基于IMS的新業(yè)務(wù)應(yīng)用研究

IMS架構(gòu)方便了新業(yè)務(wù)的提出和實(shí)現(xiàn)，組管理、呈現(xiàn)、PoC業(yè)務(wù)等這些在智能網(wǎng)時代很難實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)形式，成為3G時代運(yùn)營商主要的盈利內(nèi)容和競爭手段。

IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是3G系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，它可以使采用不同接入手段的用戶通過一張融合的核心網(wǎng)絡(luò)來使用運(yùn)營商提供的各類業(yè)務(wù)。隨著國內(nèi)3G步伐的臨近，各運(yùn)營商也加緊對基于IMS的新業(yè)務(wù)研究與試驗(yàn)部署。本文對IMS技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行了探討，闡述了基于IMS的新業(yè)務(wù)能力要求和相關(guān)架構(gòu)，并對組管理、公共業(yè)務(wù)標(biāo)識、呈現(xiàn)、PoC、綜合多媒體會議等新業(yè)務(wù)進(jìn)行了介紹，為IMS新業(yè)務(wù)的開展和部署提出了建議，為迎接3G的到來做好充分準(zhǔn)備。

一、IMS概述

IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）由3GPP于2000年提出，是一個支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)，其核心特點(diǎn)是采用了會話初始協(xié)議（SIP）和實(shí)現(xiàn)了接入無關(guān)性。

IMS是3G系統(tǒng)中核心網(wǎng)（CN）的一部分，它通過由SIP協(xié)議提供的會話發(fā)起能力，建立起端到端的會話，并獲得所需要的服務(wù)質(zhì)量。IMS實(shí)現(xiàn)了控制和承載的分離，通過不同的接入方式，IMS終端接入到分組域核心網(wǎng)PS（WCDMA網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)等），由PS提供SIP信令和媒體數(shù)據(jù)的承載，而由IMS的核心部分提供會話和業(yè)務(wù)的控制。IMS為未來的多媒體應(yīng)用提供了一個通用平臺，它是向ALL IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要一步。

3GPP使用分層的方法設(shè)計IMS體系結(jié)構(gòu)。分層的方法是為了最小化各層之間的依賴性，以便于實(shí)現(xiàn)傳輸與控制相分離，避免由于其中一層的變化而影響其他層的穩(wěn)定性，這就使加入新接入網(wǎng)變得更加容易，從而可擴(kuò)大IMS的接入范圍，拓寬了新業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍。

圖1 IMS分層體系結(jié)構(gòu)

圖1描繪了一個基于IMS的全業(yè)務(wù)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)共包括3層，其中，承載由底層的“接入層”提供，業(yè)務(wù)邏輯由上層的“應(yīng)用層”實(shí)現(xiàn)，而IMS核心系統(tǒng)是中間的“控制層”，它為業(yè)務(wù)提供會話控制能力。

二、基于IMS的新業(yè)務(wù)能力要求

IMS架構(gòu)方便了新業(yè)務(wù)的提出和實(shí)現(xiàn)。組管理、呈現(xiàn)、PoC業(yè)務(wù)等這些在智能網(wǎng)時代很難實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)形式，成為3G時代運(yùn)營商主要的盈利內(nèi)容和競爭手段。運(yùn)營商日益重視3G到來之前的業(yè)務(wù)獲取能力，紛紛開展IMS新業(yè)務(wù)相關(guān)的研究和實(shí)現(xiàn)。

對于IMS的新業(yè)務(wù)來說，必須能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)的注冊和注銷、鑒權(quán)和授權(quán)、業(yè)務(wù)信令的接入、SCSF指配、用戶和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)觸發(fā)和漫游支持、信令路由、編碼和尋址、SIP壓縮和會話管理等基本能力要求。

（1）注冊

在使用IMS業(yè)務(wù)前，終端應(yīng)在IMS中注冊，由IMS維持用戶注冊狀態(tài)。

（2）鑒權(quán)和授權(quán)

在IMS體系架構(gòu)中，由S-CSCF對用戶執(zhí)行鑒權(quán)和授權(quán)，P-CSCF轉(zhuǎn)發(fā)鑒權(quán)和授權(quán)信息。

