IMS技术十篇

IMS技术 篇1

随着通信技术的发展和网络的演进, 各种现有以及未来新兴的无线接入技术将共同存在, 既相互竞争又相互补充, 构成了相互融合的异构网络环境。3G (3rd Generation, 第三代) 移动通信网络的来临使人们不仅可以享用传统的语音通信, 而且还可以通过移动终端体验到视频、数据等多媒体业务带来的便捷和乐趣。在这种网络融合、业务融合和终端融合的发展趋势下, 如何为用户提供无缝的多媒体会话控制是网络演进过程中的紧迫需求之一。3GPP (3rd Generation Partnership Project, 第三代合作伙伴项目) 结合现有的技术条件, 考虑传统电信网和互联网的无缝整合, 引入基于IP的通用核心网体系结构IMS (IP Multimedia Subsystem, IP多媒体子系统) , 为异构网络提供了统一的会话控制[1,2]。

目前, 随着3G技术的发展, 电信运营商 (例如中国移动, 中国联通, 法国电信等) 都开展了3G系统的建设和运行, 本文结合在河南联通的实际工作经验, 陈述了3G系统中的关键技术IMS, 包括IMS标准演进、层次化结构、会话的建立。

2、IM S标准演进

3GPP R5版本定义了IMS基本结构、功能实体及实体间的流程, 使移动通信网的分组域可支持传统语音业务和其它新型移动多媒体业务。SIP作为UE与IMS以及IMS内部会话控制实体之间的握手信令, 负责创建、管理和终止UE和IMS之间的多媒体会话。在IMS体系结构下, 各种类型的客户端之间可以建立具有QoS保证的端到端的SIP会话[1]。

在3GPP R6版本中, IMS已经发展到第二阶段, 主要侧重于IMS和外部网络的互通能力以及IMS对各种业务的支持能力。相比于R5版本, 该版本定义了SBLP (基于业务的本地策略) 框架和端到端的QoS概念, 增加了部分业务特性、网络互通规范以及无线局域网接入特性等, 目的是促使IMS成为真正可运营的网络。

3GPP R7版本中的IMS规范考虑了固定网络方面的特性要求, 重点研究IMS与其它网络间的互操作问题, 加强了对固定、移动网络融合的标准制定。R7版本引入了新网元E-CSCF (紧急呼叫会话控制功能) , 使IMS可建立紧急呼叫;R7版本改进了SBLP框架, 将QoS的策略控制和流计费合并为新网元PCRF (策略计费规则功能) , 并使用Diameter协议传递相应的策略控制和计费控制信息;此外, R7对VCC (语音呼叫连续性) 、CSI (移动电路域与IMS域协作业务) 以及多媒体电话补充业务进行了定义。

3GPP R8版本结合TISPAN (电信和互联网融合业务及高级网络协议) 和3GPP2的IMS研究成果, 提出了全IP体系架构的统一IMS标准, 作为支持固定网与移动网融合演进的分组核心网。R8定义了3GPP和非3GPP接入技术使用IMS的网络架构, 使IMS理论上可以与一切IP网络互通。同时, R8提出了SB (业务代理) 功能以增强业务交互管理;定义了新网络实体以增强V CC的业务流程;定义了MMSC (多媒体会话连续性) 和ICS (IMS集中业务) , 解决用户同时接入电路域和分组域的会话控制问题。此外, R8还对IMS CAT (个性化回铃音) 、SMS和IM (即时通讯) 等业务流程进行了补充增强。

3、IM S层次化结构

IMS体系架构的设计采用分层思想[3], 将业务、控制与承载分离。IMS体系架构分为应用层、控制层和接入互联层三个部分, 详细说明如下。

IMS应用层通过AS向用户提供各种业务。通过与控制层的交互, 控制SIP会话以及对用户及业务数据的访问, 完成各种业务功能;通过开放的接口和简单的控制协议, 允许第三方安全地使用网络资源和业务能力, 提供更为丰富多彩的业务。

IMS控制层, 又称为会话控制层, 提供对多媒体业务的会话控制, 包括用户注册、SIP会话路由、用户数据维护管理, 基于策略的QoS控制和计费管理。该层通过与应用层的交互执行应用的会话;通过与接入互联层的交互实现对承载的QoS控制和计费管理;在信令层面实现与外部信令系统的互联互通。

IMS接入互联层, 也称用户层、传输承载层或接入网络等。该层实现了IP分组承载及其与其它各种承载类型之间的转换, 完成了与基于电路域的传统网络在承载层面的互联互通, 实现了IMS核心网与异构底层接入技术的无关性, 为各种终端接入IMS提供接入能力和移动性管理。

由IMS的分层体系结构可知, 在软交换的控制与承载分离思想基础上, IMS支持异构接入技术, 引入统一的会话控制层, 实现了会话控制对底层接入网络的无关性, 以及会话控制层与业务控制层的分离。

4、IM S会话建立

IMS采用SIP和Diameter协议完成会话建立过程, 包括AS调用和资源预留 (QoS鉴权和承载建立) 。由于IMS采用归属网络提供服务的方式, 信令必须经过主被叫的归属网络, P-CSCF是UE所处网络的IMS入口代理, 可以视为拜访网络。基本会话建立过程如图1所示[4,5]。

步骤1-4:当主叫用户A需要和被叫用户B建立会话时, UE A产生一个SIP-INVITE请求消息, 并将其通过发端拜访网络的P-CSCF转发至发端归属网络的S-CSCF, S-CSCF执行业务调用过程。

步骤5-6:发端S-CSCF通过DNS (Domain Name System, 域名系统) 查询确定收端网络入口I-CSCF的地址, 将INVITE消息发送给收端归属网络的I-CSCF。

步骤7-8:I-CSCF通过Diameter消息从收端网络的HSS获得为其服务的S-CSCF的地址。

步骤9-14:I-CSCF将INVITE消息发送至为被叫服务收端S-CSCF, S-CSCF完成业务调用后, 把INVITE消息通过收端拜访网络的P-CSCF路由到被叫终端UE B。

以上过程中, 每个IMS实体收到INVITE消息后, 通过180临时响应消息进行应答, UE A在收到第一个180后, 开始资源预留。主叫的INVITE消息中携带发端SDP并使用了QoS前置条件 (precondition) 扩展, 说明直到会话的QoS资源可用时, 被叫终端才能向用户振铃。

