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IMS与其他网络的互通

        3GPPIMS架构考虑了与各种网络业务的互通,定义了多种网关实体以及与不同网络互通的参考模型。
一、IP网络互通的体系结构
IMS与IP网络的互通涉及两个方面:一个是IP版本之间的互通;另一个是IMS与非3GPPSIP网络的互通。
1、IP版本的互通
IMS系统规定采用IPv6的地址格式,而传统的GPRS网络采用的是IPv4的地址格式,其他IP接入网络同样面临地址格式和类型转换的问题。因此IMS网络应能够提供不同IP版本(IPv4和IPv6)的互通,包括:
应用层互通,IMS网络用户与基千不同IP版本的SIP网络用户的互通;
传输层互通,通过使用不同IP版本的转接网络,实现IMS网络间的隧道连接。传输层互通的一个例子是通过IPv4网络连接两个IMS网络(使用IPv6版本),如图所示。
以隧道方式在IPv4网络中传递IPv6流量
        再看看下图显示了用于IP网络互通的一个高层体系结构示意图,为了支持1Pv4和1Pv6的适配,支持NAT等网络互通功能,IMS系统增加了应用层网关(ALG)和传输网关(TrGW)实体,分别作用在控制平面和用户平面上。
IP版本互通参考模型
        传输网关可以提供传输层的NACP)-PT翻译功能。GPRS、固定接入网络和WLAN网络等各种IP分组网络被统称为JP接入网(IP-CAN)。各种IP-CAN的差异可能比较大,网络的IP版本和地址类型、网络协议可能不同。每种IP-CAN都可以使用对应的
TrGW做网间互通的数据管理和转换。
        IMS应用层网关功能负责在应用层面解决基千不同IP版本的SIP/SDP协议栈的互通问题。应用层网关从CSCF节点或者从外部的1Pv4SIP网络接收SIP消息,然后修改与IP地址关联的SIP消息体和消息头,转换适当的SIP/SDP参数,将1Pv4地址翻译成
IPv6地址,或者反之。
        上图中,Mx参考点允许S-CSCF/1-CSCF/BGCF与IMS-ALG功能通信实现与使用不同IP版本的网络且通。但是S-CSCF、1-CSCF和BGCF是否需要与IMS-ALG通信在进一步研究之中。Ix参考点支持IMS-ALG和TrGW的通信。IMS-ALG在会话发起时将请求NACP)T-PT在不同的IP地址(1Pv6到1Pv4,或者反之)之间提供数据绑定功能,并在会话释放时释放该绑定。Ix的功能需求以及标准化也正在进一步研究之中。
2、IMS与非IMSSIP网络的互通
        除了不同IP版本的SIP协议互通外,应用层还需要解决不同SIP版本之间的互通问题。根据运营商的策略,S-CSCF可能将SIP请求和响应前传到IMS核心网络之外的其他IP网络域内的SIP服务器。如果外部的SIP客户端不支持用千建立IMS会话所要求的SIP扩展(比如,Preconditions、Update、lOORel),那么用户设备或者IMS内的其他SIP用户代理应能够倒换到允许其与外部客户端互通的SIP流程。根据归属网络运营商的策略,对于外部网络以及外部客户端的会话发起请求,若其不支持IMS会话所定义的SIP扩展,IMS网络可能予以限制。
        IMS和非IMSSIP网络的互通可以采用两种模型:一种是利用B2BUA的互通模型;一种是端到端的互通模型。
IMS和非IMSSIP网络的B2BUA互通模型
        B2BUA互通模型如上图所示。在IMS网络和外部网络之间无条件插入一个B2BUA。B2BUA处理所有的SIP信令,包括会话类、订阅类、即时消息类等,即时消息只需前转而不需要BZBUA进行特殊处理。
        端到端互通模型如下图所示。由端到端的用户在业务请求的过程中进行能力协商,并根据协商结果完成会话建立过程。
IMS和非IMSSIP网络的端到端互通模型
二、 IMS与CS网络的互通体系结构
        从目前来看,原有的传统电路交换(CS)网,如PSTN、PLMN的发展潜力还很大,还有很多用户可以挖掘,因此电信运营商会尽力保护和发展现有的电话网资源。这就要求IMS必须实现与CS/PSTN的互通,也只有这样,IMS用户才能实现与CS/PSTN用户的互通。
IMS与CS的互通需要考虑控制平面的互通以及用户平面的互通。下图显示了3GPPIMS与CS网络互通所需要的参考模型。
IMS和CS网络互通的参考模型
