IMS網絡融合的基礎

0 前言

  IMS是3GPP在Release 5版本中提出的支持IP多媒體業務的子系統,它的核心特點是採用SIP協議和與接入的無關性。 IMS 是一個在PS域上面的多媒體控制/呼叫控制平臺,支持會話類和非會話類多媒體業務,爲未來的多媒體應用提供一個通用的業務智能平臺,它是向All IP Network 業務提供體系演進的一步。

1 IMS提出的背景

1.1 下一代網絡的特點

  下一代網絡具備以下特點:
  a) 業務驅動型網絡;
  b) 分層的全開放網絡;
  c) 基於統一協議的分組網絡;
  d) 將努力實現網絡的融合;
  e) 實現業務的快速提供併爲用戶帶來豐富的業務體驗。

1.2 IMS提出的背景

  3GPP提出IMS的基本出發點是將蜂窩移動通信網技術和Internet技術有機地結合起來,建立一個新的面向未來的信息通信網絡。Internet的廣泛應用,不但極大地促進了IP技術的發展,同時也改變了人們的思維方式和交互模式。它最大的成功之處就是能方便而靈活地提供各種信息服務,並能根據客戶的需要快捷地創建新的服務。但是它提供的主要是無服務質量保證的盡力而爲(BE)型服務,而且只考慮固定接入方式。蜂窩系統的最大優勢是用戶不受接入線路的限制,可以在任何地點、任何狀態下自由通信,小型化的終端更是給用戶帶來了極大的便利。至今,蜂窩系統的主要業務仍然是話音通信。雖然3G網絡的PS域支持IP數據通信,但是如果付出昂貴的代價只能獲得Internet上網服務,不但用戶難以接受,運營商也不願意投巨資建設這樣的新一代網絡。正因爲如此,才促使3GPP提出IMS技術標準,它主要基於以下3個方面的考慮:

  a) 新的網絡應能提供電信級的QoS保證,爲此必須繼續沿用通信網的信令機制,在會話建立的同時按需進行網絡資源的分配,使用戶能夠享受到滿意的實時多媒體通信服務。這是通信網區別於Internet的一個重要標誌。

  b) 新的網絡應能對業務進行有效而靈活的計費,爲此必須在IP網絡中增設控制層,提供會話的業務類別、業務流量、業務時段等基本信息,供運營商制訂不同的計費策略。這是建設一個可運營、可盈利網絡的重要條件,而這點正是Internet未予考慮的。

  c) 新的網絡應能提供融合各類網絡能力的綜合業務,特別是通信和Internet相結合的業務。傳統電信網的業務都是由運營商和少數的電信設備製造廠商開發部署的,儘管智能網實現了業務和呼叫控制的分離,但是由於複雜的電信網絡接口技術的限制,壟斷式的業務提供模式仍然未能得到改變。爲此,應採用開放式業務提供結構,支持第三方業務開發,而且應儘量採用Internet技術,使得大量沒有電信背景的普通IT人員也能參與增值業務的開發,從而使3G網絡和Internet一樣,能對市場作出快速反應,提供用戶所需的個性化的多媒體業務。

  IMS確定的網絡結構充分反映了上述設計目標,實際上它是綜合了3方面的技術而形成的。

  IMS是下一代網絡的核心技術,具備以下優勢:
  a) 可管理、高服務質量;
  b) 業務與控制分離、業務接口開放統一、便於新業務部署;
  c) 標準化程度高,符合網絡發展開放性需要;
  d) 用於基於IP的移動多媒體業務,也適用於傳統語音、數據和視頻業務,將引導未來移動多媒體業務的發展方向;
  e) 接入無關,對新接入技術的支持程度好;
  f) 便於網絡融合和演進。

2 IMS的特點

2.1 基於IETF協議

  IETF始創於1986年,其主要任務是負責Internet相關技術規範的研發和制定。目前,IETF已成爲全球Internet界最具權威的大型技術研究組織。

  在IMS技術標準的制訂上,3GPP採用了和其他標準化組織,特別是IETF密切合作的方式。IETF也成立了SIPPING工作組,專門研究SIP的應用,並和3GPP共同研究SIP的擴展。這樣,今後無論是IMS用戶之間的多媒體通信,還是Internet用戶之間的多媒體通信,採用的都是同樣的控制協議,可望真正實現3G和Internet的融合。

  3GPP和IETF 保持着密切的協作關係。3GPP根據需要採用IETF開發的協議。3GPP對特定問題提出要求,並聯系IETF尋找可能的解決方案。IETF對3GPP進行評估,並將滿足要求的協議提供給3GPP。

  IP、DNS、SIP、Diameter、COPS、SDP、XML、RTP、RTCP、H.248(MEGACO)在IMS中得到應用。

2.2 協議統一

  統一SIP作爲業務控制協議,統一Diameter作爲AAA協議,統一XML作爲User Profile協議。

2.3 歸屬控制

  在2G網絡中使用了拜訪服務控制。當一個用戶漫遊時,拜訪網絡中的MSC爲用戶提供服務並控制業務流。這種方式需要運營商之間具有一種多重關係和漫遊模型,需要拜訪網絡和歸屬網絡支持相似的服務,並且導致增加註冊與會話流程中的工作量,增加運營商內部參考點的數目、複雜安全、計費的解決方案。