步骤15-20:收端返回183临时应答消息, 同时携带包含收端可接受媒体参数的SDP, 进行媒体协商并在其接入网上开始执行资源预留。

步骤21-30:3GPP R8版本之前的规范中, 主叫通过PRACK消息通知被叫可接受其发送的带SDP的183响应, 并开始资源预留;而被叫在收到该PRACK并发送200 OK之后开始资源预留。IMS的最新研究对会话建立过程进行了大量的消息优化, 将主叫资源预留提前到接收SIP 183响应之前, 而被叫资源预留过程则在收到INVITE之后。R8规范中, 主被叫通过PRACK确定发端和收端资源预留已完成, 但由于主叫在媒体协商之前完成了资源预留并建立了IP承载连接, 有可能需要在PRACK之后, 修改IP承载的属性。

步骤31-40:IMS早期规范中, 由UPDATE和其200 OK响应消息确定发端和收端的资源预留已完成。

步骤41-67:UE B资源预留完成后开始向用户振铃并通过180Ringing消息通知主叫终端被叫已振铃。被叫选择接听后, UE B发出INVITE消息的最终应答200 OK消息, UE A收到此消息后通过ACK消息进行确认, 从而完成主被叫会话建立。

参考文献

[1]韩妮, 徐展琦.IMS体系结构中的QoS问题[M].电信工程技术与标准化, 12, 2007.12, 71-75.

[2]双锴.下一代网络业务控制能力的研究[D].北京邮电大学博士学位论文, 2006.6.

[3]刘韵洁, 张云勇, 张智江.下一代网络服务质量技术[M].电子工业大学出版社, 2005.

[4]TS 23.218, V8.0.0.IP Multimedia (IM) session handling;IM callmodel[S], 3GPP, 2007-12.

IMS技术 篇2

(1) IMS将处理能力分布化。

(2) IMS支持完善的注册缓存机制。

(3) IMS提供更强大的安全组网能力 (包括鉴权能力) 。

(4) IMS平台提供更强的处理性能。

PON语音业务接入IMS的架构。

1 接入层PON语音、数据业务的分离和QoS

1.1 无源光网络 (PON)

无源光网络主要运用于解决宽带最终用户接入终端局的问题上, 由于这种接入技术使得接入网的局端 (OLT) 与用户 (ONU) 之间只需光纤、光分路器等光无源器件, 不需租用机房和配备电源, 因此被称为无源光网络。无源光网络成为热门技术是因其具有容量大、传输距离长等优势。目前一些无源光网络已经逐步商用化的主要有TDM-PON (APON、EPON、GPON) 和WDM-PON。

1.2 语音、数据业务的分离和QoS

O N U中配置针对端口、目的地址等策略识别语音报文并进行VLAN封装并设置基于端口、VLAN的优先级策略O L T针对不同V L A N进行业务分流, 实现VLAN到物理端口的映射, 语音业务和互联网业务物理上分别指向不同的上联端口;互联网业务通过FE或GE端口直接与铁通城域网BAS相连 (城域网扁平化) , 语音业务通过专线接入S B C实现Q o S保证。

2 汇聚层到SBC的连接

城域网内设置一对汇聚设备SR, 负责本地所有OLT语音业务端口的汇聚, OLT双上联至一对SR形成双路由保护;SR通过专线与SBC相连。

3 固网关口局与MGCF、GMSC的连接

固网关口局不直接与MGCF连接, 通过移网关口局GMSC与MGCF相连。固网关口局与移网关口局间设置专用中继, 用于承载IMS用户的话务, 方便实现路由控制和计费结算。

4 混合放号方案

基于FTTH在PSTN被网络改造后的POTS用户接入到IMS上, 必然会存在用户携已有号码转网到IMS的因素, 由此导致IMS网络及PSTN网络混合放号的问题。为了能使对携号转网到IMS的PSTN用户的呼叫正确路由, 因此需要在业务发放时, 在SHLR上特殊设置该号码, 来实现将对该号码的呼叫路由到IMS网络。有以下两种方案可行: (1) SHLR上的物理号码和逻辑号码的PSTN号码都是8位组成, HSS中用户的私有号码和公有号码的PSTN逻辑号码也都是E.164格式的。那么对于这种业务发放方式, 为了让携号转网到IMS的PSTN用户做被叫时能路由到IMS域, 必须在SHLR上为IMS的PSTN用户签约一个特定被叫智能业务, 该智能业务的优先级要保持最低, 只有在该用户做被叫的同时主叫局才能根据该智能业务接入码将呼叫路由到MGCF。但是目前现网要将业务的优先级设置为最低那么当携号转网到IMS的该用户也需要签约该业务时, 便会存在冲突。 (2) 在HSS上放的逻辑号码与SHLR放的物理号码不同SHLR放的物理号码的格式是‘前缀+逻辑号码’, 主叫局根据该前缀即可将呼叫路由到MGCF。该方案不仅可以让携号转网到IMS的PSTN用户在IMS域内的业务发放方式与普通的IMS域内用户的业务发放方式完全一样, 还可以让携号转网到IMS的PSTN用户在SHLR上的放号方式与混合放号的PSTN用户一样。而且采用这种业务的发放方式, 携号转网到IMS的PSTN用户做主叫时的主叫号码显示是逻辑号码格式, 同时话单采集的号码格式也是逻辑号码格式, 与一方案相比更方便更具备可行性。

5 业务支撑

业务支撑系统提供业务受理、业务发放、用户统计、经营分析以及其他业务管理功能, IMS核心网各相关网元和接入设备上用户数据的实现自动开通, 装维人员接收工单完成上门跳线、安装等工作。

6 应用场景和接入方式

FTTH/FTTB: (1) 用户使用IP Phone、PC软终端或IAD, 该方式终端直接和SBC交互, 接入到IMS系统, PON完全透明。

(2) 用户使用POTS话机, ONU充当SIP AG, 代理向CSCF注册, 通过SBC接入到IMS系统。

光进铜退、TDM向IP演进的最优方案是采用IMS结合FTTH提供语音和多媒体业务, 继承现网的业务。对光进铜退所具备的优势, 本文就IMS进行了详细阐述, 在明确了IMS技术与光进铜退结合对促进电信网络和业务发展意义的同时, 也更进一步地阐述和研究了FTTH支持IMS接入功能的可行性和关键技术问题的分析, 并成为运营商基于IMS开展光进铜退时迫切需要开展的重要工作, 有很强的现实意义和驱动力。

参考文献

[1]ETSI TISPAN, TS 183 012, IMS-basedPSTN/ISDN emulation subsystem func-tional architecture, March 2008.

[2]ETSI TISPAN, TS 183 043, IMS based PSTN/ISDN Emulation Stage 3specification, September 2009.

