MGCF概述（应用、功能及作用等）

一、MGCF是什么

MGCF（Media Gateway Control Function）是多媒体网关控制功能的缩写，它是IP Multimedia Subsystem（IMS）系统的一个核心组件。MGCF的主要作用是连接多媒体网关和其他IMS组件，以及控制多媒体网关的多媒体会话。MGCF可以控制多媒体网关，以支持多媒体会话，包括语音、视频和数据会话。它还可以控制多媒体网关的会话控制，包括会话建立、维护和拆除，以及会话资源的分配和释放。此外，MGCF还可以支持多媒体会话的质量管理，包括质量报告、流量控制和资源管理等，以保证多媒体会话的质量。MGCF还可以支持多媒体会话的安全管理，包括认证、加密和访问控制等，以保证多媒体会话的安全性。

二、MGCF的工作原理

MGCF的工作原理涉及到IMS用户和传统CS用户之间的通信。所有来自CS用户的呼叫控制信令都指向MGCF，它负责进行ISDN用户部分或承载无关呼叫控制与SIP协议之间的协议转换，并且将会话转发给IMS。类似地，所有IMS发起到CS用户的会话也经过MGCF。MGCF还控制与其关联的用户平面实体——IMS多媒体网关IMS-MGW中的媒体通道。另外，MGCF能够报告计费信息给CCF。

三、MGCF的应用

1、IMS 系统中的关键桥梁

在 IMS 系统中，MGCF 处于核心地位，是连接 IMS 网络和传统电路交换（CS）网络的关键枢纽。它使得 IMS 用户和 CS 用户能够相互通信。例如，当一个使用 IP 电话（IMS 用户）需要呼叫传统固定电话（CS 用户）时，MGCF 就会介入。它会将 IMS 网络中的信令和媒体流进行转换，使其能够在 CS 网络中被识别和传输。这就像是一个语言转换器，把 IMS 的 “语言”（信令和媒体格式）转化为 CS 网络能理解的 “语言”，从而打通两个不同网络用户之间的通信通道。

2、多媒体服务的支撑者

• IP 电话服务：对于 IP 电话这种常见的多媒体服务，MGCF 在其中发挥着重要作用。在呼叫建立阶段，它与 S - CSCF 等组件协作，根据用户的请求和网络资源状况，确定合适的媒体网关（MGW）来处理媒体流。例如，它可以根据用户设备的能力和网络带宽，选择合适的音频编码格式，确保高质量的语音通话。在通话过程中，MGCF 还会监控媒体流的状态，如发现网络拥塞可能影响通话质量时，它会协调相关组件进行调整，如改变编码方式或者调整传输路径。
• 视频会议服务：在视频会议场景中，MGCF 的功能更加复杂。它要处理多个用户之间的信令交互和媒体流转换。当用户加入或离开视频会议时，MGCF 需要更新会话信息，与 S - CSCF 等组件共同管理会议的连接状态。同时，对于不同用户设备可能支持的视频格式和分辨率不同的情况，MGCF 会指挥 MGW 进行适配。比如，有的用户设备支持高清视频，有的只能支持标清视频，MGCF 会确保视频流在不同设备之间能够正确转换和传输，让每个用户都能顺利参与视频会议。
• 移动视频会议和移动数据服务：在移动环境下，MGCF 需要考虑到移动网络的特性，如信号的波动性和带宽的动态变化。对于移动视频会议，它要结合移动网络的特点，与其他 IMS 组件一起优化视频流的传输。在移动数据服务方面，MGCF 可以协助管理数据流量，比如当用户在移动状态下使用多媒体数据服务（如在线视频播放）时，MGCF 可以根据网络情况和用户套餐限制，对数据流量进行合理分配和控制，以防止网络拥塞和用户费用超支。
• 实时文本会议和即时信息传输服务：对于实时文本会议和即时信息传输这些相对轻量级的多媒体服务，MGCF 主要负责信令的准确传递。它确保文本信息能够在 IMS 用户和 CS 用户之间或者不同 IMS 用户之间快速、准确地发送和接收。例如，当一个 IMS 用户向 CS 用户发送即时消息时，MGCF 会将 IMS 信令格式的消息转换为 CS 网络能够处理的格式，然后传递给接收方。

