IMS的网络定位和业务实现_电信_NGN及软交换_融合通信

IMS的网络定位和业务实现

2007/06/26

　　摘要 IMS是NGN的IP多媒体业务部件，是为3G的IMS域用户和固定宽带用户提供融合业务的统一网络。对于固定宽带用户，软交换是IMS的一种实现。PSTN/窄带软交换与统一IMS分属不同的网络并且将长期并存。为宽带终端提供业务的软交换设备必然要成为统一IMS的一部分，覆盖固定宽带终端的网络将向统一IMS演进。本文还介绍了呈现、即时消息等业务服务器的组网方式以及基于IMS的语音融合业务的实现方案。

下一代网络中的IMS

　　下一代网络（NGN）是一个基于分组提供电信业务的网络，它能够利用多种宽带和具有QoS机制的传送技术，实现与底层传送技术无关的业务相关功能，使得用户可以自由地接入不同的业务提供商，并支持通用移动性，可以随时随地为用户提供业务。NGN由运营商网络和终端用户功能组成，网络又分为传送层和业务层。传送层为整个NGN提供统一的媒体和信令的承载与QoS保证，业务层包括PSTN/ISDN仿真业务部件、IP多媒体子系统（IMS）和其他NGN业务部件。

　　IMS作为NGN业务层中的IP多媒体业务部件，能为用户提供IP多媒体业务的能力。因此，在3GPP对IMS进行标准化的基础之上，ETSI TISPAN和ITU-T把IMS作为NGN第一阶段的内容首先对其提出标准，并且在传送层对IMS在固定接入方式、RACS（网络附着控制子系统）功能、NASS（资源接入控制子系统）功能等方面作出了扩展，为IMS技术支持固定形式的IP多媒体应用提供了QoS保障。

　　随着对无缝通信的要求越来越高，用户期望在任何地方、任何时候，使用多种终端设备得到具有相同体验的多媒体通信服务，这种服务不仅仅局限于语音，还包括视频在内的多媒体应用。国际上把NGN第一阶段所提供的业务分为5类：多媒体业务、PSTN/ISDN仿真业务、PSTN/ISDN模拟业务、公共利益业务、数据通信业务（其他业务和应用）。IMS主要提供多媒体业务、PSTN/ISDN模拟业务和公共利益业务，另外两类业务由其他的业务部件提供。考虑到国内运营商的需求，IMS应是为3G的IMS域用户和固定宽带用户提供业务统一的融合网络，IMS业务本身也可认为是FMC（固定与移动融合）的业务，即同样的业务如Instant Message（即时消息）、Video Sharing（视频共享）、PoC、IP Centrex等应同时为3G的IMS域用户和固定宽带用户提供。

　　在向NGN转型的过程中，中国运营商朝着覆盖固定移动业务的全业务提供商的方向发展。从IMS技术发展和相应国际标准进展来看，IMS架构因其具有统一的核心层面、接入的无关性、支持宽带和多媒体业务等优势，成为众多运营商和厂商优选的下一代网络及应用的解决方案，也是中国运营商网络演进的主要方向。

中国运营商IMS网络的定位

　　1.是统一IMS，不是移动IMS

　　从国际标准化组织的研究来看，IMS的网络架构是覆盖3G终端和固定宽带终端的统一IMS。3GPPR7研究的是支持移动和固定接入的统一IMS，ETSI TISPAN和ITU-T GSI的NGN研究的也是覆盖固定和移动终端的统一IMS，目前中国标准化组织CCSA也准备制定统一IMS Release 1的标准。

　　建设统一IMS是运营商为了满足用户业务需求而达到的必然结果，随着通信技术的不断提高，网络从单纯地提供语音业务发展到能提供多媒体业务，移动网出现了IMS域，固定网出现了基于SIP的宽带终端。运营商要用自己的网络为用户提供更多、更好的业务。

　　建设统一IMS是运营商提供差异化竞争的有效手段，运营商可以利用现有的固定IP网络，为固定接入用户提供更大的带宽，更好的语音质量，更低的成本，而不是单纯地靠移动网络去竞争。

　　建设统一IMS是运营商网络演进的必然结果，网络是为用户提供业务的根本，全业务运营商在考虑建设和维护多媒体业务网络时，用统一网络的方式，可以降低网络建设和运营成本。