IMS技术 篇3

【摘 要】本文主要介绍了IMS的固定移动网络融合技术的发展历程和前景，介绍到该技术的概念，从运营商、用户需求、面临的技术挑战等方面分析了该技术发展。重点阐释技术的重要性，详解IMS固定移动技术网络融合的策略和方案。

【关键词】IMS网络架构、固定移动融合、多媒体技术

【中图分类号】 TN929.5【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0062-01

一、IMS固定融合技术

IMP技术被认可为多媒体控制平台，它是世界上最先进的网络融合接口，能够实现多媒体信息高度融合。在发展之初，3GPP技术主要针对移动媒体通信研制而出的技术，该技术能够实现移动网络融合，并且将所有网络的融合愿望逐一实现。很多的技术参考标准已经与IMS对接。例如：ITU-T技术接口已经成功的将IMS最为技术基底，这个基底在前期的技术投入构架比较松散，当该技术融合时，构架体系才得以组建。ITU-T给IMS构架下的的SIP、SDP协议进行重新定义，并且启动了多项相关业务项目，每个对接口都会实现技术融合。人们从外观上，观察每个对接口的数据输出速率，从内部结构上细分，也能融合几项相近端点。IMS结构比较复杂，连接点变化多样，而且一个接口可以实现更多的技术串联点，分析这些相关点需要具备扎实的IMS知识。从这结构上透析出，IMS在未来的发展中，将渐渐地朝网络融合方向发展，而且IMS最初构架已经被网络融合认可，成为基础构架。整个构架能够将接入、承载、控制、业务逻辑、用户数据进行分离汇总。该技术在逻辑理论上分为三个层面，层面从下到上的分布为：接人传送层、务应用层、会话控制层。这三个层面将有着严格的构建，层面之间能够互通。而且从不同层面上透析，都可查看到技术相似点，这是该层面将实现高速运转的根本，只有在设计相通，才高效的达到网络融合效果。技术能够实现链接，需要对IMS系统构架进行分析，提高技术运用的娴熟度。

业务层，它的作用是负责终端客户的业务。在承接任务时，能够灵活支持不同非电话或者电话间响应服务器，包含传统电话业务，例如：呼出、呼叫、等待、电话会议等等。这些功能的实现是应用服务器通过转化SIP技术，将电信业务包揽，统一汇集处理的过程。例如，工作中会及时的报送Presenc、IM、ptt文本，人们可以手动进行接收，最终实现自动化报送，省去了大量的传送时间。这和传统的智能业务相比，它有着优势。它能够将PS域和CS域中接入的业务端点中，再次优化分类，延续高效的处理方式。另外，该技术还特意实行特定业务开放，在应用程中将不同的API接口释放，方便第三方借助该释放接口，进入到资源共享库中，应用其中的游戏、资讯等网路资源。该技术不断的丰富业务能力，丰富娱乐内容。在每个数据库中，都有各式各样的进入口，满足不同用户的不同需求。

会话控制层，它置于业务层之下，它整个层面系统中，它起到桥梁的作用。能够传输上方业务层的内容需求，可以将最终的数据结果链接到应用层中，实现层与层之间的转化。该层面的核心模块是CSCF，该核心功能主要任务是将终端网络业务进行分类注册，将SIP传达的指令通过信息传输通道汇总到应用服务器中，满足服务器对信息量处理的需求。CSCF包含丰富的编程语言有S CSCF （Serving CSCF）、CSCF （Proxy CSCF）以及I CSCF （Interrogating），这些逻辑语言能够在一定的范围中，将不同的UE接口通过指定的对话框口输入程序，实现协议默认的UserAgen和Proxy功能。这两项功能网络移动融合中占据重要的作用，它们的实现需要搭建起安全关联口和压缩指令SiP。在这个程序过程中，S-CSCF负责的是，鉴定用户信息准确度，保持每个会话窗口的能够实现畅通会话，每个状态都保持着爱稳定的范围内。I—CSCF在核心网中，占据重要位置，它能够在关节点上给域内的用户提供不同的IP会话地址，再由路由进行查找。拓扑结构是否稳定，在每个设备的功能组件，会实现不同的会话传递。路由会根据不同的隐藏域，把每层的模块功能实行细分。该系统平台实现不同的本地信息和业务资料储蓄，包含漫游信息、IP地址以及呼叫业务记录等等。这些分类功能高效的把网络融合功能实现，IMS固定每个技术层。但是层面之间的关联的信息接通度，会根据不同的消息指令，充当不同的角色。有的技术分支注重通讯信息记录，有的注重IP地址汇总，这些功能差异大，但是相通性非常高。

接人传送层，在整个结构中，它属于架构的底层。该层面工作任务是将不同空间的终端用户信息接入大型网中，终端用户信息接口能够在不同范围内收集散落信息资源，再通过PC、PDA等接口链接。人们可以随时参看丢失数据，可以找回丢失信息，这是该层面最主要的功能。接入口可以使用：无线接入、固定接入和移动接入，每个接入方式都比较方便快捷，都能够实现不同网络信息传递。

二、基于IMS的固定移动融合的策略

（一）接入传送层的融合

接入传送层的融合在网络融合中起到主导作用，用户通过终端融合可以直接体验业务服务。在整个终端服务中，它的在其中起到链接作用。终端融合顾名思义：它将多项延续的端口，实现终端连接。连接固定每个移动窗口，使得网络运行速度迅速。目前，该终端服务的范围已经在渐渐扩大，发展趋向于市场化、产业化。从最初的手机蓝牙功能到蓝牙网关，发展到现在的、Bluetooth/GSM、wiFi/GSM、PDA双模终端等等，技术的跨越，使得科技产品更新换代速率急速，同时也方便了人们的生活。这些终端平台已经向开放式方向发展，用户可以随时的上传或者下载资料，可以根据自己的想法选择接入口，网络本身能够使用最佳的方式接纳连接。

