制器 )和
MRFP(多媒体资源功能处理器 )．分别进行完成媒体流的
控制和承载 功能
BGCF的主要作用是在与PSTN通信时，完成信令转发
功能。
1．呼叫会话控制功能CSCF(Call Ses—
sion Control Function)
根据CSCF在网络中所处的位置不同，它所承担的作
用也不一样 ，它可以分 为如下3种类型：
Analog
Endpoint
到P-CSCF的地址 。P-CSCF的作用就像一个
代理服务器 ．它把收到的请求和服务进行处
理或转发。P-CSCF不会对SIP的INV1TE消息
中请 求的UF{L进行修 改。P-CSCF也可以看作
是一个用户代理 ．在异常情况下 ．它可 以中止
或独立产生SIP的事务 。
P-CSCF的主要功能有：
(a)把UE发来的slP注册请求消息前转给
1-CSCF
． 该I-CSCF由UE提供的域 名决定
(b)把uE发来的SIP消息前转给SlP服务
器 ．该服务器的名字 由P-CSCF在该UE发起
注册规程时得到：
(C)生成计费记录
(d)支持uE与P-CSCF间的加密过程
(e)对StP消息进 行压缩与解压缩
(f)承载资源的鉴权和QoS管理 。
(2)奄询CSCF(I—CSCF
查询CSCF可以充当网络所有用户 的连接点 ．也可以
用作当前网络服务区内漫游用户的服务接入点。在一个网
络中可 以有多个 I-CSCF。它的主要功能是：
(a)注册 。为用户指定一个S-CSCF来执行SlP注册：
(b)处理会话相关与会话不相关的消息流。包括：将
另一个 网络收到 的SlP请 求路由到 S-CSCF：从HSS获得
S—CSCF的地址：转发SIP请求或 响应给S—CSCF；
(C)生成计费记录。
(3)服务CSCF(S—CSCF
服务CSCF执行会话控制功能。它可 以根据网络运营
商的需要 ．维持会话状态信息。在同一个运营商的网络
中．不同的s—CSCF可以有不同的功能。但在一个呼叫过
程中 ，s—CSCF要完成的功能有：
2006．1·2／电子与电脑 — — 129
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(a)注册 。它可 以作 为一个注册机 ．也就是接收注册
请求后通过位置服务器来使该请求的信息生效
(b)处理会话相关与会话不相关的消息流。包括 为已经
注册的会话终端进行会话控 可以作为一个代理服务器，也
就是接收请求后 ，进行内部处理或是把它转发：可以作为一
个用户代理 ．也就是它可以中断或是独立发起SIP事务 与服
务平台交互来向用户提供服务、提供终端相关的服务信息
(C)当代表主 叫的终端时 ．根据被 叫的名字 (如电话
号码或SIP URL)从数据库 中获得 为该被叫用户提供服务
的网络的I--CSCF的地址。如果被叫在另一个网络 ．就把
SIP请求或响应前转给该 -CSCF．．如果被叫与主叫在同一
个 网络 ．就~BSIP请求或响应前转给该网络中的I-CSCF。
根据运营策略 ．把sIP请求或响应前转给IP多媒体核心 网
子系统外的IsP的SIP服务器 。当呼叫要路 由到PSTN或是
CS域时 ．就把 SIP请求或响应转发给 BGCF：
(d)当代表被 叫的终端 时．如果用户在归属网络中．
就~／BSIP请求或响应前转给P--CSCF：如果用户在拜访网
络 中．就~BSIP请 求或响应前转给I--CSCF。根据HSS和业
务控制功能 的交互作用 ．把要路 由到CS域的入局呼叫的
SIP请求进行修改。当呼叫要路 由到PSTN或是CS域 时，就
把SIP请 求或响应转发给BGCF：
(e)生成计费记录。
2．媒体网关控制功能 M G C F(M e d i a
Gateway Control Function)
媒体网关控制功能MGCF包括如下功能：
(1)控制IMS-MGW中的媒体信道的连接：
(2)与CSCF通信
(3)根据路由号码．为从传统网络来的入局呼叫选择
CSCF：
(4)执行ISUP协议和IMS呼叫控制协议间的转换。
3．I P多媒体网关功能 I M—M G W(I P
Multimedia— Media Gateway Function)
1 30---———CompoTech China／2000．1．2
一 个IM-MGW可以终止来 自电路交换 网的承载信道
和来 自分组 网的媒体流 (例如 ：IP网中的RTP流 )。IM—
MGW可以支持媒体转换 承载控制和负荷处理 (例如：多
媒体数字信号编解码器 、回声消除器、会议桥 )。它包含
如下功能：
(1)与MGCF交互来进行资源控制：
(2)拥有并维护回声消除器等资源；
(3)可能需要 多媒体数字信号编解码器 。
IM—MGw要提供必要的资源来支持UMTS／GSM的媒
体传输。还需要对H．248协议进行进一步的调整来支持额
外的多媒体数字信号编解码器等 。
4．多媒体资源功能MR F(Mu I t i me d i a
Resource Function)
多媒体资源功能分成两部分 ．包括多媒体资源 功能
控制器MRFC(Multimedia Resource Function Controller)和
多媒体资源功能处理器MRFP(Multimedia Resource Func-
tion Processor)
多媒体资源功能控制器MRFC的主要功能如下：控制
