摘要：目前，软交换技术已越来越不能满足现代需求，软交换向IMS的平滑演进成了一个值得关注的课题。文章重点对软交换向IMS的平滑演进进行了研究，探讨了软交换网络向IMS平滑演进的具体策略及思路，并就软交换向IMS平滑演进的可行性提出了一些观点，供参考。
关键词：软交换网络；IMS；演进策略；关键技术
随着信息技术的快速发展和互联网应用的迅速普及，电信运营商为了降低运营成本和更好的提供各种增值业务以提高其整体竞争力，将原有网络逐步转型为可管理的IP网络已成为必然趋势。自2000年后，软交换在国内开始迅速发展，陆续出现了宽带业务支持、网改网优、固网智能化等多种应用模式，发展到今天，已经大量被各大运营商建设并使用。但是随着信息化与业务的发展，经济及科技实力不断增强，软交换技术已越来越不能满足现代需求。此时，IMS在业界备受关注，IMS的重要特点是对控制层功能做了进一步分解，实现了会话控制实体（CSCF）和承载控制实体（MGCF）在功能上的完全分离，使网络架构更为开放、灵活；IMS的另一重要特点是全部采用会话启动协议（SIP）作为呼叫控制协议。目前业界普遍认为，IMS将取代软交换，软交换向IMS的平滑演进也就成了一个值得关注的课题。
1 IMS心跳信号相关参数
IMS核心架构如图1所示，可信终端直接接人IMS的AGCF（接人网关控制功能）、P-CSCF，非可信终端需要经过SBC接人IMS。目前计算IMS相关网元的处理没能力通过忙时注册、基本业务忙时话务量和平均占用时长作为依据来计算，如表1所示。实际上为了IMS网元容灾等需求，在控制系统和终端及相关系统之间中大量采用了心跳信号来判断控制系统运行状态是否正常。在厂商提供的计算方法均考虑了心跳信号时长参数，由于FTTH业务的快速发展，客户端网关数量，在本地网可达到数十万，客户端心跳信号时长参数的设定与IMS设计的呼叫处理能力会产生很大差异，同时厂商对于心跳信号时长参数设定值各异，会造成开通后大话务量冲击IMS。根据软交换向IMS演进的策略，现有软交换在IMS网络中会演进为AGCF，本文将以在软交换实际测试的结果说明心跳信号时长参数对AGCF系统的冲击现象以及解决方法。目前相关技术规范对心跳信号时长均未进行相关定义说明。
图1 IMS核心架构.png)
2 NGN智能化后向IMS演进关键技术
2.1 NGN向IMS演进方式
首先建立IMS网络与NGN共存，以下简称为IMS叠加网。然后通过NGN升级改造为AGCF直接向IMS演进最终式实现IMS架构。中国联通2012年开始进行网络测试，选定试验局IMS网络设备性能、IMS网络设备兼容、IMS对传统智能网业务的继承方式及多媒体业务测试。IMS网络安全和容灾、IMS网络与运营支撑系统的对接、IMS与现网互通的方案测试。2013年建设开通17个中国联通省分公司的商用试验网。根据上述分析和技术标准演进情况，其中关于AGCF、SAC相关技术规范尚未成熟，优先考虑固定电话网组网为主，初期使用叠加网方式进行演进。
2.1.1 NGN升级改造为AGCF直接演进方式
现网PSTN/ISDN业务兼容使用PSTN仿真系统PES的实现，主要有两种方式：call server（CS）-hased PES方式和IMS based PES方式。经过近年来的实际应用，IMS-based PES更加合理和成熟，华为技术、中兴通讯均支持此类演进方式。
将现有固网NGN系统直接向IMS架构演进：对固网NGN系统网元全部升级改造为IMS的功能模块，并补充相关IMS设备，例如HSS等。将固网NGN直接升级为IMS网络开放业务。升级后的IMS网络既负责处理语音业务，也负责处理面向中高端用户的多媒体业务和新接人的宽带FTTH用户。
继承现网固网语音业务接人：窄带继承接人时，AGCF/MGCF产品充分考虑固网接人的特性，需要支持标准包括H.248、ISDN、PRA/SS7PBX（专线用户）、（V5如保留也可接人）等丰富的窄带接人类型。