（二）控制层的融合

控制层成为网络融合技术的核心，核心在系统中占据重要的位置。它是实现网络完全融合的关键点，当控制层实现了融合，才可以说移动融合和固定真正实现融合。在融合过程需要明白一个新概念：软交换概念。软交换概念指的是利用软性的作用将承载和控制的部分区分开来，细分好的软性系统，由控制层面统一接纳，在转化平台上实现对多媒体呼叫和语音传播的控制。随着科技不断发展，越来越多的产品随着出现在人们生活中，升级版的3GPF R4版本开始被投入使用中，借助移动交换技术在核心电路中，快速实现控制和承接部分分离。这两项技术各自存在优缺点，目前还不能真实的实现融合。随着3GPP R5/R6的出现，技术人员慢慢的完善该技术缺陷和漏洞，这个资讯使得控制层和核心网络层的融合有了希望。IMS借助功能实体细分出不同类型技术指标，主要有MRFC、I—CSCF、MRFC、P—CSCF等等指标，这些指标为移动功能的实现提供基础技术。在要求下，需要搭建起来的体系架构已经得到确定，由IMS核心域、固定软交换网、移动CS域组成的构建，渐渐被人们熟悉，这为系统进行分离和汇合提供了技术指导。统一的控制功能，在技术应用中提高系统运行效率，给网络接口提供便利。

结束语

该文章从固定移动融合的基础技术要求、融合基本策略、必要性方面入手，将客户需求点确定，根据用户要求提高技术功能。这对于技术人员来说，是一个机遇也是一个挑战，人们从现实技术发展状态上看出，固定和移动融合技术在今后的发展中，将朝高速快捷的方向发展。用户可以利用技术融合功能，随时随地进入网路获取信息资源。

参考文献

[1]刘芹.基于IMS的固定移动网络融合技术的探讨[J].电信工程技术与标准化，2006（1）

[2]张振辉，颜薰风.浅谈基于IMS的固定移动网络融合[J].通信工程， 2006（2）

IMS技术 篇4

1、IMS定义与特征

1.1 IMS的定义

IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）首先由3GPP在Release 5中提出，IMS是一种基于SIP协议的开放式系统架构，是提升网络多媒体业务控制能力的重要手段，也是核心网向统一融合的网络演进的关键技术。IMS吸收与借鉴了互联网的开放模式，天生具备了开放、融合的特性。IMS作为下一代网络的核心技术，其在软交换网络实现运营商网络控制与承载分离的基础上进一步实现了运营商网络控制与业务的分离。 作为R5主要内容之一，3GPP IMS子系统是3G移动网实现分组话音和分组数据，提供统一的多媒体业务和应用最终目标；3GPP IMS采用分组域为其上层控制信令和媒体传输的承载通道，业务/控制网络和承载网络分离，实现独立发展。

IMS采用SIP信令为呼叫控制信令，支持SIP移动终端并通过MGCF和IM-MGW提供与H323/BICC/ISUP终端的互通，IMS为SIP用户提供全网全程漫游能力；明确IPv6为必选，同时考虑与IPv4的互通，充分利用IPv6在QoS、Security、Mobility、Auto configuration等方面的增强特性；它解决了在IP网络中的电信业务所面临的运营问题，如全网服务、安全、计费和支付、网络互联互通。

SIP (RFC 3261) 是IMS控制层协议，是IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一，是用于建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的`会话建立及媒体协商；一旦建立会话，媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送，在一次会话中可以灵活的交互多种媒体。

1.2 IMS的主要特点

（1）接入无关性。IMS支持多种固定/移动接入方式。

（2）归属地控制。IMS的呼叫控制和业务控制都由归属网络完成，以保证业务提供的一致性，易于实现省内特色业务提供。

（3）控制与业务分离。IMS打破了竖井式业务部署模式，将业务与控制完全分离，从而为运营商网络提供了前所未有的开放和灵活性。

（4）全IP的端到端系统架构。IMS采用端到端IP化系统架构，IMS网元没有信令点码概念，其采用基于IP的路由方式，通过ENUM/DNS实现路由寻址。

2、基于IMS的IP综合语音接入技术分析

2.1 智能网方式，通过SCP改号，强制路由至IMS

触发机制：通过用户T_CSI签约信息标识用户属性，在IP语音接入业务用户做被叫时，SCP根据用户签约信息，通过改号操作，控制主叫MSC将呼叫强制路由至IMS平台。该方案的业务触发点在主叫MSC，控制点在被叫用户归属SCP。

接续流程举例：以手机VoIP用户呼叫手机VoIP用户且被叫用户手机终端和IP终端同振为例详细呼叫流程，关键流程如下：

（1）SCP通过Connect操作将IMS平台接入号码（如13800100xxx）发送给主叫MSC。

（2）主叫MSC根据13800100xxx将路由接续至GSM 和IMS的网关局GW；IAM消息里携带主叫号码(真实主叫号)、被叫号码(IMS平台号码13800100xxx)、原被叫号(真实被叫号)。

（3）网关局根据13800100xxx将路由接续至IMS平台内部。

（4）IMS平台先将IAM 消息里的被叫号码改为真实被叫号码；并根据被叫手机号码查询到SIP终端号码，并同时向手机终端和IP终端发起呼叫。其中向手机终端发起的呼叫路由至网关局GW (携带主叫号码、被叫号码，IMS平台在主叫号码前加特殊前缀)。

（5）网关局GW向被叫归属HLR发起第二次SRI查询消息。

（6）HLR查询VoIP用户的数据设置，返回被叫用户签约信息T_CSI。

（7）网关局根据被叫用户T_CSI签约信息，向SCP发送IDP消息(携带主叫号码、被叫号码，且主叫号码前有特殊前缀)。

（8）SCP看见主叫号码前特殊前缀，不再进行改号操作，下发Continue消息指示网关局GW根据被叫号码直接接续。

（9）网关局向被叫VoIP用户的归属HLR发起第三次SRI消息(抑制签约信息)。

2.2 HLR设定呼转方式

关键流程说明：

（1）主叫用户在主叫MSC下发起对被叫VolP用户（IP语音接人业务用户简称为VoIP 用户）的呼叫，主叫MSC向被叫VolP用户的归属HLR发起SRI消息。

（2）HLR查询VoIP用户的数据设置，根据用户OCCF_CFU参数，返回IMS平台接入13800100xxx。

（3）主叫MSC根据13800100双x将路由接续至GSM和IMS的网关局GW；IAM消息里携带主叫号码（真实主叫号）、被叫号码（IMS平台号码1380010Oxxx）、原被叫号（真实被叫号）。同时主叫MSC会将呼转标志位置“l”。

（4）网关局根据13800100xxx将路由接续至IMS平台内部，IAM消息格式不变。

（5）IMS平台通过被叫手机号码查询到 SIP 终端号码，并同时向手机终端和IP终端发起呼叫。其中向手机终端发起的呼叫路由至网关局GW（携带主叫号码、被叫号码，IMS平台将呼转标志位置“0”）。

（6）网关局GW向被叫归属HLR发起第二次SRI查询消息。

（7）HLR根据MSC列表确认不再返回OCCF_CFU，而是返回被叫用户签约信息T_CSI。（因此，该方案需建设专用网关局GW ) 。

3、结语

IP综合语音接入业务是现阶段开展固定／移动融合通信的一个典型业务，其业务开放涉及IMS网络的建设、GSM现网配合改造以及与现有GSM业务交互等诸多问题，涵盖的内容十分广泛。可以实现诸如语音、数据、视频、监控等移动和固定业务需求，在当前的电信行业全业务竞争态势下，我们要通过加强技术交流，掌握主动，拓展市场，促进移动集团的健康发展。

参考文献

[1] 中兴通讯股份有限公司.IMS系统架构与基本原理.2007.

