摘要：IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)作為固定接入和移動接入的統(tǒng)一核心控制網(wǎng)絡(luò)，采用控制和承載、控制和業(yè)務(wù)相分離的機制，網(wǎng)絡(luò)能力得到很大增強。公眾普遍認為IMS是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)演進和發(fā)展的方向。IMS的國際標(biāo)準(zhǔn)工作主要由第3代移動通信合作計劃(3GPP)和電信、互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)及高級網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TISPAN)標(biāo)準(zhǔn)組織完成。文章內(nèi)容包括3GPP和TISPAN對IMS的總體標(biāo)準(zhǔn)化情況，IMS的關(guān)鍵技術(shù)和熱點問題的研究情況，涉及IMS網(wǎng)絡(luò)核心控制部分的完善和增強、與IMS相關(guān)的互聯(lián)互通、IMS與電路域(CS)并存下的一些問題、下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)R2階段有關(guān)的IMS研究。

關(guān)鍵詞：IP多媒體子系統(tǒng)；第3代移動通信合作計劃；高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議；語音呼叫連續(xù)性；電路域和IMS相結(jié)合業(yè)務(wù)

Abstract: The IP Multimedia Subsystem (IMS)， as the core control for fixed and mobile access， enhances network capabilities， by separating control functions from bearer and services. There has been a consensus that IMS is the development trend of future network. The IMS standards are mainly developed by the 3GPP and TISPAN. This article outlines IMS standardization activities in these two standards bodies， and key technologies and hotspot issues behind IMS touching upon improving and enhancing IMS core network， interconnecting with IMS， problems arising from coexistence of IMS and Circuit Switched (CS)， and the IMS research related to NGN-R2.

Key words: IMS; 3GPP; TISPAN; VCC; CSI

IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)由第3代移動通信合作計劃(3GPP)組織在R5版本中提出，是對IP多媒體業(yè)務(wù)進行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實體的總稱?，F(xiàn)在通常提到的IMS實際有狹義和廣義兩種概念，狹義特指3GPP R5版本以后的網(wǎng)絡(luò)核心控制層所涉及的邏輯功能實體，廣義是對基于IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的統(tǒng)稱。本文從狹義角度出發(fā)，側(cè)重對網(wǎng)絡(luò)核心控制部分相關(guān)內(nèi)容的描述。

對IMS進行標(biāo)準(zhǔn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議(TISPAN)。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善，最終實現(xiàn)IMS對固定接入和移動接入的統(tǒng)一控制。

1 3GPP對IMS的標(biāo)準(zhǔn)化情況

3GPP在R5版本中首次提出IMS，并在R6和R7版本中進一步完善。IMS R5版本在2002年9月已經(jīng)凍結(jié)，R5版本階段側(cè)重于對IMS基本架構(gòu)、相關(guān)功能實體、功能實體之間的交互流程等進行研究；R6版本在2005年3月凍結(jié)，R6版本階段更加側(cè)重于IMS和外部網(wǎng)絡(luò)之間的互通(包括和電路域(CS)網(wǎng)絡(luò)的互通、和IP網(wǎng)絡(luò)的互通、和無線局域網(wǎng)(WLAN)的互通)，以及IMS支持各種業(yè)務(wù)的能力，并明確業(yè)務(wù)由IMS用戶的歸屬地提供和控制，使IMS真正成為一個可運營的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；R7版本將在2006年底前凍結(jié)，R7版本階段更多考慮固定方面的特性要求，很多內(nèi)容是在吸收TISPAN研究成果的基礎(chǔ)上形成，涉及的內(nèi)容有：固定寬帶接入IMS(FBI)、電路域和IMS相結(jié)合業(yè)務(wù)(CSI)、IMS緊急業(yè)務(wù)等^[1-2]。

2 TISPAN對IMS的標(biāo)準(zhǔn)化情況

TISPAN和3GPP在IMS的研究上緊密合作，TISPAN從固定的角度向3GPP提出對IMS的修改建議。TISPAN的工作方式和3GPP類似，采用分階段發(fā)布不同版本的方式，目前已經(jīng)發(fā)布了R1版本相關(guān)規(guī)范，并正在開展R2階段的研究工作。