3、与 IMS 组件的协同工作者

• 与 S - CSCF 的协作：S - CSCF 主要负责会话的控制和服务提供。MGCF 与 S - CSCF 紧密配合，在多媒体会话的建立阶段，S - CSCF 根据用户的请求和业务逻辑，将相关的信令信息传递给 MGCF，MGCF 则根据这些信息来启动媒体流的转换和传输准备工作。在会话维护过程中，MGCF 会将媒体流的状态信息反馈给 S - CSCF，例如媒体流是否出现中断、质量是否下降等情况，S - CSCF 可以根据这些反馈信息调整服务策略。
• 与 I - CSCF 的协作：I - CSCF 主要用于查询用户的归属 S - CSCF。当 MGCF 需要确定用户的归属 S - CSCF 以便进行正确的信令处理时，它会与 I - CSCF 进行通信。I - CSCF 会根据用户的标识信息，查找并告知 MGCF 用户所属的 S - CSCF，从而使得 MGCF 能够将信令准确地传递给负责该用户会话控制的 S - CSCF。
• 与 HSS 的协作：HSS 存储着用户的签约信息和业务配置等重要数据。MGCF 与 HSS 进行交互，获取用户的呼叫权限、业务套餐内容等关键信息。例如，当用户请求进行一个高级别的多媒体服务（如高清视频会议）时，MGCF 会向 HSS 查询用户是否签约了该服务以及其套餐中对该服务的限制条件（如数据流量限制、服务时长限制等），然后根据 HSS 提供的信息来决定是否允许用户进行该服务以及如何对服务进行控制和管理。

四、MGCF在IMS系统中的功能

MGCF（Media Gateway Control Function）是IMS网络与传统电路交换网络实现互通的功能实体。它主要负责控制层面信令的互通，并已考虑了与STN域以及与移动网络CS域的互通。MGCF的主要功能包括：

• 媒体通路连接控制：MGCF控制IMS-MGW上的资源，并管理PSTN承载和IP流间的连接。
• 与CSCF交互：MGCF与CSCF通信，支持业务互通。
• 呼叫控制：MGCF根据被叫号码和来话情况选择CSCF，并完成PSTN与IMS之间的呼叫控制协议转换。
• 协议转换：MGCF执行ISUP和IMS呼叫控制协议之间的协议转换，主要是将IP消息转换成ISUP或Megaco消息。
• 接收带外信息：MGCF接收带外信息并可以前转到CSCF/IMSMGF。

此外，MGCF还涉及用户定位功能，例如在注册和建立会话期间，为获得包含要求的签约者特定数据的HSS的名称，I-CSCF查询SLF。在注册期间，S-CSCF也查询SLF；为获得包含要求的签约者特定数据的HSS的名称，AS查询SLF；通过Dx接口CSCF接入到SLF，通过Dh接口AS接入到SLF.

五、MGCF在ISUP用户和CS用户通信中的作用

媒体网关控制功能（MGCF）是实现IMS（IP Multimedia Subsystem）用户和CS（Circuit Switched）用户之间通信的关键组件。当CS用户发起呼叫时，所有的呼叫控制信令都会被发送到MGCF。MGCF负责执行ISDN用户部分或承载无关呼叫控制与SIP（Session Initiation Protocol）协议之间的协议转换，并将会话转发给IMS。由于IMS和CS网络的上层应用协议不同，MGCF作为中间人，将IMS网络中的SIP信令转化为BICC/ISUP信令传输到CS网络中，反之亦然，从而实现两个网络用户之间的通信。

1、MGCF处理通信的具体步骤

• 呼叫控制信令处理：MGCF接收来自CS用户的呼叫控制信令，并根据这些信令进行相应的处理。
• 协议转换：MGCF将接收到的BICC/ISUP信令转换为SIP信令，以便在IMS网络中传播，或者将SIP信令转换为BICC/ISUP信令，以便在CS网络中传播。
• 会话转发：MGCF将处理后的信令转发给IMS网络中的其他组件，如CSCF（Call Session Control Function），以便进一步处理。
• 资源管理：MGCF还负责媒体网关/信令网关（MGW/SGW）的注册、呼叫控制和资源管理等功能。

2、MGCF的重要性

MGCF在IMS和CS网络之间的通信中扮演着至关重要的角色。它不仅确保了两个不同网络用户之间的顺畅通信，而且还保证了通信过程中的信号转换和资源管理的有效性。没有MGCF，IMS用户和CS用户之间的通信将无法实现，因此MGCF对于现代通信网络的稳定运行至关重要。

六、MGCF在多媒体会话质量管理中的作用

MGCF（Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能）在多媒体会话质量管理中扮演着重要角色。它主要负责控制一个或多个IM-MGW中媒体信道的连接，管理PSTN承载和IP流间的连接。当MGCF接收到来自CS域的会话信令后，它将该信令转换成SIP信令，并根据被叫号码和来话情况选择CSCF，完成PSTN与IMS之间的呼叫控制协议转换。这个转换过程包括将IP消息转换成ISUP或Megaco消息，确保了不同网络之间的顺畅通信。

此外，MGCF还控制与其关联的用户平面实体IMS多媒体网关中的媒体通道，并能够报告计费信息给计费采集功能模块（Charging Collection Function，CCF）。这意味着MGCF不仅参与会话的建立和管理，还涉及到计费和资源控制，从而确保了会话质量的同时，也保障了服务的经济性。

七、总结

MGCF在多媒体会话质量管理方面的作用主要体现在会话控制协议的转换、媒体通道的管理、以及计费信息的报告等方面，这些功能共同确保了多媒体会话的顺利进行和高效管理。