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UMTS中IP多媒体子系统及业务架构 摘要在未来的移动通信网中，基于IP的多媒体业务将成为通信网的主要业务，为了适应未 来移动通信网的发展，必须在核心网中增加专门处理IP多媒体业务的功能实体本文先介 绍UMTS的R5中引入的IP多媒体子系统，然后讨论该系统的业务架构1引言当前，移动通信和Internet的发展正如火如荼，分别成为通信技术和计算机网络的热点, 通信网络与计算机网络的融合已经成为未来发展的目标业界已经达成共识，这两个网络将 会在IP层上统一起来，未来所有的电信业务都是基于IP的这就要求现在的通信网络进行 较大的改变，逐步过渡到分组网络中去，并建立适应分组网络的呼叫控制机制以及业务模型 2移动通信网络的发展概述回顾移动通信的发展历程，通信技术的发展已经经过了第一代的模拟通信、第二代的数 字通信，现在正在进入第三代多媒体通信的时代但是当前的通信技术还不能满足人们的要 求，人们一直在探讨下一代网络的技术随着移动通信和Internet的迅速发展，移动Internet 将在未来移动通信中扮演重要角色当前，人们已经对下一代网络（NGN）达成一个共识, 就是下一代网络将是基于软交换技术的全IP的开放的网络。

下一代网络有三大特点：（1） 是业务驱动型的网络，业务与控制完全分离，控制与承载完全分离2）采用分层的全开放 网络，具有独立的模块化结构3）是基于统一协议的分组网络体系所以NGN将是一个 四层结构的网络，分别是业务层、控制层、承载层和接入层NGN的描绘为当前移动通信网的发展指明了方向当前笫二代移动通信系统向笫三代 移动通信系统演进的过程中也逐步向NGN的目标靠拢，在GSM向UMTS的演进过程中， 3GPP分别提出了 R99、R4和R5三个版木，为GSM向UMTS过渡提供了一条平滑的演进 之路在R5中，为了与NGN的目标一致，3GPP提出了全IP的核心网结构在该网络中 语咅业务、数据业务以及新开发的多媒体业务都会运行在IP网之上据预测，未来的业务 将会是多媒体业务占主导地位，但是SGSN和GGSN将无法完成对•多媒体业务的复杂控制, 所以专门增加了 IP多媒体子系统（IMS）,用來处理口渐增多的IP多媒体业务以及控制整 个呼叫流程可以看到，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 3 IP多媒体子系统（IMS） 3」IP多媒体子系统概念1P多媒体核心网系统是市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为了实现接入的独立性和支持无线终端与Internet互操作的平滑性，IP多媒体子系统尽 量采用与IETF—致的因特网标准因此，定义的接口跟1ETF的因特网标准也是尽可能的 一致，例如，采用了 IETF的SIP协议IP多媒体核心网子系统使PLMN的运营商能给他们的用户提供基于因特网的应用、服 务和协议的多媒体业务这里并不是要把这些业务变成IP多媒体子系统的标准，而是为了 让PLMN的运营商和第三方的业务提供者来发展这些业务IP多媒体核心网子系统能集中 语音、图像、消息、数据和基于Web的技术来为无线用户服务，并把因特网的发展和无线 通信的发展结合起来支持IP多媒体应用的全套解决方案是由终端、GERAN或UTRAN无线接入网、GPRS 核心网和IP多媒体核心网子系统的一些特殊的功能单元这些功能单元包括呼叫会话控制 功能（CSCF）、媒体网关控制功能（MGCP）、IP多媒体网关功能（IM-MGW）、多媒体资源 功能控制器（MRFC）、多媒体资源功能处理器（MRFP）、签约定位功能（SLF）、出口网关 控制功能(BGCF)、应用服务器(AS)、信令网关功能(SGW)oIP多媒体子系统的结构，所有的功能实体被认为在不同的逻辑结点中实现，如果在同 一个物理设备中实现两个逻辑结点的功能，那么这两个逻辑结点的接口就成为该设备的内部 接口。

3.2 IP多媒体核心网子系统实体IP多媒体子系统像CS域、PS域子系统一样，可以完成呼叫的发起、保持、释放等功 能另外，它还要对多媒体流进行转换控制以及对多媒体业务的支持，所以包含更多的功能 实体，它们分别完成不同的功能321 呼叫会话控制功能 CSCF (Call Session 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，它可以分为如下三种 类型：(1) 代理 CSCF (P-CSCF)在移动终端获得IMS服务吋，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”來得到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INVITE消息中请求的URI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：(3)把UE发来的S I P注册请求消息前转给I —CSC F,该I —CSCF由UE提供的域名决定b)把UE发來的S I P消息前转给S I P服务器，该服务器的名字由P-C S C F在 该UE发起注册规程时得到。

c )生成计费记录d )支持U E与P-C S C F间的加密过程e )对S I P消息进行压缩与解压缩f)承载资源的鉴权和QoS管理2 )查询 CSCF ( I -C S C F)查询C S C F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 一 C S C F它的主要功能是：(a )注册为用户指定一个S-C S C F來执行S I P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S I P请求路由 到S-C S C F；从II S S获得S-C S C F的地址；转发S I P请求或响应给S-C S C Fo(c )生成计费记录3)服务 CSCF ( S -C S C F )服务C S C F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-C S C F可以有不同的功能但在一个呼叫过程中，S- C S C F要完成的功能有：(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：为己经注册的会话终端进行会话控制; 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S I P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(如号码或S I P URL)从数据库中 获得为该被叫用户提供服务的网络的I —c S C F的地址如果被叫在另一个网络，就把S I P请求或响应前转给该I —C S C F；如果被叫与主叫在同一个网络，就把S I P请求或 响应前转给该网络中的I —C S C F根据运营策略，把S 1 P请求或响应前转给I P多媒 体核心网子系统外的I S P的S I P服务器当呼叫要路由到PSTN或是C S域时，就把 S I P请求或响应转发给BGC Fo（d）当代表被叫的终端时，如果用户在归属网络中，就把S I P请求或响应前转给P — C S C F；如果用户在拜访网络中，就把S I P请求或响应前转给I — CSCF根据HS S和业务控制功能的交互作用，把要路由到C S域的入局呼叫的S 1 P请求进行修改当呼 叫要路由到PSTN或是CS域时，就把S I P请求或响应转发给BGC Fo（e ）生成计费记录3.2.2 媒体网关控制功能 MGCP （Media Gateway Control Function）媒体网关控制功能MGC P包括如下功能：（1 ）控制I MS-MGW中的媒体信道的连接。

2 ）与CSC F通信3） 根据路由号码，为从传统网络来的入局呼叫选择C S C F4） 执行I S U P协议和I MS呼叫控制协议间的转换323 IP 多媒体网关功能 IM-MGW （IP Multimedia ・ Media Gateway Function）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）0 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IMS-MGW要提供必要的资源來支持UMTS/ GSM的媒体传输还蛊要对H.248协议进 行进一步的调整來支持额外的多媒体数字信号编解码器等3.2.4 多媒体资源功能 MRF （Multimedia 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 Function Processor）o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）3.2.5 签约定位功能 SLF （Subscription Locator Function）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SLF3.2.6 出 口 网关控制功能 BGCF （Breakout 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 发现白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BGCFBGCF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） 收到S-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就把SIP信令转发给与PSTN （或CS域）相连的网络的BGCF3） 在与PSTN （或CS域）相连的网络中，选择一个MGCF,并把S1P信令前转给 MGCFo（4） 生成计费记录3.2.7 信令网关功能 SGW （Signalling Gateway 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/IP和SS7 MTP间进行转换）SGW不对。