　　2.宽带软交换需向IMS演进

　　NGN是现有固网演进的目标，国际上定义的NGN的功能架构包括为POTS用户提供服务的PSTN/ISDN仿真业务部件和为固定宽带用户及移动用户提供服务的IMS。软交换是目前国内固网运营商采用的向固定用户提供语音和IP多媒体业务的网络，实际上软交换与IMS并不冲突，中国运营商并没有采用与国际上不同的演进方式，软交换网络既包括PSTN/ISDN仿真业务部件的功能，解决现有PSTN的替代问题，又包括IMS的功能，能向固定宽带用户提供IP多媒体业务。软交换是NGN的一种实现，对于固定宽带用户来说，软交换是IMS的一种实现。

　　用户使用POTS终端和使用宽带终端所享受到的业务是不同的。实际上，对于固定的POTS终端，只包括PSTN语音业务，软交换代替PSTN用仿真的方式为用户提供语音业务。对于基于SIP的宽带终端，语音作为多媒体业务的一种，和其他IP多媒体业务一起为用户提供，其采用模拟的方式。即使对于语音业务，为POTS终端提供业务的网络与为宽带终端提供业务的网络的实现方式也是不一样的，并且宽带软交换如果不单独组网，多媒体的呼叫进入PSTN后就会丧失多媒体业务的能力，而覆盖POTS终端的软交换网络是可以与PSTN混合组网的。这就决定了宽带软交换可以单独地演进，而不必和PSTN绑定在一起。

　　运营商需要为固定宽带终端提供与移动终端相同或相似的IP多媒体业务，从运营商的业务需求和网络运营方面考虑，为固定宽带终端提供业务的网络应该是与为移动终端提供业务的网络是同一个网络，即统一IMS。因此，为宽带终端提供IP多媒体业务的软交换设备必然要成为统一IMS的一部分，覆盖固定宽带终端的软交换网络向统一IMS演进。在演进中应将宽带用户的用户数据统一到HSS中，在组网中需改变宽带软交换网络原有的触发机制、鉴权方式、路由功能。

　　而对于为POTS终端提供仿真的PSTN业务的网络（或者叫窄带软交换网络）却不一定要归属到统一IMS中。因为在中国还存在相当数量的PTSN用户，窄带软交换网络与PSTN一样，都采用“网络智能化”的方式为POTS终端提供PSTN的增值业务，“网络智能化”在PSTN和窄带软交换网络中引入了SHLR，解决了业务触发和业务嵌套问题，“网络智能化”和IMS的业务实现方式不一样。“网络智能化”只适用于呼叫类的业务，采用由SHLR触发的方式，交换机与SHLR之间采用MAP+协议，而IMS采用CSCF从HSS下载IFC，由CSCF直接触发的方式，与“网络智能化”有很大不同。因此，把“网络智能化”演进到IMS是不现实的。

　　3.统一IMS在网络中的位置

　　统一IMS在运营商网络中的位置应如图1所示。基于SIP会话控制类业务的应用服务器构架在IMS核心网之上，IMS核心网保证会话控制信令的传递，保证业务的触发，为用户提供统一的鉴权。现有软交换设备可以升级为统一IMS网络中的P-CSCF或者S/I-CSCF或者PSS应用服务器，最合理的升级方式是软交换升级为P-CSCF。

图1　统一IMS在运营商网络中的位置

　　在NGN的传送层，RACS和NASS应是基于IP承载网的，为包括统一IMS在内的整个NGN提供QoS保障和认证机制。

　　因此PSTN、窄带软交换与统一IMS长期并存，并保持互通关系，不需要把PSTN和窄带软交换改造成IMS网络。

统一IMS业务的实现

　　1.呈现、即时消息业务的实现

　　在统一IMS中，基本业务能力包括：语音、视频、组管理、呈现、消息、位置等，这些能力需由核心网和相应的服务器支持。组管理、呈现、消息、位置等能力应该可以被多种业务使用，因此需要将这些能力独立出来实现，并被所有业务共享。

