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IMS的網絡定位和業(yè)務實現(xiàn)

2007/06/26

　　摘要 IMS是NGN的IP多媒體業(yè)務部件，是為3G的IMS域用戶和固定寬帶用戶提供融合業(yè)務的統(tǒng)一網絡。對于固定寬帶用戶，軟交換是IMS的一種實現(xiàn)。PSTN/窄帶軟交換與統(tǒng)一IMS分屬不同的網絡并且將長期并存。為寬帶終端提供業(yè)務的軟交換設備必然要成為統(tǒng)一IMS的一部分，覆蓋固定寬帶終端的網絡將向統(tǒng)一IMS演進。本文還介紹了呈現(xiàn)、即時消息等業(yè)務服務器的組網方式以及基于IMS的語音融合業(yè)務的實現(xiàn)方案。

下一代網絡中的IMS

　　下一代網絡（NGN）是一個基于分組提供電信業(yè)務的網絡，它能夠利用多種寬帶和具有QoS機制的傳送技術，實現(xiàn)與底層傳送技術無關的業(yè)務相關功能，使得用戶可以自由地接入不同的業(yè)務提供商，并支持通用移動性，可以隨時隨地為用戶提供業(yè)務。NGN由運營商網絡和終端用戶功能組成，網絡又分為傳送層和業(yè)務層。傳送層為整個NGN提供統(tǒng)一的媒體和信令的承載與QoS保證，業(yè)務層包括PSTN/ISDN仿真業(yè)務部件、IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）和其他NGN業(yè)務部件。

　　IMS作為NGN業(yè)務層中的IP多媒體業(yè)務部件，能為用戶提供IP多媒體業(yè)務的能力。因此，在3GPP對IMS進行標準化的基礎之上，ETSI TISPAN和ITU-T把IMS作為NGN第一階段的內容首先對其提出標準，并且在傳送層對IMS在固定接入方式、RACS（網絡附著控制子系統(tǒng)）功能、NASS（資源接入控制子系統(tǒng)）功能等方面作出了擴展，為IMS技術支持固定形式的IP多媒體應用提供了QoS保障。

　　隨著對無縫通信的要求越來越高，用戶期望在任何地方、任何時候，使用多種終端設備得到具有相同體驗的多媒體通信服務，這種服務不僅僅局限于語音，還包括視頻在內的多媒體應用。國際上把NGN第一階段所提供的業(yè)務分為5類：多媒體業(yè)務、PSTN/ISDN仿真業(yè)務、PSTN/ISDN模擬業(yè)務、公共利益業(yè)務、數據通信業(yè)務（其他業(yè)務和應用）。IMS主要提供多媒體業(yè)務、PSTN/ISDN模擬業(yè)務和公共利益業(yè)務，另外兩類業(yè)務由其他的業(yè)務部件提供。考慮到國內運營商的需求，IMS應是為3G的IMS域用戶和固定寬帶用戶提供業(yè)務統(tǒng)一的融合網絡，IMS業(yè)務本身也可認為是FMC（固定與移動融合）的業(yè)務，即同樣的業(yè)務如Instant Message（即時消息）、Video Sharing（視頻共享）、PoC、IP Centrex等應同時為3G的IMS域用戶和固定寬帶用戶提供。

　　在向NGN轉型的過程中，中國運營商朝著覆蓋固定移動業(yè)務的全業(yè)務提供商的方向發(fā)展。從IMS技術發(fā)展和相應國際標準進展來看，IMS架構因其具有統(tǒng)一的核心層面、接入的無關性、支持寬帶和多媒體業(yè)務等優(yōu)勢，成為眾多運營商和廠商優(yōu)選的下一代網絡及應用的解決方案，也是中國運營商網絡演進的主要方向。

中國運營商IMS網絡的定位

　　1.是統(tǒng)一IMS，不是移動IMS

　　從國際標準化組織的研究來看，IMS的網絡架構是覆蓋3G終端和固定寬帶終端的統(tǒng)一IMS。3GPPR7研究的是支持移動和固定接入的統(tǒng)一IMS，ETSI TISPAN和ITU-T GSI的NGN研究的也是覆蓋固定和移動終端的統(tǒng)一IMS，目前中國標準化組織CCSA也準備制定統(tǒng)一IMS Release 1的標準。

　　建設統(tǒng)一IMS是運營商為了滿足用戶業(yè)務需求而達到的必然結果，隨著通信技術的不斷提高，網絡從單純地提供語音業(yè)務發(fā)展到能提供多媒體業(yè)務，移動網出現(xiàn)了IMS域，固定網出現(xiàn)了基于SIP的寬帶終端。運營商要用自己的網絡為用戶提供更多、更好的業(yè)務。

　　建設統(tǒng)一IMS是運營商提供差異化競爭的有效手段，運營商可以利用現(xiàn)有的固定IP網絡，為固定接入用戶提供更大的帶寬，更好的語音質量，更低的成本，而不是單純地靠移動網絡去競爭。

