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融合 IMS网络架构综述周成贵

（中国移动通信集团湖北有限公司咸宁分公司，湖北咸宁 437000）

摘要：文章主要介绍了中国移动湖北分公司现网融合 IMS（Ip multimedia subsystem）网络架构。具体阐述了湖北移动融合 IMS网络分阶段部署以及铁通关口局融合改造的应用，由此实现了 IMS网络“控制层固定、移动融合组网，业务层和接入层固移分设”的目标。

关键词：IMS；VoLTE；MGCF；融合；网络架构中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2018）12-0226-03

Convergent IMS Network Architecture ReviewZhou Chenggui

(Xianning Branch, China Mobile Communications Group Hubei Co.,Ltd. Xianning 437000, China)Abstract: This paper describes the convergent IMS (Ip multimedia subsystem) network architecture being used by China MobileCommunications Group Hubei Co.,Ltd（Hubei CMCC）. It elaborates the application to grading development of convergent net-work and convergent reformation of China Railcom GMSC. Hubei CMCC has materialized an IMS network of“Fix MobileConvergence in control layer, Fix Mobile Separation in service and access layers”.Key words:IMS; VoLTE; MGCF; convergent; network architecture

1 概述随着中国移动引入 VoLTE之后，网络变得异常复杂。中

国移动网络同时涵盖了 GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、固话四张网络，涉及了 CS电路域核心网、PS分组域核心网、IMS核心网三个域的网络网元。但随着时间的推移，传统的 CS网络将会消亡，目标网络将演变成纯 PS域的业务网络。IMS成为面向多种分组接入的统一语音和多媒体业务控制平台。为了

优化网络结构，提升网络质量，遵循“控制层固定、移动融合组

网，业务层和接入层固移分设”的原则，湖北移动分阶段部署

建设了中国移动 IMS系统——CM-IMS。

2 网络现状中国移动集团对 CM-IMS 的定位是核心网演进的架构，

是中国移动提升网络业务能力、应对全业务运营和互联网竞

争的重要手段，同时也是中国移动 4G VoLTE的目标方案[1]。

CM-IMS 核心网采用分省部署的方式，VOLTE IMS 和固网IMS的控制层融合组网，同时满足 VoLTE用户和固网用户需求。湖北移动在充分利旧现有网元，结合全省网络现状，分阶

段部署建设了湖北移动 IMS网络。实现了 IMS网络融合，并完成铁通关口局融合改造，实现铁通TD固话和公众固话业务全部通过移动核心网络承载和计费。

湖北移动现阶段 IMS网络架构（简称融合 IMS）如图 1：

图 1 融合 IMS网络架构

从图 1可以看到，融合 IMS网络接入网网元有固网 SBC（用户接入控制功能实体）、AGCF/TG（TDM中继接入网关/中继网关）、VoLTE SBC/P-CSCF（会话控制功能实体），IMS网络包括固网 IMS和 VoLTE IMS两部分。以湖北移动为例，固网IMS负责全省的固话业务。VoLTE IMS责是围绕武汉和襄阳两个大区中心布局建设。武汉大区 VoLTE IMS 负责武汉大区（武汉、孝感、黄石、黄冈、鄂州、咸宁、江汉、荆州、宜昌、恩

施）的 VoLTE业务。襄阳大区 VoLTE IMS负责襄阳、十堰、荆门、随州等地市的 VoLTE业务 [1]。本文图 1中未分区进行绘制。

融合 IMS接入层采取固移分设的方式部署。TDM PBX 用户由 TG 设备经 IP 承载网与 AGCF 对接，

再由 AGCF通过 IP承载网实现与 IMS域 I/S-CSCF连接及对媒体面 TG 的控制。AGCF 主要承担用户注册和疏通功能。实现铁通固网客户向移动网络迁移的目标要求。

IMS固网用户通过固网 SBC接入 IMS域。固网 SBC提供接入网与 IMS核心网之间的 NAT穿越、接入控制、QoS控制、信令和承载安全以及 IP互通等功能[2]。

VOLTE用户通过 VOLTE SBC接入 IMS域 P-CSCF，现网中 VoLTE SBC与 P-CSCF为物理合设设备。P-CSCF提供注册鉴权、信令保护、信令压缩、媒体授权、QoS控制、信令路由、紧急呼叫、漫游计费等功能。固网 SBC与 VOLTE SBC由于功能差别较大，采用独立设置。

由于存储的用户数据有所不同，为避免支撑系统额外改

造，现阶段固网 CM-IMS HSS 与三融合 HSS（HLR/AuC、VoLTE IMS-HSS、EPS-HSS三合）分设。

VoLTE AS由SCC AS（提供语音连续性）、锚定SCP和 IM-SSF功能（智能网业务触发功能）组成，同时还具备MRF（负责媒体资源的控制和处理）、计费网关等功能。

