中国联通IMS总体建设方案.docx
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中国联通IMS总体建设方案
中国联通IMS总体建设方案V1.0
2012年8月
一.总体原则
（1）本方案主要用于指导中国联通2012年的IMS网络建设。
（2）现阶段，中国联通IMS建设主要用于PSTN网络改造。
利用IMS实施固网改造的省分，在IMS网络建成后，可结合光进铜退以及网络瘦身等进度，分步骤实施PSTN网用户向IMS网络迁移，逐渐形成IMS+软交换的网络架构。
后期再考虑固网软交换向IMS的演进。
（3）对于RCS，待其具备商用条件后，再考虑RCS的引入方案。
本版本方案暂不包括RCS业务的接入需求。
二.IMS提供的业务及业务模型
1.IMS提供的业务
（1）PSTN基本语音业务和补充业务：
包括主叫号码识别显示、主叫号码识别限制、主叫号码识别限制逾越、无条件呼叫前转、遇忙呼叫前转、无应答呼叫前转、不可及呼叫前转、呼叫等待、呼叫保持、三方通话、呼出限制、免打扰服务、缩位拨号、热线服务（即时热线、延时热线）、闹钟、查找恶意呼叫、遇忙回叫、闭锁业务（闭锁所有出呼叫、闭锁所有入呼叫），传真业务（IMS传真终端间、IMS和PSTN终端间的传真）。
（2）传统智能业务：
包括彩铃、固网VPN、综合VPN、卡类、预付费和同振顺振等业务。
此类业务大多需要现网SCP等智能网平台配合实现。
（3）多媒体电话业务：
包括多媒体基本语音业务、多媒体补充业务。
2.业务模型
话务模型如下表所示：
项目
取值
单位
注册
初始注册
0.2
次/用户/忙时
重注册
4
次/用户/忙时
注销
0.1
次/用户/忙时
基本业务
忙时每用户平均音频话务量
0.03
Erl
忙时每音频呼叫平均占用时长
90
秒
IMS主叫比例
50
%
IMS被叫比例
50
%
互通比例
IMS用户呼叫IMS用户
5
%
IMS用户呼叫外网用户
95
%
业务渗透率
传统智能网业务
100
%
彩铃业务
30
%
三.IMS组网结构
1.总体结构
IMS网络采用分省部署IMS核心网络、省际互联的方式，组网采用单级结构，信令和媒体都采用扁平化组网。
现阶段全国层面设置ENUM/DNS和全国业务AS；未来随着业务发展的需求，再在全国层面考虑设置IMS核心网设备的问题。
ENUM/DNS服务器网络采用两级结构组网，包括省级ENUM/DNS服务器和集团级的根ENUM/DNS服务器两级。
●省级ENUM/DNS服务器以省级部署的IMS为单位设置，存贮、管理所在省的路由数据和省用户的数据，完成与之对应的信令路由查询和解析。
对于省内分大区建设IMS的省分，各大区的ENUM/DNS存储本大区的路由数据和用户数据，同时省会所在大区ENUM/DNS还兼做本省的出入口ENUM/DNS，负责转发根ENUM/DNS与非省会大区的ENUM/DNS之间的查询消息。
●全国级的根ENUM/DNS服务器全国集中独立设置，存储管理跨省的和集团层面的路由信息查询数据、以及未来全国用户的数据。
当进行跨省呼叫、用户漫游注册、触发集团层面的业务时，可以通过集团的根ENUMDNS服务器进行跨省的域名、网元IP地址、ENUM的查询/解析。
现阶段IMS组网结构图如下所示：
2.集团层面
集团层面网络由集中部署的集团IMS业务层和集团层面的根ENUM/DNS服务器组成。
集团IMS业务层的AS由全国层面的业务管理平台进行管理，提供的业务有如下几类方式：
●为跨省的政企大客户提供业务
●为各省用户提供全国集中部署的业务
集团层面的根ENUM/DNS服务器负责存储管理跨省的、集团层面的路由信息查询数据，分别设置在北京和广州两地，两地根ENUM/DNS数据完全一样。