IMS用戶從GGSN接入IMS時，除了需要進(jìn)行PS域接入認(rèn)證外，還需要進(jìn)行IMS認(rèn)證，這兩個過程相互獨(dú)立。IMS用戶從GGSN接入IMS時，GGSN通過P-CSCF的發(fā)現(xiàn)過程獲取的P-CSCF地址，通過PDP上下文激活響應(yīng)消息告知UE，或者通過DHCP過程告知UE。UE將用戶注冊的消息發(fā)送到P-CSCF，發(fā)起IMS域注冊過程。IMS用戶通過注冊過程可以完成用戶對網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)對用戶的雙向認(rèn)證。該認(rèn)證機(jī)制稱為IMSAKA機(jī)制。

（3）IMS的接入

用戶在獲得IMS服務(wù)之前，需要向IMS域進(jìn)行注冊，P-CSCF的發(fā)現(xiàn)過程必須在注冊之前完成，P-CSCF是IMS用戶在IMS域中的初始接觸點(diǎn)，用戶通過一個“本地CSCF發(fā)現(xiàn)流程”來得到P-CSCF的地址，來進(jìn)行IMS的接入。

    （4）S-CSCF的指配

當(dāng)UE通過顯式注冊成功附著到IMS，應(yīng)該給該UE指派一個S-CSCF，I-CSCF負(fù)責(zé)指派S-CSCF，在選擇S-CSCF時需要如下信息：

●   業(yè)務(wù)能力要求；

●   歸屬域S-CSCF的能力；

●   用戶所在P-CSCF的拓?fù)湫畔ⅲ?/p>

●   S-CSCF的拓?fù)湫畔ⅲ?/p>

●   可用的S-CSC。

為支持上述的S-CSCF選擇及后續(xù)S-CSCF完成各自任務(wù)，需要在CSCF和HSS之間傳送如下信息：

●   Cx接口應(yīng)該支持從HSS到S-CSCF傳送S-CSCF-UE安全參數(shù)；

●   Cx接口應(yīng)該支持從HSS到S-CSCF傳送訂閱者的業(yè)務(wù)參數(shù)；

●   Cx接口應(yīng)該支持從HSS到S-CSCF傳送S-CSCF能力信息；

●   Cx接口應(yīng)該支持從S-CSCF到HSS傳送會話信令傳輸參數(shù)。

以上4點(diǎn)所涉及內(nèi)容要求在S-CSCF為移動用戶服務(wù)前被傳送，同時，在S-CSCF為用戶服務(wù)過程中能夠更新這些信息，例如用戶新業(yè)務(wù)被激活。

（5）用戶和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理

IMS系統(tǒng)擴(kuò)展了傳統(tǒng)的HLR，把AAA（AAA鑒權(quán)服務(wù)器）和路由的功能增加進(jìn)來。用戶注冊后，S-CSCF和P-CSCF臨時保存用戶和業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。其中，AS中保存業(yè)務(wù)和部分用戶數(shù)據(jù)，ISIM中保存終端用戶的數(shù)據(jù)。

在R5階段之前，移動網(wǎng)絡(luò)的個人用戶數(shù)據(jù)集中由HLR和AuC管理。進(jìn)入到IMS階段，IMS的核心網(wǎng)使用HSS替代了以前版本的HLR和AuC，作為CS域、PS域和IMS域的通用實(shí)體，HSS存儲以下用戶信息：用戶標(biāo)識、號碼和尋址信息，用戶安全信息，用戶位置信息，用戶業(yè)務(wù)信息，不透明的應(yīng)用數(shù)據(jù)等。

（6）業(yè)務(wù)觸發(fā)

IMS本身不是一個服務(wù)，是一個基于SIP的體系，在PS網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)IP服務(wù)和應(yīng)用。IMS為服務(wù)的調(diào)用提供必要的方法和完成業(yè)務(wù)觸發(fā)。

