IMS在下一代網(wǎng)絡(luò )NGN系統中的作用及應用
2008/08/13
IMS由控制多媒體會(huì )話(huà)的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體組成，在UMTS中IMS是提供IP多媒體服務(wù)的核心。IP多媒體服務(wù)使用GPRS網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò )提供者同時(shí)為IP多媒體服務(wù)提供傳輸實(shí)體和網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)體。
一、前言
在經(jīng)歷了十幾年的高速發(fā)展后，移動(dòng)運營(yíng)商越來(lái)越認清了一條重要的規律，那就是電信業(yè)務(wù)必須不斷地發(fā)展以不斷靠近經(jīng)濟發(fā)展以及人們生活、工作和娛樂(lè )的通信和信息需求。目前，Yahoo!Messanger和騰訊QQ等多媒體業(yè)務(wù)早已風(fēng)靡全球，然而它們是建立在固定的Internet網(wǎng)絡(luò )具有良好能力的基礎上的，沒(méi)有任何通信和接入的質(zhì)量保證，因此，迅速開(kāi)發(fā)移動(dòng)IP多媒體業(yè)務(wù)是當前電信運營(yíng)商的當務(wù)之急。
二、IP多媒體子系統
國際第三代移動(dòng)通信組織3GPP一直在進(jìn)行它稱(chēng)為IP多媒體子系統IMS的標準化研究。在3GPP的文件R5中，IMS是UMTS核心網(wǎng)絡(luò )中提供端到端多媒體業(yè)務(wù)和集群多媒體業(yè)務(wù)的中心。在3GPP的R6中，IMS已經(jīng)被定義為支持所有IP接入網(wǎng)的多媒體業(yè)務(wù)核心網(wǎng)，可以支持任何一種移動(dòng)的或固定的、有線(xiàn)的或無(wú)線(xiàn)的IP-CAN(IPConnectivityAccessNetworks)，包括W-CDMA，CDMA2000，Ethernet，xDSL以及Wireless LAN等等。
IMS由控制多媒體會(huì )話(huà)的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體組成，在UMTS中IMS是提供IP多媒體服務(wù)的核心。IP多媒體服務(wù)使用GPRS網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò )提供者同時(shí)為IP多媒體服務(wù)提供傳輸實(shí)體和網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)體。網(wǎng)絡(luò )結構同時(shí)允許為第三方提供附加的IP多媒體服務(wù)。
在UMTS版本5或更高的版本中，新增加的主要內容就是添加了兩個(gè)全新的具有重要能力的IMS。第一，增加類(lèi)似呼叫狀態(tài)控制功能(CSCF)的新的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體來(lái)提供基本的IP多媒體服務(wù)，例如在兩個(gè)用戶(hù)間的多媒體會(huì )話(huà)的發(fā)起。第二，相互兼容已經(jīng)發(fā)展到可以提煉一些網(wǎng)絡(luò )實(shí)體能力的階段，例如開(kāi)放業(yè)務(wù)接入(OSA)服務(wù)能力。利用基本的IP多媒體服務(wù)和網(wǎng)絡(luò )提供的能力，OSA服務(wù)能力的功能被期望能夠激勵第三方新的IP多媒體服務(wù)的產(chǎn)生。
在UMTS版本5中的網(wǎng)絡(luò )結構顯示了提供實(shí)時(shí)IP多媒體服務(wù)的基本的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體。一個(gè)IMS包括一個(gè)或多個(gè)CSCF、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)、IMS媒體網(wǎng)關(guān)、多媒體資源功能處理器(MRFC)、訂閱位置功能、中斷網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)和應用服務(wù)器。我們下面解釋IMS如何實(shí)現其主要功能和如何為UMTS增加支持多媒體業(yè)務(wù)。
IPv6--IMS的信令和會(huì )話(huà)業(yè)務(wù)都是通過(guò)IP承載的，但是，并不是任何版本的IP都是可以使用的，IMS要求只有IPv6才能在IMS域中使用。雖然這將使UMTS這一全球第一商業(yè)系統廣泛地發(fā)展IPv6，但是這仍將是一個(gè)大膽的要求，因為：
IMS中的IP尋址與分組域骨干網(wǎng)中使用的(例如IPv4)和電路域中使用的是不同的，所以IPv6和IPv4互通的問(wèn)題需要解決。