北方10省IMS选择北京根ENUM/DNS作为主用、广州根ENUM/DNS作为备用；南方21省IMS选择广州根ENUM/DNS作为主用、北京根ENUM/DNS作为备用。
对于跨省的ENUM/DNS查询，根ENUM/DNS服务器负责到对应的目标省的入口ENUM/DNS服务器查询，并将查询结果反馈给主叫省的ENUM/DNS服务器。
3.省内层面
3.1网元设置方案
●北方10省IMS系统为双大区设置，南方各省采用单大区设置方式，IMS系统核心设备集中部署在大区中心，北方除北京、天津外的8省的双大区中心设置在不同的本地网，南方各省的IMS系统核心设备集中设置在省会。
●S/E-CSCF/BGCF、I-CSCF、P-CSCF、HSS/SLF、MGCF、MMTELAS、MRFC/MRFP、IM-SSF、CCF、业务开通设备和OMC等网元在大区中心设置，负责为本大区的用户提供服务，其他业务AS在省会城市集中设置。
●同一大区、本地网的核心设备应安装在不同的机房，以保证相同功能的多台设备的地理容灾。
●S-CSCF设置在大区中心，单台设备容量不应超过200万用户，E-CSCF、BGCF应与S-CSCF合设。
●省内各大区设置I-CSCF，省会所在大区的I-CSCF兼作省际入口，各大区的I-CSCF可以访问省内其它大区的HSS/SLF、S-CSCF。
●P-CSCF集中设置在大区中心，单台设备容量不宜超过160万。
●HSS/SLF集中设置在大区中心，单台HSS设备容量不宜超过500万用户。
●MGCF集中设置在大区中心，单台设备容量不宜超过600万BHCA；北方十省各本地网均设置IM-MGW；南方省互通业务量较大的本地网设置IM-MGW，设备起设门限为1500Erl互通话务量，互通业务量较低本地网的IM-MGW可集中设置在大区中心，随着IMS网络规模的扩大，IM-MGW再根据互通业务量发展情况下沉到相应的本地网。
●H.248用户规模较大的地市设置AGCF，设备起设门限为6万用户；用户规模较小的本地网集中在大区中心设置AGCF，单台设备最大容量不宜超过60万用户。
●MMTELAS及其业务MRF、IM-SSF设置在大区中心，负责为本大区用户提供服务，其他业务AS及其业务MRF集中设置在省会城市，各类AS及其MFR容量不宜超过200万用户。
●各个大区中心设置ENUM/DNS，负责大区内ENUM/DNS查询，存储大区内的ENUM/DNS查询数据；省内大区间的ENUM/DNS可直接进行互访，省会所在大区ENUM/DNS兼作省际出入口。
各大区单台ENUM/DNS设备容量不宜超过500万用户。
●SBC应同时满足SIP和H.248接入，单台SBC容量不宜超过40万用户；北方十省所有本地网根据容量需求设置SBC；南方省经过SBC的用户容量较小的本地网，SBC集中设置在大区中心；SBC设备容量超过6万的本地网在本地网内设置SBC。
●在大区中心设置IMSOMC设备，用于管理本大区的IMS设备、数据通信设备、AS服务器等。
●在每个大区中心设置一套CCF设备，用于采集本大区内IMS实体产生的计费话单。
●在每个大区中心设置一套业务开通设备，与各省现有的BSS系统对接，实现本大区内IMS用户开、销户等功能。
●在大区中心设置相应的网络设备，包括局域网交换机、防火墙、CE路由器等。
3.2容灾方案
为了提升IMS网络的容灾组网的能力，需要考虑IMS网络的容灾方案，IMS容灾组网主要考虑以下几种方式：
●1+1主备：
在正常情况下，主用设备处理全部业务，备用设备处于备用状态，一旦当主用设备故障失效时，进行主备转换，由备用设备接替工作。
●1+1互备：
在正常情况下，两台设备以业务分担（负荷分担）方式工作，每台设备都只负责一部分业务量，一旦一台设备故障失效时，则由另一台设备来接管其工作。
●负荷分担：
在正常情况下，N个设备以互为备份、业务分担方式工作，设备之间不进行容灾数据的同步，一旦一个设备故障失效时，则由剩下的N-1个设备以分担方式接管其业务。