(1)R1階段

架構(gòu)方面，TISPAN采用3GPP R7(見TS.23.228 v.7.2.0)定義的IMS架構(gòu)，并針對固定的特殊要求進行了相關(guān)修訂；提出了網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)和資源控制子系統(tǒng)(RACS)；對整個體系架構(gòu)所包含的子系統(tǒng)和功能實體間的接口進行了定義；定義了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)(PES)的實現(xiàn)方案等。協(xié)議方面，對3GPP已經(jīng)定義的相關(guān)接口協(xié)議，針對固定的特殊需求進行了相關(guān)的修訂；定義了NASS與外部接口的協(xié)議；定義了RACS和外部接口的協(xié)議。業(yè)務(wù)方面，定義了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中補充業(yè)務(wù)在IMS架構(gòu)中的實現(xiàn)等等。

(2)R2階段

目前還主要處于需求分析階段，比較受關(guān)注的項目有RACS R2版本的研究、網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV)、固定移動融合(FMC)、家庭網(wǎng)絡(luò)、PES架構(gòu)的完善。目前這些項目的進展不大，迫于各種壓力，在TISPAN 10Ter會議上，TISPAN明確架構(gòu)的研究工作可以不受需求分析方面進展情況的約束和限制，可在開展工作的同時逐步完善^[3-4]。

3 與IMS相關(guān)的熱點問題

3.1 3GPP和TISPAN的協(xié)調(diào)

TISPAN在許多文檔中都直接應(yīng)用了3GPP相關(guān)文檔內(nèi)容，3GPP對其文檔內(nèi)容的修改直接影響TISPAN，所以3GPP和TISPAN之間標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致的問題需要探討，目前還沒有一致的意見。

3.2 IMS網(wǎng)絡(luò)核心控制部分的完善和增強

(1)初始過濾規(guī)則和動態(tài)業(yè)務(wù)激活

IMS中服務(wù)-呼叫會話控制功能(S-CSCF)需要依次檢查各個初始過濾規(guī)則，但是在某些情況下不需要或不能這樣做。TISPAN目前確定的解決辦法是在應(yīng)用服務(wù)器(AS)發(fā)送INVITE消息的路由字段頭部增加“noService”參數(shù)字段，強制S-CSCF不再進行后續(xù)初始過濾規(guī)則的檢查。

動態(tài)業(yè)務(wù)激活信息(DSAI)指示業(yè)務(wù)是否實際激活而不僅僅是定制。在某個業(yè)務(wù)激活或去活之后，允許應(yīng)用服務(wù)器改變初始過濾規(guī)則的組合，以便“屏蔽(Mask)”或“非屏蔽(Unmask)”它們的子集。最優(yōu)選的解決方案是允許應(yīng)用服務(wù)器和用戶業(yè)務(wù)清單功能(UPSF)進行交互，應(yīng)用服務(wù)器僅指示業(yè)務(wù)是否激活，UPSF將該指示映射到初始過濾規(guī)則，然后執(zhí)行實際的“屏蔽(Masking)”邏輯。這種解決方案將業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)信息分離，但這種解決方案需要擴展Sh接口，并在Sh接口數(shù)據(jù)模型中引入新的實體。

(2)組注冊和隱含注冊

TISPAN在基于IMS的PES解決方案中提出了組注冊的概念，并希望3GPP能夠擴展IMS相關(guān)功能實體的功能來支持組注冊，但是支持組注冊會引出以下問題：

●接入網(wǎng)關(guān)控制功能(AGCF)組中包含的單個公共用戶標(biāo)識不應(yīng)該是其他IMS定制的一部分，因此AGCF中包含的公共用戶不能成為其他隱含注冊組中的一部分。

●雖然隱含注冊能夠減少AGCF和查詢/服務(wù)-呼叫會話控制功能(I/S-CSCF)之間的注冊消息數(shù)，但是在CX接口上將存在針對一個清單下載多個大塊消息問題。

