IMS国际标准研究的最新进展

发布: 2010-10-19 12:14 | 作者: 李海花 | 来源: | 字体: 小中大

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　　摘要：IP多媒体子系统(IMS)作为固定接入和移动接入的统一核心控制网络，采用控制和承载、控制和业务相分离的机制，网络能力得到很大增强。公众普遍认为IMS是现有网络演进和发展的方向。IMS的国际标准工作主要由第3代移动通信合作计划(3GPP)和电信、互联网融合业务及高级网络协议(TISPAN)标准组织完成。文章内容包括3GPP和TISPAN对IMS的总体标准化情况，IMS的关键技术和热点问题的研究情况，涉及IMS网络核心控制部分的完善和增强、与IMS相关的互联互通、IMS与电路域(CS)并存下的一些问题、下一代网络(NGN)R2阶段有关的IMS研究。

　　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3GPP R5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和高级网络电信和互联网融合业务和协议(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来完善，最终实现IMS对固定接入和移动接入的统一控制。

1 3GPP对IMS的标准化情况

　　3GPP在R5版本中首次提出IMS，并在R6和R7版本中进一步完善。IMS R5版本在2002年9月已经冻结，R5版本阶段侧重于对IMS基本架构、相关功能实体、功能实体之间的交互流程等进行研究；R6版本在2005年3月冻结，R6版本阶段更加侧重于IMS和外部网络之间的互通(包括和电路域(CS)网络的互通、和IP网络的互通、和无线局域网(WLAN)的互通)，以及IMS支持各种业务的能力，并明确业务由IMS用户的归属地提供和控制，使IMS真正成为一个可运营的网络技术；R7版本将在2006年底前冻结，R7版本阶段更多考虑固定方面的特性要求，很多内容是在吸收TISPAN研究成果的基础上形成，涉及的内容有：固定宽带接入IMS(FBI)、电路域和IMS相结合业务(CSI)、IMS紧急业务等[1-2]。

2 TISPAN对IMS的标准化情况

　　TISPAN和3GPP在IMS的研究上紧密合作，TISPAN从固定的角度向3GPP提出对IMS的修改建议。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3GPP R7(见TS.23.228 v.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RACS R2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TISPAN 10Ter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[3-4]。

3 与IMS相关的热点问题

　　3.1 3GPP和TISPAN的协调

　　TISPAN在许多文档中都直接应用了3GPP相关文档内容，3GPP对其文档内容的修改直接影响TISPAN，所以3GPP和TISPAN之间标准协调一致的问题需要探讨，目前还没有一致的意见。

　　3.2 IMS网络核心控制部分的完善和增强

　　(1)初始过滤规则和动态业务激活

　　IMS中服务-呼叫会话控制功能(S-CSCF)需要依次检查各个初始过滤规则，但是在某些情况下不需要或不能这样做。TISPAN目前确定的解决办法是在应用服务器(AS)发送INVITE消息的路由字段头部增加“noService”参数字段，强制S-CSCF不再进行后续初始过滤规则的检查。

　　动态业务激活信息(DSAI)指示业务是否实际激活而不仅仅是定制。在某个业务激活或去活之后，允许应用服务器改变初始过滤规则的组合，以便“屏蔽(Mask)”或“非屏蔽(Unmask)”它们的子集。最优选的解决方案是允许应用服务器和用户业务清单功能(UPSF)进行交互，应用服务器仅指示业务是否激活，UPSF将该指示映射到初始过滤规则，然后执行实际的“屏蔽(Masking)”逻辑。这种解决方案将业务控制和业务信息分离，但这种解决方案需要扩展Sh接口，并在Sh接口数据模型中引入新的实体。

　　(2)组注册和隐含注册

　　TISPAN在基于IMS的PES解决方案中提出了组注册的概念，并希望3GPP能够扩展IMS相关功能实体的功能来支持组注册，但是支持组注册会引出以下问题：

　　·接入网关控制功能(AGCF)组中包含的单个公共用户标识不应该是其他IMS定制的一部分，因此AGCF中包含的公共用户不能成为其他隐含注册组中的一部分。

　　·虽然隐含注册能够减少AGCF和查询/服务-呼叫会话控制功能(I/S-CSCF)之间的注册消息数，但是在CX接口上将存在针对一个清单下载多个大块消息问题。

　　·注册的最大有效时间长度是600 000 秒(约7天)，这意味着一周需关联统一资源标识符(URI)组到终端一次。

　　目前针对TISPAN提出的组注册如何实现，人们正在考虑具体的处理方式。

　　(3)E.164路由问题

　　IMS选路原则存在的问题：目前IMS假设电话号码映射(ENum)服务器可能需要所有运营商共用，在有些情况下，如果不能从E.164解析出对应的初始会话协议统一资源标识符(SIP URI)，则将相关的信令消息转发给出口网关控制功能(BGCF),BGCF实际上是实现E.164选路功能的功能实体，如果BGCF确定呼叫是在另一个IMS域的BGCF中，就有可能形成一个死循环，所以建议考虑S-CSCSF对E.164选路方式的支持。对这个问题，TISPAN将向3GPP发送联络函，由3GPP解决考虑解决这个问题。