●POOL：
在正常情况下，N个设备组成一个池，池内设备以负荷分担方式工作，设备之间的容灾数据通过设备之间同步或通过其他网元共享，一旦一个设备故障失效时，则由池中其他可用设备接管或通过一定方式获取共享的容灾数据接管其业务。
●双归属：
在正常情况下，网关设备主归属于一台控制设备，从归属于另一台控制设备，由主归属控制设备提供业务，一旦主归属的控制设备故障失效时，网关设备切换到从归属控制设备，由从归属控制设备提供业务。
●双机热备：
在正常情况下，一台主机控制全部业务，另一台备机处于热备份状态，与主机数据同步并监测主机心跳，一旦主机故障失效时，备机实时接替主机工作。
通过容灾备份功能的实施，能够保证在单个局点故障失效或承载网络中断时，异地局点能够进行容灾业务接管，容灾方案需要考虑支持容灾备份功能的网元主要涉及：
P-CSCF，I-CSCF，S-CSCF，IM-SSF，MRFC，AGCF，SBC，HSS/SLF，AS，ENUM/DNS，MGCF，CCF等，这些网元容灾组网方式考虑选择如下：
●P-CSCF和I-CSCF首选采用负荷分担方式，并能平滑过渡到Pool方式，S-CSCF首选采用1+1互备方式，并能平滑过渡到Pool方式；
●IM-SSF采用负荷分担方式；
●MRFC采用负荷分担方式；
●AGCF采用1+1互备方式，H.248节点采用双归属方式容灾；
●SBC单一局点考虑双机热备或者单机双板，不同局点采用1+1互备方式；
●HSS/SLF采用1+1互备或1+1主备方式；
●AS采用1+1互备方式；
●ENUM/DNS采用1+1互备方式；
●MGCF采用1+1互备方式，并且采用MGW的双归属容灾；
●CCF单一局点考虑双机热备或者单机双板，不同局点采用1+1互备方式。
四.传统智能业务的触发方案
在IMS架构下，所有业务的实现都可以通过设置相应的AS来实现。
不过对于传统智能业务的继承，考虑到业务一致性以及网络割接的难度，一般会采取以下几种方式：
（1）话路迂回到现有汇接局触发智能业务。
如下图所示：
IMS域的呼叫通过MGCF路由到固网汇接局，智能业务通过汇接局触发到现有智能网SCP实现。
这种方式实现技术难度低，业务触发和业务控制分别利用现网的汇接局和SCP实现，但是IMS域内用户之间的智能业务呼叫会额外占用IM-MGW至汇接局语音中继。
（2）通过IMS-SSF实现。
如下图所示：
该方式简化IMS用户业务流程，IM-SSF负责完成INAP/CAP协议到IMSSIP协议的转换，IM-SSF完成业务触发，而业务控制仍旧由SCP完成。
这种方式无需话路迂回到汇接局，因此IMS域内用户之间的智能业务呼叫不需要额外占用IM-MGW至汇接局端口资源，但该方案的实现需要事先完成IM-SSF和省内甚至本地SCP的对接测试，技术难度稍大，并且增加了新的业务节点。
（3）通过SCP支持SIP协议实现。
如下图所示：
该方式与方案
（2）类似，业务控制仍旧由SCP完成，但是由SCP提供SIP接口实现和IMS控制层的对接。
这种方式无需话路迂回到汇接局，因此IMS域内用户之间的智能业务呼叫不需要额外占用IM-MGW至汇接局端口资源，并且无需像方式
（2）那样引入了新的业务节点。
不过此方案需要SCP支持SIP协议，并且完成IMS和省内甚至本地SCP的对接测试，SCP的改造成本和技术实现难度均较大。
（4）新建AS平台替换现有的SCP设备。
如下图所示：
此类方式的业务触发和业务控制均在IMS内实现，没有话路迂回，但是由省内传统智能业务按照省甚至本地部署、其业务逻辑不尽相同，因此新建AS完全继承现有SCP的业务逻辑技术难度较大，成本也较高。
综合各方面的考虑因素，在IMS建设初期，传统业务的继承方式应主要以方式
（2）为主，部分省份SCP具备方案（3）的实施条件，也可以参照方案（3）来继承传统智能业务。