[2] 中国移动IMS试点总体技术要求（2006 版）.2006.

[3] 左伯茹等.NGN中固定和移动网络融合[J].2002.

IMS技术 篇5

Web的实时通信技术或简称Web RTC (Web Real Time Communication) 是最近由Google推出的一项旨在支持网络浏览器进行实时语音对话或视频对话的软件架构。和传统的基于本地客户端或浏览器插件的多媒体通信方式不同, Web RTC通过将多媒体通信所必须的音视频处理 (采集、编码、增强) 、网络传输、会话控制等核心模块集成到浏览器内部, 从而使第三方应用开发者仅需通过简单的Java Scrip API调用即可获得实时的音视频通信能力。

对于传统电信运营商而言, Web RTC技术既带来挑战, 也意味着机遇。一方面, 凭借浏览器的高市场占有率和庞大的用户量, Web RTC技术能够在很大程度上改变现有实时多媒体通信业务的生态环境和游戏规则, 对运营商现有的以及未来将要在IMS网络中力推的多媒体实时通信业务产生冲击。另一方面, 如果能够实现Web RTC技术与IMS的强强联合, 也可以利用Web RTC作为Web App所天生具有的规模推广、快速部署、维护成本低等优势, 将其转化为推进IMS业务开展的重要动力, 为IMS用户提供更加丰富的新应用, 促使传统用户向IMS网络迁移, 从而有效地将IMS能力转化为企业的商业价值。因此, Web RTC技术的的发展也受到运营商、爱立信、思科等设备制造厂商的关注。

Web RTC架构已获多方支持

Web RTC软件架构由两套应用程序调用接口组成:Web API与Native API。

Web API是Web RTC项目提供给第三方多媒体通信应用开发者的一套Java Script实现的API。为了令Web RTC应用能够“一次开发, 随处运行”, 互联网标准化组织W3C已经开展了Web RTC 1.0草案的制定工作, 提供一些重要的API接口如Network Stream API与get User Media API。Native API是一组根据Web API定义的底层C++接口, 二次开发者可以利用Java Script对其进行封装供给浏览器调用, 或者直接用其开发本地程序。因为Native API需要直接与底层的硬件及操作系统进行交互, 所以在不同的系统环境, 如Windows、Linux、Android中不尽相同。不同浏览器如Chrome、Firefox、Opera等, 也会有不同的实现方式。

从具体实现来看, Web RTC向浏览器加入了视频引擎、音频引擎、网络传输及会话控制等新功能模块。其中, 音视频引擎模块提供了从音视频采集设备, 如麦克风、摄像头, 到网络侧音视频处理链的总体框架。为了避免专利纠纷, 音视频编码都采用了开源的编码格式, 如i LBC、i SAC、VP8等, 同时提供相应的抖动缓冲及音视频增强等功能。在网络传输方面, Web RTC使用RTP/SPRT进行媒体流传输, 使用ICE (Interactive Connectivity Establishment) 技术进行媒体流的私网穿透。Web RTC客户端使用JSEP (Javascript Session Establishment Protocol) 协议草案规范Web RTC通信双方应如何交换SDP信息, 并进行媒体流协商和控制。JSEP的设计思路将媒体层的控制交由浏览器, 而将信令层的控制交由Web应用开发者, 从而使得信令状态机可与浏览器彻底分离, 保持了协议的灵活性。目前, 这些功能已经被集成到Google的Chrome浏览器中, 其他浏览器如Fire Fox、Opera、IE10等也都宣称已经或将会支持Web RTC的主要功能。

Web RTC在IMS网络中的部署

以下介绍一种如何在基于SIP的IMS网络架构中部署Web RTC端到端实时音视频通信应用的组网方案。出于复杂性的考虑, 仅考虑了同类Web RTC客户端间的互通, 而不涉及与其他SIP终端或PSTN电话间的互通问题。如图所示, Web RTC客户端是以Java Script编写的, 运行于Web浏览器中的Web应用, 直接或通过私有网关连接至Internet网络。业务平台需要架设Web RTC代理服务器和STUN (Session Traversal Utilities for NAT) +TURN (Traversal Using Relays around NAT) 服务器。SIP服务器则基于IMS核心网的原有配置, 不做任何改动。图中的Web RTC客户端皆位于NAT或防火墙之后。在通信过程中, 信令流与媒体流分两路进行传输。

1) Web RTC客户端

Web RTC客户端是运行在浏览器中的Web应用程序, 采用Java Script脚本语言编写。其核心部分是一个SIP协议栈, 用于发送、接收、解析SIP信令, 以及维护SIP信令状态机。本方案中, Web RTC客户端作为Web Socket客户端通过Web Socket接口与Web Socket代理服务器相互连接。Web RTC客户端将SIP消息作为净载荷封装在Web Socket消息中进行传送。

2) Web Socket代理服务器

Web Socket协议属于HTML5标准的一部分, 是一种以HTML协议为传输层, 用于实现浏览器间双向通信的协议。Web Socket协议兼容于现有HTTP 1.1协议, 并通过Upgrade:websocket将协议升级为Web Socket协议。这样做可以充分利用HTTP协议现有的代理、过滤、认证等机制, 从而大大降低了协议栈的开发成本。如图所示, 通信双方通过Web Socket连接至Web Socket代理服务器。由于Web Socket连接是基于TCP的, 因此不存在私网穿透问题。Web Socket代理服务器开启侦听端口, 等待Web RTC客户端发起连接。当连接建立后, Web Socket代理服务器接收Web RTC客户端所发送的经过Web Socket封装的SIP消息, 抽取出SIP消息后将SIP消息以UDP包形式发送给SIP服务器。SIP服务器将应答以UDP包形式返回给Web Socket代理服务器, Web Socket代理服务器会将SIP消息目的地址替换成实际的目的地址, 再重新以Web Socket进行封装, 然后发给消息接收方, 从而实现客户端之间以及客户端与服务器端间的通信。