　　3.3 IMS与其他基于IP的网络的互联

　　在TISPAN 10ter会议上，第4工作小组提出采用面向业务的互联(SoIX)和面向连通性的互联(CoIX)这两个术语，并开展NGN互联相关问题的研究。SoIX同时包含信令控制层面的互联和承载层面的互联，而CoIX仅包含承载层面的简单互联。由于互联问题涉及到IMS的具体部署，相应的研究工作还没有开始，并且3GPP和TISPAN定义的与互联相关的功能实体之间还存在差异，因而两个标准组织之间的标准一致性问题仍在探讨过程中。

　　3.4 IMS与CS

　　(1)语音呼叫连续性

　　语音呼叫连续性(VCC)业务实际上是同一业务涉及到两个网络的问题，主要问题是切换问题，需要考虑双向切换，包括从IMS域切换到CS域，从CS域切换到IMS域。提出VCC的主要出发点是要解决移动通信系统和WLAN的覆盖和切换问题。

　　在具体的解决方案上最初分成两大阵营：一种是基于IMS会话控制的IMS控制方案，切换控制由应用层实现；一种是模拟移动交换中心(MSC)居间切换的发起域控制方案，即将IMS网络模拟成MSC类似局间切换的方案。目前确定将采用IMS控制方案。

　　和VCC研究相关的热点问题主要集中在以下方面：

　　·架构：即完成VCC业务控制所涉及的功能实体之间的关系和交互结构。目前架构的具体内容基本已经确定下来

　　·补充业务的处理模式：IMS集中控制是未来方向，最好的方式是将补充业务统一放在IMS处理，但是在3GPP R7版本内无法实现。目前补充业务的处理解决方案的趋势是：在CS域和IMS域分别进行部分控制。还有一种折衷方案是：在呼叫过程中，执行了补充业务后不允许再进行切换。

　　·跨域路由选择：跨域路由选择是当用户同时在CS域和IMS域进行了注册，呼叫将如何接续到被叫的问题，此时路由选择涉及到运营商的策略和用户的偏好。

　　其他方面，VCC目前不支持紧急呼叫，只考虑了语音业务的互通问题，对于会话中非语音通信如何处理需要进一步探讨。例如：主被叫用户之间正在进行消息类业务，此时如想增加语音通信则很难触发和VCC相关的逻辑功能实体，即VCC目前还没有解决在一个会话中增加媒体成分的问题。针对该问题，目前的一种解决思路是将VCC作为用户的一个特色业务，当用户是VCC用户时，即启用业务触发功能，由实现VCC控制的功能实体完成相关的业务控制。

　　(2)电路域和IMS相结合的方案

　　CSI是完全针对移动通信提出的业务，其实质是不同业务分别由两个网络提供，实时类业务由CS域提供，非实时业务由IMS域提供，对终端的能力要求较复杂。

　　CSI的规范相对成熟，目前Phase1阶段的标准已经完成，Phase2阶段的研究处于停滞状态。

　　Phase1阶段，CSI业务不属于用户签约业务，只是终端的一种能力，终端具有将CS会话和IMS会话关联起来的功能，并根据主叫和被叫信息，在一个上下文中呈现给用户，其中包含主要终端之间的能力交互过程，具体工作过程如下：

　　·无线能力的交互：呼叫建立过程中，两个终端利用CS域交互能力信息，基于用户到用户信令业务1(UUS1)。

　　·终端能力的交互：主要利用SIP协议中的审计(Option)消息审计终端的能力。

　　·在两个终端的CS呼叫上增加一个IMS会话，从而建立CSI业务。

　　·在两个终端的IMS会话上增加一个CS呼叫，从而建立CSI业务。

　　工作过程中增加IMS会话或CS呼叫的过程和正在进行的会话是相互独立的。

　　CSI涉及的关键问题有：

　　·能力交互的方法和时机。

　　·IMS注册的触发：如果IMS用户没有注册，则触发用户进行注册，因为IMS用户可能使用通用分组无线业务(GPRS)作为IP连通性(IP-CAN)，但是GPRS可能不是永久在线。

