1、引言

　　移動通信技術的不斷發展使得人們的通信效率和通信體驗不斷得到提升。方興未艾的第三代移動通信技術不但提高了通信過程中媒體的交換效率，而且擴展了通信過程中能夠使用的媒體的類別。TD-SCDMA技術和IMS技術在其中起到了關鍵的作用。

　　IMS（IP Mutimedia Subsystem）是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒體業務的子系統。它的核心特點是采用IP協議和與接入的無關性，等于提供了基于IP協議的下一代多媒體業務平臺。在網絡融合的發展趨勢下。3GPP，ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網絡融合方案，目的是使IMS同時支持固定和移動的多種接入方式，實現固網和移動網的融合。為移動系統向全IP網絡以及多網絡融合演進、實現全IP移動業務提供了通路。IMS技術一方面可以大大拓寬移動業務種類，使移動用戶能夠享受目前移動網絡無法支持的全IP業務功能，真正實現3G的業務豐富性。另一方面，豐富多彩的全IP業務的推出，反過來推動整個移動網絡向全IP網絡演進，使運營商完全獲得全IP網絡在建網成本和維護成本方面的優勢。眾所周知，未來第三代移動通信網絡（3G）極具吸引力的新業務僅依靠UMTS提供的高帶寬是遠遠不夠的，于是運營商把目光紛紛投向IMS上，希望能通過IMS來迅速靈活地提供豐富多彩的未來多媒體業務。

2、TD-SCDMA技術與IMS技術的結合

　　移動通信業務從最初的只支持電路域交換（CS）業務，到支持少量的包交換（PS）業務，發展到現在，包交換業務在所有的業務中占有越來越大的比重。正是由于包交換業務的引入，通信過程中能夠使用的媒體類別從最初的只有語音一種發展到圖像、消息、郵件和數據等。為了能夠對各種不同類別的數據包進行統一的管理，同時為了使移動通信網絡能夠與互聯網能夠更好地融合，人們就提出了IMS技術。

　　作為一種先進的接入技術，TD-SCDMA系統綜合了四種多址方式，即TDMA，FDMA，CDMA和SDMA，采用了六大關鍵技術，即智能天線、聯合檢測、接力切換、上行同步以及動態信道分配和軟件無線電，這些技術的采用，極大地降低了系統的干擾、擴大了系統的容量，提高了頻譜的利用率，同時也節省了系統的成本開支。

　　為了訪問IMS的服務，一個基本的要求就是客戶端必須與IMS之間存在IP連接。通過使用TD-SCDMA接入技術，用戶設備能夠通過拜訪網絡快速、可靠地獲得IP地址。在公共互聯網中，時延一般比較高，并且不確定；分組的到達順序會顛倒，并且有些分組會丟失或被丟棄。TD-SCDMA網絡的底層接入和傳輸網絡以及IMS能夠共同保證端到端服務質量（QoS）。

3、TD-SCDMA的技術優勢

　　（1）十分適合上下行非對稱的業務。據權威機構估計，到2010年，話音業務和數據業務的比值將達到1:10的關系。由于數據業務的不對稱性，下行數據處于支配地位。對于FDD模式的3G標準，由于其上下行數據是在已經分配好的兩個不同的頻段上傳輸，因此不能動態地根據上下行的數據傳輸量調整資源的分配，因此達不到資源的充分利用，頻譜效率比較低。而對于TDD模式的TD-SCDMA，由于上下行的分配是通過時隙調度來實現的，所以可以根據業務的具體情況，動態地分配資源，獲得較高的頻譜利用率。

　　（2）頻譜利用率高。由于頻率是不可再生資源，因此頻譜利用率一直以來是備受關注的問題。無論從語音業務還是從數據業務的角度，TD-SCDMA的頻譜利用率都高于其他的標準，即使是對于現有標準的演進版本（如HSDPA，1xEV-DO版本A），TD-SCDMA也具有一定的優勢。隨著世界上頻譜資源的日益匱乏，TD-SCDMA的優勢會逐漸顯示出來。

　　（3）設備的成本低。由于在一個頻段內進行上下行的收發，因此盡管TD-SCDMA的智能天線需要使用8根天線組成天線陣列，但是由于缺少了雙頻的收發裝置，TD-SCDMA的設備成本還是要低于FDD的系統。而且，由于采用了低碼片速率，接收機的接收信號在采樣后的數字信號處理量大大降低，從而也降低了系統設備（尤其是基站和終端）成本。

　　（4）頻點多。由于只有1.6MHz的帶寬以及155MHz的總頻帶，因此TD-SCDMA共有93個頻點可以使用，這遠遠高于WCDMA的12個頻點，也有利于運營商進行網絡布局。

　　（5）有利于網絡規劃。對于TD-SCDMA，由于使用了智能天線和聯合檢測等技術，因此它不是一個干擾受限的系統，不具有呼吸效應，換句話說就是TD-SCDMA系統的覆蓋與容量沒有關系；另外，TD-SCDMA的擴頻因子是16，所以它也不存在覆蓋隨著業務類型的變化而變化的情況。這樣在網絡規劃中，TD-SCDMA的小區是一個沒有呼吸效應的同徑覆蓋，所以TD的網絡規劃和優化比起其他標準要更加簡單和便捷。