3) STUN+TURN服务器

Web RTC的媒体流采用ICE技术进行私网穿透, 此功能需要STUN或TURN服务器进行支持。图中给出的是使用TURN的情形, 即两个Web RTC客户端皆位于对称NAT之后。此时媒体流必须通过TURN服务器进行中继才能够到达对方。

4) SIP服务器

这里将IMS核心网简单抽象成为一台SIP服务器, 实际上其是由CSCF、HSS等多个网元构成, 并通过BAC网元与Web Socket服务器相连接。SIP服务器的主要功能是进行用户认证以及通话过程控制, 但不负责媒体流的传输。通话双方必须事先在SIP服务器上注册, 并周期性发送心跳包保持在线状态。

IMS技术 篇6

1 基于IMS的IPv4与IPv6互连的技术

IMS (IP多媒体子系统) 技术对控制层功能做了进一步分解, 实现了会话控制实体CSCF和承载控制实体MGCF在功能上的分离, 使网络架构更为开放、灵活。IMS以其业务、控制、承载完全分离的水平架构, 集中的用户属性和接入无关等特性, 一方面解决了目前软交换技术还无法解决的问题, 如用户移动性支持、标准开放的业务接口、灵活的IP多媒体业务提供等;另一方面其接入无关性也使IMS成为固定和移动网络融合演进的基础。IMS的目的是建立与接入无关、能被移动与固定共用的融合核心网。目前解决基于IMS的IPv4与IPv6互连的过渡问题的基本技术主要有三种:NAT-PT (网络地址和协议转换) 技术, 隧道技术, 双协议栈技术。

1.1 N A T-P T (网络地址和协议转换) 技术

是一种纯IPv6节点和IPv4节点间的互通方式, 所有包括地址、协议在内的转换工作都由网络设备来完成。它有效地将IP数据报提取出来, 且用IPV6头替换IPV4头, 反之亦然。支持NAT-PT的网关路由器应具有IPv4地址, 在从IPv6向IPv4域中转发包时使用。此外网关路由器支持DNS-ALG (应用层网关) , 在IPv6节点访问IPv4节点时发挥作用。采用NAT-PT方式互通的系统构成。优点是不需IPv4和IPv6节点的升级改造。

1.2 隧道技术

是一种通过使用互联网络基础设施在网络间传递数据的方式。使用隧道传递的数据 (或负载) 可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。新帧头提供路由信息, 以便通过互联网传递被封装的负载数据。能使来自许多信息源的网络业务在同一基础设施中通过不同隧道传输。使用点对点通信协议代替了交换连接, 通过路由网络来连接数据地址。允许授权用户在任何时间、地点访问企业网络。可实现将数据流强制送到特定地址, 隐藏私有网络地址, 在IP网上传递非IP数据包, 提供数据安全支持。

1.3 双协议栈技术

双协议栈指在单个双栈主机节点同时支持IPv4和IPv6两种协议栈, 从而可与两种类型的节点通信。支持双协议栈的IPv6节点与IPv6节点互通时使用IPv6协议栈, 与IPv4节点互通时借助于4over6使用IPv4协议栈。IPv6节点访问IPv4节点时, 先向双栈服务器申请一临时IPv4地址, 同时从双栈服务器得到网关路由器的隧道端点IPv6地址。IPv6节点在此基础上形成一个4 over 6的IP包, 4 over 6包经过IPv6网传到网关路由器, 网关路由器去掉其IPv6头, 将IPv4包通过IPv4网络送往IPv4节点。网关路由器要记住IPv6源地址与IPv4临时地址的对应关系, 以便反方向将IPv4节点发来的IP包转发到IPv6节点。为对IPv4和IPv6完全兼容的双协议栈方式互通系统。

2 双协议栈的优势

双栈技术是IPv4向IPv6过渡的一种有效技术, 网络中的节点同时支持IPv4和IPv6协议栈, 源节点根据目的节点的不同选用不同的协议栈, 而网络设备根据报文的协议类型选择不同的协议栈处理和转发;不需要购置专门的IPv6路由器和链路, 节省了硬件投资;核心IPv6路由器间采用专用本地链路, 克服了隧道方式的许多缺点;双栈机制是使IPv6节点与IPv4节点兼容的最直接的方式, 互通性好, 易于理解;在IPv6网络建设的初期, 由于IPv4地址相对充足, 这种方案的实施具有可行性。对主机和路由器而言, 一个成功迁移到IPv6的方法就是支持双IP层也就是双协议栈操作的方法。双栈节点也可用两个地址版本配置, 尽管配置机制可能不同。如IPv4地址可配置使用DHCP, 而IPv6地址使用自动配置无状态地址;对移动而言, 双栈的UE和IMS核心网提供了比只有IPv4的实现更多的选项。即使是协议栈中废弃的特定IP版本, 等到IPv6变得更普遍时它还可被激活;双栈主机的主要好处是它们最小化了网络中NAT设备的需求;因IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议, 都基于相同的物理平台, 且加载于其上的传输层协议TCP和UDP也基本无区别, 故支持双协议栈的节点能与支持IPv4协议的节点及与支持IPv6协议的节点通信。

3 结语

IMS系统会话建立流程分析 篇7

关键词：IMS,多媒体业务,会话流程

0 引言

随着移动通信由2G迈入3G时代并对4G网络逐步进行试商用, 用户对移动网络提供的带宽有了更高的要求, 同时互联网应用业务的快速发展和不断普及, 3GPP组织于2000年提出了IMS概念, 用来提供端到端的多样化多媒体业务, 同时又能对通信网络进行有效的管理。

1 IMS业务架构

IMS (IP Multimedia Subsystem) 全称为IP多媒体核心网子系统, IMS体系可大致分为3个功能层:业务应用层、会话控制层和终端与网关层。

业务应用层由应用服务器组成的各种应用平台, 用来提供各种多媒体应用服务, 包括多媒体电话、即时消息、高清会议等。

会话控制层主要由呼叫会话控制功能 (CSCF) 和归属用户服务器 (HSS) 组成, CSCF用于建立、修改、终止多媒体会话的控制, 负责多媒体呼叫会话过程中的信令控制, HSS用于存储用户的认证信息、用户的业务信息、用户的漫游信息等各种用户相关的数据, 负责用户的身份验证和授权, 并可提供有关用户物理位置的信息。

