目前移动软交换已得到广泛商用，中国联通近年来全面升级网络，打造2G/3G混合网络，全面进入移动软交换时代。但软交换技术的IP化范围有限，而且在支持多媒体业务的体系架构、业务管理、业务触发等方面仍存在一定的问题。3GPP在WCDMA的R5阶段开始提出了标准的IMS体系架构，旨在规范移动多媒体业务的网络结构。IMS经过R5到R9的标准化工作，目前已经有超过100家运营商进行了IMS试验网、试商用及商用部署，IMS无疑成为软交换网络的重要演进方向。因此，有必要将WCDMA电路域如何向IMS演进作为重点问题进行研究。

目前移动软交换除了MGCF、MMTel AS 2种演进方向外又提出了第三种思路——将电路域作为IMS业务承载接入IMS网络，即电路域作为媒体承载，业务控制由IMS实现。此时移动软交换将升级为m-AGCF，其业务功能被逐渐剥离出来，转入IMS网络。这种方式能最大限度地利用现网软交换设备，保护运营商的投资。本文将对移动软交换如何升级演进为m-AGCF进行研究。

1  标准化情况

移动软交换升级支持m-AGCF 最重要的标准是ICS，全称为IMS centralized services，是3GPP R8 IMS最重要的课题之一。经过R8、R9的讨论，截至2009年12月，IMS_SCC-ICS、IMS_SCC-ICS_I1 2个研究小组已经完成了TS 24.292 stage3超过80%的标准化工作。通过ICS，用户所有的服务，不论是从PS域接入的，还是CS域接入的都可以由IMS提供。

2  ICS关键技术

2.1  ICS简介

ICS架构重点研究的是由IMS统一提供业务，CS则演进为一种接入方式，进一步增强了IMS与接入无关的特性。当用户所驻留的网络为CS或者PS不能提供语音时，IMS可以利用ICS架构通过CS或者PS来为用户呼叫进行信令控制，而媒体则建立在CS承载上。可以认为ICS是CS向IMS演进的一种重要方式和阶段，ICS的应用也为融合业务提供了良好的基础，本章简述ICS架构下网络结构、网元功能和接口功能。

2.2  ICS架构

ICS架构在现网技术和IMS架构的基础上引入了增强的MSC服务器和增强的UE，新增了I1、I2、I3等接口，同时支持升级MSC服务器和增强用户终端功能2种实现方案（见图1）。

2.3  接口参考点

ICS架构支持下列接口。

a） I1：I1是UE和SCC AS之间的接口，UE可以通过该接口传输CS接入呼叫控制信令，该接口为新增接口，具体实现方式并不强制，目前推荐为非结构化补充业务数据（USSD）方式，但该方式需要扩展从终端到CS网络支持USSD的功能，需要网络升级。I1接口具有的功能为：当用户通过CS接入时，完成主叫和被叫建立会话过程；在会话建立中利用消息交互额外的IMS参数； 实现CS接入的IMS服务控制。

b） I2：I2接口用来在ICS增强MSC服务器和归属IMS网之间传递呼叫控制信令，该接口为新增接口，具体方式为通过SIP协议实现。

c） Mc：Mc接口的定义遵循3GPP TS 23.002，是ICS增强MSC服务器和CS-MGW之间的接口，该接口完全利旧，没有增强功能。

d） I3：I3接口为ICS增强MSC服务器和TAS之间的接口，完成用户CS信令（基于 TS 24.008系统的 TS 24.010信令）和会话服务设置过程（见24.173）之间的互通，属于新增接口。

e） Gm：Gm是UE与P-CSCF之间的SIP接口，用来传递UE的服务控制信令，完全利旧。

f） ISC：ISC是CSCF与SCC AS之间的SIP接口，完全利旧。

2.4  功能实体

2.4.1  SCC AS

SCC AS是归属网络中的应用服务器（IMSAS），通过主叫或被叫iFC（Initial Filter Criteria）插入到会话路径中，同时位于主叫路径的第一个AS，或被叫路径的最后一个AS。SCC AS包括以下功能。

a） ICS用户代理（IUA）：作为SIP UA负责完成CS接入用户的IMS Session的建立和控制。对于通过I1、Gm接入的用户，利用PSI DN（Public Service Identities Directory Number）参数使服务控制信令与承载类型相关联，例如SDP等。