缺少I(mǎi)Pv6的實(shí)踐經(jīng)驗
用于移動(dòng)臺接入IP多媒體服務(wù)的IP尋址范圍必須在IMS尋址域內，這個(gè)尋址域是在建立好IP連接時(shí)激活的PDP上下文中安排好的。IP地址可以從服務(wù)域而不是歸屬域的GGSN中獲得，從路由的效率來(lái)考慮，這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
呼叫/會(huì )話(huà)控制--CSCF使用SIP在呼叫控制中發(fā)揮了核心作用。CSCF可以比作電路域語(yǔ)音通話(huà)中移動(dòng)交換中心的信令部分和控制部分。除了語(yǔ)音通信之外，它還能支持多媒體會(huì )話(huà)。SIP是在移動(dòng)臺和CSCF之間、CSCF之間、CSCF和MGCF之間、CSCF和應用服務(wù)器之間有關(guān)信令方面的協(xié)議。CSCF起到了很多作用：作為代理CSCF(P-CSCF)，這是移動(dòng)臺和IMS連接最初的一點(diǎn);作為提供服務(wù)的CSCF(S-CSCF)，可以用于會(huì )話(huà)控制;作為詢(xún)問(wèn)CSCF(I-CSCF)，這是網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)移動(dòng)臺的有關(guān)IMS信令的一個(gè)主要的連接點(diǎn)。
PSTN互通--當會(huì )話(huà)的一端為IMS用戶(hù)，而會(huì )話(huà)的另一端是公共電話(huà)交換網(wǎng)用戶(hù)時(shí),網(wǎng)絡(luò )需要四個(gè)新的功能實(shí)體-IMS媒體網(wǎng)關(guān)、MGCF、信令網(wǎng)關(guān)和BGCF。BGCF具有支持PSTN與PS域之間的呼叫的功能。媒體網(wǎng)關(guān)用來(lái)完成在兩端用不同格式編碼的媒體信號的翻譯。MGCF控制IMS媒體網(wǎng)關(guān)，提供在基于SIP的和基于ISUP信令之間應用級的信令翻譯，并且與S-CSCF進(jìn)行通信。傳輸級的在基于IP的和基于SS7的信令翻譯由SGW完成。BGCF識別網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)絡(luò )中的MGCF，并確定進(jìn)入PSTN的位置。
處理用戶(hù)簽訂的信息和用戶(hù)狀態(tài)的信息--歸屬用戶(hù)服務(wù)器(HSS)是主要的數據庫，它存儲用戶(hù)簽訂的業(yè)務(wù)信息和本地信息。它可以被考慮為一個(gè)增強型GSM網(wǎng)絡(luò )中的歸屬位置寄存器。因為在網(wǎng)絡(luò )中有幾個(gè)HSS存在，在注冊和會(huì )話(huà)建立過(guò)程中，為了找到有目標用戶(hù)信息的HSS，用戶(hù)位置功能被CSCF詢(xún)問(wèn)。用戶(hù)位置功能不需要在單一的HSS環(huán)境下實(shí)現，因為CSCF知道哪一個(gè)HSS會(huì )被使用。
可以使用各種不同的應用服務(wù)器，包括基于SIP的應用服務(wù)器和OSA應用服務(wù)器，這些應用服務(wù)器可以實(shí)現各種服務(wù)，例如語(yǔ)音提示服務(wù)和預付費服務(wù)。支持多種服務(wù)的應用服務(wù)器還可以促進(jìn)新的業(yè)務(wù)的產(chǎn)生。在這兩種情況下，SIP為S-CSCF的信令服務(wù)，然而，在一個(gè)OSA應用服務(wù)器的例子中，一個(gè)OSA容量服務(wù)器應該插入在OSA應用服務(wù)器和S-CSCF之間。
多方會(huì )議-媒體資源功能處理器(MRFP)和媒體資源功能控制器(MRFC)支持多方多媒體會(huì )議，并能體現媒體資源(例如，語(yǔ)音提示功能)的實(shí)際能力。MRFP處理和混合實(shí)際的媒體流，MRFC控制MRFP的媒體流資源。
其他問(wèn)題-在設計和標準化UMTS的過(guò)程中，產(chǎn)生了很多復雜的問(wèn)題。例如，在2000年底才確定下來(lái)一個(gè)用戶(hù)的服務(wù)控制由它的歸屬網(wǎng)絡(luò )來(lái)執行，并且，當用戶(hù)漫游到國外網(wǎng)絡(luò )時(shí)，這個(gè)功能仍然適用，但是，因為存在僅僅由歸屬域控制產(chǎn)生的潛在的劣勢，例如，歸屬域的過(guò)載和處理分組上的延遲，所以由訪(fǎng)問(wèn)域進(jìn)行控制的問(wèn)題也已經(jīng)開(kāi)始考慮了。而且，關(guān)于支持由訪(fǎng)問(wèn)域和歸屬域通過(guò)IMS共同控制的問(wèn)題，3GPP已經(jīng)討論了一段時(shí)間了。然而支持兩種模式必定會(huì )使網(wǎng)絡(luò )結構更加復雜。因此，3GPP最終決定使用歸屬域來(lái)控制，但是，以后可能會(huì )重新進(jìn)行這一問(wèn)題的討論。
