山西科技 文章编号：１００４－６４２９（２０１６）０６－０１００－０４ ＳＨＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１６年第３ｌ卷第６期 收稿日期：２０１６－０９－２０ 浅谈ＩＭＳ系统 罗 江 ，李 涛 （１．国网山西省电力公司信息通信分公司，山西太原，０３０００１；２．山西光远科技有限公司，山西太原，０３０００６） 摘要：随着通信网络的不断发展和ＩＣＴ系统的不断融合，催生了许多业 务系统，这些业务系统也有因为这场通信领域的变革，而发生了翻天覆地 的变化。电话业务是通信网络主要承载的业务之一，也是通信运营商的主 要承载业务，它经历了电路交换阶段和软交换阶段，正在逐步迈向更加融 合的ＩＭＳ阶段。在ＩＣＴ融合发展的大背景下，深入剖析电话业务的发展方 向，以及现在ＩＭＳ系统在各个领域应用时需要注意的地方，并对ＩＭＳ系统 的运维提出独特的看法。 关键词：物联网；电话网络；ＩＭＳ系统 中图分类号：ＴＮ９１５ 文献标识码：Ａ 继以蒸汽技术为代表的第一次产业、以电气 技术为代表的第二次产业和以信息技术为代表的 第三次产业后，以人工智能和物联网为代表的第 四次产业已经到来。很多中国企业敏锐地发现第 四次产业在各个领域的不断发展，给人们的生产、 ＰＴＮ（分组传送网）网络，通信领域和其承载的业务网 都发生了巨大的变化，高带宽、智能化、ＩＰ融合成为其 主要发展方向。 １．１大颗粒业务的驱动 随着企业业务需求的不断提高，ＩＰ电话系统、高清 视频会议系统以及高清视频监控系统等业务不断应用 到企业网中。这样就导致骨干网带宽需求的激增，为 了满足用户各种不同需求，业界相继推出了以波分复 用为基础的ＯＴＮ系统和以ＩＰ软管道为基础的ＰＴＮ系 生活以及行为方式带来了巨大变化。对于传统的通信 领域更是如此，ＴＤＭ（时分复用）网络已经不能满足用 户日益增长的带宽需求以及多样化的业务体验，ＩＰ成 为网络建设的基础。传统固网电话业务也不再是主流 的承载业务，多媒体及移动电话业务成为现代社会的 新宠，这就是ＩＭＳ系统出现的内在驱动力。然而ＩＭＳ 统，用来满足突发的、大颗粒业务的上线部署，这些新 型光网络技术的出现极大地满足了用户的需求。 １．２ 自动故障转移的需要 一（ＩＰ多媒体子系统）系统在各个领域应用的时候，出现 了不同的侧重。 般来说，光通信领域的网络架构以带有故障保 护的形式存在（如环状、网状等），很少采用单链型或星 １通信网的发展 现代通信网是为了满足用户进行便捷的、有效的、 个性的信息沟通而建立和发展起来的。随着三次产业 型组网结构，其主要目的是要保证业务高可用性和连 续性。采用带有故障保护的组网结构可以保护哪些资 源呢？ 的完成，光通信网络逐渐成为了通信网络的主要 承载网络，并且以其低损耗、长距离、高带宽、承载业务 丰富等特点牢牢地占据主要地位，而电话网络、计算机 （１）链路资源保护。一般来说，光传输网络中的节 点如果包含２个方向的连接（无论逻辑连接还是物理 连接），那么一个方向是业务传输方向，另外一个就是 业务保护方向。 如果光传输网中的节点包含多个方向，此处的节 点要么处于环网相交或相切处，要么处于网状互联的 信息网络、视频会议网络、有线电视网络等都成为了其 承载的业务网络。光通信网络本身也从以时分复用为 基础的ＳＤＨ（同步数字体系）网络发展到以波分复用为 基础的ＯＴＮ（光传送网）网络和以ＩＰ软管道为基础的 １００ 骨干节点处。对于相交环或相切环，可以采用ＳＮＣＰ 罗江，李涛浅谈ＩＭＳ系统 本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｃｏｍ 信息工作研究 （子网连接保护）＋复用段保护、复用段＋复用段保护 或者ＳＮＣＰ＋ＳＮＣＰ保护的其中一种；对于网状互联拓 扑结构，由于拆分逻辑环状拓扑太复杂，因此一般采用 ＡＳＯＮ的自动保护方式。 （２）设备节点保护。在光网络网架结构中，除了链 ８ＦＥ、ＧＥ、甚至２ Ｍｂ／ｓ，这样的网络被称为ＯＴＮ网络。 ＰＴＮ支持多种基于分组交换业务的双向点对点连 接通道，具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能 力，提供了更加适合于ＩＰ业务特性的“柔性”传输管 道。ＰＴＮ在ＩＰ业务和底层光传输媒质之间设置了一个 层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送 的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供。 