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云原生IMS演进架构:如何面向5G网络革新?

导读: IMS作为承载这一目标的重要技术,既能实现固定和移动网络的融合,使得运营商可以为用户提供丰富多彩的多媒体业务,也是提升用户移动互联网体验的必备条件。

固移融合、业务开放的通信网络,一直是运营商努力的目标,尤其在国内,三大运营商均成为全业务运营商,对固移融合网络的需求十分紧迫。IMS作为承载这一目标的重要技术,既能实现固定和移动网络的融合,使得运营商可以为用户提供丰富多彩的多媒体业务,也是提升用户移动互联网体验的必备条件。

面向5G网络的未来应用场景,电信网络正在引入SDN/NFV技术进行架构变革。5G提供的超带宽能力,也为迅速发展基于超高清视频为基础多媒体业务提供了可能,例如超高清视频会议,超高清视频实时共享等。由网络提供的传统实时通讯功能将不再具有普遍适用性,多媒体通讯向垂直行业的不断拓展,不可避免地会对现有IMS带来新的挑战。IMS网络将如何革新?

架构革新不可避免

据了解,2004年,3GPP在R5中初步定义了IMS的基础架构,此后经过近5年的研究和完善,IMS逐渐被全球运营商接受为未来融合通信网络基础架构。

此前,国内IMS的发展可以分为三个阶段。第一个阶段大致从2005年~2010年,聚焦在IMS标准的制定与研究层面;2010年~2015年进入第二个阶段,IMS进入以固网改造,面向集团客户的多媒体应用为主的IMS规模商用部署阶段。2015年进入第三阶段,4G网络走向规模部署,高速移动数据通道激发了人们海量多媒体业务需求,基于IMS的VoLTE网络成为全球运营商的共同选择。

据悉,中国移动是国内IMS应用的先行者,早在2009年率先进行IMS全国商用招标,2010年开始商用部署。此后2012年和2014年,中国电信和中国联通分别完成了IMS商用部署。

基于目前成熟的IMS技术和IMS网络,运营商能为用户提供丰富的VoLTE、VoWiFi、RCS、WebRTC等多媒体通讯业务。但是到5G时代,这些能力显然无法满足业务发展需要,据悉在IMS核心网领域,3GPP的IMS标准架构从3GPP Release 4至今,一直仍保持着以网元中心的僵化的“网元烟囱式”网络架构:网元功能静态分配,网元间接口复杂,网络扩展以网元为粒度,通过新增业务网元或扩展已有网元功能来实现新业务部署。

现有复杂的“网元烟囱式”IMS架构,不可避免地导致IMS网络部署和新业务开发周期长,在5G时代将无法灵活、高效地满足用户和垂直行业“极度差异化”的多媒体通讯需求。

在近日举行的“2017 IMS世界论坛”上,中兴通讯电信云及核心网IMS总工刘伟阐述了面向5G的下一代IMS核心网的创新架构,即云原生IMS演进架构。刘伟认为,下一代IMS核心网必须在基于SDN/NFV技术的基础上,进一步融入IT领域的创新成果,构建面向5G的”IMS即服务(IMSaaS)“的多媒体通讯创新平台,基于微服务组件,实现从“网元烟囱式”架构到“业务烟囱式”架构的网络功能重构。

此外,要通过网络切片实现业务和网络的按需定制;通过能力开放,深度介入到第三方业务,掌控移动互联网的核心价值链;DevOps为基于微服务的IMS网络切片提供了“闭环”式的自动设计、自动开发、自动部署、自动运维环境。

IMS核心网云化

那么,面向5G网络革新,中兴通讯IMS网络将如何演进?

据了解,首先,中兴通讯传统的IMS产品采用统一的基于x86的ETCA硬件,天然具备向虚拟化/云化演进的能力。其次,通过软件升级,可以实现软硬件解耦、硬件资源池化、弹性伸缩等功能,平滑演进为虚拟化/云化网络。第三,中兴通讯IMS全产品已经进入云化阶段,在过渡期,中兴通讯支持传统IMS网络与虚拟化/云化IMS网络异构混合组网。

也就是说,客户可以在现有IMS网络的基础上,构建一张云化的IMS核心网。在这张网络下,软硬件解耦后,硬件成为基础设施, IMS 就成为一个APP,通过软件调试即可为用户提供服务。

针对网络升级推出的云原生IMS演进架构,具备微服务架构、支持IMS切片、支持DevOps、支持能力开放等特点。以IMS切片为例,在网络规划时,目前业界通常基本采用的手段是“冗余预留资源”的方式,使得网络容量和处理能力需要能够为了应对极少数偶发场景、或基本不会发生的异常场景。采用“过度饱和预留资源”的方式,将导致网络资源利用效率低、网络结构复杂。

IMS切片是基于底层公共云平台、为满足特定场景需求的逻辑IMS网络,是实现“按需定制”的理想手段。采用IMS切片,不仅可以为不同的虚拟运营商创建不同的IMS切片,为不同的行业应用创建不同的IMS切片,对于类似大型运动赛事、极少数偶发或异常事件、等具有特殊通讯需求的场景,可以实时的动态和删除创建切片,极大的提升网络的资源利用效率。

在笔者看来,提出云原生IMS演进架构,源于中兴通讯在IMS领域的深厚积累,以及在虚拟化/云化领域的不断突破,使得走向全面云化的IMS网络革新变得水到渠成。

此前,在中国联通2013年的IMS网络建设集采项目中,中兴通讯拿下联通北方十省和全国50%以上的份额;在中国移动IMS建设中,中兴通讯早在2008年的产业技术预研阶段就深度参与,并成为中国移动RCS网络的建设者。去年中国移动CM-IMS三期核心网I-SBC新建设备集采,中兴通讯也是最大赢家。

在Global Data 2016年发布的“IMS产品”、“IMS市场”、“IMS战略”的三个评估报告中,中兴通讯均获得了“行业内杰出”评级。截止目前,中兴通讯已在全球成功部署超过260个IMS商用/实验局,包括为Telefonica建设了拉美大规模虚拟化vIMS网络,为Telefonica拉美七个国家全面部署vIMS based VoLTE/ VoWiFi网络。

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