IMS由控制多媒體會(huì )話(huà)的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體組成，在UMTS中IMS是提供IP多媒體服務(wù)的核心。IP多媒體服務(wù)使用GPRS網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò )提供者同時(shí)為IP多媒體服務(wù)提供傳輸實(shí)體和網(wǎng)絡(luò )控制實(shí)體。
三、IP多媒體業(yè)務(wù)的應用
1.即時(shí)通(Pushto talk)
又叫做一鍵通業(yè)務(wù)，該服務(wù)使得手機終端用戶(hù)能夠在分組交換網(wǎng)絡(luò )上，通過(guò)只按一個(gè)按鍵就進(jìn)行一對一或群體即時(shí)通話(huà)。該服務(wù)采取“半雙工” 模式，也就是說(shuō)同一時(shí)間只有一人能夠講話(huà)，從而更便于群體交流，該服務(wù)可以使用戶(hù)能夠在通話(huà)群中靈活地選定或者變換通話(huà)對象。從而用戶(hù)可以輕易地與通話(huà)群體中所有人或選擇部分人進(jìn)行 Push to talk 通話(huà)。它是一種全數字傳輸的 VoIP 技術(shù)，其完全基于 SIP協(xié)議和IMS的設計，很好的保證了互通性、可量測性和向未來(lái) 3G 的平滑過(guò)渡。
2.IP電話(huà)業(yè)務(wù)
隨著(zhù)寬帶IP接入的普及，IP終端電話(huà)成為新的熱點(diǎn)，例如現在一些運營(yíng)商正在推廣的IP超市(類(lèi)似于IP公用電話(huà)亭)，基于H.323的IP終端電話(huà)未能普及除了以前缺乏IP寬帶接入這個(gè)原因外，還因為H.323 的用戶(hù)認證一直是一個(gè)問(wèn)題，另外H.323終端價(jià)格昂貴也是一個(gè)原因。現在采用SIP基本上克服了這些問(wèn)題，SIP軟件被免費集成在 Microsoft WinXP 操作系統中，因為SIP如此簡(jiǎn)單，甚至有運行在 Linux ，PocketPc ，Symbian 上的SIP Client軟件，使得手持終端上的SIP應用也成為可能，而且SIP還支持完善的用戶(hù)認證機制。所以基于SIP的IMS完全可以被用來(lái)作為IP終端電話(huà)系統。
3.串行振鈴和并行振鈴業(yè)務(wù)
因為一個(gè)SIP用戶(hù)可以同時(shí)在很多終端上注冊，比如他可能有幾個(gè)固定辦公電話(huà)，還有無(wú)繩電話(huà)，移動(dòng)電話(huà)，便攜PC等，每種終端可以實(shí)現不同的功能，比如便攜PC支持視頻而固定SIP電話(huà)可能連P&M都不支持，用戶(hù)不需要總是帶著(zhù)所有終端，在各種情況下他只帶著(zhù)其中一些，比如開(kāi)會(huì )時(shí)他可能只帶著(zhù)便攜PC。
串行振鈴業(yè)務(wù)是當另外一個(gè)用戶(hù)呼叫該用戶(hù)時(shí)，系統會(huì )根據該用戶(hù)設定的次序和等待時(shí)間依次振鈴該用戶(hù)的各種終端，直到該用戶(hù)接通為止。
而并行振鈴業(yè)務(wù)則是系統同時(shí)振鈴該用戶(hù)的所有注冊終端，直到該用戶(hù)接通為止。
4.會(huì )晤轉移業(yè)務(wù)
會(huì )晤轉移業(yè)務(wù)包括無(wú)條件轉移，無(wú)應答轉移和遇忙轉移，該用戶(hù)可以定制轉移的統一資源標識(URI)，當條件符合時(shí)，呼叫被轉移到設定的目標。這種業(yè)務(wù)和傳統電話(huà)呼叫轉移業(yè)務(wù)功能相同，只是增加了新的媒體類(lèi)型。
5.主叫標識顯示業(yè)務(wù)
和傳統電話(huà)的主叫號碼顯示意義相同，只不過(guò)顯示在被叫終端上的不只是主叫的SIPURI，而可能是任何媒體，比如一張主叫的照片、一段聲音或者視頻片斷。根據系統的提示，主叫可以事先將要傳送的標識上傳到系統中存儲，當主叫呼叫被叫時(shí)，SIP消息報文將主叫標識的統一資源地址(URL)傳到被叫，被叫終端自動(dòng)打開(kāi)該URL，從而看到主叫的標識。
四、結論
目前電信業(yè)務(wù)的發(fā)展已經(jīng)到達了個(gè)人通信的重要階段，傳統的多媒體業(yè)務(wù)結構無(wú)法支持移動(dòng)(個(gè)人化的)多媒體通信的需求，3GPPR5/R6采用的SIP體系結構和IP多媒體子系統為滿(mǎn)足下一代的電信業(yè)務(wù)需求打下了基礎，結合OSA技術(shù)和虛擬駐地環(huán)境技術(shù)，電信用戶(hù)可以獲得他們急需的新的移動(dòng)多媒體通信業(yè)務(wù)，電信運營(yíng)商也將在第三代移動(dòng)通信上找到自己的業(yè)務(wù)增長(cháng)點(diǎn)。
全球IP通信聯(lián)盟
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