CSCF按照功能的不同又可进一步划分为代理CSCF (P-CSCF, Proxy CSCF) 、查询CSCF (I-CSCF, Interrogating CSCF) 和服务CSCF (S-CSCF, Serving CSCF) 。其中P-CSCF主要功能为接收用户设备注册请求并转发至SIP服务器, SIP消息压缩、解压缩, QoS控制, 把SIP请求或响应转发到用户设备, 产生CDR (Call Detail Record, 呼叫细节记录) 等;I-CSCF主要功能为分配用户注册请求, 从HSS获得S-CSCF的地址, SIP请求转发给相应的S-CSCF, 产生用户计费数据等;S-CSCF主要功能为接收用户注册请求, 对用户鉴权及合法性检查, 处理相应的请求并回应, 计费功能等。

终端与网关层中终端用于启动和终止SIP信令, 接入网和核心网用于接入和传送媒体流和信令流, 媒体网关用于把IP媒体流转换成PSTN网络中时分复用信息实现IP与PSTN网的互通。终端接入可以通过PON、xDSL、LAN、WLAN、移动终端PS域等接入方式, 实现终端

2 与IMS网络互程分析

2.1 SIP/SDP协议

IMS系统主要采用会话初始化协议 (SIP, Session Initiation Protocol) , SIP协议是由IETF在1999年提出的, 基于文本的、独立传输的协议, 是一种应用层控制协议, 能够用来建立、修改和终止多媒体会话。SIP协议具有确定用户终端所在位置, 确定用户的可用性, 会话建立及会话管理等功能。

会话描述协议 (SDP, Session Description Protocol) 是用来描述会话的协议, 定义了会话描述的统一格式, 可安装在多种协议中控制传送。

2.2 IMS会话建立流程

当一台IMS终端建立会话之前, 首先需要在IMS网络上进行注册, 这样IMS终端便可以得到一个IP地址, IMS网络便可以对用户进行定位、鉴权, 以便授权进行安全的会话。

IMS系统中一个会话的基本建立过程, 假定主叫终端与被叫终端均处于漫游状态, 不在其归属网络中, 以保证呼叫流程的完整性。服务于主叫终端的P-CSCF和S-CSCF为起始P-CSCF和起始S-CSCF, 服务于被叫终端的P-CSCF和S-CSCF为目的P-CSCF和目的S-CSCF。[1]

步骤1-4:主叫终端准备与被叫终端建立呼叫, 主叫终端产生SIP INVITE请求消息, 该INVITE消息包含被叫用户的公用用户身份信息, 发端SDP和QoS前置条件的扩展等内容。首先发送给起始P-CSCF, P-CSCF要确认INVITE请求消息包含的路由信息、媒体参数、用户的公用用户身份等信息是否正确, 如果不正确则进行修改或不转发INVITE请求消息。如果正确则转发给主叫用户归属网络的S-CSCF, 即起始S-CSCF。如果INVITE请求消息不符合策略, S-CSCF可不处理该请求, 而用一个488 (不接受) 响应, 并标明策略允许使用的媒体类型、编解码器等SDP参数;

步骤5-6:起始S-CSCF通过DNS程序以获得被叫终端归属网络的I-CSCF, 并且将SIP INVITE请求消息发送到此I-CSCF;

步骤7-8:I-CSCF发送Diameter LIR消息至被叫终端归属网络的HSS, HSS搜索该用户相关数据, 得到目的S-CSCF的地址, 并通过Diameter LIA消息发送给I-CSCF;

步骤9-10:I-CSCF将SIP INVITE请求消息发送给被叫终端归属网络的S-CSCF, 即目的S-CSCF。目的S-CSCF通过INVITE请求消息识别被叫终端, 然后对被叫终端进行初始过滤准则检测并转发INVITE请求消息;

步骤11-14:目的P-CSCF接受到SIP INVITE请求消息后, 识别被叫终端的公用用户身份, 并且P-CSCF要进行付费、安全、边缘路由器控制及SIP信令压缩等工作。并将INVITE请求消息发送给被叫终端;

上述过程中, 当每条SIP INVITE请求消息到达IMS实体后, 都会返回一条100trying临时响应应答。

步骤15-20:被叫终端向主叫终端返回一条183 Session Progress临时响应应答, 并在被叫终端进行资源预留。返回的183 Session Progress临时响应应答包含被叫终端可以采用的媒体流和编解码器参数的SDP。如果被叫终端只能支持低带宽的编解码器, 就会拒绝会话的建立;

步骤21-25:主叫终端接收到183 Session Progress响应后, 通过响应中的SDP了解到被叫终端的IP地址、支持编码器类型等信息。主叫终端发送PRACK消息确认主叫及被叫终端资源预留是否已经完成, 同时主叫终端进行资源预留;

步骤26-30:被叫终端接收到PRACK消息后, 产生一个包含一个SDP回答的200 OK响应。被叫终端进行资源预留;

步骤31-40:主叫终端接收到200 OK响应后, 通过发送UPDATE消息至被叫终端, 说明资源预留完毕。被叫终端返回200 OK消息至主叫终端确认被叫终端资源预留完毕;

步骤41-67:被叫终端完成资源预留后, 被叫终端振铃, 并发送180 Ringing消息给主叫终端, 主叫终端产生回铃音。当被叫终端同意建立会话时, 发送200 OK消息给主叫终端, 告知主叫终端同意建立会话。主叫终端通过发送ACK消息进行确认, 至此完成本次会话的全部流程, 会话建立完毕, 主被叫双方进行相应的音频和视频媒体流传输。

4 IMS技术发展的机遇

近年来, 随着互联网应用的快速发展, 用户对于通信行业的要求不仅仅满足于单一的语音通话, 而是要求越来越多的多媒体个性化应用业务, 而且用户希望可以随时随地地利用各种不同的终端通过不同接入网络以简单方便的操作形式进行安全可靠地视频、语音、图片、文字等多种多样的实时或非实时的通信沟通, 并且对于实时通信业务要进行端到端的QoS保证。因此IMS系统的产生也是迎合了市场的需要。

5 结束语

综上所述, IMS为未来通信行业发展趋势, 可以给用户提供大量的多媒体业务, 为运营商创造更多的收入增长点。随着标准化的逐步提出和技术的日趋成熟, IMS会将固定网络与移动网络相融合, 各大运营商也将网络和业务的逐步融合作为中长期目标进行发展。现阶段IMS与软交换网络将在一段时间内共存, 通过网络互通实现部分业务的互通, 保证前期网络设备投资的有效利用, 但从长期看来, IMS将会使通信网络最终融合, 带来更好的用户体验。

参考文献

[1]毕厚杰, 李秀川.IMS与下一代网络[J].2006 (1) :102-119.

