ims 接入
IMS 接入与互联边界解决方案
来源：运营与增值网 2011-05-23 10:57:12 [ 10038阅读1评论 ]
分享到移动微博
分类：分布式技术标签：IMS
内容摘要：随着运营商网络的IP转型,终端用户将逐步从TDM网络迁移到IP网络如固定软交换、移动软交换和IMS。基于此,传统的TDM接入与互联节点也将转变为IP互联的方式。本文将着重研究网络IP化后接入和互联边界的解决方案,在IP化的基础上保证网络互联互通的安全性、可靠性和业务的无缝部署。
在传统的网络概念中,接入与互联侧采用的都是TDM的方式,因此从安全性和隔离性而言,TDM网络相对封闭,不存在比较大的安全隐患。随着IP化的发展尤其是SIP协议的引入,运营商的接入网与核心网、运营商核心网之间的物理边界被扁平的IP网络所替代,此时需要考虑3层IP的路由可达性和5层协议 (SIP)
的信令路由,这就天然的产生了信令和承载的分离。
基于此,我们可以相应地定义接入边界和互联边界的概念:
接入边界是指用户侧CPE与运营商核心网络之间的网络边界,如DSL接入、PON接入、WiFi接入、
2G/3G/LTE接入等,接入边界保护网络免受非法用户的攻击包括IP层面的攻击、信令层面的工具以及业务、带宽的盗用。
互联边界是指不同运营商之间或者运营商的不同网络域之间的网络边界,以保证网络互联的安全性。
互联边界在传统的TDM网络中类似关口局的角色。
边界组网技术与发展
边界方案的演进
基于IP网络、协议和标准的发展情况,边界网元的整体演进路径。
边界网元作为网络的边缘节点,主要实现的是防止网络攻击,隐藏网络拓扑和防火墙穿越的功能,因此
边界网元的发展经历了防火墙、基于防火墙的IP网关、应用层网关、集成式SBC(会话边缘控制器)、分离式SBC的几个阶段。考虑到互联互通性的复杂性,传统的防火墙、应用层网关更多的应用于企业网方案,而在运营商的商用网络中,随着SIP协议的不断完善和标准化,传统的防火墙、应用网关方案由于太多依赖用户侧的网络能力,并不适合网络的大规模部署, 因此主要还是采用集成式SBC的方案。
集成式SBC在传统的固网软交换网络中,重点解决了防火墙穿越和核心网防护的功能。但从标准的发展而言,并不存在SBC的概念,SBC仅仅是为了解决固网软交换VoIP的应用而引入的。因此尽管SBC在固网软交换已经得到了部分应用,但业界并没有统一的标准,而且集成式SBC的应用方式也存在一些问题和缺点,如:
信令、媒体合设,扩容压力大:无法针对网络对信令、媒体的不同需求进行方便的扩展例如视频处理对媒体有大容量扩展的需要, 而消息类应用对信令面的处理功能要求更强;
网元功能重复:集成式SBC的信令功能与核心侧的大部分信令处理功能重复, 造成额外的处理时延和效率下降;
可扩展性和应用能力差:在IMS业务如视频业务、即时消息、呈现不断丰富的情况下,将对集成式SBC 产生很多的功能扩展要求,集成式SBC的扩展将直接导致P-CSCF的扩展,应用模式过于复杂;
QoS控制能力不足:SBC无法了解接入网络侧的资源情况,实现QoS策略的动态控制。
仅仅支持固定接入:集成式SBC目前更多的局限于固定接入,不具备支持移动接入的能力。
基于这些原因,传统的集成式SBC已经无法适应网络发展和IMS部署的要求,需要逐步过渡到标准的分离式边界方案。
分离式边界方案的标准
在IMS的标准体系中,TISPAN、ITU-T率先考虑了分离式边界的问题,并进行了大量的研究,其他标准组织如3GPP、3GPP2、MSF和 CableLabs基本采纳了TISPAN、ITU-T的工作。在这些标准定义中,传统SBC的功能被划分成独立的逻辑实体并提供相对应的接口。
在这个架构中,各部分的功能划分如下:
(1)业务控制功能(Session Control Function):SCF在IMS的端到端信令路径中起到信令防护的作用,同时通过PDF功能控制PEP建立相应的承载连接。
(2)策略决策功能(Policy Decision Function):PDF功能实现策略的配置和控制,确保用户接入和互联侧不非法占有额外的资源,如限制并发呼叫数、限制编解码和带宽等。
(3)策略执行点(PEP,Policy Enforcement Point):PEP控制接入边界、互联边界的IP-IP连接,禁止非法承载包从外网进入核心网络。
参考TISPAN的模型,各个功能实体的映射关系:
在TISPAN体系中,P-CSCF/IBCF、SPDF和A-BGF/I-BGF在IMS网络中配合作为接入边界控制功能,共同实现对接入/互联网络和核心网络边缘的会话控制,实现端到端的网络安全、QoS控制、NAT穿越等功能。TISPAN分离式边界方案架构如图4所示。
上海贝尔分离式边界解决方案介绍
上海贝尔的分离式边界解决方案采用5450 ISC(5060 ICS 集成式IMS产品)、5020 MGC 7510 MGW来实现IMS接入和互联边界功能。
其中:5450 ISC作为上海贝尔的IMS核心设备,可以支持P-CSCF/I-CSCF/E-CSCF/BGCF功能,负责IMS 的核心呼叫处理和业务触发功能。根据运营商的容量和性能要求,这些功能模块可以按照实际部署要求相应的灵活配置。同时5450 ISC内置sPDF功能,实现边界接入的策略和BGF控制。5060 ICS作为紧凑型的核心网设备,与5450 ISC一样基于ATCAV2平台,将IMS CSCF、HSS(数据库)、CCF(计费服务器)、CTS(补充业务服务器)等功能集成到一起,可以实现NGN的C5部署和IMS初期小规模网络的部署。 5060 ICS 1.2版本已经可以支持180万NGN/IMS C5用户。
5020 MGC是互联互通设备,可以实现TDM-IP互通的MGCF功能和IP-IP互通的IBCF功能,在实现IBCF 功能时,5020 MGC同时内置sPDF功能,实现BGF控制功能。
7510 MGW提供了边界方案的BGF功能,7510 MGW采用专用的媒体网关平台实现媒体流的快速和大容量处理。单个7510媒体网关可以同时支持IM-MGW、A-BGF、I-BGF,作为BGF功能时,可以同时处理32000路会话,容量上远远超过现有的集成式SBC容量。
采用上海贝尔的分离式边界方案,具备以下优势:
符合TISPAN接入边界体系架构,P-CSCF和MGW结合实现接入和核心的安全隔离, 新业务的引入不影响P-CSCF的标准接口。
P-CSCF、IBCF作为接入IMS核心的第一个节点,架构简单并符合未来网络融合的发展需求。
信令、媒体分设,部署方式非常灵活。可以采用信令集中,媒体分设或者信令、媒体均集中设置的方式,因此扩容方便:承载扩容满足媒体类业务增长需求如视频业务等;信令扩容满足信令话务增长和即时消息、呈现等消息类业务处理。
大容量:基于常用的话务模型,单套P-CSCF支持超过80万用户,单套MGW支持20万用户。
投资保护:控制面采用核心CSCF或者MGCF的平台,可以利用现有的设备平滑支持边界方案。同样媒体面采用现有的媒体网关平台,充分保护了现有软交换网络的媒体网关投资;
运维简单:在分离式接入边界模式下,信令部分P-CSCF、IBCF可以相对集中,进行统一的策略控制,BGW 相对分散,实现媒体的快速转接。这种方式不但可以优化IP网络流量,使业务更加扁平化,同时还可以大大减少地市接入点的运维需求。此外,分离式架构沿用了现有的核心设备,操作维护人员可以直接采用IMS核心网管对于边界方案进行管理。
采用上海贝尔的接入边界架构,可以实现灵活的组网模式。
从处理能力上来说,承载能力要求高时,可以通过多BGW共用一个P-CSCF的方式组网,在信令处理能力要求高时,可以采用多个P-CSCF共用一个BGW的形式。
BGW的设置位置和设置方式灵活:采用分离式架构的边界接入控制,BGW可以按照负荷、地理位置、业务类型等多种方式进行灵活部署。
基于技术的发展和标准的演进,分离式边界控制的架构已经成为SBC设计和部署的主流方案, 其信令、媒体分离、部署灵活、安全可控等突出的优势正越来越得到国内外运营商的认可,包括法国电信、AT&T、中国移动等运营商都相继采用分离式边界方案进行了实际的部署。可以预见,在未来IMS的大规模商用中,SBC 的组网模式将走入分离式边界控制的时代。
基于IMS试验网的接入方案研究
2009-03-05 10:31:07 来源：互联网字大小：【大】【中】【小】随着通信网络的发展与演进，融合不可避免，固网和移动网络的融合(FMC）更是迫切需要解决的问题.IMS进一步发扬了软交换结构中业务与控制分离、控制与承载分离的思想，比软交换进行了更充分的网络解聚，网络结构更加清晰合理。网络的解聚使得垂直业务模式被打破，有利于业务的发展；另外，不同类型网络的解聚也为网络在不同层次上的重新聚合创造了条件。这种重新聚合，就是网络融合的过程。