1、IMS与CS互通的功能实体
(1)BGCFC出口网关控制功能):BGCF负责选择到CS的出口的位置。所选择的出口既可以与BGCF处在同一网络,也可以是位于另一个网络。如果这个出口位于与BGCF相同的网络,那么BGCF通过Mj参考点选择MGCF做进一步的会话处理,如果出口位于另一个网络,那么BGCF将会话转发到相应网络的BGCF。对千一个PSTN呼叫来说,一种典型的情况就是当E.164地址无法解析为SIPURI时,必须寻找出口点。
(2)SGWC信令网关):SGW实体在基于MTP传输的BICC/ISUP与基千SCTP/IP传输的BICC/ISUP之间执行传输层的双向信令转换,这种转换不涉及应用层,不解释应用层的控制消息,但是可能需要了解应用层下的信令连接控制部分(SCCP,SignalingConnectionControlPart)或者流控制传输协议层(SCTP,StreamControlTransmissionProtocol)来保证合适的信令路由。SGW可能作为一个独立实体实现,也可以位千CS网络的其他实体内或内置千IMS-MGW内。
(3)MGCFC媒体网关控制功能):MGCF通过Mg参考点连接到CSCF实现CS和IMS之间的控制平面的互通功能。IMS网络用户之间的会话使用SIP协议,外部CS网络则使用BICC或ISUP协议发起和终止到IMS网络的语音呼叫。因此,为了保证两网之间的会话控制,由MGCF实现SIP与BICC或SIP与ISUP之间的协议转换。对于不同的运营商来说,MGCF可能还要支持不同的ISUP扩展。
(4)IMS-MGWCIMS媒体网关功能):IMS-MGW通过Mb参考点连接多种IMS网络实体,比如UE(通过一个到GGSN的GTP通道)、MRFP或者应用服务器,实现CS和IMS之间的用户平面的互通功能。IMS网络使用分组协议(比如RTP)传输媒体数据包。外部CS网络使用电路交换(比如TDM电路、ATM/AALZ电路)或IP承载传输语音帧。因此,为了保证媒体数据的交换,由IMS-MGW完成用户平面协议的转换,并且在需要时进行编码转换和信号处理等功能。IMS-MGW通过Mn参考点接受控制平面内与其关联的MGCF的控制。
2、IMS与CS网络的互通流程
        在会话处理过程中,当S-CSCF收到一个使用TELURL类型用户身份(如+86-10-62283130)的会话请求时,它必须进行ENUM查询将TELURL转换成SIPURI,因为IMS原则上不允许用TELURL来进行路由。若S-CSCF能够将被叫身份转换成SIPURI的格式,它就进一步将会话路由到目标IMS网络,如果失败,S-CSCF将尝试去往CS网络内的用户。
        在会话处理过程中,当S-CSCF收到一个使用TELURL类型用户身份(如+86-10-62283130)的会话请求时,它必须进行ENUM查询将TELURL转换成SIPURI,因为IMS原则上不允许用TELURL来进行路由。若S-CSCF能够将被叫身份转换成SIPURI的格式,它就进为了进入CS网络,S-CSCF将会话请求(INVITE消息)前转到与其位于同一个网络中的BGCF。此BGCF根据本地策略选择到CS的出口的位置,所选择的出口既可以与其处在同一网络,也可以是位于另一个网络中。在前一种情况下,BGCF选择同一网络中的MGCF将SIP信令转换成ISUP/BICC信令并控制IMS-MGW实现互通。在后一种情况下,BGCF将会话转发到相应网络中的BGCF,再由后者在其网络中选择MGCF以实现出口。MGCF充当了SIP信令的一个终结点,因此,它与IMSUE一起对媒体参数进行协商,并类似地与IMS-MGW实体协商媒体参数。上述IMS与PSTN互通的处理流程如图所示。
IMS与CS的互通流程
        在反方向上,一个CS用户拨打一个属于IMS用户的E.164号码时,该号码将像其他E.164号码一样在CS网络中得到处理。然而,在经过路由分析后,它将被送往IMS用户的归属网络中的MGCF。在收到该ISUP/BICC信令消息后,MGCF与IMS-MGW交互,以创建一条用户平面的连接。MGCF将ISUP/BICC信令转换成SIP信令,并向1-CSCF发送一条SIPINVITE消息。1-CSCF在HSS的帮助下找到被叫用户的S-CSCF。接着,S-CSCF采取必要的动作,将SIPINVITE传递给UE。此后,MGCF继续与UE以及CS网络通信,以建立呼叫连接。IMS同时也应用于一键报警系统里,欢迎咨询我公司!