　　建設統(tǒng)一IMS是運營商網絡演進的必然結果，網絡是為用戶提供業(yè)務的根本，全業(yè)務運營商在考慮建設和維護多媒體業(yè)務網絡時，用統(tǒng)一網絡的方式，可以降低網絡建設和運營成本。

　　2.寬帶軟交換需向IMS演進

　　NGN是現(xiàn)有固網演進的目標，國際上定義的NGN的功能架構包括為POTS用戶提供服務的PSTN/ISDN仿真業(yè)務部件和為固定寬帶用戶及移動用戶提供服務的IMS。軟交換是目前國內固網運營商采用的向固定用戶提供語音和IP多媒體業(yè)務的網絡，實際上軟交換與IMS并不沖突，中國運營商并沒有采用與國際上不同的演進方式，軟交換網絡既包括PSTN/ISDN仿真業(yè)務部件的功能，解決現(xiàn)有PSTN的替代問題，又包括IMS的功能，能向固定寬帶用戶提供IP多媒體業(yè)務。軟交換是NGN的一種實現(xiàn)，對于固定寬帶用戶來說，軟交換是IMS的一種實現(xiàn)。

　　用戶使用POTS終端和使用寬帶終端所享受到的業(yè)務是不同的。實際上，對于固定的POTS終端，只包括PSTN語音業(yè)務，軟交換代替PSTN用仿真的方式為用戶提供語音業(yè)務。對于基于SIP的寬帶終端，語音作為多媒體業(yè)務的一種，和其他IP多媒體業(yè)務一起為用戶提供，其采用模擬的方式。即使對于語音業(yè)務，為POTS終端提供業(yè)務的網絡與為寬帶終端提供業(yè)務的網絡的實現(xiàn)方式也是不一樣的，并且寬帶軟交換如果不單獨組網，多媒體的呼叫進入PSTN后就會喪失多媒體業(yè)務的能力，而覆蓋POTS終端的軟交換網絡是可以與PSTN混合組網的。這就決定了寬帶軟交換可以單獨地演進，而不必和PSTN綁定在一起。

　　運營商需要為固定寬帶終端提供與移動終端相同或相似的IP多媒體業(yè)務，從運營商的業(yè)務需求和網絡運營方面考慮，為固定寬帶終端提供業(yè)務的網絡應該是與為移動終端提供業(yè)務的網絡是同一個網絡，即統(tǒng)一IMS。因此，為寬帶終端提供IP多媒體業(yè)務的軟交換設備必然要成為統(tǒng)一IMS的一部分，覆蓋固定寬帶終端的軟交換網絡向統(tǒng)一IMS演進。在演進中應將寬帶用戶的用戶數據統(tǒng)一到HSS中，在組網中需改變寬帶軟交換網絡原有的觸發(fā)機制、鑒權方式、路由功能。

　　而對于為POTS終端提供仿真的PSTN業(yè)務的網絡（或者叫窄帶軟交換網絡）卻不一定要歸屬到統(tǒng)一IMS中。因為在中國還存在相當數量的PTSN用戶，窄帶軟交換網絡與PSTN一樣，都采用“網絡智能化”的方式為POTS終端提供PSTN的增值業(yè)務，“網絡智能化”在PSTN和窄帶軟交換網絡中引入了SHLR，解決了業(yè)務觸發(fā)和業(yè)務嵌套問題，“網絡智能化”和IMS的業(yè)務實現(xiàn)方式不一樣。“網絡智能化”只適用于呼叫類的業(yè)務，采用由SHLR觸發(fā)的方式，交換機與SHLR之間采用MAP+協(xié)議，而IMS采用CSCF從HSS下載IFC，由CSCF直接觸發(fā)的方式，與“網絡智能化”有很大不同。因此，把“網絡智能化”演進到IMS是不現(xiàn)實的。

　　3.統(tǒng)一IMS在網絡中的位置

　　統(tǒng)一IMS在運營商網絡中的位置應如圖1所示。基于SIP會話控制類業(yè)務的應用服務器構架在IMS核心網之上，IMS核心網保證會話控制信令的傳遞，保證業(yè)務的觸發(fā)，為用戶提供統(tǒng)一的鑒權。現(xiàn)有軟交換設備可以升級為統(tǒng)一IMS網絡中的P-CSCF或者S/I-CSCF或者PSS應用服務器，最合理的升級方式是軟交換升級為P-CSCF。

圖1　統(tǒng)一IMS在運營商網絡中的位置

　　在NGN的傳送層，RACS和NASS應是基于IP承載網的，為包括統(tǒng)一IMS在內的整個NGN提供QoS保障和認證機制。

　　因此PSTN、窄帶軟交換與統(tǒng)一IMS長期并存，并保持互通關系，不需要把PSTN和窄帶軟交換改造成IMS網絡。

統(tǒng)一IMS業(yè)務的實現(xiàn)

