IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）作为下一代核心网，采用传统集中式网络架构，存在可扩展性差、负载均衡能力弱等不足。使用对等计算技术对IMS核心网实施分布式改造，可以克服上述不足，而新型移动业务控制网就是其中一种分布式改造后的IMS。然而，现有解决方案基本无法满足IMS网元功能分离和分省市独立运营部署的要求。因此，构建功能分离的核心网分层分域架构，增强核心网的可扩展性和负载均衡能力，具有重要的理论与实际意义。针对上述问题，提出了基于RELOAD（Resource Location and Discovery）协议对IMS核心网实现功能分离的P2P分布式改造方案，并根据核心网按照归属域划分组网的需求，提出了功能分离的核心网分层分域架构。根据分布式核心网中节点需要动态获取的需求，提出了基于DNS的节点动态发现方法和基于地址列表发布的节点动态发现方法；在节点动态发现基础上，提出了基于节点动态选择的负载均衡机制，实现核心网负载的均衡分布；针对覆盖网节点动态加入或退出造成数据丢失的问题，采用了数据冗余发布、冗余查找和副本维护等数据可靠性保证机制，实现数据的可靠存取。最后，针对原有标准流程无法适用于分布式改造后的核心网的问题，充分利用覆盖网的数据存储和查找定位功能，对会话处理流程进行优化，实现核心网的分布式会话管理，确保会话的响应时间。采用分层分域架构的核心网系统在中国联通海南省分公司进行了实际的部署和测试。规模测试数据表明，采用分层分域架构的核心网服务容量可达到近线性的可扩展性，负载能够自动均衡分布到每个节点上，节点间负载差最大不超过16%，并且改进之后的流程会话响应时间与原始流程相差不大，保证了分布式架构下会话处理的速度。