IMS技術概念
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)務的需求。目前，IMS被認為是下一代網(wǎng)絡的核心技術，也是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務的重要方式。但是，目前全球IMS網(wǎng)絡多數(shù)處于初級階段，應用方式也處于業(yè)界探討當中。
1.2、IMS的定位
IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是對IP多媒體業(yè)務進行控制的網(wǎng)絡核心層邏輯功能實體的總稱。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)務特性、IMS與其他網(wǎng)絡的互通規(guī)范和無線局域網(wǎng)（WLAN）接入特性等；R7版本加強了對固定、移動融合的標準化制訂，要求IMS支持數(shù)字用戶線（xDSL）、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。
軟交換技術從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實驗、商用等多個發(fā)展階段，目前已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運營商開展了軟交換試驗，發(fā)展至今，軟交換技術已經(jīng)具備了替代電路交換機的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務能力。在軟交換技術已發(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IMS和軟交換進行較為全面的比較和分析。
如果從采用的基礎技術上看，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)關設備和終端設備甚至是可以通用的。
IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。
?。?）在軟交換控制與承載分離的基礎上，IMS更進一步的實現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務控制層的分離；
?。?）IMS起源于移動通信網(wǎng)絡的應用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——歸屬用戶服務器（HSS），用于用戶鑒權和保護用戶業(yè)務觸發(fā)規(guī)則；
?。?）IMS全部采用會話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務控制的信令，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)關協(xié)議（MGCP）和H.248協(xié)議。
總體來講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡體系基于主從控制的特點，使得其與具體的接入手段關系密切，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技術與承載媒體無關的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，從而使得IMS的應用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定領域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動性管理并且具有一定的服務質(zhì)量（QoS）保障機制，因此IMS技術相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。
1.3、IMS的發(fā)展與應用
1.3.1、IMS標準的發(fā)展
對IMS進行標準化的國際標準組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善。
3GPP對IMS的標準化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個過程來發(fā)布的，IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中進一步完善。R5版本主要側(cè)重于對IMS基本結(jié)構(gòu)、功能實體及實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)絡的互通能力以及IMS對各種業(yè)務的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生改變，只是在業(yè)務能力上有所增加。在R5的基礎上增加了部分業(yè)務特性，網(wǎng)絡互通規(guī)范以及無線局域網(wǎng)接入特性等，其主要目的是促使IMS成為一個真正的可運營的網(wǎng)絡技術。R7階段更多的考慮了固定方面的特性要求，加強了對固定、移動融合的標準化制訂。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)務部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規(guī)范的基礎上對功能實體和協(xié)議進行擴展的，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版本相關規(guī)范，從固定的角度向3GPP提出對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用了3GPP的相關文檔內(nèi)容，而3GPPR7版本中的很多內(nèi)容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基礎上形成的，所以一方對文檔內(nèi)容的修改都將直接影響另一方。此外，部分先進的運營商（如德國電信、英國電信和法國電信）已經(jīng)明確了未來網(wǎng)絡和業(yè)務融合的戰(zhàn)略目標，并開始特別關注基于IMS的網(wǎng)絡融合研究。各大設備廠商也加大了對IMS在固網(wǎng)領域應用的研究，正積極參與并大力推進基于IMS的NGN的標準化工作。因此各個標準之間的協(xié)調(diào)一致的問題還需要進一步探討。
1.3.2、IMS的主要應用
1.3.2.1、IP媒體業(yè)務類型
IMS是一個在分組域（PS）上的多媒體控制/呼叫控制平臺，IMS使得PS具有電路域（CS）的部分功能，支持會話類和非會話類的多媒體業(yè)務。IMS為未來的多媒體應用提供了一個通用的業(yè)務平臺，典型的業(yè)務如呈現(xiàn)、消息、會議、一鍵通等等。將不同的業(yè)務進行分組可以得到以下一些類型。
?。?）信息類業(yè)務，這類業(yè)務對用戶來講已經(jīng)非常熟悉，而且目前為運營商帶來了良好的收益，IMS的信息類業(yè)務將帶給用戶更多的選擇，在享用這些信息類業(yè)務的同時，用戶可以隨心所欲而且費用低廉的使用其他媒介，比如視頻和聲音等，同時可以靈活的選用實時業(yè)務或非實時業(yè)務進行溝通。
?。?）多媒體呼叫話音業(yè)務，這類業(yè)務可以給用戶在原有的話音業(yè)務操作和應用上帶來全新的體驗。