固网 AS主要向 IMS固网用户提供多媒体电话业务、统一Centrex、多媒体彩玲、语音会议、即时消息、状态呈现以及能力开放等功能。

另外，融合 IMS网络独立增设MGCF网元与软交换关口局 GMSC相连，用于 IMS域与 CS域的互通。

2018

（Sum. No 192）

信息通信

INFORMATION & COMMUNICATIONS2018 年第 12 期

（总第 192 期）

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3 融合 IMS网络分阶段部署湖北移动 IMS网络采取分阶段部署，第一阶段采用新建

VoLTE IMS 网络完成 VoLTE 用户的接入。第二阶段完成VoLTE IMS网络和原 CM-IMS网络融合，接入 VoLTE用户和固网用户。

3.1 新建 VoLTE IMS网络

图 2 新建分区 VOLTE IMS网络第一阶段网络部署为原 CM-IMS网络暂时保持不变，继

续接入固网用户，为固网用户提供业务。如图 2所示，新建的VoLTE IMS网络分区接入 EPC武汉、襄阳大区的 VoLTE用户，为全省 VoLTE用户提供业务。VoLTE IMS设备域名保持和 CM-IMS网络设备域名命名方式一致。

VoLTE 网络在 EPC 核心网之上叠加了一个业务控制层IMS。VoLTE IMS网络架构包含：终端、无线接入网、核心网（包含 IMS与 EPC网络）、各类业务平台等[3]。如图 2所示，新建 VOLTE IMS网络重点网元部署方式如下表 1：

表 1 新建 VOLTE IMS部署方式

3.2 VoLE IMS网络与 CM-IMS网络融合第二阶段网络建设方案为 VoLTE IMS 新设备和原 CM-

IMS的老设备进行融合，原 CM-IMS网络的老设备经过升级改造，支持 VoLTE功能。

图 3 第二阶段融合 IMS网络如上图 3所示，对原 CM-IMS中 I/S-CSCF等网元进行设

备升级，新增P-CSCF/SBC等设备用于武汉、襄阳大区 EPC分区接入。融合后的 IMS网络 I/S-CSCF有四套设备，整个网络的入口网元四套 I-CSCF 网元为负荷分担工作方式，四套 S-CSCF网元分成两组分区提供服务，即 S-CSCF1,2处理 EPC武汉大区业务，S-CSCF3,4处理 EPC襄阳大区业务。

原 CM-IMS网络升级改造后的一对 MGCF/IM-MGW3,4（媒体网关控制功能/IMS 媒体网关）用于和现网其他网络互通，与原来的一对 MGCF/IM-MGW1,2，采用负荷分担的工作方式。

4 IMS网络的融合和互通除了 VoLTE IMS和固网 IMS进行网络融合，湖北移动已

完成了铁通关口局融合改造。

4.1 铁通关口局融合改造由于铁通与移动关口局独立设置存在以下问题：

（1）使用铁通号码的CM-IMS用户与他网运营商本地互通需经过铁通关口局，信令和媒体存在迂回。

（2）移动和铁通分别对关口局进行维护和扩容，不利于资源利用。

移动关口局作为融合关口局统一实现与他网运营商互连，

铁通网间话务经融合关口局统一转接，可以降低固网CM-IMS用户到铁通或他网的长途去话受限的风险，同时有利于移动

和铁通资源共享。

湖北移动分阶段进行铁通关口局融合改造。

第一步：取消铁通关口局和电信、联通关口局之间的直连

链路和路由，新增融合中继，将所有铁通号码的CM-IMS固网用户与他网运营商本地互通话务统一由移动融合关口局转接。

第二步：为实现铁通 TDM PBX接入 CM-IMS，替代老化的前置机设备，独立新增TDM中继接入网关AGCF和中继网关 TG（见图 1）。TG部署在地市机房，AGCF部署武汉、襄阳大区机房。铁通的 CM-IMS固网用户通过 TDM中继接入 TG送 AGCF接入 IMS域。4.2 网络互通

湖北移动 CS、PS、IMS三网并存，融合 IMS与本网 CS域之间采用“就近出 IMS，就远入 IMS”的原则进行路由。融合IMS和他网运营商的互通由本网 CS域转接。

IMS是基于 SIP（Session Initial Protocol，会话初始协议）协议系统，而 CS域的控制由 ISUP（Integrated Service DigitalNetwork User Part，ISDN用户部分）协议来完成。

故信令面 IMS域和 CS域GMSC SERVER之间的消息需

信息通信 周成贵：融合 IMS网络架构综述

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RFID防碰撞算法及安全认证协议的研究杨 丞

（长沙学院，湖南长沙 410003）

摘要：射频识别（Radio Frequency Identification）,又被称作无线射频识别，它是一种通信技术，由读写器、电子标签后端数据管理系统这三个部分所组成，现阶段射频识别已被广泛应用到图书馆、高速收费、门禁系统等多个领域，射频识别在给