b） CS接入适配（CAA）：处理基于USSD的消息内容，完成支持USSD的UE和其他IMS网元之间的交互。

c） 终结接入域选择（T-ADS）：选择终呼的接入方式，协助IMS核心网将终呼呼叫消息发送给ICS UE，或者将呼叫发送到普通CS网络。

2.4.2  MSC服务器

增强MSC服务器包括以下功能。

a） 处理A/Iu和E接口的用户信令，完成CS信令和SIP信令的交互。

b） 控制CS-MGW，完成CS 接入承载和RTP的交互。

c） 当支持多媒体业务时，执行媒体之间的交互。

d） 可以实现CS信令的会话服务设置转变功能，如 TS 24.010、TS 24.173中的会话服务设置过程。

MSC服务器的增强功能在ICS架构中并不是必选的，MSC服务器的非增强功能没有变化。

2.4.3  ICS UE

增强UE包括以下功能。

a） 通过业务控制路径（如USSD）和SCC AS通信。

b） 通过CS域建立承载控制路径。

c） 在主叫过程中，执行接入域选择功能ADS。

d） 在被叫过程中，协助SCC AS执行T-ADS功能。

2.4.4  TAS

为用户提供与IMS AS之间的同步功能，完成补充业务。

3  关键问题分析

3.1  终端与业务分析

引入ICS概念后，根据用户终端功能的不同可以将终端大致分为以下几类。

a） 传统UE，包括2G/3G UE等。

b） 传统IMS UE，包括支持SIP协议的IMS终端，但不支持ICS。

c） ICS UE，支持ICS功能的IMS UE。

业务集中到IMS之后，运营商可以通过各种接入方式为传统2G/3G用户、IMS用户和支持ICS的IMS用户统一提供服务。

a） 基本语音业务在GSM、WCDMA、LTE等接入方式下都能够提供。

b） 基本业务及其补充业务统一由MMTEL实现，根据接入网络和终端能力的不同，尽力为用户提供服务。

c） 根据接入网络和用户终端能力的不同提供数据业务，支持SIP的宽带用户可以享受更丰富的数据业务。

由此可见，虽然ICS架构可以将CS网络纳入IMS的控制，由MMTel统一提供多媒体业务，但是其提供的业务只是对原有CS业务的继承，同时还要兼顾网络和终端的能力，并不具有提供新业务的能力。

3.2  ICS的会话控制分析

ICS架构下信令与媒体的承载可以分开，主要的会话控制及承载建立流程有以下几种。

a） 用户注册流程（见图2）。传统UE可以进行图2中红色实线标注的注册过程，UE的CS位置更新后，由MSC服务器向IMS进行注册；只有支持SIP的终端才能进行图2中蓝色虚线标注的注册过程。该注册过程是标准的IMS流程。

b） 主叫流程（见图3）。ICS UE可以使用I1（CS承载）、Gm（PS承载）和传统CS网络3种方式发起呼叫，I1和Gm的呼叫建立信息将携带被叫号码，SCC AS上为呼叫产生关联点，之后的媒体建立消息以关联点作为被叫并携带SDP类型；传统UE可以通过增强的MSC服务器转换SIP Invite消息初始呼叫，也可以通过传统CS网络发起呼叫，前者被叫号码和SDP从MSC服务器发出，后者需要智能网配合进行路由。

c） 被叫流程（见图4）。如果用户未注册过IMS，则是用传统CS被叫流程，通过MGCF将呼叫转出。如果用户注册过，但是为传统UE，则Invite会通过增强了的MSC服务器转到被叫，如果用户注册过，并且为ICS UE，则SCC AS会首先询问ICS UE是否通过PS建立会话，UE决定通过CS的话会通过增强的MSC服务器建立呼叫。

d） 承载建立流程（见图5）。I1、Gm和传统CS方式均可以使用MGCF建立语音承载，I1、Gm和增强MSC服务器方式也可以由MSC服务器将媒体SDP带给IMS核心网建立承载，主叫和被叫的承载建立方式相同。
3.3  应用场景与功能分析

使用ICS架构统一接入CS网络必须基于IMS技术，根据对中国联通网络现状和发展策略分析，笔者提出了以下3种场景，其中2种场景具备引入ICS架构的驱动力。

场景一。IMS建设初期，IMS与CS域为具有互通关系的2张网络，运营维护独立，CS网络提供语音服务，IMS网络提供基于分组的多媒体业务，2种业务可以并发，实际上目前的RCS终端已经可以做到这一点。此时语音业务仍主要由CS域来提供，还没有升级ICS的迫切需求。

