IMS技術概念　　

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統,是一種全新的多媒體業務形式，它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業務的需求。目前，IMS被認為是下一代網絡的核心技術，也是解決移動與固網融合，引入語音、數據、視頻三重融合等差異化業務的重要方式。但是，目前全球IMS網絡多數處于初級階段，應用方式也處于業界探討當中。

1.2、IMS的定位

　　IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是對IP多媒體業務進行控制的網絡核心層邏輯功能實體的總稱。3GPP R5主要定義IMS的核心結構，網元功能、接口和流程等內容：R6版本增加了部分IMS業務特性、IMS與其他網絡的互通規范和無線局域網（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支持數字用戶線（xDSL）、電纜調制解調器等固定接入方式。 　　軟交換技術從1998年就開始出現并且已經歷了實驗、商用等多個發展階段，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，發展至今，軟交換技術已經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務能力。在軟交換技術已發展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發展和定位呢?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；都實現了控制與承載的分離；大部分的協議都是相似或者完全相同的；許多網關設備和終端設備甚至是可以通用的。 　　IMS和軟交換最大的區別在于以下幾個方面。 　　（1）在軟交換控制與承載分離的基礎上，IMS更進一步的實現了呼叫控制層和業務控制層的分離； 　　（2）IMS起源于移動通信網絡的應用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數據庫——歸屬用戶服務器（HSS），用于用戶鑒權和保護用戶業務觸發規則； 　　（3）IMS全部采用會話初始協議（SIP）作為呼叫控制和業務控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協議的一種，更多的使用媒體網關協議（MGCP）和H.248協議。 　　總體來講，IMS和軟交換的區別主要是在網絡構架上。軟交換網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采用基于IP承載的SIP協議，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逐步擴大到固定領域。此外，由于IMS體系架構可以支持移動性管理并且具有一定的服務質量（QoS）保障機制，因此IMS技術相比于軟交換的優勢還體現在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。