  IMS採用了歸屬服務控制,由用戶歸屬網絡的S-CSCF觸發業務。S-CSCF爲用戶業務的惟一觸發點。

2.4 接入獨立性

  IMS網絡的通信端點(終端)與網絡都是基於IP的。在3GPP的規範中,這是通過IP連通接入網絡(IP-CAN)來保證的。例如,WCDMA的無線接入網絡(RAN)以及之上的PS域網絡構成了目前最主要的IP-CAN,用戶通過PS域的GGSN接入到外部IP網絡。今後爲支持WLAN/WiMAX/xDSL等不同的接入技術時,可能會產生新的IP-CAN類型。

  正是這種端到端的IP連通性,使得IMS真正與接入無關,不再承擔媒體控制器的角色,不需要通過控制綜合接入設備(IAD)/接入網關(AG)等實現對不同類型終端的接入適配和媒體控制。在IMS網絡中,IMS與IP-CAN的關係主要體現在QoS和計費方面,但這種關係已經不需要關心底層接入技術的差異性。

  由接入無關性引出的另一個特點是IMS網絡的終端與網絡都支持SIP,SIP成爲IMS域惟一的會話控制協議。這一特點實現了端到端的SIP信令互通,網絡中不再像軟交換技術那樣,需要支持多種不同的呼叫信令,例如ISUP/TUP,BICC等。

2.5 業務、控制、承載層的完全分離

  下一代網絡的網絡結構可以細分爲4層,即接入層、承載/傳送層、控制層和業務層。從軟交換的技術特點看,其核心是實現了承載與控制分離,即上述網絡層次中的承載/傳送層與控制層的分離,這種分離使得承載網絡IP化和承載網融合成爲可能。但軟交換並沒有實現控制與業務的嚴格分離,軟交換與傳統交換機一樣,仍然承擔了基本電信業務、補充業務、承載業務等的提供,只是在智能業務和通過Parlay的增值業務提供方面更加靈活。

  IMS則定義了標準的基於SIP的ISC接口,實現了業務層與控制層的完全分離。這樣的方式下,使得IMS成爲了一個真正意義上的控制層設備,與業務的耦合降低到最小。ISC接口基於SIP這一惟一的協議,這樣更有利於業務的開放,同時由於IMS與業務做到了高度的獨立,爲新增業務而進行控制層設備大範圍網絡升級的情況將得到根本改觀,業務的快速推出成爲可能。

  用戶數據與交換控制功能分離是移動網絡的技術特點。由於IMS是3GPP提出的定義在WCDMA網絡上的技術,因此自然具有此優勢。用戶數據分離對固定網絡演進也有非常重要的作用,例如,可以解決用戶的移動性(漫遊,遊牧),解決用戶的號碼攜帶(Line Number Portable)和智能業務觸發的問題。

  IMS在用戶數據分離方面的一個特點是與HSS(Home Subsciber Server)的訪問接口採用IETF定義的Diameter協議替換了原先移動網絡中的MAP協議。這一特點有利於未來的固定移動融合和向全IP網絡演進。

3 IMS標準進展情況

  IMS在3GPP、3GPP2、ETSI、ITU-T等標準組中都佔有一席之地。 總體來說,3GPP和TISPAN對於IMS的研究比較深入和具體,並且二者的合作比較緊密,但是在一些問題上還沒有明確的結論,規範的制定方面還有很多工作要做。FGNGN對於IMS的研究剛剛開始,還處於功能需求研究階段。

3.1 3GPP

  IMS標準由3GPP在R5中提出,並完成了架構定義,在R5/R6/R7中功能不斷完善,各版本時間表如下。

  第一階段 R5 IMS phase 1, 凍結於2002年9月;
  第二階段 R6 IMS phase 2, 凍結於2005年3月;
  第三階段,目前正在進行R7版本的制定工作。

3.2 3GPP2

  3GPP2對IMS部分規範制定由TSG-S (Services and Systems Aspects)組負責,實際由Working Group 3(Packet Switched Network)中的Working Group 3.2 Multimedia Domain 承擔。

  相關的IMS規範編號爲X.S0013系列,目前已經通過的規範有10個,涉及到IMS的有Stage1,Stage2和Stage3,涵蓋了需求、體系架構、接口等方面,暫時沒有通過關於測試方面的文稿。

  CDMA網絡的IMS系統遵從3GPP2 X.S0013系列協議,3GPP2已於2004年發佈了X.S0013 V1.0版本,下一版本X.S0013-A V1.0正處於制定階段。

3.3 ETSI

  2003年9月,ETSI把專門從事固定網標準化的SPAN組織和進行VoIP研究的TIPHON組織進行合併,成立了一個新的委員會——TISPAN,專門對NGN進行研究和標準化工作,其主要目標是如何在短期內部署NGN。

  TISPAN NGN的核心網包含的範圍很廣,涵蓋了多種子系統。TISPAN是在3GPP IMS的基礎上對NGN的架構作了擴展,增加了RACS、NASS等,並支持更多的接入方式,包括xDSL、WLAN、LAN、MAN等,以滿足固定和移動融合的要求。

3.4 ITU-T

  ITU-T FGNGN於2004年6月成立, 2004年底 ITU-T 04-08研究期確定SG13 (NGN的研究組)協同SG11、SG19、SG2研究NGN。

  ITU-T主要工作項目與TISPAN類似,其研究內容包括NGN的功能架構、業務、QoS、安全、演進和協議等。但ITU-T在標準制定進度上滯後,延續一貫的風格是偏向大的架構,目前還在進行功能架構的研究。


----《郵電設計技術》
 

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