场景二。当移动网演进到LTE/EPC时代，IMS在LTE上提供VoIP语音服务，LTE建设初期覆盖有限，CS语音在无LTE覆盖时是LTE语音业务的有效补充，用户的语音及补充业务需要同时在IMS和CS网络中维护。此时由于用户数据分别存在于IMS和CS网络中，其同步性、业务扩展性和灵活性都受到了限制。解决方法有2种，一种可以在支撑系统后台进行同步，一种可以引进ICS架构从网络层面将CS纳入IMS，统一由MMTEL服务器提供服务控制、用户数据管理等，但由于2G/3G CS域网络规模很大，ICS引入的时机需要根据LTE语音的覆盖情况和用户业务需求进行评估。

场景三。LTE覆盖充分，一些不需要高速宽带覆盖但还存在CS语音的地区，可以升级ICS架构，将CS用户转入IMS网络，利旧现网软交换设备，统一用户业务数据管理，减轻运营维护的压力。

如果在场景二和场景三的驱动下升级支持ICS，终端、网络、业务层都可能需要新增功能，但是并不是所有功能都是必选的，可以根据网络情况进行选择，选择的主要依据是用户类型。中国联通可以选择只服务于ICS用户，或非ICS用户，也可以同时服务于两者。在充分考虑终端和ICS架构网元功能后，可采取以下4种可能的网络升级方案。

a） 支持ICS用户，支持I1或Gm+MSC升级。

b） 支持ICS用户，支持I1或Gm+SCP强制路由。

c） 支持传统用户，只支持MSC升级。

d） 支持传统用户，只支持SCP强制路由。

3.4  网络架构解决方案

在应用场景分析中列举了4种升级方案，本节对这些方案进行对比，从而选择出适合中国联通的方案。

根据终端以及网络能力，将解决方案分为两大类。

a） UE增强方案。UE升级为ICS UE，使用I1接口实现信令控制。或者利用Gm接口不升级CS网络，实现信令控制，媒体通过CS接入IMS，同时使CS用户尽可能地使用IMS业务。

b） MSC增强方案。通过升级CS网络，引入增强的MSC服务器，完成基本的MSC服务器功能，同时代替UE作为SIP UA接入IMS，实现SIP呼叫过程和CS呼叫过程的交互，以及传统CS终端接入IMS的目的，由IMS统一提供电话业务。

2种ICS架构解决方案均可以实现ICS功能，但各有利弊，表1从终端、网络功能、改造代价等方面分析对比了这2种方案。

从以上分析可以得出，目前市场上的终端都不具备支持I1接口的ICS能力，如果需要采用终端方案则必须进行定制开发。考虑到我国移动终端市场的特点，UE增强的方案并不适合中国联通。目前对于中国联通可行的方案为MSC增强方案，可以同时支持非ICS终端和ICS终端接入。

4  研究结论

ICS首先必须基于IMS网络，其并未提供任何新业务，目的是为了将CS接入纳入IMS网络统一控制，当UE使用CS承载或者不能使用VoIP语音时可以由IMS提供服务。本文提出了具有向ICS演进驱动力的2个场景。

a） 提供IMS语音与CS语音统一的业务数据管理。

b） 在LTE语音覆盖达到一定规模，且传统CS域业务量逐渐减少时，可将CS域纳入IMS统一控制。

目前ICS存在2种架构，一种基于UE增强，一种基于MSC服务器增强。考虑到中国联通网络和业务的发展趋势，建议使用MSC服务器增强方案，满足传统终端的接入。但由于ICS架构需要全网MSC服务器进行升级，其升级成本和风险需进一步评估。

综上所述，移动语音业务在相当长一段时间内，仍然是中国联通主要的收入来源，并且仍处于高速增长阶段，移动软交换将会长期存在。随着今后IMS网络的商用部署和规模的不断扩大，IMS将成为固定移动融合的核心网络架构，并替代现有的固定语音网和移动网电路域。为保证网络的平滑升级演进，并充分保护现有网络投资，有必要对移动软交换的发展演进进行持续深入的分析和研究。