1.3、IMS的發展與應用

　　1.3.1、IMS標準的發展 　　對IMS進行標準化的國際標準組織主要有3GPP和高級網絡電信和互聯網融合業務和協議（TISPAN）。3GPP側重于從移動的角度對IMS進行研究，而TISPAN則側重于從固定的角度對IMS提出需求，并統一由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版本主要側重于對IMS基本結構、功能實體及實體間的流程方面的研究；而R6版本主要是側重于IMS和外部網絡的互通能力以及IMS對各種業務的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的網絡結構并沒有發生改變，只是在業務能力上有所增加。在R5的基礎上增加了部分業務特性，網絡互通規范以及無線局域網接入特性等，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，而R7版本也即將凍結。 　　在TISPAN定義的NGN體系架構中，IMS是業務部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心規范的基礎上對功能實體和協議進行擴展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分階段發布不同版本。目前，TISPAN已經發布了R1版本相關規范，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的相關文檔內容，而3GPPR7版本中的很多內容又都是在吸收了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）已經明確了未來網絡和業務融合的戰略目標，并開始特別關注基于IMS的網絡融合研究。各大設備廠商也加大了對IMS在固網領域應用的研究，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調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務。IMS為未來的多媒體應用提供了一個通用的業務平臺，典型的業務如呈現、消息、會議、一鍵通等等。將不同的業務進行分組可以得到以下一些類型。 　　（1）信息類業務，這類業務對用戶來講已經非常熟悉，而且目前為運營商帶來了良好的收益，IMS的信息類業務將帶給用戶更多的選擇，在享用這些信息類業務的同時，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務或非實時業務進行溝通。 　　（2）多媒體呼叫話音業務，這類業務可以給用戶在原有的話音業務操作和應用上帶來全新的體驗。 　　（3）增強型呼叫管理，可以實現讓用戶自己來控制業務，讓用戶的溝通更加靈活。 　　（4）群組業務，將不同的通信媒介聚合起來，為用戶提供新的業務體驗，而且IMS還可以對業務進行新的開發和組合；突破傳統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據文件。 　　（6）在線娛樂，移動終端可以直接和信息資源互聯，IMS方式可以更好地呈現信息的更新和溝通，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技術和產品的逐漸成熟，已經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，移動運營商已經開始商用，而固網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。 　　首先是在移動網絡的應用，這類應用是移動運營商為了豐富移動網絡的業務而開展的，主要是在移動網絡的基礎上用IMS來提供PoC、即時消息、視頻共享等多媒體增值業務。應用重點集中在給企業客戶提供IPCENTREX和公眾客戶的VoIP第二線業務。 　　其次是固定運營商出于網絡演進和業務的需要，通過IMS為企業用戶提供融合的企業的應用（IPCENTREX業務），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，主要體現在WLAN和3G的融合，以實現語音業務的連續性。在這種方式下，用戶擁有一個WLAN/WCDMA的雙模終端，在WLAN的覆蓋區內，一般優先使用WLAN接入，因為這種方式用戶使用業務的資費更低，數據業務的帶寬更充足。當離開WLAN的覆蓋區后，終端自動切換到WCDMA網絡，從而實現語音在WLAN和WCDMA之間的連續性。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協議，雖然SIP也可以實現最基本的VoIP，但是這種協議在多媒體應用中所展現出來的優勢表明，它天生就是為多媒體業務而生的。由于SIP協議非常靈活，所以IMS還存在許多潛在的業務。 　　1.3.3、基于IMS的網絡融合問題 　　　隨著通信網絡的發展與演進，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絡能力。但這并不意味著一定是物理上的網絡融合，而只關心一個融合的網絡體系結構和相應的標準規范。這些標準可以用來支持固定業務、移動業務以及固定移動混合的業務。固定移動融合的一個重要特征是，用戶的業務簽約和享用的業務，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務，包括在漫游時也能獲得相同的業務。”ETSI在給FMC下定義的同時也對固定移動網絡的融合提出了相應的要求。 　　IMS進一步發揚了軟交換結構中業務與控制分離、控制與承載分離的思想，比軟交換進行了更充分的網絡解聚，網絡結構更加清晰合理。網絡各個層次的不斷解聚是電信網絡發展的總體趨勢。網絡的解聚使得垂直業務模式被打破，有利于業務的發展；另外，不同類型網絡的解聚也為網絡在不同層次上的重新聚合創造了條件。這種重新聚合，就是網絡融合的過程。利用IMS實現對固定接入和移動接入的統一核心控制，主要是IMS具有以下特點。 　　（1）與接入無關性。雖然3GPPIMS是為移動網絡設計的，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。從理論上可以實現不論用戶使用什么設備、在何地接入IMS網絡，都可以使用歸屬地的業務。 　　（2）統一的業務觸發機制。IMS核心控制部分不實現具體業務，所有的業務包括傳統概念上的補充業務都由業務應用平臺來實現，IMS核心控制只根據初始過濾規則進行業務觸發，這樣消除了核心控制相關功能實體和業務之間的綁定關系，無論固定接入還是移動接入都可以使用IMS中定義的業務觸發機制實現統一觸發。 　　（3）統一的路由機制。IMS中僅保留了傳統移動網中HLR的概念，而摒棄了VLR的概念，和用戶相關的數據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務也必須經過用戶的歸屬地。 　　（4）統一用戶數據庫。HSS（歸屬業務服務器）是一個統一的用戶數據庫系統，既可以存儲移動IMS用戶的數據，也可以存儲固定IMS用戶的數據，數據庫本身不再區分固定用戶和移動用戶。特別是業務觸發機制中使用的初始過濾規則，對IMS中所定義的數據庫來講完全是透明數據的概念，屏蔽了固定和移動用戶在業務屬性上的差異。 　　（5）充分考慮了運營商實際運營的需求，在網絡框架、QoS、安全、計費以及和其他網絡的互通方面都制定了相關規范。 　　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，使得網絡融合成為可能。