无论以上哪种光网络都在向着ＩＰ网络融合的方向 路故障还可能出现设备节点故障。这样的故障我们一 般又分为２种情况讨论：一是核心骨干层网络节点故 障；二是接人层网络节点故障。 为什么要分为这２种情况来讨论呢？因为这２种 发展，因为ＩＰ融合已经成为当今网络建设的主流方向， 节点在网络结构中起到的作用并不一样。骨干层节点 主要用来转发接人层节点发来的数据，起到网络枢纽 的作用；接人层节点主要用来承接用户数据信息，并转 发给核心骨干节点，起到用户业务接人的作用。一般 来说，核心骨干层都采用网状互联或多环互联方式搭 建，因此在采用了多方向的链路保护方式后，不会因为 某一个骨干层节点故障而影响整个骨干层的数据转 发；接人层节点一般处在网络的末节，且采用单节点方 式部署，因此无论接入层节点有几个方向的连接，在其 设备节点故障后，用户数据都转发不上来。现在越来 越多的企业在进行光网络改造的时候，都会考虑采用 双平面方式进行部署，从骨干层到接人层都有２套设 备，且这两个平面的设备互相连通，这样一来接人层设 备也有了节点保护措施。 １．２ ＩＰ融合发展 无论是哪种光传输网，都不约而同地向ＩＰ融合方 向发展。一般来说，传统ＳＤＨ设备只能承载标准的 ＴＤＭ（即时分复用）业务颗粒，如２ Ｍｂ／ｓ、１５５ Ｍｂ／ｓ、６２２ Ｍｂ／ｓ、２．５ Ｇｂ／ｓ等，但为了满足客户的实际需求，现在 的ＳＤＨ设备都能够支持带交换或路由功能的ＦＥ、ＧＥ 业务，因此，现在的ＳＤＨ设备都称为ＭＳＴＰ（多业务传 输平台）。 传统ＷＤＭ（波分复用）网络开始只是将不同波长 的光信号复用到一根光线中进行传输，到对端后再解 复用到不同波长的业务板上，且分合波过程都是通过 跳接光纤完成的。这样一来，在业务变更或调整的时 候，网络变更将会十分复杂，且两端的设备需要同时留 人进行拆、改、装光纤跳线。为了更方便地承载客户业 务，波分设备在客户侧支路板和线路板间增加交叉功 能，并采用ＲＯＡＤＭ（可重构光分插复用器）的分合波板 卡以实现ＡＳＯＮ功能，将波分网络的最小颗粒精细到 ＯＤＵ０（即１．２５ Ｇｂ／ｓ），到用户侧支路板后可以精细到 也是重要的客户需求。随着高清视频监控、高清视频 会议、ＩＭＳ系统的推广，建网时必须考虑如何贴近这些 业务的需求，如何让系统更方便地接人。 ２电话业务的发展 紧跟通信网的变革，电话网也在发生着潜移默化 的变化，如果说ＮＧＮ让电路交换的电话网变成了软交 换的电话网，那么ＩＭＳ则将电话网带到了另一个新的 高度。电话网是现代典型的通信网络承载业务之一， 从固定电话网到移动电话网络，至今仍发挥着无可代 替的作用。随着客户需求的变化和科技的不断发展， 将两网融合并接人更多的多媒体业务成为了下一代电 话网发展的核心任务。 ２．１ 固定电话网发展趋缓 传统固定电话网（ＰＳＴＮ）在通信网络发展的历史 进程中，发挥着十分重要的作用。不但因为其本身能 提供语音通话功能，而且在其网络上还衍生出来ＩＳＤＮ、 ｘＤＳＬ等很多数字信息业务，这些丰富的接人业务也给 用户信息通信带来很多方便。 从近几年来看，固定电话业务在世界范围内的增 长速度都在趋缓，甚至停滞。是什么原因导致固定电 话网络发展趋缓呢？ （１）移动电话业务的兴起。近二十年，随着光通信 网络的成熟以及承载业务的多样性，无线移动网络以 其蜂窝式组网、频率间隔复用、承载于光通信网上、方 便扩展和接入等特点成功占领了主流语音通信市场。 其不但解决了移动电话“最后一公里”的接人，而且其 带宽和编码技术的不断提升也赢得了越来越多的用户 群体。 （２）用户需求的不断提高。３０年前，中国家庭安 装一部固定电话将被看成是“很奢侈”的行为，但在今 天却被看成是“很落伍”的行为。那是什么原因导致人 １０１ 罗 江，李涛浅谈ＩＭＳ系统 本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．（，（＇ｔｉｌｌ 信息工作研究 们对同一件事情的看法发生了巨大的改变呢？可能有 宽成为承载语音的重要保障。以ＩＰ网为例，其灵活性、 易扩展性和开放性已经被世界认可，并广泛应用于Ｉｎ－ 人会说是技术的变革、时代的发展、生活水品的提高等 等，但内在驱动力才是其变化的根本原因。内在驱动 力是什么呢？第一，用户的需求。