IMS的業(yè)務(wù)提供方式和傳統(tǒng)的PSTN以及CS域的提供方式不同的一點(diǎn)是，在IMS系統(tǒng)中，控制層和業(yè)務(wù)層完全分離，控制層（CSCF）不提供業(yè)務(wù)，它只提供業(yè)務(wù)層必要的觸發(fā)、路由、計費(fèi)等功能，業(yè)務(wù)完全由業(yè)務(wù)層提供。

IMS系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)的觸發(fā)在S-CSCF中完成，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在注冊階段下載到S-CSCF 中，包括 Filter Criteria（初始過濾規(guī)則）。

IMS用戶配置中和服務(wù)相關(guān)的專用數(shù)據(jù)被表示成初始過濾規(guī)則。一個過濾規(guī)則包括業(yè)務(wù)的觸發(fā)點(diǎn)、AS的標(biāo)識、各初始過濾規(guī)則的優(yōu)先級等信息。觸發(fā)點(diǎn)用來決定是否去聯(lián)系應(yīng)用服務(wù)器，它包含了一個到多個的服務(wù)點(diǎn)觸發(fā)器實(shí)例。

●   請求URI：標(biāo)識該請求所指向的資源；

●   SIP方法：表示該請求的類型；

●   SIP消息頭：包含與該請求相關(guān)的信息；

●   會話情形：有3個可能的值，即Originating、Terminating、或Terminating_Unregistered，指明過濾器是否應(yīng)該被處理起始、終止或終止未注冊的終端用戶服務(wù)的S-CSCF所使用；

●   會話描述：定義針對SIP方法體內(nèi)的任何SDP字段內(nèi)容的服務(wù)點(diǎn)觸發(fā)器。

在用戶注冊時，或收到未注冊用戶的一個終止的初始請求時，初始過濾規(guī)則被下載到S-CSCF。在從HSS下載完用戶配置后，S-CSCF依次進(jìn)行過濾器準(zhǔn)則的評估。

    如果該請求與初始過濾規(guī)則匹配，則S-CSCF將請求轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的AS。接下來，S-CSCF還會檢查請求是否與較低優(yōu)先級的下一個過濾規(guī)則相匹配，如果匹配，則在SIP消息從前一個AS處返回時，將該過濾規(guī)則應(yīng)用于該SIP方法。若該請求不能與最高優(yōu)先級的初始過濾規(guī)則相匹配，則檢查它是否與下一個優(yōu)先級的過濾規(guī)則匹配，直至匹配上一個為止。若不再有初始過濾規(guī)則適用，則S-CSCF基于路由決策對該請求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

如果所聯(lián)系的AS沒有響應(yīng)，則S-CSCF遵從與初始過濾規(guī)則相關(guān)的缺省處理過程，即基于過濾規(guī)則中的信息，或者終止會話，或者讓會話繼續(xù)。如果初始過濾規(guī)則沒有包含在聯(lián)系A(chǔ)S失敗后S-CSCF應(yīng)如何操作的指示，S-CSCF的缺省行為是讓呼叫繼續(xù)。

（7）漫游的支持

IMCN子系統(tǒng)需要支持如下漫游的要求：支持運(yùn)營商之間的QoS和業(yè)務(wù)能力的協(xié)商。這種協(xié)商應(yīng)該是自動的，而不是人工設(shè)置的。比如當(dāng)運(yùn)營商增加新的業(yè)務(wù)能力時，不需人工更改設(shè)置，漫游用戶可以接入由歸屬環(huán)境或業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的IP多媒體服務(wù)。

（8）其他要求

除了上述要求以外，IMS的新業(yè)務(wù)能力還包括了信令路由的支持、編碼和尋址、SIP壓縮、會話管理、IPv4/IPv6的支持等。下面，我們開始討論IMS的主要新業(yè)務(wù)內(nèi)容及其表現(xiàn)形式。

三、IMS的新業(yè)務(wù)

PoC、IM、Presence、Conference等業(yè)務(wù)是IMS中的重要業(yè)務(wù)，是運(yùn)營商未來盈利的主要內(nèi)容，歸納起來，這些業(yè)務(wù)有以下特點(diǎn)：

