IMS网络融合的基础

2019-11-04 23:14:21

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供稿：网友

作者：沈涛

0 前言

IMS是3GPP在Release5版本中提出的支持ip多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。

IMS是一个在PS域上面的多媒体控制/呼叫控制平台，支持会话类和非会话类多媒体业务，为未来的多媒体应用提供一个通用的业务智能平台，它是向AllIPNetwork 业务提供体系演进的一步。

1 IMS提出的背景

1.1下一代网络的特点

下一代网络具备以下特点：

a）业务驱动型网络；

b）分层的全开放网络；

c）基于统一协议的分组网络；

d）将努力实现网络的融合；

e）实现业务的快速提供并为用户带来丰富的业务体验。

1.2IMS提出的背景

3GPP提出IMS的基本出发点是将蜂窝移动通信网技术和Internet技术有机地结合起来，建立一个新的面向未来的信息通信网络。Internet的广泛应用，不但极大地促进了IP技术的发展，同时也改变了人们的思维方式和交互模式。它最大的成功之处就是能方便而灵活地提供各种信息服务，并能根据客户的需要快捷地创建新的服务。但是它提供的主要是无服务质量保证的尽力而为（BE）型服务，而且只考虑固定接入方式。蜂窝系统的最大优势是用户不受接入线路的限制，可以在任何地点、任何状态下自由通信，小型化的终端更是给用户带来了极大的便利。至今，蜂窝系统的主要业务仍然是话音通信。虽然3G网络的PS域支持IP数据通信，但是假如付出昂贵的代价只能获得Internet上网服务，不但用户难以接受，运营商也不愿意投巨资建设这样的新一代网络。正因为如此，才促使3GPP提出IMS技术标准，它主要基于以下3个方面的考虑：

a）新的网络应能提供电信级的QoS保证，为此必须继续沿用通信网的信令机制，在会话建立的同时按需进行网络资源的分配，使用户能够享受到满足的实时多媒体通信服务。这是通信网区别于Internet的一个重要标志。

b）新的网络应能对业务进行有效而灵活的计费，为此必须在IP网络中增设控制层，提供会话的业务类别、业务流量、业务时段等基本信息，供运营商制订不同的计费策略。这是建设一个可运营、可盈利网络的重要条件，而这点正是Internet未予考虑的。

c）新的网络应能提供融合各类网络能力的综合业务，非凡是通信和Internet相结合的业务。传统电信网的业务都是由运营商和少数的电信设备制造厂商开发部署的，尽管智能网实现了业务和呼叫控制的分离，但是由于复杂的电信网络接口技术的限制，垄断式的业务提供模式仍然未能得到改变。为此，应采用开放式业务提供结构，支持第三方业务开发，而且应尽量采用Internet技术，使得大量没有电信背景的普通IT人员也能参与增值业务的开发，从而使3G网络和Internet一样，能对市场作出快速反应，提供用户所需的个性化的多媒体业务。

IMS确定的网络结构充分反映了上述设计目标，实际上它是综合了3方面的技术而形成的。

IMS是下一代网络的核心技术，具备以下优势：

a）可治理、高服务质量；

b）业务与控制分离、业务接口开放统一、便于新业务部署；

c）标准化程度高，符合网络发展开放性需要；

d）用于基于IP的移动多媒体业务，也适用于传统语音、数据和视频业务，将引导未来移动多媒体业务的发展方向；

e）接入无关，对新接入技术的支持程度好；

f）便于网络融合和演进。

2 IMS的特点

2.1基于IETF协议

IETF始创于1986年，其主要任务是负责Internet相关技术规范的研发和制定。目前，IETF已成为全球Internet界最具权威的大型技术研究组织。

在IMS技术标准的制订上，3GPP采用了和其他标准化组织，非凡是IETF密切合作的方式。IETF也成立了SIPPING工作组，专门研究SIP的应用，并和3GPP共同研究SIP的扩展。这样，今后无论是IMS用户之间的多媒体通信，还是Internet用户之间的多媒体通信，采用的都是同样的控制协议，可望真正实现3G和Internet的融合。

3GPP和IETF保持着密切的协作关系。3GPP根据需要采用IETF开发的协议。3GPP对特定问题提出要求，并联系IETF寻找可能的解决方案。IETF对3GPP进行评估，并将满足要求的协议提供给3GPP。

