IMS技術(shù)概念詳解

IMS技術(shù)概念　　

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng),是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。目前，IMS被認(rèn)為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動(dòng)與固網(wǎng)融合，引入語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。但是，目前全球IMS網(wǎng)絡(luò)多數(shù)處于初級(jí)階段，應(yīng)用方式也處于業(yè)界探討當(dāng)中。

1.2、IMS的定位

　　IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是對(duì)IP多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實(shí)體的總稱。3GPP R5主要定義IMS的核心結(jié)構(gòu)，網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容：R6版本增加了部分IMS業(yè)務(wù)特性、IMS與其他網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范和無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）接入特性等；R7版本加強(qiáng)了對(duì)固定、移動(dòng)融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂，要求IMS支持?jǐn)?shù)字用戶線（xDSL）、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。 　　軟交換技術(shù)從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)、商用等多個(gè)發(fā)展階段，目前已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運(yùn)營(yíng)商開展了軟交換試驗(yàn)，發(fā)展至今，軟交換技術(shù)已經(jīng)具備了替代電路交換機(jī)的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。在軟交換技術(shù)已發(fā)展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發(fā)展和定位呢?首先需要對(duì)IMS和軟交換進(jìn)行較為全面的比較和分析。 　　如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實(shí)現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議都是相似或者完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。 　　IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個(gè)方面。 　?。?）在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離； 　?。?）IMS起源于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對(duì)移動(dòng)性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫(kù)——?dú)w屬用戶服務(wù)器（HSS），用于用戶鑒權(quán)和保護(hù)用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則； 　?。?）IMS全部采用會(huì)話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多的使用媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議（MGCP）和H.248協(xié)議。 　　總體來(lái)講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控制的特點(diǎn)，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無(wú)關(guān)的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，從而使得IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動(dòng)網(wǎng)逐步擴(kuò)大到固定領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動(dòng)性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障機(jī)制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。

