云原生IMS演进架构：如何面向5G网络革新？

5月31日消息，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

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。