NGN用户数据中心（SDC）与MMETL、HSS共存，解决混合放号组网等问题。
IMS（IMSSSF）与现网智能业务平台统一业务平台对接，中国联通（原中国网通）网络智能化引人了接人标识概念，通过MAP+协议查询。MAP+查询中通过接人标识AI=E0MN标识查询嵌套状态，E0为接人标志M为0/1表示主叫/被叫签约、/V为业务嵌套层数1〜9，所以最大支持9层业务嵌套。
新增补充业务和数据业务（FTTXJAD）通过ACGF接人IMS。采用SIP接人，利用P-CSCF接人，包括SIP硬终端、SIP软终端、SIPPON/AG、IPPBX以及IP话务台。
接人网接人、SBC接人：容灾和3GPPSIP对各厂商接人设备的兼容性测试。
图2 AGCF功能结构.png)
IMS接人侧组网说明如下：
IMS需兼容现网的多种接人方式，包括IMSSIP，NGNSIP.H.248'PRI/BRI等；
终端需区分位于信任域还是非信任域，BAG接人非信任域用户，信任域用户无需接人BAC；
通过多个网元实现不同用户的接人，AGCF接人H.248，NGNSIP、PRI/BRI等的用户；P-CSCF接人IMSSIP用户AGCF设备实现传统窄带业务接人业务，具有媒体网关控制、IMS代理及用户特征管理功能。下行通过P1使用H.248协议控制接人网关设备（AG或IAD），
AG下行可接POTS话机，传真/modem或通过V5接口连接远端用户模块；上行通过Mw接口使用SIP与I/S/E-CSCF连接，实现H.248AV5用户接人IMS核心网及IMS业务层。IMS核心网完成AGCF下带H.248/V5用户的会话控制与数据管理，PSTN/ISDN仿真子系统应用服务器（PESAS）为用户提供补充业务能力，E-CSCF提供紧急呼叫服务路由功能。
目前业内厂商根据TISPAN对于PSTN/ISDN仿真子系统研究提出的IMS-hased PES体系架构，引人了AGCF模块。它的核心思想就是采用IMS作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构，在IMS架构的基础上，通过在核心控制域增加一个接人控制功能实体（AGCF），使传统用户终端能够接人IMS网络中，将目前厂商软交换改造为AGCF，作为PSTN/ISDN仿真子系统的核心结构，相对成本比较低，现有软交换可以利旧应用。存在问题是IMS核心控制层CSCF与AGCF不同厂商的兼容性和协议的标准化问题，限制对IMS的选型。
如图2所示为AGCF功能结构，在AGCF的内部主要由3个逻辑部件组成，即媒体网关控制器（MGC），特征管理器和IMS代理，具体介绍见表1。实现H.248向Mw的协议转换，其中特征管理器和IMS代理为新增加模块，媒体网关控制器部件对P1接口可利用软交换实现。
表1 AGCF内部主要逻辑部件介绍.png)
目前国内厂商，如华为技术，中兴通讯均支持软交换向AGCF演进，以华为软交换演进到AGCF为例：软件版本升级，硬件100%重用，SoftX3000和AGCF两种模式可共存。原BSG、MSG、IFM等单板不改变，扩容MSG处理AGCF与IMS核心网的SIP信令对接通过系统参数变更FCCU单板形态为UACU（universal access control module）单板形态包含AGCF功能的高版本，向下兼容老SoftX3000功能，版本升级对现网无影响。
图3 IMS叠加网演进方式实现IMS架构.png)
2.1.2 建立IMS叠加网演进方式
叠加方式是在现有固网NGN基础上叠加建立一个IMS网络，现有固网NGN和新建IMS两行网络在一段时期内共存，并独立发展用户，当IMS逐渐成熟后，将固网NGN用户网络通过HSS融合到IMS网络。两个网络之间可以通过SIP互通或通过PSTN互通（SIGTRAN），IMS叠加网演进方式实现IMS架构如图3所示。
固网NGN处理各种业务，新建的IMS网络主要处理面向中高端用户的多媒体业务和新增FTTH宽带用户接人。
