软交换与IMS技术研究与对比

摘要：本文介绍了软交换和IMS及其特点，并对软交换和IMS的区别进行了研究分析、对比。

关键词：通信技术；软交换；IMS；SIP;

中图分类号： S972.7+6文献标识码：A 文章编号：

1.软交换及其特点

1.1软交换的提出

软交换概念是20世纪90年代后期在IP电话的基础上逐步发展起来的，是在通信网由窄带向宽带过渡，由电路交换向分组交换演进的过程中逐步完善的。它继承了电信网集中控制的架构和可靠的信令技术，采用分层的机构实现了呼叫控制和媒体处理相分离的原则。经过几年的发展，软交换在国内电信、移动、网通等运营商的网络上实现了大规模的商用。运营商采用软交换技术实现了公共电话交换网（PSTN）向NGN的演进，通过引入彩铃、“一号通”等新业务实现了业务收入的持续增长，并降低了总体运营成本。

1.2软交换的特点

以软交换为核心的NGN基于IP网络，实行业务、控制、承载以及接入分离和开放的架构。与传统PSTN相比具有下述特点：

（1）突破地域组网限制

交换机基于有连接的TDM网络，这限制了一个局点的覆盖范围。由于基于IP分组网络，一个软交换控制的Dateway可以分布在不同的地域。这个组网能力上的重大突破，带来了运营的巨大变革。

（2）突破64KTDM带宽约束

在PSTN时代，通信信息基于64 kbit/s的TDM通道进行传递，主要传递语音信息，也少量支持视频传递。质量稍好的视频信号需要同时连续占用多个64 kbit/s同步通道，这个约束使得PSTN中开展视频业务受到了限制。在NGN中，媒体流跑在IP分组承载网络中，网络对媒体流的带宽没有约束。

（3）扩展了人机交互手段

普通话机是人们使用PSTN的单一接口，这个接口简单而且标准化。普通话机过于简单的交互能力约束了PSTN的新业务发展，多数智能业务是依靠按键机械而烦琐的交互来提供业务的。NGN基于IP网络，Internet为NGN提供很多成功的人机交互的方法。在NGN上，人们自然而然地会提出对业务进行WEB自助管理的要求。

2.IMS及其特点

2.1 IMS的提出

IMS最早是由3GPP R5版本在核心网引入的。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。IMS具有3层结构（如下图）。

IMS网络结构图

从图中可以看出，在这个3层结构中，IMS集成了会话功能、连接控制和应用服务框架功能。IMS架构不但被国际主流的ITU-T、3GPP、ETSI等标准组织所采纳，也得到了国际上各主流设备商和运营商的支持，各设备商纷纷将依照IMS体系架构开发NGN系统，运营商也在积极开展IMS的试商用。

2.2 IMS技术的特点

IMS首先在移动网络的分组部分中出现并成为标准架构，并成为固定网的核心控制层的目标形态，IMS具有如下特点。

（1）IMS是一个核心控制层，接入IMS网的接入网是IP-CAN，即接入网可以是任何IP网，如WCDMA网、WLAN或ADSL，Cable 都可以接入到IMS域。IMS提供的核心控制层面与接入无关，实现真正的FMC。

（2）IMS可以实现号码与人的绑定，不管用户采用什么终端，使用哪种接入网进行通信，IMS都可以用一个号码来标识这个用户。并且用户可以同时注册在多个不同类型的终端上实现一号通。

（3）IMS网络结构中，应用层面与接入网络无关，业务层面通过开放的接口与IMS控制层面相连。这种结构使业务开发商可以非常独立地开发业务，然后通过IMS提供给各种接入环境下的用户，大大加快了业务开发速度。

（4）IMS域具有漫游的特性，不管用户从哪里接入网络都可以通过IMS漫游或者GGSN漫游的方式回到归属的CSCF提供服务。

（5）IMS具有控制网络资源使用的能力，用户对网络资源的控制受到IMS的限制。

（6）IMS能对业务进行有效而灵活的计费，能提供会话的业务类别、业务流量、业务时段等基本信息，供运营商制订不同的计费策略。

3.IMS和软交换的区别

3.1IMS和软交换设计初衷不同

从最初设计思路来看，软交换技术最初应用于固定网中，用于实现PSTN向分组交换网的演进。随着软交换技术的发展和成熟，被渐渐引入到移动网中。在3GPP R4版本中采用软交换技术，随后为了实现多媒体业务，又在R5 阶段引入了IMS为基础的多媒体服务解决方案。

3.2多媒体协同能力不同

软交换提供传统连接型的会话能力，主要是语音或视频的连接，用户像使用PSTN电话一样使用软交换控制的NGN电话。相比之下，IMS提供了更加灵活的会话能力，突破了单一连接的模型。这主要表现在2个方面。

（1） 消息型的通信能力：基于SIP协议的IMS自然地解决了消息型的通信能力，消息型业务在Internet中大量存在，提供了消息型业务才能使得IMS业务进入Internet，在Internet上运营业务。

（2） 多种媒体协同通信能力。

软交换下的用户主要通过单一话音媒体连接进行沟通，也可以进行语音加视频双媒体通信。在现实世界中，人与人当面沟通是通过多种媒介形式传递信息异步协同开展的。IMS试图模拟现实世界的沟通，在一次通信过程中，可以根据需要发起多种形式的媒体会话。

3.3漫游性能不同

终端漫游指同一个终端在电信网络中的不同位置接入使用，可以在业务正在使用中移动而不影响业务持续使用。在软交换的NGN中，没有固定用户漫游规范，各运营商在NGN建设实践中提出了各自的理解，并试图建立企业内的终端移动接入规范。移动性是跨地域跨设备的业务，规范与协作是漫游业务推出的前提；单靠少数运营商，或少数设备制造商不能实现真正有价值的漫游业务。IMS恰恰是先制定规范后实施的系统，它原本试图为移动网络分组域提供业务，故一开始就考虑了移动性；IMS增加为固定网提供业务的时候，也考虑了固定网用户的移动。

3.4实现方式不同

软交换与IMS体系架构的区别主要在IMS的控制系统是CSCF，而软交换的控制功能则是基于H.248。另一个区别就是IMS的控制系统只处理用户的呼叫，用户的业务由数据和应用系统提供，而软交换不仅要处理呼叫还要负责提供用户的业务。

（1） 业务层

软交换和IMS都把呼叫控制和业务应用相分离，以开放的面向第三方的业务接口作为自身重要的特性。软交换提供业务的主要方式是应用编程接口（API）与应用服务器配合，以提供新的增值业务。在IMS业务实现体系架构中，定义了用作业务控制参考点的IMS业务控制（ISC）接口，用以实现和基于SIP的应用服务器的互通。

（2）控制层

从控制层看，软交换由一个功能实体完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互联互通功能、用户数据管理、PSTN业务逻辑系统功能等。而IMS把上述功能进一步细化为更多的独立功能子实体，如呼叫会话控制功能（CSCF）、媒体网关控制功能（MGCF）、接入网关控制功能（AGCF）、媒体资源控制功能（MRCF）、出口网关控制功能（BGCF）。位于核心的CSCF又细化为CSCF（P-CSCF）、服务CSCF（S-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）