●注冊的最大有效時間長度是600 000 秒(約7天)，這意味著一周需關(guān)聯(lián)統(tǒng)一資源標(biāo)識符(URI)組到終端一次。

目前針對TISPAN提出的組注冊如何實現(xiàn)，人們正在考慮具體的處理方式。

(3)E.164路由問題

IMS選路原則存在的問題：目前IMS假設(shè)電話號碼映射(ENum)服務(wù)器可能需要所有運營商共用，在有些情況下，如果不能從E.164解析出對應(yīng)的初始會話協(xié)議統(tǒng)一資源標(biāo)識符(SIP URI)，則將相關(guān)的信令消息轉(zhuǎn)發(fā)給出口網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)，BGCF實際上是實現(xiàn)E.164選路功能的功能實體，如果BGCF確定呼叫是在另一個IMS域的BGCF中，就有可能形成一個死循環(huán)，所以建議考慮S-CSCSF對E.164選路方式的支持。對這個問題，TISPAN將向3GPP發(fā)送聯(lián)絡(luò)函，由3GPP解決考慮解決這個問題。

3.3 IMS與其他基于IP的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)

在TISPAN 10ter會議上，第4工作小組提出采用面向業(yè)務(wù)的互聯(lián)(SoIX)和面向連通性的互聯(lián)(CoIX)這兩個術(shù)語，并開展NGN互聯(lián)相關(guān)問題的研究。SoIX同時包含信令控制層面的互聯(lián)和承載層面的互聯(lián)，而CoIX僅包含承載層面的簡單互聯(lián)。由于互聯(lián)問題涉及到IMS的具體部署，相應(yīng)的研究工作還沒有開始，并且3GPP和TISPAN定義的與互聯(lián)相關(guān)的功能實體之間還存在差異，因而兩個標(biāo)準(zhǔn)組織之間的標(biāo)準(zhǔn)一致性問題仍在探討過程中。

3.4 IMS與CS

(1)語音呼叫連續(xù)性

語音呼叫連續(xù)性(VCC)業(yè)務(wù)實際上是同一業(yè)務(wù)涉及到兩個網(wǎng)絡(luò)的問題，主要問題是切換問題，需要考慮雙向切換，包括從IMS域切換到CS域，從CS域切換到IMS域。提出VCC的主要出發(fā)點是要解決移動通信系統(tǒng)和WLAN的覆蓋和切換問題。

在具體的解決方案上最初分成兩大陣營：一種是基于IMS會話控制的IMS控制方案，切換控制由應(yīng)用層實現(xiàn)；一種是模擬移動交換中心(MSC)居間切換的發(fā)起域控制方案，即將IMS網(wǎng)絡(luò)模擬成MSC類似局間切換的方案。目前確定將采用IMS控制方案。

和VCC研究相關(guān)的熱點問題主要集中在以下方面：

●架構(gòu)：即完成VCC業(yè)務(wù)控制所涉及的功能實體之間的關(guān)系和交互結(jié)構(gòu)。目前架構(gòu)的具體內(nèi)容基本已經(jīng)確定下來。

●補充業(yè)務(wù)的處理模式：IMS集中控制是未來方向，最好的方式是將補充業(yè)務(wù)統(tǒng)一放在IMS處理，但是在3GPP R7版本內(nèi)無法實現(xiàn)。目前補充業(yè)務(wù)的處理解決方案的趨勢是：在CS域和IMS域分別進行部分控制。還有一種折衷方案是：在呼叫過程中，執(zhí)行了補充業(yè)務(wù)后不允許再進行切換。

●跨域路由選擇：跨域路由選擇是當(dāng)用戶同時在CS域和IMS域進行了注冊，呼叫將如何接續(xù)到被叫的問題，此時路由選擇涉及到運營商的策略和用戶的偏好。

其他方面，VCC目前不支持緊急呼叫，只考慮了語音業(yè)務(wù)的互通問題，對于會話中非語音通信如何處理需要進一步探討。例如：主被叫用戶之間正在進行消息類業(yè)務(wù)，此時如想增加語音通信則很難觸發(fā)和VCC相關(guān)的邏輯功能實體，即VCC目前還沒有解決在一個會話中增加媒體成分的問題。針對該問題，目前的一種解決思路是將VCC作為用戶的一個特色業(yè)務(wù)，當(dāng)用戶是VCC用戶時，即啟用業(yè)務(wù)觸發(fā)功能，由實現(xiàn)VCC控制的功能實體完成相關(guān)的業(yè)務(wù)控制。