IP、DNS、SIP、Diameter、COPS、SDP、xml、RTP、RTCP、H.248（MEGACO）在IMS中得到应用。

2.2协议统一

统一SIP作为业务控制协议，统一Diameter作为AAA协议，统一XML作为UserPRofile协议。

2.3归属控制

在2G网络中使用了拜访服务控制。当一个用户漫游时，拜访网络中的MSC为用户提供服务并控制业务流。这种方式需要运营商之间具有一种多重关系和漫游模型，需要拜访网络和归属网络支持相似的服务,并且导致增加注册与会话流程中的工作量，增加运营商内部参考点的数目、复杂安全、计费的解决方案。

IMS采用了归属服务控制，由用户归属网络的S-CSCF触发业务。S-CSCF为用户业务的惟一触发点。

2.4接入独立性

IMS网络的通信端点（终端）与网络都是基于IP的。在3GPP的规范中，这是通过IP连通接入网络（IP-CAN）来保证的。例如，WCDMA的无线接入网络（RAN）以及之上的PS域网络构成了目前最主要的IP-CAN，用户通过PS域的GGSN接入到外部IP网络。今后为支持WLAN/WiMAX/xDSL等不同的接入技术时，可能会产生新的IP-CAN类型。

正是这种端到端的IP连通性，使得IMS真正与接入无关，不再承担媒体控制器的角色，不需要通过控制综合接入设备（IAD）/接入网关（AG）等实现对不同类型终端的接入适配和媒体控制。在IMS网络中，IMS与IP-CAN的关系主要体现在QoS和计费方面，但这种关系已经不需要关心底层接入技术的差异性。

由接入无关性引出的另一个特点是IMS网络的终端与网络都支持SIP，SIP成为IMS域惟一的会话控制协议。这一特点实现了端到端的SIP信令互通，网络中不再像软交换技术那样，需要支持多种不同的呼叫信令，例如ISUP/TUP，BICC等。

2.5业务、控制、承载层的完全分离

下一代网络的网络结构可以细分为4层，即接入层、承载/传送层、控制层和业务层。从软交换的技术特点看，其核心是实现了承载与控制分离，即上述网络层次中的承载/传送层与控制层的分离，这种分离使得承载网络IP化和承载网融合成为可能。但软交换并没有实现控制与业务的严格分离，软交换与传统交换机一样，仍然承担了基本电信业务、补充业务、承载业务等的提供，只是在智能业务和通过Parlay的增值业务提供方面更加灵活。

IMS则定义了标准的基于SIP的ISC接口，实现了业务层与控制层的完全分离。这样的方式下，使得IMS成为了一个真正意义上的控制层设备，与业务的耦合降低到最小。ISC接口基于SIP这一惟一的协议，这样更有利于业务的开放，同时由于IMS与业务做到了高度的独立，为新增业务而进行控制层设备大范围网络升级的情况将得到根本改观，业务的快速推出成为可能。

用户数据与交换控制功能分离是移动网络的技术特点。由于IMS是3GPP提出的定义在WCDMA网络上的技术，因此自然具有此优势。用户数据分离对固定网络演进也有非常重要的作用，例如，可以解决用户的移动性（漫游，游牧），解决用户的号码携带（LineNumberPortable）和智能业务触发的问题。

IMS在用户数据分离方面的一个特点是与HSS（HomeSubsciberServer）的访问接口采用IETF定义的Diameter协议替换了原先移动网络中的MAP协议。这一特点有利于未来的固定移动融合和向全IP网络演进。

3 IMS标准进展情况

IMS在3GPP、3GPP2、ETSI、ITU-T等标准组中都占有一席之地。总体来说，3GPP和TISPAN对于IMS的研究比较深入和具体，并且二者的合作比较紧密，但是在一些问题上还没有明确的结论，规范的制定方面还有很多工作要做。FGNGN对于IMS的研究刚刚开始，还处于功能需求研究阶段。

3.13GPP

IMS标准由3GPP在R5中提出，并完成了架构定义，在R5/R6/R7中功能不断完善，各版本时间表如下。

第一阶段R5IMSphase 1，冻结于2002年9月；

第二阶段R6IMSphase 2，冻结于2005年3月；

第三阶段，目前正在进行R7版本的制定工作。

3.23GPP2

3GPP2对IMS部分规范制定由TSG-S（ServicesandSystems aspects）组负责，实际由Working Group 3（Packet Switched Network）中的Working Group 3.2 Multimedia Domain 承担。

相关的IMS规范编号为X.S0013系列，目前已经通过的规范有10个，涉及到IMS的有Stage1，Stage2和Stage3，涵盖了需求、体系架构、接口等方面，暂时没有通过关于测试方面的文稿。