●   以群組列表數(shù)據(jù)為中心；

●   業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性或依賴性；

●   數(shù)據(jù)高度共享，為用戶-網(wǎng)絡(luò)共享（如Group信息），不同業(yè)務(wù)共享（如訪問列表信息）；

●   數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)據(jù)存貯在網(wǎng)絡(luò)，可以供用戶和網(wǎng)絡(luò)使用；

●   數(shù)據(jù)可移動，數(shù)據(jù)可以根據(jù)用戶的不同位置（如移動終端、Internet），從網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行下載，或從不同的位置進(jìn)行修改；

●   數(shù)據(jù)管理要求很高，要求可以在不同位置修改，對不同位置進(jìn)行同步等。

下面，我們以幾個典型的IMS新業(yè)務(wù)形式進(jìn)行重點(diǎn)說明。

1.組管理業(yè)務(wù)特征

為了滿足上述業(yè)務(wù)的需求，引入了組列表管理。

組列表管理是IMS群組類新業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，是IMS的重要應(yīng)用服務(wù)器AS，但又不同于普通的AS，具有很大的特殊性。它能夠?yàn)椴煌�的AS提供列表數(shù)據(jù)，并可以作為業(yè)務(wù)單獨(dú)提供給用戶。組管理不完全依賴于IMS的框架，具有很強(qiáng)的獨(dú)立性。在網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)部署時，其位置與HSS相似，是運(yùn)營商的核心網(wǎng)元。組管理可以促進(jìn)業(yè)務(wù)融合，并影響運(yùn)營模式。

組管理業(yè)務(wù)雖然可以作為單獨(dú)業(yè)務(wù)提供，如提供移動電話本，但主要目的是為其他業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)，因此決定其具有以下特征：移動電話本業(yè)務(wù)可以供用戶通過其他方式編輯電話本，并下載到終端，具有管理方便、可移動、不易失等特點(diǎn)，適應(yīng)更換終端設(shè)備、多終端的場合，但吸引力不大，而且作為單獨(dú)業(yè)務(wù)缺乏盈利模式，因此必須與其他業(yè)務(wù)組合進(jìn)行運(yùn)營。

組管理業(yè)務(wù)為PoC、Presence、IM、Conference等業(yè)務(wù)提供服務(wù)，而且是上述業(yè)務(wù)開展的必要條件，因此在上述業(yè)務(wù)開展時，必須同步開展組管理業(yè)務(wù)的部署。

群組類業(yè)務(wù)是未來移動業(yè)務(wù)中的重要業(yè)務(wù)，極具發(fā)展?jié)摿Γ�隨著群組類業(yè)務(wù)的發(fā)展和成熟，組管理業(yè)務(wù)也將迅速發(fā)展，并可能獲得獨(dú)立發(fā)展的機(jī)會，或派生出其他類型的新業(yè)務(wù)。

    2.公共業(yè)務(wù)標(biāo)識

為了在IMS系統(tǒng)中引入標(biāo)準(zhǔn)的呈現(xiàn)、消息、會議、群組等業(yè)務(wù)，需要引入公共業(yè)務(wù)標(biāo)識PSI（PublicServiceIdentities）。和PUI不同的是，PSI標(biāo)識的是業(yè)務(wù)，由AS負(fù)責(zé)執(zhí)行。另外，PSI也可用于標(biāo)識群組。

IMS系統(tǒng)使用戶能在AS的控制下創(chuàng)建、管理、使用PSI的能力。PSI的創(chuàng)建既可以是靜態(tài)，也可以動態(tài)的。每個PSI由一個AS管理，該AS根據(jù)PSI執(zhí)行相應(yīng)的邏輯控制。

IMS能夠使用PSI來為IMS消息進(jìn)行尋址。又如IMS域組用戶數(shù)據(jù)由一個或多個AS（通常是XDM）創(chuàng)建。這些組用戶數(shù)據(jù)可以為不同的應(yīng)用和不同的AS使用，以完成和組用戶數(shù)據(jù)相關(guān)的不同業(yè)務(wù)。