?。?）增強型呼叫管理，可以實現(xiàn)讓用戶自己來控制業(yè)務，讓用戶的溝通更加靈活。
?。?）群組業(yè)務，將不同的通信媒介聚合起來，為用戶提供新的業(yè)務體驗，而且IMS還可以對業(yè)務進行新的開發(fā)和組合；突破傳統(tǒng)的一對一的通信方式限制，可以提供基于群組的通信方式。
（5）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，所以實時在線的信息共享通信應運而生，多個用戶可以實時處理同一個數(shù)據(jù)文件。
（6）在線娛樂，移動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對信息進行必要的過濾；對于用戶的在線游戲，IMS可以為用戶提供從單機游戲到多用戶在線參與的在線娛樂方式，同時用戶還可以采用多種多媒體來溝通交流。
1.3.2.2、IMS的主要應用
隨著IMS技術和產(chǎn)品的逐漸成熟，已經(jīng)有一些運營商開始了IMS的商用，還有一些運營商在進行相關的測試。從目前的商用和測試情況看，移動運營商已經(jīng)開始商用，而固網(wǎng)運營商還主要處于試驗階段。綜合考慮，IMS的應用主要集中在以下幾個方面。
首先是在移動網(wǎng)絡的應用，這類應用是移動運營商為了豐富移動網(wǎng)絡的業(yè)務而開展的，主要是在移動網(wǎng)絡的基礎上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業(yè)務。應用重點集中在給企業(yè)客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業(yè)務。
其次是固定運營商出于網(wǎng)絡演進和業(yè)務的需要，通過IMS為企業(yè)用戶提供融合的企業(yè)的應用（IPCENTREX業(yè)務），以及向固定寬帶用戶（例如ADSL用戶）提供VoIP應用。
第三種典型的應用是融合的應用，主要體現(xiàn)在WLAN和3G的融合，以實現(xiàn)語音業(yè)務的連續(xù)性。在這種方式下，用戶擁有一個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，因為這種方式用戶使用業(yè)務的資費更低，數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬更充足。當離開WLAN的覆蓋區(qū)后，終端自動切換到WCDMA網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)語音在WLAN和WCDMA之間的連續(xù)性。目前，這種方案的商用較少，但是許多運營商都在進行測試。
在IMS中全部采用SIP協(xié)議，雖然SIP也可以實現(xiàn)最基本的VoIP，但是這種協(xié)議在多媒體應用中所展現(xiàn)出來的優(yōu)勢表明，它天生就是為多媒體業(yè)務而生的。由于SIP協(xié)議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業(yè)務。
1.3.3、基于IMS的網(wǎng)絡融合問題
隨著通信網(wǎng)絡的發(fā)展與演進，融合是不可避免的主題，固定和移動的融合（FMC）更是迫切要解決的問題。ETSI給FMC下的定義是：“固定移動融合是一種能提供與接入技術無關的網(wǎng)絡能力。但這并不意味著一定是物理上的網(wǎng)絡融合，而只關心一個融合的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和相應的標準規(guī)范。這些標準可以用來支持固定業(yè)務、移動業(yè)務以及固定移動混合的業(yè)務。固定移動融合的一個重要特征是，用戶的業(yè)務簽約和享用的業(yè)務，將從不同的接入點和終端上分離開來，以允許用戶從任何固定或移動的終端上，通過任何兼容的接入點訪問完全相同的業(yè)務，包括在漫游時也能獲得相同的業(yè)務。”ETSI在給FMC下定義的同時也對固定移動網(wǎng)絡的融合提出了相應的要求。
IMS進一步發(fā)揚了軟交換結(jié)構(gòu)中業(yè)務與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進行了更充分的網(wǎng)絡解聚，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加清晰合理。網(wǎng)絡各個層次的不斷解聚是電信網(wǎng)絡發(fā)展的總體趨勢。網(wǎng)絡的解聚使得垂直業(yè)務模式被打破，有利于業(yè)務的發(fā)展；另外，不同類型網(wǎng)絡的解聚也為網(wǎng)絡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)絡融合的過程。利用IMS實現(xiàn)對固定接入和移動接入的統(tǒng)一核心控制，主要是IMS具有以下特點。
?。?）與接入無關性。雖然3GPPIMS是為移動網(wǎng)絡設計的，TISPANNGN是為固定xDSL寬帶接入設計的，但它們采用的IMS網(wǎng)絡技術卻可以做到與接入無關，因而能確保對FMC的支持。從理論上可以實現(xiàn)不論用戶使用什么設備、在何地接入IMS網(wǎng)絡，都可以使用歸屬地的業(yè)務。
?。?）統(tǒng)一的業(yè)務觸發(fā)機制。IMS核心控制部分不實現(xiàn)具體業(yè)務，所有的業(yè)務包括傳統(tǒng)概念上的補充業(yè)務都由業(yè)務應用平臺來實現(xiàn)，IMS核心控制只根據(jù)初始過濾規(guī)則進行業(yè)務觸發(fā)，這樣消除了核心控制相關功能實體和業(yè)務之間的綁定關系，無論固定接入還是移動接入都可以使用IMS中定義的業(yè)務觸發(fā)機制實現(xiàn)統(tǒng)一觸發(fā)。
?。?）統(tǒng)一的路由機制。IMS中僅保留了傳統(tǒng)移動網(wǎng)中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關的數(shù)據(jù)信息只保存在用戶的歸屬地，這樣不僅用戶的認證需要到歸屬地認證，所有和用戶相關的業(yè)務也必須經(jīng)過用戶的歸屬地。
（4）統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)庫。HSS（歸屬業(yè)務服務器）是一個統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，既可以存儲移動IMS用戶的數(shù)據(jù)，也可以存儲固定IMS用戶的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫本身不再區(qū)分固定用戶和移動用戶。特別是業(yè)務觸發(fā)機制中使用的初始過濾規(guī)則，對IMS中所定義的數(shù)據(jù)庫來講完全是透明數(shù)據(jù)的概念，屏蔽了固定和移動用戶在業(yè)務屬性上的差異。
（5）充分考慮了運營商實際運營的需求，在網(wǎng)絡框架、QoS、安全、計費以及和其他網(wǎng)絡的互通方面都制定了相關規(guī)范。
IMS所具有這些特征可以同時為移動用戶和固定用戶所共用，這就為同時支持固定和移動接入提供了技術基礎，使得網(wǎng)絡融合成為可能。
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