　　1.呈現(xiàn)、即時消息業(yè)務的實現(xiàn)

　　在統(tǒng)一IMS中，基本業(yè)務能力包括：語音、視頻、組管理、呈現(xiàn)、消息、位置等，這些能力需由核心網和相應的服務器支持。組管理、呈現(xiàn)、消息、位置等能力應該可以被多種業(yè)務使用，因此需要將這些能力獨立出來實現(xiàn)，并被所有業(yè)務共享。

　　OMA雖然定義了XDM、Presence（呈現(xiàn)）、Instant Message和PoC等業(yè)務的功能實體和參考點，但是為了在網絡中實現(xiàn)以上業(yè)務，需要將OMA定義的功能實體和參考點映射成物理實體和協(xié)議，確定運營商開放此類業(yè)務對設備和協(xié)議的要求，圖2給出了一種映射的方式。XDM服務器包含的共享XDMS功能提供公共群組的能力，有利于用戶在使用PoC、IM等業(yè)務時也能共享此群組。

圖2　基本業(yè)務功能實體到物理實體的映射

　　開發(fā)統(tǒng)一IMS的業(yè)務時應先定義終端到應用服務器業(yè)務管理數據的接口格式�？蓴U展的標記語言配置接入協(xié)議（XCAP）可以作為IMS業(yè)務中終端獲得業(yè)務管理數據的標準協(xié)議格式，保證良好的開放性和可擴展性，容易統(tǒng)一業(yè)務的配置方式，有利于終端和應用服務器分別開發(fā)業(yè)務，有利于IMS業(yè)務的標準化。

　　2.語音融合業(yè)務的實現(xiàn)

　　電信運營商在FMC方面的發(fā)展策略是從分析用戶的業(yè)務需求入手，并考慮充分利用現(xiàn)有固網的優(yōu)勢，為用戶提供FMC的業(yè)務體驗。由于用戶業(yè)務需求的差異，出現(xiàn)了多種FMC相關技術，相當于多種不同的應用場景，在網絡建設上，對于不同的應用場景有不同的解決方案，現(xiàn)階段FMC業(yè)務的實現(xiàn)應以提供語音融合業(yè)務為主，并考慮多媒體融合業(yè)務的提供。

　　中國的電信運營商對于語音融合業(yè)務的應用場景分為以下幾種方式：　

　　語音融合業(yè)務能充分發(fā)揮運營商現(xiàn)有固定網絡的競爭優(yōu)勢，通過固網接入，保證了價格優(yōu)勢，并彌補網絡覆蓋。統(tǒng)一IMS將是提供基于IMS的語音FMC業(yè)務的網絡，在IMS的網絡建設中，應考慮把提供基于IMS的語音FMC業(yè)務作為必選項并且應該向能提供VCC的網絡架構演進。支持基于IMS的語音FMC業(yè)務的網絡架構如圖3所示，其中涉及的網絡設備如下：


圖3　支持基于IMS的語音FMC業(yè)務的網絡架構

　　IM-SSF+SCP：提供語音FMC業(yè)務的業(yè)務邏輯；

　　GMSC/SSP：完成UMTS網絡內業(yè)務的觸發(fā)；

　　S-CSCF：完成IMS網絡內業(yè)務的觸發(fā)；

　　HLR：存儲CS用戶標識、智能業(yè)務簽約屬性等信息；

　　HSS：存儲IMS用戶標識、過濾準則等信息；

　　BGCF/MGCF：完成IMS網絡和UMTS網絡的互通；

　　OCS/Hotbilling：在線計費/熱計費系統(tǒng)，負責對預付費用戶的實時計費。

結束語

　　IMS是適應移動化和多媒體化的通信發(fā)展需求的，采用標準方式實現(xiàn)語音、視頻與數據相結合業(yè)務的網絡體系，應根據運營商的業(yè)務需求，建設統(tǒng)一的IMS網絡架構，提供固定移動融合的IP多媒體業(yè)務能力，發(fā)揮運營商全業(yè)務經營優(yōu)勢。

　　軟交換網絡首先是下一代網絡環(huán)境下實現(xiàn)傳統(tǒng)電信服務的網絡體系，可以為現(xiàn)有PSTN用戶提供基本語音業(yè)務和語音增值業(yè)務。軟交換寬帶域（為寬帶用戶提供IP多媒體業(yè)務）需逐步向統(tǒng)一IMS網絡遷移，今后軟交換提供的寬帶IP多媒體業(yè)務要考慮將來為3G IMS用戶提供，歸納到IMS網絡的業(yè)務。

　　近期應不斷完善IMS的標準，建立基于IMS的融合網絡的標準體系，確定中國統(tǒng)一IMS Release 1的業(yè)務和能力、協(xié)議要求、設備要求等，使標準化更有針對性。同時應大力開展網絡試驗，進行互通測試，完善相關的接口和協(xié)議標準，推動IMS技術的成熟。

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