　　·多终端用户的终端区分：在IMS中，用户可能同时在不同的终端上注册同一个公共用户标识，需要IMS能够进行明确地区分，并将会话建立到正确的终端上。
补充业务的处理：目前在两个域中补充业务的处理分别进行，互不关联。

　　(3)Early IMS

　　Early IMS提出的实质是要解决2.5代移动通信终端接入到IMS的问题，关键问题是IMS如何实现对2.5代移动通信终端用户的鉴权。采用用户名加密码的方式，密码很容易被别人获取，并且容易出现多人共用的情况，但运营商又希望通过简单设置应用服务器就能够推动新的业务，尽量屏蔽网络和终端之间的差异。

　　目前采用的解决方案是采用IP地址绑定的方式，网关GPRS支持节点(GGSN)为终端分配地址的时候，将IP地址同时写入到归属位置寄存器(HLR)和归属用户服务器(HSS)中，HSS则负责将IP地址和国际移动用户标识(IMSI)关联起来，当用户注册时，通过对比IP地址是否一致来实现对用户的鉴权。在这种处理方式下，首先可能需要降低对代理-呼叫会话控制功能(P-CSCF)的保护，即如果没有安全联盟，该呼叫也允许通过；另外，P-CSCF一定要把用户真实的IP地址记录下来，这就要求用户和P-CSCF在同一个地址域。

　　网络附着子系统绑定(NASS-Bundle)是TISPAN提出的对固定接入用户的一种鉴权方式，当NASS-Bundle和Early IMS共存时将引出呼叫会话控制功能(CSCF)如何确定所采用的鉴权方式的问题，并且对P-CSCF和S-CSCF都存在特殊要求，目前多种鉴权方式共存下解决方案问题还在探讨过程中。

　　3.5 NGN R2阶段涉及IMS的研究

　　(1)基于IMS的IPTV

　　数字视频广播(DVB)、美国电信业解决方案联盟(ATIS)等标准组织都在研究IPTV，流媒体子系统属于NGN的一部分，并且流媒体子系统可以考虑融合固定和移动，目前TISPAN正在开展NGN下IPTV的实现方式的研究，现在还处于业务能力和需求分析阶段。例如对资源管理的影响、对用户数据的影响、对计费的影响、对用户网络附着程序的影响等。TISPAN所规范的IPTV业务包括广播电视、付费电视、交互式电视和视频点播等业务，主要内容包括业务定义、IPTV环境、各类IPTV业务描述、业务分发模式、业务相关需求、网络能力等。

　　在TISPAN最近一次会议上，有代表建议启动对IPTV体系架构的研究，并对基于IMS和非基于IMS两种方案同时进行研究。根据会议上达成的一致意见，在业务能力需求还没有完全确定的情况下，TISPAN即开始对IPTV体系架构的研究，以便推动IPTV的研究进展，同时将IPTV的能力需求分析分成两个项目分别进行研究，一个是支持IPTV业务的需求和网络能力，侧重于NGN中公共部件的能力需求分析，包括对NASS、RACS等的能力需求；另一个是IPTV业务与NGN业务综合的需求，如个性化或交互式IPTV。

　　目前在TISPAN NGN的研究中已经定义了很多功能实体，这些功能实体所提供的功能有可能直接被用来支持IPTV业务，或者进行一定的功能增强，同时IMS中定义的许多核心网络控制功能实体也有可能完成IPTV业务的核心控制，从而实现基于IMS的同时实现多媒体和IPTV的统一体系架构。

　　现在IPTV在很多地方都有商业部署，并且很多相关信令也都已经定义完成，将对IPTV的研究产生很大的影响。

　　(2)固定移动融合
FMC的研究工作在TISPAN已经展开，目前主要集中在对各种用户场景的分析，FMC所涉及的内容和场景广泛，3GPP FBI也已经进行了很多相关方面的研究，确定了TISPAN FMC的研究范围、NGN R2的优先级等。目前还没有明确TISPAN FMC的具体范围，例如是否包含统一终端、统一帐单等不同层面的FMC，也没有准确的FMC定义。随着FMC研究的展开和深入，对IMS将产生一定程度的影响。

4 结束语

　　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向新阶段的发展。

　　参考文献

　　[1] 3GPP TS 23.206 Voice call continuity between Circuit Switching(CS) and IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2 [S].

　　[2] 3GPP TR 33.978 3rd generation partnership project; Technical specification group services and system aspects; Security aspects of early IP Multimedia Subsystem (IMS) [S].

　　[3] ETSI TS 182 006 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] [S].

　　[4] ETSI TS 183 011 Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); IP Multimedia Subsystem (IMS) functional architecture [S].

作者：李海花来源：泰尔网