　　（6）有利于與先進的技術相結合和標準的演進。TD-SCDMA系統是一個以智能天線為核心技術的第三代移動通信系統。另外，由于使用了智能天線和聯合檢測等技術，因此TD-SCDMA和先進技術的融合（如MIMO，OFDM等）更有優勢，也更有利于標準的演進。

4、IMS技術介紹

　　由于TD-SCDMA網絡可以保證可靠、高效的接入，IMS業務可以在其中得到廣泛的應用。

　　IMS使用會話啟動協議（SIP）來進行各項業務。SIP是一種在IP網絡中建立、修改和終止多媒體會話的應用層協議，它是IETF在不斷進行標準化的多媒體協議體系的一部分。其應用包括但不限于語音、視頻、游戲、消息、呼叫控制和在線狀態等。

　　SIP的設計原則遵循了以下目的：獨立于傳輸協議——可以在可靠（TCP、SCTP）和不可靠（UDP）的協議上運行；請求的路由——直接路由（為了性能）或代理路由（為了控制）；信令和媒體描述相分離——以便可以增加新的應用或媒體；可擴展性；個人的移動性。

　　SIP中的元素可分為用戶代理（UA）和中間服務器。在理想情況下，兩個斷電（或UA）間的通信并不需要中間服務器的參與即可完成。

　　SIPUA或終端構成對話的端點：它發送或接收SIP請求和相應，是多媒體流的終點。此外它通常是用戶設備（UE），即終端上的一個應用和一個專用的硬件設備。UA有以下兩部分組成：

　　（1）用戶代理客戶端（UAC）：發起請求的主叫方應用。

　　（2）用戶代理服務端（UAS）：接受、重定向或拒絕請求，代表用戶給到來的請求發送響應。

　　SIP中間服務器是SIP消息在到達其最終目的地前所經過的邏輯實體，這些中間服務器用于對請求進行路由和重定向。這些服務包括：

　　●代理服務器（Proxy Server）：接收和轉發SIP請求。可解釋或重寫SIP消息的某些部分，包括消息正文。這些重寫不會打亂端點處的請求或對話的狀態。代理服務器也可同時向多出發送請求。這樣的實體被標識為交叉代理。交叉可以是并行的或是串行的。

　　●登記員（Register）：接受REGISTER請求的服務器。這類服務器用于存儲用戶登記的地址（SIP地址）與用戶當前所在的或用戶希望用于接收請求的主機地址之間的明確綁定關系。

　　此外，還有兩個給SIP用戶提供服務的元素：

　　●應用服務器（Application Server）：在網絡中為終端用戶提供服務的實體。

　　●背靠背用戶代理（Back-to-back User Agent）：在該服務器中，UAS作為正常的UAS中止請求；而UAC發起一個新請求，該請求以某種方式與UAS側收到的請求相關，但不按照協議鏈接。該實體基本上類似于一個代理（Proxy），但打破了代理修改請求時所遵守的所有準則。

5、典型的IMS業務

　　由于IMS提供了可靠的技術保證，可以利用它開發種類豐富的業務，以下介紹的是比較典型的幾種業務。

　　5.1　PoC業務

　　PoC是Push to Talk over Cellular的英文縮寫。PoC業務采用半雙工通信方式，實現“點到點”和“點到多點”的話音通信，在同一時間只能有一人講話以便于群體交流。主叫方只要按一個鍵就可以向一個人或一組人發起通話，無需撥號和等待對方摘機，電話立即接通，迅速建立起談話組。

　　（1）PoC技術

　　PoC技術基于2.5G（GPRS，cdma2000 1x）或3G網絡（WCDMA，cdma2000 1x），并充分利用GPRS或cdma200 1x移動分組網絡的特性，通過半雙工VoIP技術實現PTT；PoC還結合了即時消息、Presence（呈現功能）等業務屬性，成為一種綜合話音和數據的個性化業務。

　　（2）PoC提供的業務

　　●一對一通信：該業務根據被叫接受方式有被叫自動接受（install personal talk）和呼叫需要手動應答（request to talk）兩類：

　　●群組通話（Group talk）：用戶可以和多個用戶通信，每次只有一個用戶發言。根據組通信的建立，有3種組通信類型（Chat Group Talk，Instant Group Talk和Ad Hoc Instant Group Talk）；

　　●Instant Personal Alen：一個用戶提醒另一個用戶希望通信。使用這種業務可以禮貌地請求被叫用戶回叫：也可以承載一個文本消息。

　　5.2　全能數字助理

　　全能數字助理業務以語音應用為基礎、以數據通信為輔助，在PC上建立個人門戶，提供全方位的辦公助理服務，包括點擊撥號、點擊會議、Presence、網絡號碼簿、呼叫記錄和消息匯總、智能路由、消息速遞以及視頻通話等，為用戶提供一個全方位的數字化通信平臺。全能數字助理業務的用戶群是具有一定計算機及網絡應用水平的中高端用戶，因此其主要用戶群是大公司、寫字樓等辦公自動化水平較高的用戶，他們需要較好的通信環境來提高工作效率。

