建设IP关口局， 促进5G多媒体业务的互联互通

作者：洪钧

随着VoLTE应用的普及，运营商IMS网络规模也不断扩大。由于历史原因，IMS网络之间的互通仍要通过传统的电路关口局进行，不但效率低下，而且用户体验较差。现在5G网络部署方兴未艾，继续采用电路方式互通已经无法满足需求，必将严重制约5G新业务的发展。

有鉴于此，加速推动IMS网络通过IP方式互通就迫在眉睫了。2019年2月，工信部印发了《IMS网络互联互通试点实施方案》，决定实施IMS网络互通试点工作。经过为期一年卓有成效的工作，目前试点工作已如期完成，并取得了初步成功。

IMS网间互通的系统架构

图1  IMS网间互通的系统架构

运营商的IMS网络各自新增IBCF和TrGW模块（一般可合称I-SBC设备），以实现IP方式直接互通，其中：IBCF实现语音、视频、多媒体业务的信令互通、拓扑隐藏和IP安全防护能力，并提供简单的号码分析路由和黑白名单等功能；TrGW实现语音、视频、多媒体业务的媒体互通、拓扑隐藏和IP安全防护能力，并支持AMR-WB、AMR-NB和G.711等语音编解码格式转换等功能。

IBCF之间的Ici接口负责SIP信令的跨网转发。TrGW之间的Izi接口负责媒体流的跨网转发。IBCF与其它网元（如I/S-CSCF和BGCF）之间的Mx接口采用SIP协议。

IBCF和TrGW同时支持IPv4和IPv6，并能够在两者之间进行版本转换。在网间实际互通时，采用哪种版本由运营商协商确定。

IMS网络互联互通试点

按照工信部的安排，IP关口局建设首先在H省和S省进行试点，中兴通讯负责向试点运营商提供系统设备和技术支持。两地的IP关口局话务量都为20万爱尔兰，采用四套ATCA平台的IBCF/TrGW合一设备组织资源池（今后可以视实际需要引入虚拟化技术），分别连接另外两个运营商。

截至2020年3月，IP网间话务量已占全部网间话务量的45%左右，圆满完成了试点任务，下一阶段将按计划逐步转为正式商用。

运营商A已完成割接的话务量超过8万忙时并发呼叫，主叫是本集团全国VoLTE/VoBB IMS用户，被叫是本省所有地市的Y集团少量VoLTE用户和Z集团大部分VoLTE用户和VoBB IMS用户。

运营商B已完成割接的话务量超过7万忙时并发呼叫，主叫是本集团全国VoLTE用户，被叫是本省五个地市的Y集团VoLTE用户和所有地市的X集团VoLTE用户。

■ 组网方案

试点工程的IMS网间互通逻辑组网架构如图2所示。

图2  IMS网间互通的逻辑组网架构

IP关口局负责VoLTE/VoBB网络和其它运营商的VoLTE/VoBB网络的信令和媒体互通，为此需要新建两对IBCF/TrGW，对外分别和其它运营商的IBCF/TrGW对接，对内与VoLTE/VoBB网络对接。IBCF采用负荷分担方式统一处理全省业务，不再细分到各地市。

同时，考虑到IP关口局的可靠性尚未得到证实，现有电路关口局作为备份互通方式仍然予以保留，VoLTE/VoBB网络通过MGCF/MGW连接到GMSC，并通过七号信令系统和对端GMSC互通。

CS/NGN网络继续通过现有电路关口局互通，不再接入新的IP关口局。

IP关口局必须支持不同运营商之间的计费结算，因此I-SBC设备（确切地说，是IBCF模块）必须能够生成CDR，其中包含IBCF中继标识和主叫用户位置信息等特定信息。

■ 建设方案

IMS网间互通的建设方案如图3所示。

图3  IMS网间互通的建设方案

该方案的基本原则是“分省部署，省间互通”。按照相关规划，IMS网间互通点的设置以省为单位，省内业务通过省会IP关口局互通，省际长途业务采用与现网一致的远端入网方式，通过被叫用户归属的省会IP关口局互通。

IBCF/TrGW的部署方案主要有物理合一部署、虚拟化合一部署和C/U分离部署等三种。但物理合一部署方案不符合网络虚拟化演进趋势，虚拟化合一部署方案在没有GPU加速时编解码转换效率低下，因此通常都采用C/U分离部署方案。

综合考虑各种因素，C/U分离部署方案一般会采用“虚C实U”模式，即控制面基于虚拟化技术，采用标准架式通用服务器，以达到快速灵活部署、弹性伸缩以及资源池共享等目的；媒体面仍然采用专有硬件，以满足高性能编解码转换的需求。

至于IBCF/TrGW的具体部署位置，则由运营商自行确定，但为了提高互通效率，避免长距离传输，互通双方最好能事先协商一致。目前通常的做法是媒体面部署在省会，控制面可以部署在省会，也可以集中部署在大区，以便统一管理。

■ 路由方案

IMS网络的路由方案基于以下三个原则。

（1）不同网络采用不同域名。运营商VoLTE网络的域名规定为sf.ims.mncxyz.mcc460.3gppnetwork.org（其中sf为省份缩写，xyz为网络编号），VoBB网络的域名为sf.oidims.cn（其中oid为运营商标识）。同时新增两个分别代表其它运营商的域名，并在域名前插入被叫归属地的区号，以区分被叫归属地和归属网络，即域名形式为xxx.13y.com（其中xxx为被叫归属地的区号，13y为网络接入号）。

（2）发端查询。全国所有省份IMS起呼的呼叫都在主叫侧查询ENUM。所有Tel格式的被叫号码都必须通过查询ENUM匹配不同的域名来区分其归属地区和归属网络，并按照被叫域名由DNS解析选路，只有在ENUM返回无效结果时才会依据主叫域名。

（3）受端入网。主叫侧查询ENUM后，根据域名将呼叫接续到被叫侧。如被叫查询结果为zzzz@xxx.13y.com（其中xxx为省会城市区号），则该呼叫将接续到S省C市的IP关口局。

此外，试点工程还涉及到容灾、计费和网管等方面，都是比较经典的常规策略，这里就不再一一赘述了。

IMS网络互联互通的未来

在认真总结和分析前一阶段试点工作的经验和问题后，工信部近期下发了《IMS网络互联互通全国推广工作方案》，目前正在征求运营商、制造商和相关研究机构的意见。可以预计，在不久的将来，IP关口局建设工作就会大规模开展，为5G新型语音业务的部署准备好条件。

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