(2)電路域和IMS相結(jié)合的方案

CSI是完全針對移動通信提出的業(yè)務(wù)，其實質(zhì)是不同業(yè)務(wù)分別由兩個網(wǎng)絡(luò)提供，實時類業(yè)務(wù)由CS域提供，非實時業(yè)務(wù)由IMS域提供，對終端的能力要求較復(fù)雜。

CSI的規(guī)范相對成熟，目前Phase1階段的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，Phase2階段的研究處于停滯狀態(tài)。

Phase1階段，CSI業(yè)務(wù)不屬于用戶簽約業(yè)務(wù)，只是終端的一種能力，終端具有將CS會話和IMS會話關(guān)聯(lián)起來的功能，并根據(jù)主叫和被叫信息，在一個上下文中呈現(xiàn)給用戶，其中包含主要終端之間的能力交互過程，具體工作過程如下：

●無線能力的交互：呼叫建立過程中，兩個終端利用CS域交互能力信息，基于用戶到用戶信令業(yè)務(wù)1(UUS1)。

●終端能力的交互：主要利用SIP協(xié)議中的審計(Option)消息審計終端的能力。

●在兩個終端的CS呼叫上增加一個IMS會話，從而建立CSI業(yè)務(wù)。

●在兩個終端的IMS會話上增加一個CS呼叫，從而建立CSI業(yè)務(wù)。

工作過程中增加IMS會話或CS呼叫的過程和正在進行的會話是相互獨立的。

CSI涉及的關(guān)鍵問題有：

●能力交互的方法和時機。

●IMS注冊的觸發(fā)：如果IMS用戶沒有注冊，則觸發(fā)用戶進行注冊，因為IMS用戶可能使用通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)作為IP連通性(IP-CAN)，但是GPRS可能不是永久在線。

●多終端用戶的終端區(qū)分：在IMS中，用戶可能同時在不同的終端上注冊同一個公共用戶標(biāo)識，需要IMS能夠進行明確地區(qū)分，并將會話建立到正確的終端上。

●補充業(yè)務(wù)的處理：目前在兩個域中補充業(yè)務(wù)的處理分別進行，互不關(guān)聯(lián)。

(3)Early IMS

Early IMS提出的實質(zhì)是要解決2.5代移動通信終端接入到IMS的問題，關(guān)鍵問題是IMS如何實現(xiàn)對2.5代移動通信終端用戶的鑒權(quán)。采用用戶名加密碼的方式，密碼很容易被別人獲取，并且容易出現(xiàn)多人共用的情況，但運營商又希望通過簡單設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器就能夠推動新的業(yè)務(wù)，盡量屏蔽網(wǎng)絡(luò)和終端之間的差異。

目前采用的解決方案是采用IP地址綁定的方式，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(GGSN)為終端分配地址的時候，將IP地址同時寫入到歸屬位置寄存器(HLR)和歸屬用戶服務(wù)器(HSS)中，HSS則負責(zé)將IP地址和國際移動用戶標(biāo)識(IMSI)關(guān)聯(lián)起來，當(dāng)用戶注冊時，通過對比IP地址是否一致來實現(xiàn)對用戶的鑒權(quán)。在這種處理方式下，首先可能需要降低對代理-呼叫會話控制功能(P-CSCF)的保護，即如果沒有安全聯(lián)盟，該呼叫也允許通過；另外，P-CSCF一定要把用戶真實的IP地址記錄下來，這就要求用戶和P-CSCF在同一個地址域。

網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)綁定(NASS-Bundle)是TISPAN提出的對固定接入用戶的一種鑒權(quán)方式，當(dāng)NASS-Bundle和Early IMS共存時將引出呼叫會話控制功能(CSCF)如何確定所采用的鑒權(quán)方式的問題，并且對P-CSCF和S-CSCF都存在特殊要求，目前多種鑒權(quán)方式共存下解決方案問題還在探討過程中。