简化识别工作，提高工作效率的同时，也出现了一系列问题，例如由多个电子标签同时与读卡器通信引起的数据碰撞问

题以及无线通信期间的安全认证问题。本文主要针对这两个方面进行了探讨和研究。

关键词：RFID；防碰撞算法；安全认证协议中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2018）12-0228-02

Research on RFID Anti-collision Algorithm and Security Authentication ProtocolAbstract:Radio Frequency Identification (Radio Frequency Identification), also known as radio frequency identification, is acommunication technology consisting of three parts: the reader and the electronic tag back-end data management system. At pre-sent, radio frequency identification has been widely used. In the fields of library, high-speed toll collection, access control system,etc., radio frequency identification has brought a series of problems, such as data caused by multiple electronic tags communicatingwith the card reader at the same time, to simplify the identification work and improve work efficiency. Collision issues and securitycertification issues during wireless communications. This paper mainly discusses and studies these two aspects.Keywords:RFID; anti-collision algorithm; security authentication protocol

RFID作为一种新兴产业，在工业、交通等到了极为广泛的应用，为了推动其快速发展，相关研究单位都对其做出了一

系列的研究。射频识别技术自身具有很多优点，如抗污染、非

接触式自动识别等等，所以其发展前景十分广阔。在公共交

通的应用上，无线电波能够不受空间范围的限制，通过传输识

别信息，进行端范围内跟踪物品，这样的方法不仅节约劳动力，

还可以提高工作效率。

1 研究现状1.1 技术难题

RFID系统性能的关键指标是通信数据的完整性、正确性以及安全性，这已成为国内外学者的热门话题。数据冲突是

影响标签信息读取过程中数据完整性的关键因素。“标签数

据冲突”意味着当多个标签处于读写器的读写范围内时，它们

将在接收到读写器发送的查询后立即开始发送它们自己的数

要通过 MGCF进行协议转换并转发 [4-5]。同样，中继接入网关

AGCF仅支持 SIP协议而不支持 BICC协议，AGCF与 GMSCSERVER之间的消息也需要通过MGCF进行协议转换（见图1）。

媒体面 TG或 SBC通过 IP承载网先将话音送至 IMGW，然后由 IMGW通过 CS域 IP承载网送至 GMGW（见图 1）。

下表 2为 IMS固网用户、TDM PBX用户（铁通固话用户）呼叫 CS域或他网用户时路由示例：

表 2 融合 IMS网络互通路由示例

例如：当 CM-IMS用户拨打电信 PSTN用户时，UE向注册时发现的P-CSCF/SBC（SBC发现机制[2]）发送 INVITE消息，P-CSCF通过之前的注册过程，记录了用户 S-CSCF的地址，将INVITE 消息转发到 S-CSCF。S-CSCF 收到会话请求后送往MGCF。在收到 INVITE消息之后，MGCF和 MGW通过 H.248协议互通，创建一个媒体连接并将 SIP信令映射成 ISUP信令，向GMSC SERVER发送 IAM消息接续送往电信关口局。

5 结语为了优化网络结构，提升客户感知，遵循“控制层固定、移

动融合组网，业务层和接入层固移分设”的原则，湖北移动分

阶段部署建设中国移动融合 IMS网络，并完成了铁通关口局融合改造。2018年湖北移动对全省软交换关口局进行了升级或替换。所有替换新建 GMSC SERVER，全部支持 MGCF功能。替换新建 GMGW/IM-MGW，全部支持 IM-MGW功能，MGCF融合改造将逐步实现[6]。下阶段，湖北移动 IMS网络将以面向业务融合、多接入统一控制，大力推进核心网融合为目

标，继续为用户提供更优质的网络和客户体验。

参考文献：

[1] 2014年湖北移动 VoLTE建设方案[S].湖北移动,2014[2] 中国移动 CM-IMS技术手册[S].中国移动研究院,2010[3] 袁佳莹.基于 IMS的VoLTE技术实现方案研究[J].信息通

信,2017(12):208-210.[4] 李巍,陈小云. 电路交换与 IMS互通研究[J]. 信息安全与

通信保密,2006(9):83-85.[5] 方长红. VoLTE网络中 MGCF网元融合改造应用[J]. 信

息通信, 2018(05): 201-202.[6] 娄宜. 移动关口局与 MGCF融合部署方案研究[J]. 信息

通信,2018(3):249-250

作者简介：周成贵（1985-），男，硕士研究生，通信工程师中级，现工作于湖北移动咸宁分公司集中维护中心，2018年负责完成咸宁关口局替换、咸宁铁通关口局融合改造等工作，主要研

究方向：交换网与无线网络维护。

2018

（Sum. No 192）

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INFORMATION & COMMUNICATIONS2018 年第 12 期

（总第 192 期）

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