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IMS的自组网模式

        IMS具有自组网的能力。基于人们所熟悉的归属网络和拜访网络的概念,IMS可以支持广义的漫游模式。
一、归属网络与拜访网络概念
        对于用户而言,在移动通信网络中非常重要的一点是,无论用户身处何处都要能够不间断地访问到所需要的通信服务。
        当用户在本地(也就是使用移动通信服务的最初签约地)使用手机进行通信时,由与其签约的网络运营商提供移动网络基础设施的支持,这些基础设施就组成了归属网络。另一方面,如果用户漫游到归属网络以外(如到另一个国家去),使用的则是由其他运营商提供的网络基础设施,这种基础设施称为拜访网络,因为在这个网络中用户是来访者。为了能够使用拜访网络,拜访网络运营商就要与归属网络运营商签署漫游协定。在这些协定中,两方的运营商将会对提供给用户的各项服务进行规定,如通话计费、服务质量及如何进行结算分成等。
       漫游特征使得用户即使不在归属网络的服务区域内也能继续使用服务。因此,从第二代移动通信网络开始,支持漫游被认为是一个基本的网络要求,也就是说,用户必须能够在不同的网络之间实现漫游。 IMS延续了移动网络中的漫游概念,重新使用了拜访网络和归属网络的定义。
二、 IMS逻辑区域的划分
       基于归属网络和拜访网络的概念,IMS的组件可以分别处于两个逻辑区域:归属网络域和拜访网络域。由拜访网络提供IP连接(如RAN、SGSN、GGSN)和IMS接入点(P-CSCF),而归属网络提供IMS的会话和业务控制功能。IMS逻辑区域的典型划分方式如下图所示。
IMS逻辑区域划分
        拜访网络域包含UE、P-CSCF以及IP接入网。P-CSCF受理所有SIP客户端的注册和呼叫请求,根据主/被叫的SIPURI查找归属域,完成注册过程和呼叫接续。在网络规划时,可以根据该区域内活动用户数目(包括本地用户和漫游用户)配置P-CSCF的数星。多个P-CSCF可以共存,实现负载分担。
IMS逻辑区域划分归属网络域包括S-CSCF、I-CSCF、MRFC、MRFP、HSS和AS等逻辑功能组件(网元),主要完成会话控制和业务提供等功能。归属网络域和地理区域没有本质的关系,但是和SIPURI(如SIP:user@domain)中的域(Domain)有对应关系。一般每个域都应该有自己的归属网络域,但对于用户数目不多的域来说,几个域可以共享一套归属网络域设备。
IMS逻辑区域划分除了归属网络域和拜访网络域之外,也可以将IMS结构划分出第三个域:网关(GatewayNetwork)域。网关域包括BGCF,MGCF、IMS-MGW、SGW等功能实体,其功能非常简单,主要完成IMS和电路交换网CPSTN、PLMN以及MSC-S域等)的互通。网关域可以被包含在归属网络域或拜访网络域中,在全IP网络中该域将不存在。
三、 IMS的物理组网方式
        从逻辑区域划分的角度,P-CSCF位于拜访网络域中。但在实际的物理组网中,IMS用户移动性需要下层IP接入网络的支持,基于IP-CANCIP接入网)的部署方式,P-CSCF节点既可分布在归属网络,也可以分布在拜访网络中,IMS允许其有两种不同的结构。例如当IP接入网采用GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分组无线服务)方式时,P-CSCF就是附属于GGSN的。而在漫游设置中,GPRS允许GGSN分布在归属网络或拜访网络中(SGSN通常位于拜访网络),因此也就带来了两种不同的网络结构。
        下图显示了P-CSCF与GGSN分布在拜访网络中的组网结构,这种结构代表了IMS组网的远期结构,因为它需要拜访网络提供IMS支持(即GGSN需要升级到符合3GPPR5规范)。在这种组网方式下支持的用户漫游,一般称为IMS漫游模式。
P/CSCF位于拜访网络的组网结构
        再看看下图显示了P-CSCF和GGSN分布在归属网络中的组网结构,这种结构无需任何拜访网络提供IMS支持能力,尤其是拜访网络不需要部署满足3GPPRS规范的GGSN,拜访网络只需提供无线传送和SGSN。这种网络结构下支持的漫游模式一般称为GPRS漫游模式。从理论上讲,可以在某一个地区或国家建设IMS网络,并通过诸如GPRS漫游将用户连接到这个归属网络。因为不是世界上所有的网络都会同时部署IMS,所以这种组网结构预计将是IMS初期部署中最常见的结构。
P-CSCF位于归属网络的组网结构
        然而,这种将P-CSCF和GGSN共同分布于归属网络中的结构存在着很严重的缺点,因为媒体平面经过GGSN并且分布于归属网络中,将导致媒体先经过归属网络然后到达目的地,这就引起了不必要的伸缩效应,在媒体层面引发延迟。可以设想将采用实时传输协议(RTP)的语音分组从中国转发到美国再返回中国将会是一个什么样的情况。但是,当运营商开始建设IMS网络时,或者在IMS的初期阶段,IMS仅仅提供非实时或准实时多媒体服务时,这种实施方式还是很重要的。