方案（4）虽然是终极目标，但目前各省的业务平台数量众多，个别省分还同时存在本地智能平台和省内智能平台，各平台的标准不统一，迁移难度较大，后期再考虑现有智能网平台的逐步迁移，且实际操作时可先在同厂家平台之间实现迁移。
五.互联互通
1.互联互通原则
IMS与其它电路域网络（包括联通固网、联通移动网、其他运营商）的互通遵循如下原则：
（1）北方统一通过固网汇接局完成IMS与其他电路域网络互通；
（2）南方结合现有网络资源的富裕程度、互联互通的便利性以及互通成本等因素，选择综合关口局或固定软交换实现IMS与其他电路域网络的互通。
2.IMS域间互通
大区间/省际IMS域间互通，通过S-CSCF和I-CSCF进行互通。
3.IMS与联通固定语音网的互通
（1）北方：
本地汇接局为软交换SS/TG的省
IMS侧通过MGCF实现信令的转换和互通，通过IM-MGW实现媒体的转换和互通。
MGCF设置在大区中心，IM-MGW设置在本地网内。
IMS与固定软交换之间互通，通过MGCF与软交换SS配合完成信令互通；IM-MGW与TG配合完成媒体互通。
MGCF/IM-MGW优先采用IP方式和软交换汇接局互通。
目前，IMS与省内固定软交换采用不同的承载网络，在双方的承载网络实现互通前，可以通过IM-MGW跨接IMS和固定软交换两张承载网的方式，实现IMS和固定软交换在业务层的IP互通。
具体跨接方式可参见第七章承载方案中的相关描述。
此时IMS网络与联通固定语音网的互通如下图所示：
如果省内软交换不具备和IMS采用IP方式互通的条件，可采取TDM互通方式。
TDM互通的如下图所示：
（2）北方：
本地汇接局为PSTN汇接局MS的省
IMS网络与联通固网通过IM-MGW实现语音媒体的转换和互通、通过SG实现NO.7信令的互通。
MGCF实现对媒体互通的控制和信令的转换。
IMS的SG与本地MS配合完成信令互通；IM-MGW与MS配合完成媒体互通。
IMS网络与联通固定语音网的互通如下图所示：
（3）南方：
本地网内设有综合关口局（GMSCServer/GMGW）或固定软交换
IMS网络与联通固网通过MGCF实现信令的转换和互通，通过IM-MGW实现媒体的转换和互通。
●选择综合关口局实现互通的本地网，MGCF与GMSCServer配合完成信令互通；IM-MGW与GMGW配合完成媒体互通。
●选择固定软交换实现互通的本地网，MGCF与SS配合完成信令互通；IM-MGW与TG配合完成媒体互通。
（a）当通过综合关口局实现互通时
对于综合关口局已经完成了语音IP化改造的省分，由于IMSVPN与移动软交换VPN没有互通，因此可以通过IM-MGW跨接IMS和移动软交换两张VPN的方式，实现IMS和移动软交换在业务层的IP互通。
具体跨接方式可参见第七章承载方案中的相关描述。
此时IMS网络通过综合关口局实现与联通固定语音网的互通如下图所示：
对于尚未实施综合关口局语音IP化改造的省分，可MGCF/IM-MGW可采用TDM方式和综合关口局实现互通
此时IMS网络通过综合关口局实现与联通固定语音网的互通如下图所示：
当通过固定软交换实现互通时
（b）当通过固定软交换实现互通时
目前，IMS与省内固定软交换采用不同的承载网络，在双方的承载网络实现互通前，可以通过IM-MGW跨接IMS和固定软交换两张承载网的方式，实现IMS和固定软交换在业务层的IP互通。
具体跨接方式可参见第七章承载方案中的相关描述。
IMS网络与联通固定语音网的互通如下图所示：
如果省内软交换初期暂不具备和IMS采用SIP-I互通的条件，可先采取TDM互通方式，后期再转成SIP-I互通的方式。
TDM互通的如下图所示：
4.IMS与联通移动网电路域的互通
（1）北方
IMS网络与联通移动网电路域的语音不直接互通，而是经由联通固定语音网转接。