1.3、IMS的發(fā)展與應(yīng)用

　　1.3.1、IMS標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 　　對(duì)IMS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有3GPP和高級(jí)網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動(dòng)的角度對(duì)IMS進(jìn)行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對(duì)IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來(lái)完善。 　　3GPP對(duì)IMS的標(biāo)準(zhǔn)化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個(gè)過(guò)程來(lái)發(fā)布的，IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中進(jìn)一步完善。R5版本主要側(cè)重于對(duì)IMS基本結(jié)構(gòu)、功能實(shí)體及實(shí)體間的流程方面的研究；而R6版本主要是側(cè)重于IMS和外部網(wǎng)絡(luò)的互通能力以及IMS對(duì)各種業(yè)務(wù)的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，只是在業(yè)務(wù)能力上有所增加。在R5的基礎(chǔ)上增加了部分業(yè)務(wù)特性，網(wǎng)絡(luò)互通規(guī)范以及無(wú)線局域網(wǎng)接入特性等，其主要目的是促使IMS成為一個(gè)真正的可運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。R7階段更多的考慮了固定方面的特性要求，加強(qiáng)了對(duì)固定、移動(dòng)融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂。R5版本和R6版本分別在2002年和2005年被凍結(jié)，而R7版本也即將凍結(jié)。 　　在TISPAN定義的NGN體系架構(gòu)中，IMS是業(yè)務(wù)部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規(guī)范的基礎(chǔ)上對(duì)功能實(shí)體和協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分階段發(fā)布不同版本。目前，TISPAN已經(jīng)發(fā)布了R1版本相關(guān)規(guī)范，從固定的角度向3GPP提出對(duì)IMS的修改建議；R2版本目前還處于需求分析階段。 　　TISPAN在許多文檔中都直接應(yīng)用了3GPP的相關(guān)文檔內(nèi)容，而3GPPR7版本中的很多內(nèi)容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基礎(chǔ)上形成的，所以一方對(duì)文檔內(nèi)容的修改都將直接影響另一方。此外，部分先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)商（如德國(guó)電信、英國(guó)電信和法國(guó)電信）已經(jīng)明確了未來(lái)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)融合的戰(zhàn)略目標(biāo)，并開始特別關(guān)注基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合研究。各大設(shè)備廠商也加大了對(duì)IMS在固網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的研究，正積極參與并大力推進(jìn)基于IMS的NGN的標(biāo)準(zhǔn)化工作。因此各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)一致的問(wèn)題還需要進(jìn)一步探討。 　　1.3.2、IMS的主要應(yīng)用 　　1.3.2.1、IP媒體業(yè)務(wù)類型 　　IMS是一個(gè)在分組域（PS）上的多媒體控制/呼叫控制平臺(tái)，IMS使得PS具有電路域（CS）的部分功能，支持會(huì)話類和非會(huì)話類的多媒體業(yè)務(wù)。IMS為未來(lái)的多媒體應(yīng)用提供了一個(gè)通用的業(yè)務(wù)平臺(tái)，典型的業(yè)務(wù)如呈現(xiàn)、消息、會(huì)議、一鍵通等等。將不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分組可以得到以下一些類型。 　?。?）信息類業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)對(duì)用戶來(lái)講已經(jīng)非常熟悉，而且目前為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了良好的收益，IMS的信息類業(yè)務(wù)將帶給用戶更多的選擇，在享用這些信息類業(yè)務(wù)的同時(shí)，用戶可以隨心所欲而且費(fèi)用低廉的使用其他媒介，比如視頻和聲音等，同時(shí)可以靈活的選用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)進(jìn)行溝通。 　　（2）多媒體呼叫話音業(yè)務(wù)，這類業(yè)務(wù)可以給用戶在原有的話音業(yè)務(wù)操作和應(yīng)用上帶來(lái)全新的體驗(yàn)。 　?。?）增強(qiáng)型呼叫管理，可以實(shí)現(xiàn)讓用戶自己來(lái)控制業(yè)務(wù)，讓用戶的溝通更加靈活。 　?。?）群組業(yè)務(wù)，將不同的通信媒介聚合起來(lái)，為用戶提供新的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，而且IMS還可以對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行新的開發(fā)和組合；突破傳統(tǒng)的一對(duì)一的通信方式限制，可以提供基于群組的通信方式。 　?。?）信息共享，常見的郵件攜帶附件的溝通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在許多情況下顯得不夠靈活，所以實(shí)時(shí)在線的信息共享通信應(yīng)運(yùn)而生，多個(gè)用戶可以實(shí)時(shí)處理同一個(gè)數(shù)據(jù)文件。 　?。?）在線娛樂(lè)，移動(dòng)終端可以直接和信息資源互聯(lián)，IMS方式可以更好地呈現(xiàn)信息的更新和溝通，并可以隨著用戶需求的增長(zhǎng)對(duì)信息進(jìn)行必要的過(guò)濾；對(duì)于用戶的在線游戲，IMS可以為用戶提供從單機(jī)游戲到多用戶在線參與的在線娛樂(lè)方式，同時(shí)用戶還可以采用多種多媒體來(lái)溝通交流。 　　1.3.2.2、IMS的主要應(yīng)用 　　　隨著IMS技術(shù)和產(chǎn)品的逐漸成熟，已經(jīng)有一些運(yùn)營(yíng)商開始了IMS的商用，還有一些運(yùn)營(yíng)商在進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。從目前的商用和測(cè)試情況看，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始商用，而固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商還主要處于試驗(yàn)階段。綜合考慮，IMS的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面。 　　首先是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，這類應(yīng)用是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商為了豐富移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)而開展的，主要是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上用IMS來(lái)提供PoC、即時(shí)消息、視頻共享等多媒體增值業(yè)務(wù)。