IMS所具有的特征可以同时为移动用户和固定用户所共用，这就为同时支持固定和移动接汝提供了技术基础，使得网络融合成为可能。本文将以电信运营商某省的IMS试验网为例，着重阐述如何基于IMS网络实现企业的综合接入。
IMS试验网的核心网组网结构
本次试验网涉及的终端包括IAD、IPPBX、传统PBX、AGW、IP终端、PC终端等类型，对于IAD、IPPBX、AGW、IP终端、PC终端等都经由SBC直接从P-CSCF接入IMS，传统PBX因无法提供SIP接口，则需由PBX前置机接入，并经由2G网络的
GMGW/GMSCServer进入IMS的MGCF。
在IMS设备的部署上，IMS核心设备（包括会话控制、业务服务器、互通、网管、计费等）主要部署在A主机房，备设备部署在B机房。部署在主备机房的HSS支持双归属异地容灾，而两套MGCF/MGW则支持负荷分担。在各地市核心机房只部署“1+1”主备的
SBC。
关于业务流的承载有两种方式。一种方式是，来自终端的IMS业务流(信令与语音）可以经过各地市城域互联网，在省级城域CMNET出口到SBC，并经由SBC进入该运营商的IP专网。另外一种方式是，OLT将IMS业务流分流至各地市城域IP专网，并在省级出口到SBC进入IP专网。其中第一种方式因业务流规划比较简单，所以工程实施更显容易。
而第二种则对语音质量更有保障。
对于本次试验网的用户来源，一种是用合作伙伴的一个独立号段发展企业、住宅/家庭用户，这些用户将是地道的该运营商的固定用户，可以是新建小区、楼宇等的用户。另外一种是通过17951VIOP、VPMN等业务发展竞争对手的网用户。这部分用户主要是大型企业，具有PBX。合作伙伴的PBX用户可以通过PBX前置机接入IMS而享受VPMN业务，而SIP用户（包括IAD/AG/IPPBX等）则可以接入P-CSCF而享受IMS的丰富业务。IMS
实验网组网架构如图1所示。
图 1 实验网组网架构
企业侧多种接入方案研究
FTTH组网方案
本次项目OLT设备选择华为大容量光接入设备MA5680T、MA5606T，ONU根据实际应用场景选择HG850、HG865等家庭网关类终端，分光器采用从1:2到1:64分光。
MA5680T作为二层光接入设备应用，为GPON的OLT设备，上联到BRAS、LSW或Router等宽带IP城域网设备上，将终端送上来的不同类型业务解调成以太业务，送入不同网络，为用户提供高速上网和VoIP业务接入。业务流程如图2所示。
图2 业务流程示意图
对于PC用户而言，采用PPPoE的方式获取IP地址，对于VoIP和STB用户利用DHCP 获取IP地址。ONT上按照不同的业务类型采用不同的映射规则，将业务映射到不同的GEMport中进行上传，到OLT侧后再根据不同的业务进行流分类，并进行报文的Remark 和VLAN等切换处理，由上行口接入上级网络。
ONT支持多种业务映射规则，支持VLAN映射、VLAN+802.1p映射、802.1p映射、EthPHY端口映射、EthPHY+VLAN映射、EthPHY+802.1p映射、Eth
PHY+VLAN+802.1p映射。OLT通过OMCI协议下发用户业务流到GEM port的映射规
则。
GPON终端采用ONU设备，提供FE口（RJ45接头）和POTS口（RJ11接头）和
E1，连接家庭住户的PC机、机顶盒和话机。
FTTB组网方案
FTTB即指光纤到楼宇（FiberToTheBuilding），同样可以作为宽带光接汝网的典型应用类型之一。FTTB是以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，MDU通常部署在楼道等传统的用户引入点，提供多个FE、POTS或XDSL接口，采用五类线或双绞线入户，为用户
提供宽带、语音和IPTV业务。
采用GPON系统进行FTTB建设，可采用FTTB+LAN和FTTB+xDSL两种方式。
FTTB+LAN组网方式。FTTB＋LAN组网示意图如图3所示。
图3 FTTB+LAN组网示意图
选用MA5680T/MA5606T为GPON的OLT设备，安装于局端机房，上联到BRAS、LSW或Router等宽带IP城域网设备上，将终端送上来的不同类型业务解调成以太业务，送入不同网络，为用户提供高速上网、IPTV和VoIP业务接入。
通过ODN网络的分光，最终将光缆延伸到小区的每个单元，连接终端设备。MDU终端