IMS发起的去话送至固网汇接局后，后续话务则按照现有的固网用户的方式进行；移动网电路域用户发起来话先按照现网路由送至联通固定语音网，然后再按照固定语音网用户和IMS用户互通方式的完成后续话路的接续。
（2）南方
IMS网络与联通移动网电路域的互通话务，通过与固定软交换或综合关口局转接。
IMS发起的去话送至固定软交换或综合关口局后，后续话务则按照现有的固网用户的方式进行；移动网电路域用户发起来话先按照现网路由送至联通固定语音网，然后再按照固定语音网用户和IMS用户互通方式的完成后续话路的接续。
5.IMS与其它运营商的语音互通
IMS网络与其他运营商的语音互通技术要求按照现有的固网方式进行，，不考虑IMS网络与其他运营商网络的直接互通。
对于部分省已经采用软交换综合关口局与其它运营商互通的情况，则通过综合关口局疏通。
如下图所示：
对于没有采用软交换综合关口局与其它运营商互通的情况，则遵循固网现有路由原则，按照现有固网与其他运营商互通的方式进行路由组织。
如下图所示：
六.路由原则和路由计划
1.IMS域内路由查询原则
IMS网内的路由方式有静态配置和动态解析两种，前者通过在IMS网元上配置相邻网元的IP地址及路由实现话路的接续，后者则是IMS网元通过到DNS服务器进行域名解析得到下一跳的IP地址。
基于容灾备份和便于后续网络调整的考虑，IMS网元间的路由建议优先采用DNS动态解析方式。
基于ENUM/DNS的动态解析路由方式具体如下：
（1）注册场景：
主叫用户接入地P-CSCF依据主叫归属域名信息，查询接入地DNS，得到主叫用户IMS归属域的I-CSCF地址，将注册请求消息路由至主叫归属域I-CSCF。
I-CSCF查询主叫用户所在的HSS，得到用户归属的S-CSCF域名后查询DNS得到S-CSCF地址，将注册请求路由至用户归属S-CSCF。
鉴权通过后，将为用户本次注册过程提供服务的P-CSCF/AGCF和S-CSCF通过service-route通知给用户。
（2）会话场景：
主叫侧：
主叫用户通过域名解析将会话请求发送到注册的P-CSCF/AGCF，P-CSCF/AGCF根据用户service-route中的S-CSCF域名查询DNS将呼叫路由到主叫S-CSCF。
当以SIPURI形式拨打被叫用户时，主叫S-CSCF不需要查询ENUMServer。
当以TELURI形式拨打被叫用户时，主叫S-CSCF需以全局格式（含国家码“+86”）的TELURI在主叫用户归属省级ENUMServer进行arpa域名查询。
主叫归属省级ENUMServer根据被叫用户号码区号判断是否为省内用户。
●被叫用户为省内用户
省级ENUMServer存有省内所有IMS用户的码号与arpa域名的映射关系。
省级ENUMServer获取被叫SIPURI，并通过DNS对被叫域名进行解析，获得被叫用户归属网络I-CSCF地址，并完成后续路由。
若ENUM查询失败，则返回查询失败响应。
S-CSCF判断被叫用户为非IMS用户，并进行后续路由。
●被叫用户为省外用户
省级ENUMServer向全国级ENUMServer递归查询。
全国级ENUMServer对被叫TELURI进行码号分析，识别被叫归属省，将查询请求转发至被叫归属省级ENUMServer。
被叫归属省级ENUMServer对被叫TELURI进行解析。
若解析成功，则向全国级ENUMServer返回成功响应，并在响应中携带被叫SIPURI。
主叫IMS域依据得到的被叫SIPURI进行DNS查询，获取被叫归属省I-CSCF地址，进行后续路由。
若解析失败，被叫归属省级ENUMServer则返回失败响应。
S-CSCF判断被叫用户为非IMS用户，并进行后续路由。
被叫侧：