在MRFP中的媒体流资源 翻译来 自AS和S--CSCF的信息
(例如：会话标识符)．并相应的对MRFP进 行控制：产生
计费记录。
多媒体资源功能处理器MRFP的主要功能如下：控制
Mb接 口点的承载：提供MRFC需要的资源：混合输入的媒
体流 (例如：用于多方会议 )：发出多媒体 流 (例如：用于
多媒体 广播 )：处理 多媒体流 (例 如：语音编码转换 媒体
分析)。
5．签约定位功能 SLF(Subscription Lo-
cat0r Funct10n)
签约定位功能SLF的主要功能如下：在注册和会话建
立期间 ，被I-CSCF查询 ．SLF向I-CSCF提供存储用户具
体数据的HSS的名字 通过Dx接 口来接入 IMS。在单一
的HSS环境 中．并不需要SLF。
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6．出口网关控制功能 BGCF(B reakout
Gateway Control Function)
出 口网关控制功能BGCF用来选择与PSTN(或CS域 )
接 口点相连 的网络。如果BGCF发现 自己所在的网络与接
口点相连 ．那么BGCF就选择一个MGCF．该MGCF负责与
PSTN(或CS域 )的交互。如果接 口点在另一个 网络 ．那么
BGCF就把会话信令转发给另一个网络的BGCF。BGCF在选
择与PSTN相连的网络的时候 ．会利用收到 的其它协议的
信息和管理信息。BGCF的主要功能如下
(1)收~IJS-CSCF的请求后．为呼叫选择一个适 当的
PSTN(或CS域 )接 口点：
(2)选择一个与PSTN(或CS域 )相连的网络。如果本
网络没有与PSTN相连 ，那么BGCF就}BSIP信令转发给与
PSTN(或CS域 )相连的网络的BGCF；
(3)在与 PSTN(或 CS域 )相连的网络 中．选择一个
M GCF
， 并把SIP信令前转给 MGCF．
(4)生成计费记录。
7．信令网关功能SGW(Signalling Gate-
way Function)
信令网关SGW完成传输层 的信令转换 ，把基于SS7
的信令与基于IP的信令进行转换 (也就是在Sigtran SCTP／
lP和SS7 MTP问进行转换 )。SGW不对应 用层的消息进行
解释 ．但必须对底层 的SCCP或SCTP~息进行解释来保证
信令的正确路由。
成。它跟 当前的开放性业务结构是一致 的．都是三层结
构：最上层是应用服务器AS；第二层是业务能 力服务器
SCS：第三层是S-CSCF。
应用服务器AS有SIP应用服务器 OSA应用服务器
和CAMEL IM—SSF，它们都提供IP多媒体增值 业务 ．位于
用户的归属网络或是第三方位置。第三方可 以是一个网络
或仅是一个单独的应用服务器。
S--CSCF使用统一的ISC接口与业务平台相连 ．在S-CSCF
看来 ，SIP应用服务器 OSAfJE务能力服务器和IM—SSF都执
行相同的接口行为。该接口使各种服务器都能接入IMS，为
IMS提供业务。在ISC接13中使用的是SIP协议 ，它暂时不支
持扩展的SIP协议。使用SIP协议大大方便 了因特网丰富的业
务直接连接到移动网中，实现了两网的融合。
对于OSA应用服务器 ．用户可以根据标准的API(如：
Par lay)在该服务器上进行增值业务开发．不用了解底层的
网络 ．大大缩短 了业务的开发周期。未来的业务将主要采
用标准的API来进行开发。在S—CSCF与OSA应 用服务器
间的业务能力服务器相 当于一个网关 ．它~EOSA API与
ISC接 1：3的信令进行映射 ．使业务与控制互相独立 ，实现
网络的分层结构。
固定网及移动 网上的传统智能业务 ，可通过IM-SSF
完成CAP或 lSUP协议与 SIP协议 的转换 ．以接入IMS。
对于SIP应用服务器 ，由于 lSC接 13采用了SIP协议 ，
所 以它可 以直接与s—CSCF相连 ．减少了信令的转换过
程。sIP应用服务器主要是为因特 网业务服务 ．这种结构
使因特网业务可以直接移植到通信网中。
l P多媒体子系统的业务架构 结语
为了适应下一代网络业务与控制分离的原则 ．IMS必须
提供开放的接13来接入各种业务服务器．允许各种业务提供
商通过标准的接13来向网络提供服务。当前通信系统中主要
有3种类型的业务 ，一种是GSM已有的智能业务Came1．另一
种是基于OSA API开发的业务 ．最后一种是基于Internet的业
务。IMS的业务架构也要能够适应不同业务的接入要求。
IMS业务架构 ，它由s—CSCF以及各种应用服务器组
IMS的提 出顺应了通信网络发展的趋势 ．在未来的全
IP网络 中．IMS将会是最 为重要的部分。IMS的提 出还最
大程度的保护了电信运营商的利益，它完全兼容 目前的移
动网与固定网 ．使当前的网络能平滑的过渡到下一代网络
中去。另外 ，IMS还提 出完全开放 的业务构架 ，打破原 有
网络封闭的业务提供模式，既为电信运营商能快速的接入
新业务 ．又为业务提供商创造一个开放 的公平的竞争环
境 ，有力的促进 了电信业务的繁荣发展。
2006．1-2／电子与电脑 — — 131
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