　　OMA虽然定义了XDM、Presence（呈现）、Instant Message和PoC等业务的功能实体和参考点，但是为了在网络中实现以上业务，需要将OMA定义的功能实体和参考点映射成物理实体和协议，确定运营商开放此类业务对设备和协议的要求，图2给出了一种映射的方式。XDM服务器包含的共享XDMS功能提供公共群组的能力，有利于用户在使用PoC、IM等业务时也能共享此群组。

图2　基本业务功能实体到物理实体的映射

　　开发统一IMS的业务时应先定义终端到应用服务器业务管理数据的接口格式。可扩展的标记语言配置接入协议（XCAP）可以作为IMS业务中终端获得业务管理数据的标准协议格式，保证良好的开放性和可扩展性，容易统一业务的配置方式，有利于终端和应用服务器分别开发业务，有利于IMS业务的标准化。

　　2.语音融合业务的实现

　　电信运营商在FMC方面的发展策略是从分析用户的业务需求入手，并考虑充分利用现有固网的优势，为用户提供FMC的业务体验。由于用户业务需求的差异，出现了多种FMC相关技术，相当于多种不同的应用场景，在网络建设上，对于不同的应用场景有不同的解决方案，现阶段FMC业务的实现应以提供语音融合业务为主，并考虑多媒体融合业务的提供。

　　中国的电信运营商对于语音融合业务的应用场景分为以下几种方式：　

PAU（PSTN access UMTS）是基于PSTN和3G CS（电路交换）域的融合业务，3G用户可采用多模终端，通过蓝牙/PHS等接入方式，通过网关，经由PSTN接入到3G网络电路域，享用无差别的语音通信业务。

基于IMS的语音FMC业务是基于IMS和CS域的融合业务，拥有UMTS号码和UMTS/WLAN双模终端的用户不仅能通过UMTS无线网络接入CS域享受语音基本业务、补充业务和智能业务，当用户漫游到WLAN覆盖范围内，双模终端通过WLAN接入到IMS网络后，仍然能够使用UMTS号码进行语音通信。

VCC（voice call continuous）是基于IMS的语音FMC业务的延伸，它在基于IMS的语音FMC业务的基础上又为用户提供通话中的跨网无缝切换，保证了语音的连续性，为用户提供了更高的服务质量。

　　语音融合业务能充分发挥运营商现有固定网络的竞争优势，通过固网接入，保证了价格优势，并弥补网络覆盖。统一IMS将是提供基于IMS的语音FMC业务的网络，在IMS的网络建设中，应考虑把提供基于IMS的语音FMC业务作为必选项并且应该向能提供VCC的网络架构演进。支持基于IMS的语音FMC业务的网络架构如图3所示，其中涉及的网络设备如下：

图3　支持基于IMS的语音FMC业务的网络架构

　　IM-SSF+SCP：提供语音FMC业务的业务逻辑；

　　GMSC/SSP：完成UMTS网络内业务的触发；

　　S-CSCF：完成IMS网络内业务的触发；

　　HLR：存储CS用户标识、智能业务签约属性等信息；

　　HSS：存储IMS用户标识、过滤准则等信息；

　　BGCF/MGCF：完成IMS网络和UMTS网络的互通；

　　OCS/Hotbilling：在线计费/热计费系统，负责对预付费用户的实时计费。

结束语

　　IMS是适应移动化和多媒体化的通信发展需求的，采用标准方式实现语音、视频与数据相结合业务的网络体系，应根据运营商的业务需求，建设统一的IMS网络架构，提供固定移动融合的IP多媒体业务能力，发挥运营商全业务经营优势。

　　软交换网络首先是下一代网络环境下实现传统电信服务的网络体系，可以为现有PSTN用户提供基本语音业务和语音增值业务。软交换宽带域（为宽带用户提供IP多媒体业务）需逐步向统一IMS网络迁移，今后软交换提供的宽带IP多媒体业务要考虑将来为3G IMS用户提供，归纳到IMS网络的业务。

　　近期应不断完善IMS的标准，建立基于IMS的融合网络的标准体系，确定中国统一IMS Release 1的业务和能力、协议要求、设备要求等，使标准化更有针对性。同时应大力开展网络试验，进行互通测试，完善相关的接口和协议标准，推动IMS技术的成熟。

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