3.5 NGN R2階段涉及IMS的研究

(1)基于IMS的IPTV

數(shù)字視頻廣播(DVB)、美國電信業(yè)解決方案聯(lián)盟(ATIS)等標(biāo)準(zhǔn)組織都在研究IPTV，流媒體子系統(tǒng)屬于NGN的一部分，并且流媒體子系統(tǒng)可以考慮融合固定和移動，目前TISPAN正在開展NGN下IPTV的實現(xiàn)方式的研究，現(xiàn)在還處于業(yè)務(wù)能力和需求分析階段。例如對資源管理的影響、對用戶數(shù)據(jù)的影響、對計費的影響、對用戶網(wǎng)絡(luò)附著程序的影響等。TISPAN所規(guī)范的IPTV業(yè)務(wù)包括廣播電視、付費電視、交互式電視和視頻點播等業(yè)務(wù)，主要內(nèi)容包括業(yè)務(wù)定義、IPTV環(huán)境、各類IPTV業(yè)務(wù)描述、業(yè)務(wù)分發(fā)模式、業(yè)務(wù)相關(guān)需求、網(wǎng)絡(luò)能力等。

在TISPAN最近一次會議上，有代表建議啟動對IPTV體系架構(gòu)的研究，并對基于IMS和非基于IMS兩種方案同時進行研究。根據(jù)會議上達成的一致意見，在業(yè)務(wù)能力需求還沒有完全確定的情況下，TISPAN即開始對IPTV體系架構(gòu)的研究，以便推動IPTV的研究進展，同時將IPTV的能力需求分析分成兩個項目分別進行研究，一個是支持IPTV業(yè)務(wù)的需求和網(wǎng)絡(luò)能力，側(cè)重于NGN中公共部件的能力需求分析，包括對NASS、RACS等的能力需求；另一個是IPTV業(yè)務(wù)與NGN業(yè)務(wù)綜合的需求，如個性化或交互式IPTV。

目前在TISPAN NGN的研究中已經(jīng)定義了很多功能實體，這些功能實體所提供的功能有可能直接被用來支持IPTV業(yè)務(wù)，或者進行一定的功能增強，同時IMS中定義的許多核心網(wǎng)絡(luò)控制功能實體也有可能完成IPTV業(yè)務(wù)的核心控制，從而實現(xiàn)基于IMS的同時實現(xiàn)多媒體和IPTV的統(tǒng)一體系架構(gòu)。

現(xiàn)在IPTV在很多地方都有商業(yè)部署，并且很多相關(guān)信令也都已經(jīng)定義完成，將對IPTV的研究產(chǎn)生很大的影響。

(2)固定移動融合

FMC的研究工作在TISPAN已經(jīng)展開，目前主要集中在對各種用戶場景的分析，F(xiàn)MC所涉及的內(nèi)容和場景廣泛，3GPP FBI也已經(jīng)進行了很多相關(guān)方面的研究，確定了TISPAN FMC的研究范圍、NGN R2的優(yōu)先級等。目前還沒有明確TISPAN FMC的具體范圍，例如是否包含統(tǒng)一終端、統(tǒng)一帳單等不同層面的FMC，也沒有準(zhǔn)確的FMC定義。隨著FMC研究的展開和深入，對IMS將產(chǎn)生一定程度的影響。

4 結(jié)束語

IMS作為融合固定接入和移動接入的統(tǒng)一架構(gòu)，是電信網(wǎng)發(fā)展和演進的未來方向，它提供的豐富業(yè)務(wù)能力將使電信網(wǎng)的發(fā)展展開新的篇章。目前針對移動接入的IMS已經(jīng)相對成熟，制造商提供的相關(guān)設(shè)備的功能也相對成熟和完備；針對固定接入方面，特別是PES方面，還有一些問題沒有解決，研究和標(biāo)準(zhǔn)工作都相對滯后。IMS主要被用來提供多媒體業(yè)務(wù)，IPTV和FMC研究工作在NGN領(lǐng)域的展開將推動IMS向新階段的發(fā)展。

5 參考文獻

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

[2] 3GPP TR 33.9783rd generation partnership project; Technical specification group services and system aspects; Security aspects of early IP Multimedia Subsystem (IMS) [S].

[3] ETSI TS 182 006Telecommunications 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 011Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); IP Multimedia Subsystem (IMS) functional architecture [S].

收稿日期：2006-07-18

作 者 簡 介

李?；?，北京交通大學(xué)畢業(yè)，碩士，現(xiàn)工作于信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所，主要從事軟交換、下一代網(wǎng)的研究工作。