NGN中IMS子系统相关标准化情况及最新进展 _NGN

NGN中IMS子系统相关标准化情况及最新进展
李海花 2009/07/10

　本文详细介绍了TISPAN对IMS子系统的标准情况以及最新进展，并给出了在IMS子系统标准化上TISPAN和3GPP之间的主要差异。

1、概述

　　IP多媒体子系统(IMS)由第3代移动通信合作计划(3GPP)组织在R5版本中提出，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。现在通常提到的IMS实际有狭义和广义两种概念，狭义特指3GPPR5版本以后的网络核心控制层所涉及的逻辑功能实体，广义是对基于IMS网络架构的统称。本文从狭义角度出发，侧重对网络核心控制部分相关内容的描述。

　　对IMS进行标准化的国际标准组织主要有3GPP和TISPAN。3GPP侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求，并统一由3GPP完善，最终实现IMS对固定接入和移动接入的统一控制。本文主要详细介绍TISPAN的相关研究情况。

2、TISPANIMS相关标准化情况

　　TISPAN全称是TelecommuniCAtionandInternetconverged Services and Protocols for Advanced Networking，2003年9月成立，专门对NGN进行研究和标准化工作。TISPAN分为八个工作组分别负责业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全、网络管理方面的研究和标准化工作，主要的研究领域又分成多个研究项目分别进行，如NGN、FMMS(Fixed Multimedia Short message)等。

　　TISPAN是国际上成立较早的专门针对NGN进行研究的标准组织，并且对IMS的研究直接基于3GPPRelease7，在国际NGN标准研究方面已经产生了非常重要的影响。

　　TISPAN的工作方式和3GPP类似，采用分阶段发布不同版本的方式，目前已经发布了R1版本相关规范，并正在开展R2阶段的研究工作。

(1)R1阶段

　　架构方面，TISPAN采用3GPPR7(见TS23.228v.7.2.0)定义的IMS架构，并针对固定的特殊要求进行了相关修订;提出了网络附着子系统(NASS)和资源控制子系统(RACS);对整个体系架构所包含的子系统和功能实体间的接口进行了定义;定义了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统(PES)的实现方案等。协议方面，对3GPP已经定义的相关接口协议，针对固定的特殊需求进行了相关的修订;定义了NASS与外部接口的协议;定义了RACS和外部接口的协议。业务方面，定义了传统电信网络中补充业务在IMS架构中的实现等等。

(2)R2阶段

　　目前还主要处于需求分析阶段，比较受关注的项目有RACSR2版本的研究、网络电视(IPTV)、固定移动融合(FMC)、家庭网络、PES架构的完善。目前这些项目的进展不大。迫于各种压力，在最近召开的TISPAN10Ter会议上，TISPAN明确架构的研究工作可以不受需求分析方面进展情况的约束和限制，可在开展工作的同时逐步完善。

2.1R1阶段IMS相关标准

TISPAN中和IMS功能体系架构相关的标准主要有三个：

1)IMS功能架构

　　对应的标准：ETSIES282007：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN)：IP Multimedia Subsystem(IMS);Functional Architecture”。

2)IP多媒体子系统(IMS)

　　ETSIES282006：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking(TISPAN);IP Multimedia Subsystem(IMS);Stage 2”[3GPP TS 23.228 v.7.2.0，modified]。

3)基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构

　　ETSITS182012：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN);IMS-based PSTN/ISDN Emulation Subsystem(PES);Functional Architecture”。

2.1.1IMS功能架构

　　在ETSIES282007中，主要给出了IMS子系统所包含的功能实体，IMS子系统相关的功能实体之间的内部接口以及这些功能实体和IMS子系统外部功能实体之间的接口。图1是TISPAN IMS子系统所包含的功能实体。

图1 NGNTISPANIMS的结构

　　1)呼叫会话控制功能(CSCF)

　　CSCF负责建立、监视、支持和释放多媒体会话和管理用户的业务交互，CSCF可以作为代理CSCF(P-CSCF)、服务CSCF(S-CSCF)、查询CSCF(I-CSCF)。P-CSCF是用户终端到IMS的第一个接触点;S-CSCF真正处理会话;I-CSCF是到被叫用户所有会话的接触点。和3GPP有所不同，TISPAN所定义的P-CSCF嵌入了ALG功能并增加了和NASS之间的接口。

　　2)媒体网关控制功能(MGCF)

　　MGCF控制中继媒体网关，包括分配、修改和释放媒体网关的资源，同时和CSCF以及电路交换网进行通信并执行ISUP协议和SIP协议之间的转换，还支持SIP到非会话类的SS7信令之间的协议转换。

　　3)多媒体资源功能控制器(MRFC)

　　MRFC解析来自AS的信息(经S-CSCF传送)，相应的控制MRFP，并和MRFP一起提供多路会议桥、回铃音和编解码转换。

　　4)中断网关控制功能(BGCF)

　　BGCF确定将呼叫接续到哪一个PSTN网络，即确定相关的MGCF。

2.1.2IP多媒体子系统(IMS)