设备采用MA5626G或者MA5620G。
如图3所示，FTTB+LAN有如下几种组网方式：
（1）MA5620G提供24FE口（RJ45接头）和24个POTS接口，最终五类线和双绞线入户，分别连接住宅用户的PC机和电话终端；
（2）MA5626G提供24FE口（RJ45接头），五类线入户，连接家庭网关设备，连接
住宅用户的PC机、电话终端和机顶盒；
（3）MA5626G提供24FE口（RJ45接头），下挂IAD设备，最终五类线和双绞线入户，分别连接住宅用户的PC机和电话终端。
FTTB＋DSL解决方案。FTTB+xDSL组网示意图如图4所示。
图4 FTTB+xDSL组网示意图
选用MA5680T/MA5606T为GPON系统的OLT设备，安装于局端机房，上联到BRAS、LSW或Router等宽带IP城域网设备上，将终端送上来的不同类型业务解调成以太业务，送入不同网络，为用户提供高速上网和VoIP业务接入。
通过ODN网络的分光，最终将光缆延伸到小区的每个单元，连接FTTBDSL型终端设备。终端设备采用MA5606T－MDU，提供32线ADSL+和32线POTS接入。入户端为双绞线入户，连接ADSL猫，下联用户的PC机和话机，提供高速上网和VoIP语音业务接入。该组网方式适用于双绞线入户的组网模式。
TDM专线方案
GPON解决方案支持TDM专线传输，可以解决基站TDM和大客户的PBX的语音接入，满足利用GPON线路传输TDM的需求。组网图如图5所示。
图5 TDM专线组网示意图
MA5680T支持基于TDMoGEM的方式进行TDM业务的传输。ONT采用下行出多
E1/T1和GE/FE接口的OT92XG系列终端。
FTTx组网光纤入户方案建议
高层住宅。高层住宅的特点是10层以上，每楼层用户数较多，用户总数大；楼内拥有完善的竖井和管道设施。入户方案建议配线光缆从地下管道进楼，分光器集中放置在竖井内的交接箱或ODF中，光分路器输出采用骨架式光缆，沿竖井垂直布放，实施对整栋建筑的用户接入。分纤盒按照一定的楼层间隔分布放置，光缆引入分纤盒后进行分歧，然后从分纤盒向每个用户引入皮线光缆，实现光纤入户。一个分纤盒可覆盖1～4层，实际可根据每楼
层的用户数确定。
多层住宅。多层住宅的特点是10层以下，用户数量相对较少。通常多栋楼集中在一个小区内。多层住宅的光纤入户方案建议如下：光分路器集中放置到光缆交接箱内，光分路器输出采用骨架式光缆，覆盖整个小区的用户接入。光缆敷设采用直埋或管道方式。在每栋楼宇附近，使用光缆接头盒完成光缆分歧并引入到楼内分纤盒中，然后从分纤盒出皮线光缆到
用户家中。
别墅区。别墅区的特点是建筑物分布散落，每栋别墅一般只有一到两个用户，用户接入
分散。
别墅区的光纤入户方案是：光分路器集中放置在光缆交接箱内，光分路器输出采用骨架式光缆，覆盖整个别墅区的用户接入。光缆敷设采用直埋或管道方式。分纤盒放置在别墅附近的人孔，地下管道或架杆，一个分纤盒可提供4～8个用户接入。光缆在分纤盒内分歧后，
采用室内室外两用微缆入户。
总结看来，IMS作为一种网络框架结构的标准，在现有网络中的应用还不多，但是它作为移动和固定接入融合的统一架构，IMS却是未来电信网进一步发展和演进的方向。从IMS 的体系结构来看，用IMS实现网络融合具有不可比拟的优势，但IMS仍然面临网络、业务、管理、运营和体制等多个层面的问题，并且其许多功能尚需完善。由于IMS最初并未考虑到固定接入的需求，使得规范上需要进行扩展，多种接入方式的引入使整个网络的复杂度大大提高。IMS需要综合考虑各种固定和移动接入网络的特征，确保为各种终端都能提供服
务。
目前的状况应该是，不管2G,2.5G,还是3G(不含WiMax)，语音都是由CS域承载，PS域用来承载数据业务，而IMS域由PS域承载。
同时不管是2.5G的GPRS还是3G PS域也都能提供VoIP的业务，移动Fetion的语音通话就是一个典型应用，但应该不会成为主流。对中国移动来说，他不会提供VoIP业务来分流自己的CS业务。
就3G(WCDMA, CDMA2000, TDS-CDMA)来说，语音由CS域承载在很长一段时间内依然会是主流方案，并且3G CS的覆盖会比PS好，语音业务在很长一段时间仍然会是移动运营商的主要收入来源。
就可视电话来说，目前3G CS和IMS都能提供这个业务。
V oIP, voice over ip, 只要是用IP承载的语音都叫V oIP