IMS网络与传统电路交换网络的互通点设置在MGCF（SG）/MGW，其中MGCF进行IMSSIP与ISUP之间的协议映射，完成呼叫信令层面的互通；MGW进行IP网络侧语音编解码和TDM网络侧PCM码流之间的转换，完成媒体层面的互通；信令网关（SG）主要实现对No.7信令消息的底层适配，以便在IP网和No.7信令网之间传送No.7信令消息，SG可独立设置也可与MGCF或MGW合设，本地网引人独立IPSTP，采用SIGTRAN比使用传统No.7STP简化IMS与PSTNTDM交换机组网方案并降低成本和减少工程量。
2.1.3 两种演进方式对比和应用场景
IMS叠加网方式和NGN升级改造直接演进方式对比如表2所示。
表2 IMS叠加网方式和NGN升级改造直接演进方式对比.png)
2.2 IMS组网总体思路
鉴于两种组网方式的不同点，IMS建设演进可按下述阶段进行。
总体思路：首先建立IMS叠加网IMS与NGN共存，然后通过NGN升级改造为AGCF直接向IMS演进最终式实现IMS架构。
阶段一：IMS建网初期新建AGCF——叠加网模式
优先对于宽带用户基于IMS和PONFTTH逐步实现C5迁移，TDM交换演进到IMSAGIMS与SS是并存互通的关系。基本业务/补充业务迁移到MMTel实现，智能网业务（SCP）通过M-SSF接人IMS。用户原有窄带智能业务通过IM-SSF与现网SCP对接继承；建立新的后台支撑系统。
阶段二：原软交换用户逐步割接人新建AGCF——过渡模式
后续随着宽带业务、宽带终端的发展，基于POTS终端的纯语音用户逐步减少，用户逐步由NGN向IMS网络迁移，PSTN逐步退网。随着用户向IMS的迁移，现网SS设备的处理能力会有空闲，SS此时具备升级AGCF的条件。
阶段三：原软交换升级AGCF（IMS主导阶段）
移动、固网软交换除了MGCF、MMTelAS2种演进方向外又提出了第3种思路——将电路域作为IMS业务承载接人IMS网络，即电路域作为媒体承载，业务控制由IMS实现。此时移动、固网软交换将升级为m-AGCF，F-AGCF。
软交换网元可软件升级为AGCF。所以在IMS选型是要选择同厂商技术对接难度低。原SS下用户全部一次性接人IMS，减少网络层次，实现统一控制统一运维。
目前IMS和相关技术规范的成熟性需要验证，建网初期建IMS叠加网，对新业务可进行充分的测试，系统规模可根据市场需求决定，灵活地对应IMS相关技术规范的变化、演进。
网络演进顺序：首先建立IMS叠加网，将固网NGN中软交换演进为AGCF，融合到IMS。以本地固定电话网演进基础，先完成本地IP化，再考虑长途组网和与移动网的融合，最终与友商实现IMS-IMS之间互通。分步实施，通过测试和版本升级改造，提高现有OSS、BSS适应IMS的能力。充分验证软交换向IMS演进的技术可行性，保证平滑演进，并对现网业务影响最小，推荐使用IMS叠加网方式。
3 结束语
总之，我国的经济及科技实力不断增强，作为人民生活基本的通讯产业也在不断的发展，
做好软交换网络向IMS交换网络的演进是今后一段时间内的发展方向。本文主要对如何实现软交换网络向IMS交换网络的平滑演进进行策略分析，提出了软交换向IMS平滑演进的有效方法，以加快IMS演进进度。
参考文献：
[1]王睿，毛谦，郑嶂峥.软交换向IMS的平滑演进[C].中国通信学会学术年会，2008
[2]梁雪梅.电信软交换网络向IMS平滑演进的探讨[J].广东通信技术，2007，27（1）：6-10
[3]李鹏飞，寿航涛.软交换网络向IMS演进方案和关键问题研究[J].信息通信，2011（4）：31-32
论文作者:陈达吉
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/19
标签：接人论文; 软交换论文; 业务论文; 网络论文; 用户论文; 方式论文; 平滑论文; 《基层建设》2016年13期论文;