　　ETSIES282007是针对固定接入对IMS的特殊需求，基于IMS R7版本(具体是3GPP TS 23.228 v.7.2.0)所作的修订。

　　NGN中IMS子系统和3GPP中IMS子系统之间的差异和需要扩展的功能实体主要有：

　　1)P-CSCF

　　P-CSCF和PDF之间的接口为Gq接口，该接口只适用于具有一定资源管理能力的IP-CAN，并且假设终端设备可以明确地发出资源预留请求，但是固定终端一般不支持主动发出资源预留请求这种方式，所以在TISPAN中专门定义了P-CSCF和RACS之间接口为Gq’接口，通过该接口可以支持网络侧发起的资源预留请求。

　　同时TISPAN还在P-CSCF上增加了ALG功能，以便支持NA(P)T功能，保证位于不同地址域的终端之间媒体信息能够正常进行交互。

　　接入安全方面，TISPAN提出了NASS绑定的解决方案，在采用NASS绑定的终端和P-CSCF之间不需要启用IPSec安全机制。P-CSCF需要根据接入方式、端口和信令协议上的差异进行判断，确认和用户终端之间是否需要启动IPSec安全机制。如果确认不需要则P-CSCF还需要扩展相关的功能以便和NASS中的CLF进行交互获得用户终端的接入线绑定信息。而在3GPP中，P-CSCF和用户终端必须要启用IPSec安全机制，所以在NGN中P-CSCF扩展相关的功能进行判断，并需要和NASS中的CLF进行交互。

　　2)S-CSCF

　　S-CSCF需要扩展相关的功能以及和UPSF之间交互的接口，以便传送和NASS绑定相关的鉴权信息，并根据用户的属性执行不同的鉴权流程。

　　NASS绑定的鉴权流程如图2所示。

图2 NASS绑定方式下用户注册和认证流程

　　TISPAN中规定用户注册和认证流程除了可以采用3GPP规定的3GPP-AKA方式之外，对于某些固定终端可以采用NASS绑定的认证方式，NASS绑定是基于用户线标识的认证方式。用户接入线标识信息静态配置于UPSF中，然后和注册过程中获得的接入线标识信息比较进行认证，注册过程中的接入线标识信息由IMS核心网接入点P-CSCF从NASS子系统的CLF功能实体中提取，并插入到注册消息中。NASS绑定方式与3GPP-AKA方式的不同点在于不需要双向认证，而且从信令流程上看采用NASS绑定认证方式的终端只需要和IMS核心网络之间进行一次信息交互。

　　3)MGCF

　　TISPAN要求MGCF支持TCAP协议，并支持SIP到TCAP的互通功能，以便在和PSTN进行互通时支持MWI和CCBS(CompletionofCommunicationsto Busy Subscriber)、CCNR(Completion of Communications to No Response)业务。

　　2.1.3基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构

　　ETSITS182012中给出了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构(也称为IMS-based PES)，以便利用IMS网络并通过增加相应的功能实体以及对IMS子系统相关功能的扩展实现对传统PSTN终端和ISDN终端的支持，具体的功能结构如图3所示。

图3 TISPANPES功能结构

　　PES在IMS功能结构的基础上增加了功能实体AGCF(接入网关控制功能)，同时PES中的所有业务(包括基本业务、补充业务和增值业务)统一由业务应用平面实现。

　　AGCF的主要功能是使用H.248协议控制驻地网关和接入媒体网关，和RACS和NASS进行交互，进行SIP/SIP-I协议和H.248协议之间的转换。AGCF不实现任何业务，即使最基本的呼叫也需要接续到S-CSCF上实现，相关的补充业务和增值业务则完全在业务应用层实现，所以AGCF仅仅是一个网络接入点，有点类似P-CSCF。

　　为实现PES业务对业务应用层面的特殊要求，业务应用平面需要解析和终结封装ISUP协议的SIP消息，还应该能够通过S-CSCF与AGCF使用SUBSCRIBE/NOTIFY机制进行交互。

2.2R2阶段IMS相关研究情况

　　TISPANR2阶段工作正在进展过程中，目前已经确定的和IMS相关的项目是对IMS-basePES继续进行完善，因为在目前发布的R1版本相关规范中，还有很多关键性的问题没有解决。

　　IPTV的研究工作也可能对IMS子系统产生影响，在最近召开的TISPAN10ter会议上基本上确定同时启动对基于IMS的IPTV架构和非基于IMS的IPTV架构的研究。基于IMS的IPTV架构将直接基于R1阶段的研究成果，重用IMS的相关功能实体，通过适当增加新的功能实体以及对现有功能实体相关功能的扩充，实现对IPTV业务的支持;非基于IMS的IPTV架构则根据IPTV业务的需求提出特有的功能实体和功能架构，和IMS子系统之间为互通关系。

　　另外，TISPAN对FMC和RACSR2的研究也有可能影响到IMS子系统。

3、综述

　　IMS作为融合固定接入和移动接入的统一架构，是电信网发展和演进的未来方向，它提供的丰富业务能力将使电信网的发展展开新的篇章。目前针对移动接入的IMS已经相对成熟，制造商提供的相关设备的功能也相对成熟和完备;针对固定接入方面，特别是PES方面，还有一些问题没有解决，研究和标准工作都相对滞后。IMS主要被用来提供多媒体业务，IPTV和FMC研究工作在NGN领域的展开将推动IMS向新的阶段发展。

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