随着人们对生产效 率和生活质量的要求不断提高，人们在对初始的“千 里传音”和“顺风耳”的需求巾发明了电话，又从点对 点通话实现了网状互联、ｉ方通话、“强插强拆”等功 能，这些功能满足了用户多人通话、调度通信、电话会 ｔｅｒｎｅｔ、企业网、校园网、涉密网等主要的网络中。由于 ＩＰ网具备协议标准、应用人群广泛、扩展方便等特性， 因此基于ＩＰ的软件系统被大量的开发和应用，软交换 系统应运而生。 ２．３ 多业务融合成为新需求 基于电话交换网的多业务融合的需求到底有哪 些呢？ 议等需求。现在用户的需求已经向着视频通话、融合 通信的方向转变了，因此ＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓ— ２．３．１ 需要支持多种接入形式 （１）移动网：ＷｉＭａｘ；ＬＴＥ／ＳＡＥ；ＧＳＭ／ＷＣＤＭＡ／ＣＤ— ＭＡ／ＴＤ—ＳＣＤＭＡ。 ｔｅｍ）的开发满足了用户的这些需求。第二，匹配的技 术实现。在十几年前，“ｉ网合一”（数据网、电话网、 视频会议网）就已经是企业网建网时必须要考虑的原 则，将３个网络物理连接＿存一起已经不是什么太难的 （２）固网：ＬＡＮ；ＷＬＡＮ；ｘＤＳＬ。 ２．３．２需要提供多种ＩＰ多媒体业务 问题，但３种网络融合并没有正式提出来，其中一个 重要原因就是当时的技术还没法满足三网融合通信 的要求。随着ＩＰ技术和数字编解码技术的不断发 展，将语音和视频业务封装到标准的ＩＰ数据包中已 经不是问题。 （１）会话类业务：语音会话与视频会话、多媒体会 议、消息与呈现。 （２）非会话类业务：ＩＰｒＶ、媒体、Ｗｅｂ与ＩＭＳ融合 业务等。 以上这些需求正是ＩＭＳ出现的重要原因，也是目 前主流的融合通信的解决方案之一。 ＩＭＳ定义最早出现在３ＧＰＰ Ｒ５阶段，作为ＰＳ域的 一可以看出，传统固定电话网已经无法满足移动电 话业务的开展和用户多媒体业务融合的需求。因此， 传统的同定电话网络扩展起来十分困难，其发展势必 趋缓。 个子系统出现（见图１）。 ２．２软交换业务脱颖而出 电路交换是传统电话网络的核心技术，其经过几 卜年的发展已经相对完善和可靠。在从家庭中的电话 机传送到局的过程中，语音要么以基本服务的模 拟形式存在，要么存通过ＰＢＸ访问时以数字形式存在。 一旦到达局以后，语音在ＰＳＴＮ上都是以数字形式 ２０００／０３ ２００ｌ／０３ ２００２／０３ ２００５／ｌ２ ２Ｕｌ４ 存在，每路都是６４ ｋｂ／ｓ的ＰＳＴＮ时分多路复用通道，传 年份 送脉冲编码调制语音采样信号。但自身的缺点也让其 发展受到巨大阻力，主要缺点如下：一是带宽有限，因 图１从ＴＤＭ到ＩＭＳ发展历程 提供ＩＰ实时多媒体业务，核心网在Ｐｓ基础上增加 此承载业务的信息量有限；二是数据传输可靠性和质 量较差； 是由于采用时分复用通道技术，因此ＰＳＴＮ 的网络资源利用率比较低。 为了解决这些问题，业界提出了ＶＯＩＰ的解决方 了ＩＰ多媒体域（ＩＭＳ），ＩＭＳ主要功能在控制层面，承载 通过Ｐｓ域（见冈２）。那么，ＩＭＳ在多媒体接入和两网 融合方面有哪些方面着重应用到各行业呢？笔者认为 要根据各行业自身的需求和实际能解决的问题来确定 怎么应用ＩＭＳ系统，因为它们应用各有侧重、各不 相同。 案，并采用软交换的方式代替基于硬件的电路交换方 式，基于ＩＰ网络的ＮＧＮ ｌ叶Ｊ现了。包交换网络和ＴＤＭ 网络在承载语音时，主要Ⅸ别在于一个是要靠ＱＯＳ来 保证语音质量，另一个则是通过时分复用通道来保证 语音质量。因为包交换的网络相对ＴＤＭ网络来说，可 ３ ＩＭＳ网络的应用场景 在中国，ＩＭＳ系统的推广尚处在起步阶段，各个 行业对ＩＭＳ系统的应用都存在自己的理解，并根据自 靠性虽比较差，但其丰富的ＱＯＳ策略和不断扩展的带 １Ｏ２ 罗 江，李涛浅谈ＩＭＳ系统 本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｒｏｎ 信息工作研究 不用每次开会都向运营商缴费，企业内部的信息网络 能够将ＩＭＳ系统扩展到网络的边缘，甚至无限延展 下去。 综上所述，ＩＭＳ起源于通信网络中的电话网，在 ３ＧＰＰ中得到定义。电话网是通信网络承载的主要业 务。在产业的大潮中，电话网和通信网络都发生 、： ， ～：王 函一 …瓯函］ 了巨大的改变。电话网从ＰＳＴＮ向着ＮＧＮ和ＩＭＳ的方 ， 避 ．． ： 向发展，ＩＭＳ是ＮＧＮ网络建设的核心要务；通信网从 ＴＤＭ网络、波分网路向ｌＰ融合的方向发展。如果将 电话网看做业务网，通信网作为承载网，那么他们都 （ ｏｃ。ａｔ ｉｏ ）亡蓝 ・＿匾 网２ ３ＧＰＰ Ｒ５阶段的网架结构 身的业务特点有选择地侧重某些方面进行建设。