應(yīng)用重點(diǎn)集中在給企業(yè)客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務(wù)。 　　其次是固定運(yùn)營(yíng)商出于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和業(yè)務(wù)的需要，通過(guò)IMS為企業(yè)用戶提供融合的企業(yè)的應(yīng)用（IPCENTREX業(yè)務(wù)），以及向固定寬帶用戶（例如ADSL用戶）提供VoIP應(yīng)用。 　　第三種典型的應(yīng)用是融合的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在WLAN和3G的融合，以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在這種方式下，用戶擁有一個(gè)WLAN/WCDMA的雙模終端，在WLAN的覆蓋區(qū)內(nèi)，一般優(yōu)先使用WLAN接入，因?yàn)檫@種方式用戶使用業(yè)務(wù)的資費(fèi)更低，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬更充足。當(dāng)離開WLAN的覆蓋區(qū)后，終端自動(dòng)切換到WCDMA網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音在WLAN和WCDMA之間的連續(xù)性。目前，這種方案的商用較少，但是許多運(yùn)營(yíng)商都在進(jìn)行測(cè)試。 　　在IMS中全部采用SIP協(xié)議，雖然SIP也可以實(shí)現(xiàn)最基本的VoIP，但是這種協(xié)議在多媒體應(yīng)用中所展現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)表明，它天生就是為多媒體業(yè)務(wù)而生的。由于SIP協(xié)議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業(yè)務(wù)。 　　1.3.3、基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合問(wèn)題 　　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進(jìn)，融合是不可避免的主題，固定和移動(dòng)的融合（FMC）更是迫切要解決的問(wèn)題。ETSI給FMC下的定義是：“固定移動(dòng)融合是一種能提供與接入技術(shù)無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)能力。但這并不意味著一定是物理上的網(wǎng)絡(luò)融合，而只關(guān)心一個(gè)融合的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)可以用來(lái)支持固定業(yè)務(wù)、移動(dòng)業(yè)務(wù)以及固定移動(dòng)混合的業(yè)務(wù)。固定移動(dòng)融合的一個(gè)重要特征是，用戶的業(yè)務(wù)簽約和享用的業(yè)務(wù)，將從不同的接入點(diǎn)和終端上分離開來(lái)，以允許用戶從任何固定或移動(dòng)的終端上，通過(guò)任何兼容的接入點(diǎn)訪問(wèn)完全相同的業(yè)務(wù)，包括在漫游時(shí)也能獲得相同的業(yè)務(wù)?！盓TSI在給FMC下定義的同時(shí)也對(duì)固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合提出了相應(yīng)的要求。 　　IMS進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)了軟交換結(jié)構(gòu)中業(yè)務(wù)與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進(jìn)行了更充分的網(wǎng)絡(luò)解聚，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰合理。網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層次的不斷解聚是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的總體趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)的解聚使得垂直業(yè)務(wù)模式被打破，有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡(luò)的解聚也為網(wǎng)絡(luò)在不同層次上的重新聚合創(chuàng)造了條件。這種重新聚合，就是網(wǎng)絡(luò)融合的過(guò)程。利用IMS實(shí)現(xiàn)對(duì)固定接入和移動(dòng)接入的統(tǒng)一核心控制，主要是IMS具有以下特點(diǎn)。 　?。?）與接入無(wú)關(guān)性。雖然3GPPIMS是為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，TISPANNGN是為固定xDSL寬帶接入設(shè)計(jì)的，但它們采用的IMS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)卻可以做到與接入無(wú)關(guān)，因而能確保對(duì)FMC的支持。從理論上可以實(shí)現(xiàn)不論用戶使用什么設(shè)備、在何地接入IMS網(wǎng)絡(luò)，都可以使用歸屬地的業(yè)務(wù)。 　?。?）統(tǒng)一的業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制。IMS核心控制部分不實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)包括傳統(tǒng)概念上的補(bǔ)充業(yè)務(wù)都由業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，IMS核心控制只根據(jù)初始過(guò)濾規(guī)則進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，這樣消除了核心控制相關(guān)功能實(shí)體和業(yè)務(wù)之間的綁定關(guān)系，無(wú)論固定接入還是移動(dòng)接入都可以使用IMS中定義的業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一觸發(fā)。 　?。?）統(tǒng)一的路由機(jī)制。IMS中僅保留了傳統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)信息只保存在用戶的歸屬地，這樣不僅用戶的認(rèn)證需要到歸屬地認(rèn)證，所有和用戶相關(guān)的業(yè)務(wù)也必須經(jīng)過(guò)用戶的歸屬地。 　?。?）統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。HSS（歸屬業(yè)務(wù)服務(wù)器）是一個(gè)統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，既可以存儲(chǔ)移動(dòng)IMS用戶的數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)固定IMS用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)本身不再區(qū)分固定用戶和移動(dòng)用戶。特別是業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制中使用的初始過(guò)濾規(guī)則，對(duì)IMS中所定義的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)講完全是透明數(shù)據(jù)的概念，屏蔽了固定和移動(dòng)用戶在業(yè)務(wù)屬性上的差異。 　　（5）充分考慮了運(yùn)營(yíng)商實(shí)際運(yùn)營(yíng)的需求，在網(wǎng)絡(luò)框架、QoS、安全、計(jì)費(fèi)以及和其他網(wǎng)絡(luò)的互通方面都制定了相關(guān)規(guī)范。 　　IMS所具有這些特征可以同時(shí)為移動(dòng)用戶和固定用戶所共用，這就為同時(shí)支持固定和移動(dòng)接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。