　　全能數字助理業務具有如下特征：電話號碼選擇、呼叫記錄和消息查詢、網絡地址簿、智能呼叫、點擊撥號、多方呼叫、新呼叫通知、呼叫等待、Presence功能、會議電話、好友列表管理、視頻功能、統一消息服務和彩鈴功能等。

　　5.3　Web Conference業務

　　Web Conference業務基于Web并面向多種網絡會議的電話業務，用戶可以通過軟終端、普通話機、SIP硬終端和手機等參加Web會議。會議主席通過Web頁面預約會議并對會議進行實時管理，與會人員通過Web頁面查看會議信息。與會人員可通過匯聚式和發散式兩種方式參加會議，會議成員還可以在開會時發起子會議，子會議功能為與會者提供分組討論功能。對子會議請求通過Web頁面提交給會議主席，經確認后開通子會議。

　　Web Conference業務主要面向集團用戶提供電話會議功能，該類用戶需要經常舉辦內部討論：個人用戶也可以使用Web會議業務，如朋友間的聊天、家庭成員的討論都可以通過該業務進行。

　　5.4　統一消息業務

　　統一消息業務（Unified Messaging Service，UMS）把用戶現在所能用到的各種信息載體，如語音信息、電子信息（如電子郵件）、文字信息（如短消息）及SIP即時消息等數字化，以同一種形式存放。發送方可以使用電子郵件、語音郵件、即時消息、手機或電話等任何一種工具發送信息。這些信息經轉化后集中存放在系統的中央郵箱中，接收方可在任何時刻、任何地點，通過使用電話、計算機或手機等任何一種工具連接到系統服務器，并獲取所需信息。UMS業務融合了語音、數據業務，為各種終端提供了統一的數據平臺，消除了由各終端之間的差異帶來的通信障礙。UMS業務內容豐富，目前已開通的業務有訪客留言功能、訪客收聽公用欄消息、客戶收聽留言和客戶自我設置等。

　　5.5　一號通業務

　　一號通業務（也稱ONLY業務）是移動性服務，用戶使用唯一的通信號碼，可以接入任何一個網絡并能跨越多個網絡接受任意類型的呼叫。個人通信號碼能按用戶的要求，翻譯成相應的通信號碼并進行路由選擇，將來話接到用戶所指定的地方，呼叫不受地理位置的影響。該業務非常適合移動性大的用戶。

　　一號通用戶的來話呼叫可以按用戶臨時登記的號碼或時間表等進行轉移，在來話轉接過程中所有的錄音通知都可以用普通話、英文和本地話輪流播放。一號通業務面向擁有多個號碼的個人用戶，通過開通一號通業務可將這些號碼有機聯系起來，用戶不需要再存儲紛繁復雜的多個電話號碼，特別適用于移動性較強的辦公用戶。用戶在開通一號通業務后，可以通過Web或語音流程自助定制各種套餐。

6、TD-SCDMA系統中的IMS應用實例

　　2006年1月，英華達（上海）電子有限公司TD-SCDMA手機終端在鼎橋開放式實驗室成功演示了基于IMS技術的網上聊天功能，這是TD-SCDMA系統首次在手機上實現IMS業務。本次業務演示成功是TD-SCDMA網絡實現全IP應用端到端能力的標志性進展，也是TD-SCDMA終端研發的又一成果。并首次驗證了基于TD-SCDMA網絡的IMS端到端能力。

　　下面介紹這款用于TD-SCDMA網絡的功能強大的手機終端（見圖1）。?

圖1

?　　如圖1所示，這款終端處理支持一般的3G業務外，更提供了許多3G專有的高層業務，例如流媒體、在線游戲等。下面介紹這款手機上的一種IMS應用。這是一種利用IMS系統的SIP短消息機制構建的聊天室應用。已經在TD-SCDMA網絡中成功地實現端到端能力。如圖2所示，手機終端用戶可以在手機上面實現類似于電腦上聊天程序的功能，同時可以與電腦上的聊天程序實現互聯互通。下面是兩個用戶終端在進行在線聊天的界面：進入到聊天室應用之后，首先設置本機用戶的名稱等信息（見圖3）；然后系統將會顯示一個用戶的列表。在線用戶用亮色顯示（見圖4）：選中其中在線的用戶會彈出一個功能選單（見圖5）：選擇相應的選項就可以開始進行相應的IMS業務。如果要進行群組聊天，則首先需要設置群組（見圖6）；同樣，選中某個群組也會彈出一個功能選單（見圖7）。通過以上介紹的操作界面，用戶可以在手機上獲得與電腦上相同的使用體驗。這款終端實現了IMS的基礎協議SIP，并且已經在TD-SCDMA網絡中成功地驗證了端到端的能力。在此基礎上，與網絡端相配合，還可以繼續開發功能更加豐富、更加強大的應用。
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　　IMS業務是3G業務發展的必然趨勢。在TD-SCDMA網絡中實現IMS業務的端到端能力，意味著TD-SCDMA的業務發展及其未來演進已和WCDMA/cdma2000 3G標準同步。