下 在向着ＩＰ融合、智能管理的方向发展。在ＩＭＳ应用 过程中，各个行业都各有侧重地进行应用部署，以满 足自身的需要。 面我们以运营商和企业网的ＩＭＳ系统建设为例，进行 阐述。 运营商在部署ＩＭＳ系统时，主要考虑的是移动网 和同网的两网融合，其次考虑ＮＧＮ网络改造的全面 性，只有极少的运营商考虑多媒体接入和电话会议功 能。除非某些大客户有电话会议和视频会议频繁互通 参考文献 ［１］ 张曙光，李茂长．电话通信网与交换技术［Ｍ］．北 京：国防工业出版社，２００２：１７１—１７５． 的需求，否则运营商还是以完善自身网络架构为基本 任务而建设ＩＭＳ系统的。对于ＩＭＳ这种松耦合的系统 ［２］ 陈由甲，蔡坚勇．ＩＭＳ与传统ＰＳＴＮ网络的互通问 题研究［Ｊ］．通信技术，２０１０（１０）：７５—７７． ［３］ 范立志．基于ＩＭＳ的网络融合及网络规划研究 ［Ｊ］．数据通信，２０１０（０４）：１０—１２． （责任编辑：李敏） 而言，运营商是十分欢迎的，因为运营商是根据市场需 求而扩展相应的功能模块的，而不会盲目地先投资建 设再等客户需求发生改变。 某些大中型企业在部署ＩＭＳ系统时，只需要考虑 固定电话网业务的割接即可，在出局时仍然是通过多 作者简介：罗 江，男，１９８３年生，国网山西省电力 条Ｅ１中继与运营商进行对接的。这样，企业在部署 ＩＭＳ时，会将电话会议功能、视频会议接入功能、短信 接入功能部署到ＩＭＳ系统中，以满足自身的业务需要。 公司信息通信分公司Ｔ程师；李西光远科技有限公司ｌ工程师。 涛，男，１９８０年生＇ＬＩＩ Ａ Ｂｒｉｅｆ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ＩＭＳ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＵＯ Ｊｉａｎｇ，ＬＩ Ｔａｏ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ＩＣＴ ｓｙｓｔｅｍ，ｍａｎｙ ｓｅｒｖ— ｉｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｍｅ ｉｎｔｏ ｂｅｉｎｇ．Ａｎｄ ｍａｎｙ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｈａｖｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｆｅｌｄ．Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ．Ｉｔ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｓｗｉｔｃｈ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｉｓ ｈｅａｄｉｎｇ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ＩＭＳ ｓｔａｇｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍｏｒｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｄｅｅｐｌｙ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＣＴ，ｃｏｍｅｓ ｕｐ ｗｉｔｈ ｗｈｉｃｈ ｐａｒｔ ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｗｈｅｎ ＩＭＳ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｅａｃｈ ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｏｍｅ Ｕ・ ｎｉｑｕｅ ｉｄｅａｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ＩＭＳ ｓｙｓｔｅｍ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ；ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｓｅｒｖｉｃｅ；ＩＭＳ ｓｙｓｔｅｍ １ｎ
