3GPP R5网络结构与呼叫控制功能介绍

随着数据业务的增长和无线互联网的应用，WCDMA的网络结构逐渐向全IP化方向发展，先是核心网，然后是全网IP化，R5成为全IP的第一个版本。

3GPP R5版本功能于2002年6月份确定。R5阶段接入网部分采用全IP，核心网部分主要是引入了IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）域，它是基于PS（分组域）之上的多媒体业务平台，用于提供各种实时的或非实时的多媒体业务。R5的早期仍然保留电路域，语音由其实现；到后期CS和PS将完全融合，所有业务由IP承载，全网从接入到交换实现全IP化。R5阶段只完成了IMS的基本功能的描述，大量内容有待于在R6中解决。

1.3GPPR5标准的体系结构

3GPP R5在接入网部分通过引入IP技术实现端到端的全面IP化。这些技术包括HSDPA（高速下行链路数据分组接入）技术，其峰值数据速率可高达8～10Mbit/s，时延更小；UE定位增强功能，3GPP R5提供了更多的支持定位业务的实现手段。

在核心网，3GPP R5协议引入了IMS。IMS叠加在分组域网络之上，支持PS域IP业务的标准化方案，由CSCF（Call Session Control Function，呼叫状态控制功能）、MGCF（Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能）、MRF（Media Resource Function，媒体资源功能）和HSS（Home Subscriber Servier，归属用户服务器）等功能实体组成，如图2-4-11所示。

在3GPP R5网络结构中，呼叫控制部分是最重要的功能。CSCF、MGCF、R-SG（Roa-ming-Signaling Gateway，漫游信令网关）、T-SG（Transmission Signaling Gateway，传输信令网关）、MGW和MRF共同完成了呼叫控制和信令功能。CSCF与H.323关守或SIP（Ses-sion Initiation Protocol，会话初始协议）服务器相似。此体系结构是一个通用结构而不是基于一个具体的H.323或SIP的呼叫控制解决方案。

图2-4-11 3GPP R5的网络结构

HSS替代了原有的HLR，它包含了原有HLR和AuC的功能并对其进行了扩展。HSS是网络中移动用户的主数据库，存储与网络实体完成呼叫/会话处理相关的业务信息（如用户标识符、编号和寻址信息）、用户安全信息（鉴权和认证等网络接入控制）、用户位置信息以及用户基本数据信息。HSS和HLR一样，负责维护和管理有关用户的识别码、地址信息、安全信息、位置信息和签约服务等用户数据。与IP多媒体网络通信有关的信令只能通过CSCF，而业务则直接通过GGSN即可。

MGW可以作为终结点处理来自电路交换网的承载信道或分组网的数据流。MGW支持媒体转换、承载控制和负荷处理（如编解码、回声抑制和会议桥接等），在IMS中MGW还要与MGCF进行交互以完成资源控制的功能。

SG完成SS7网络和IP网络之间的传输层信令转换。SG并不解析应用层信令消息（如MAP、CAP、BICC或ISUP等），但可以解析低层的SCCP或SCTP等信令以便选择正确的路由。(www.xing528.com)

MRF控制媒体流资源，或者混合不同的媒体流。CSCF是与IMS终端进行首次接触的节点，完成入呼叫网关功能、呼叫业务触发功能和路由选择功能，是最主要的软交换控制实体；MGCF负责处理协议的转换、控制来自CS域的业务等，它根据被叫号码和来话情况选择CSCF，并完成PSTN和IMS之间呼叫控制协议转换以及控制IMS的媒体网关（IM-MG）通道的呼叫状态。MRF与所有业务承载实体协调业务承载事宜，而与CSCF协商信令承载事宜。MRF提供媒体混合、复用以及其他处理功能。

CSCF负责对用户多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译以及对业务协商进行服务转换等。CSCF实现了多媒体呼叫中主要的软交换控制功能，与IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）架构中的SIP服务器类似。CSCF根据功能的不同分为代理CSCF、服务CSCF、查询CSCF。

MGCF控制与IM-MG中媒体信道连接控制有关的呼叫状态并且与CSCF通信，根据其他网络来话路由号码选择CSCF，完成ISUP和IMS呼叫控制协议的转换，接收信息并转发到CSCF/IM-MGW。

与其他网络（如PLMN、其他分组数据网、其他多媒体VoIP（Voice over Internet Proto-col，网络电话）网络和2G继承网络GSM）的互连互通由GGSN、MGCF、MG、R-SG和T-SG协同完成。其他PLMN网络与3GPP R5网的信令和业务接口是其GPRS实体。CSCF作为一个新的实体通过信令也参与此过程。到继承网络的信令通过R-SG、CSCF、MGCF、T-SG和HSS，而与PSTN网络的业务承载接口通过MGW。

3GPP R5版本中IMS的引入，为开展基于IP技术的多媒体业务创造了条件。R5主要提供端到端的IP多媒体业务，除原有CAMEL和OSA（Open Service Architecture，开放业务平台）业务外，新增加了支持SIP（Session Initiation Protocol，会话发起协议）业务的功能，如VoIP、PoC（Push to talk over Cellular，无线一键通）即时消息、MMS（Multimedia Messa-ging Service，多媒体信息服务）、在线游戏以及多媒体邮件等。同时，为解决IP管理问题，IMS引入了IPv6（IP Version6，IP版本6）。目前，全球运营商正在进行基于SIP协议的系统和业务测试，尤其是不同运营商的互通测试成为业界关注的一个焦点，它代表了未来业务的发展方向。业界普遍认为，WCDMA将是运营商部署IPv6网络的最大推动力。

2.3GPPR5的新增功能

3GPP R5对初始的分组域进行了改造，由于这个分组域不能保证实时业务的QoS。其最主要的特点是增加了能保证移动多媒体业务实时传输的IMS模块，到3GPP R5阶段核心网的改造基本完成，在这个网络中，业务是综合的，包括实时的、非实时的、语音、数据和多媒体等。由于R5版本中控制层、承载层与业务层完全分开，这种架构有利于新业务和新功能的引入，并能保证电信级的质量。

R5的新增功能主要包括增加了IMS域，能够提供由PS域接入的基于SIP的实时的和非实时的多媒体业务；引入了HSDPA，该技术能够提供高速下行分组接入，速率达8～10Mbit/s，它是无线接口基于WCDMA的演进，能提高系统容量和分组数据的吞吐量，并可以进一步提高系统性能、UE定位增强功能、接入网部分通过引入IP技术实现端到端的全IP化；支持CAMEL Phase4、增强的OSA。

相对于3GPP R4、R5由于标准定稿不久，同时大量业务因为时间关系，不得不推后到R6考虑，故IMS域目前还无法完全取代3GPP R4分组化的CS域，即R5仍然需要3GPP R4分组化CS域的部署实现传统的实时性业务（如语音等），它只是3GPP R4的补充和满足IP多媒体业务需求的一个版本。