由于PSI直接影響消息路由、業(yè)務(wù)觸發(fā)、業(yè)務(wù)邏輯等處理，必須統(tǒng)一規(guī)劃、明確規(guī)定，保證其唯一性和正確的語義，使網(wǎng)元能正確理解PSI，并正確處理。

3.Presense（呈現(xiàn)）業(yè)務(wù)

Presence是以某種通信方式，按照一定的接入準(zhǔn)則，實(shí)時獲取Presence信息，并展現(xiàn)給其他用戶的一種方法。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，越來越多的人喜歡通過即時通信的方式來與別人保持聯(lián)系，Presence技術(shù)在即時通信中扮演著非常重要的角色。依靠Presence技術(shù)，即時通信業(yè)務(wù)能以“用戶多種狀態(tài)設(shè)置”等功能為基礎(chǔ)，提供“訂閱他人狀態(tài)信息”等多種豐富的增值服務(wù)，為個人/企業(yè)用戶的辦公、會議、通信等多領(lǐng)域提供高效便捷的解決方案。

Presence技術(shù)也可以為即時通信之外的其他需要實(shí)時Presence信息的業(yè)務(wù)提供支撐，如一鍵通業(yè)務(wù)（Pushtotalk）、統(tǒng)一通信業(yè)務(wù)（UnifiedCommunication）等。業(yè)務(wù)提供者能根據(jù)用戶目前的Presence信息，來提供最適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)方式。

4.PoC業(yè)務(wù)

PoC是一種雙向、即時、多方通信方式，允許用戶與一個或多個用戶進(jìn)行通信，如圖2所示。該業(yè)務(wù)類似移動對講業(yè)務(wù)—用戶按鍵與某個用戶通話或廣播到一個群組的參與者那里。接收方收聽到這個發(fā)言聲音后，可以沒有任何動作，例如不應(yīng)答這個呼叫，或者在聽到發(fā)送方聲音之前，被通知并且必須接收該呼叫。在該初始語音完成后，其他參與者可以響應(yīng)該語音消息。PoC通信是半雙工的，每次最多只能有一個人發(fā)言，其他人接聽。

5.綜合多媒體會議

綜合多媒體會議是提供音頻、視頻、數(shù)據(jù)協(xié)同3大功能具有多方控制能力的綜合型會議，其中數(shù)據(jù)協(xié)同包括了對消息會議、應(yīng)用共享、電子白板、文件傳輸、網(wǎng)頁共享等應(yīng)用。

四、IMS新業(yè)務(wù)開展的現(xiàn)狀

IMS業(yè)務(wù)層的標(biāo)準(zhǔn)目前來看還相對不成熟，標(biāo)準(zhǔn)定義比較完善的是PoC、Presence、Group、Messaging、OCS等業(yè)務(wù)和部件，而業(yè)務(wù)管理等部分還沒有標(biāo)準(zhǔn)化，即時會議和MRS雖有部分標(biāo)準(zhǔn)，但還沒有最終完成。設(shè)備商目前的實(shí)現(xiàn)是基于這些草案來做的，為實(shí)現(xiàn)豐富的業(yè)務(wù)功能，各自進(jìn)行了少量的擴(kuò)展。

我們認(rèn)為，要進(jìn)行IMS業(yè)務(wù)部署，首先應(yīng)該開始IMS新業(yè)務(wù)的演示和試驗(yàn)，然后進(jìn)行商業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。

IMS新業(yè)務(wù)演示與試驗(yàn)的目的，是用于運(yùn)營商在IMS業(yè)務(wù)開展初期的驗(yàn)證和試用。IMS新業(yè)務(wù)只在重點(diǎn)城市推出試用，可以根據(jù)發(fā)展的用戶規(guī)模決定建設(shè)IMSCore或IMSAdaptor；IMSCore及應(yīng)用提供基于IMS的增值新業(yè)務(wù)，如：Messaging、Video Sharing、Presence、PoC、Click-to-Conferencing等。話音業(yè)務(wù)及現(xiàn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由原有的業(yè)務(wù)平臺提供業(yè)務(wù)，同時完成Messaging與現(xiàn)網(wǎng)SMS、MMS的互通。