会话请求到达被叫I-CSCF时，I-CSCF查询被叫用户所在的HSS，得到用户归属的S-CSCF域名后查询DNS得到S-CSCF地址，将会话请求路由至用户归属S-CSCF。
S-CSCF通过用户注册时的service-route进行DNS查询，将呼叫路由到被叫所在P-CSCF/AGCF。
2.IMS域内互通路由计划
IMS域内话务分为省内和省际呼叫两种。
大区制组网的情况下，省内跨区呼叫和省际呼叫会涉及到省二级ENUM/DNS和省三级ENUM/DNS的递归查询。
示例中以“省级ENUM/DNS”简化描述，未对省内两级ENUM/DNS递归查询进行详细示例。
（1）省内呼叫
IMS用户拨打省内IMS用户，主叫S-CSCF基于ENUM/DNS解析将呼叫路由至被叫I-CSCF，I-CSCF通过查询HSS得到为被叫服务的S-CSCF，从而将话路路由到被叫。
（注：
P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF将话务路由到对方时都要根据域名进行DNS解析，本方案中为简化描述，未在信令路由示例图对该步骤进行专门标示。
下同）
信令路由：
媒体路由：
（2）省际呼叫
IMS用户拨打省际IMS用户，主叫S-CSCF基于ENUM/DNS查询将呼叫路由至被叫I-CSCF，I-CSCF通过查询HSS得到为被叫服务的S-CSCF，从而将话路路由到被叫。
信令路由：
媒体路由：
3.IMS域与联通固网语音互通路由计划
IMS域与联通固网语音互通时，北方统一通过固网汇接局进行互通，南方通过综合关口局或固定软交换进行互通。
以下以北方省份为例进行IMS的路由示例。
3.1IMS用户与联通固网用户语音互通路由原则
（1）IMS用户呼叫省内联通固网用户时，通过被叫侧的固网汇接局疏通。
（2）IMS用户呼叫省际联通固网用户时，可采用就近入网的方式，IMS将呼叫疏通至主叫侧固网汇接局，固网汇接局疏通至固网长途局，通过固定语音长途网转接至被叫用户。
（3）联通固网用户呼叫IMS用户均就远疏通至被叫侧本地汇接局后，后续的话路疏通遵循固网现有路由原则。
3.2IMS用户与联通固网用户语音互通路由组织
（1）省内去话路由
IMS用户呼叫省内联通固网用户时，按照互通点的设置分为两种情况：
（1）若被叫侧本地汇接局为软交换SS/TG，通过SS/TG疏通；
（2）若被叫侧本地汇接局为PSTN汇接局MS，通过MS疏通。
●被叫侧本地汇接局为SS/TG
IMS用户作为主叫发起到以上类型用户的呼叫时，主叫S-CSCF查询ENUMServer解析失败，通过BGCF将呼叫路由至MGCF，MGCF根据主叫及被叫号码字冠分析将呼叫路由至被叫固网汇接局。
信令路由：
媒体路由：
●被叫侧本地汇接局为MS
IMS用户作为主叫发起到以上类型用户的呼叫时，主叫S-CSCF查询ENUMServer解析失败，将呼叫路由至MGCF，MGCF根据主叫及被叫号码字冠分析将呼叫路由至被叫固网汇接局MS。
信令路由：
媒体路由：
（2）省际去话路由
IMS用户呼叫省际联通固网用户时，采用就近入网的方式。
主叫S-CSCF两级ENUMServer查询解析失败，将呼叫路由至MGCF，MGCF根据主叫及被叫号码字冠分析将呼叫路由至主叫固网汇接局SS/MS。
固网汇接局疏通至固网长途局，通过固定语音长途网转接至被叫用户。
信令路由：
媒体路由：
（3）来话路由
联通固网用户拨打IMS用户，到达被叫固网，固网汇接局SS/MS根据被叫号码字冠分析将呼叫通过MGCF路由至指定I-CSCF，I-CSCF查询SLF/HSS得到被叫所在的S-CSCF，将呼叫路由至被叫。
信令路由：
媒体路由：
4.IMS域与联通移动网语音互通路由计划
北方IMS网络与联通移动网电路域的语音不直接互通，而是经由联通固
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