[2]毕厚杰.IMS业务与其用户体验[J].中国多媒体视讯, 2005 (7) .

[3]Rosenberg J.Schulzrinne H.Camarillo G.SIP:Session Initiation Protocol[S].RFC 3261, IETF, 2002, 6.

IMS网络应用和发展浅析 篇8

关键词：IMS (IP多媒体子系统) ,IP技术,发展趋势

随着通信技术和信息应用的发展, 用户信息化需求不断加强, 而通信运营商采取固/移动融合、语音与互联网应用相结合的IP化方式提供全业务综合信息服务是必然选择, 传统运营商在互联网应用提供商的激烈竞争的情况下, 采取IMS (IP多媒体子系统) 作为下一代网络控制技术核心的方式已逐步推广。

一、IMS较传统PSTN的优势

传统PSTN交换设备具有体积大、组网兼容性差、新业务开发难等问题, 而IMS能够提供大部分新业务所需要的基础部件和功能件, 满足注册、会话建立、安全、计费、网管等基础功能需求。特别值得注意的是, “接入无关性”作为IMS的核心特点之一, 使得IMS不仅支持3G网的接入, 而且支持GPRS接入, 甚至还支持ADSL和WLAN接入。

也就是说, IMS虽然在R5中被提出, 但并不意味着只有等网络到了R5阶段才能部署IMS, 在R99的基础上、甚至是在GPRS现网基础上, 都可以部署IMS系统, 并开展“一键通”等一系列IMS多媒体业务。IMS给人们带来的最直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。它不同于传统多媒体业务的人到内容或人到服务器的通信方式, 而是直接的人到人的多媒体通信方式, 所以能够降低运营商对各种游戏服务器的投资, 节省运营费用和网络资源。

二、国内外IMS市场发展情况

目前全球已有超过200个IMS商用和试商用网络, 规模商用已逐渐形成。国外主流运营商初期部署IMS主要用于固网改造、VOIP和融合业务提供, 建设IMS的最终目标均为固定和移动融合的统一核心网。

目前, 推出了IMS商用解决方案的设备商有爱立信、诺基亚、西门子、北电网络、中兴、华为、朗讯、NEC、索尼爱立信等多家公司, 其中, 爱立信和诺基亚均已签署了多个商用和测试合同, 遍及美洲、欧洲和亚洲, 涵盖了GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000以及有线网络, 并涉及一系列丰富的应用, 如一键通、组合服务、IP语音电话和IPCentrex。

国内市场, 如今中国电信、中国联通已在全国大多数省开通了IMS并投入商用。而中国移动也一直在建实验局, 商用条件已经具备, 结合目前的全业务牌照的取得, 必将大规模启动。

三、IMS的技术特点和业务实现方式

IMS (IP Multimedia Subsystem, IP多媒体子系统) , 是在3GPP R5阶段提出的一个新的域, 它基于IP承载, 叠加在PS (分组域) 之上, 为用户提供文本、语音、视频、图片等不同的IP多媒体信息。其中:

IP=基于IP传输+基于IP会话控制+基于IP业务实现;

Multimedia=语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合+在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合;

Subsystem=依赖于现有网络技术和网络设备系统+最大程度重用现有网络系统+无线网络把PS/GPRS作为承载网络+固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络。

简言之, IMS在IP网络的基础上构建一个分层、开放、融合的核心网控制架构, 是一个可运营、可管理、可计费的系统。IMS系统组网结构如图1所示, 其技术特点如下所述。

1、采用端到端的全IP网络架构

终端与设备标识IP化:终端采用SIP URI进行标识, 同时每一个终端在网络中注册时均对应一个IP地址;设备采用URI格式 (CSCF.chinamobile.com) 进行标识, URI在网络中对应一个设备的IP地址;寻址机制IP化:采用基于DNS的IP寻址路由机制;设备之间的路由基于终端和设备的URI, 通过DNS将URI翻译为IP地址, 实现消息的路由;接口协议IP化:所有接口采用基于IP的信令和媒体控制协议, SIP:会话的路由和接续, Diameter:认证与鉴权、Qos交互和计费, H.248:媒体网关资源控制, RTP:媒体面协议, 传输各类媒体流;网络承载IP化:IMS所有核心网元与设备均承载在IP网络上, 用户通过IP的方式接入IMS网络, 并使用业务。

2、支持多种接入方式与固定移动融合

IP化+SIP+协议转换, 实现IMS支持固定和移动多种接入方式:IMS端到端IP网络架构, 能够支持任何基于IP的接入方式;SIP已成为IP终端 (IAD/AG/IP PBX/SIP GW/SIP电话) 普遍支持的协议;不支持SIP协议的终端 (POTS/TDM PBX) 可通过协议转换设备接入IMS网络。

3、业务与控制分离, 支持灵活的业务提供和快速部署

IMS打破竖井式业务部署模式, 实现业务与控制完全分离;IMS在业务与控制分离的基础上, 实现业务逻辑的解耦和灵活组合。

4、归属地服务

区别于软交换拜访地控制, IMS呼叫控制和业务处理都由归属网络完成, 主要原因是:多媒体时代不同于GSM窄带通信, 业务特性和个性化需求丰富, 很难保证拜访地和归属地业务实现完全一致;易于实现特色业务扩展, 促进归属运营商积极提供吸引客户的特色服务。

四、IMS的发展趋势和业务功能优势

IMS能够提供大部分新业务所需要的基础部件和功能件, 满足注册、会话建立、安全、计费、网管等基础功能需求。特别值得注意的是, “接入无关性”作为IMS的核心特点之一, 使得IMS不仅支持3G网的接入, 而且支持GPRS接入, 甚至还支持ADSL和WLAN接入。也就是说, IMS虽然在R5中被提出, 但并不意味着只有等网络到了R5阶段才能部署IMS, 在R99的基础上、甚至是在GPRS现网的基础上, 都可以部署IMS系统, 并开展“一键通”等一系列IMS多媒体业务。

IMS给人们带来的最直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。它不同于传统多媒体业务的人到内容或人到服务器的通信方式, 而是直接的人到人的多媒体通信方式, 所以能够降低运营商对各种游戏服务器的投资, 节省运营费用和网络资源。

目前, 基于SIP协议且可以在IMS上得以实现的多媒体业务, 能满足政企、家庭、个人用户的各种个性化需求, 将为运营商拓展各类客户, 灵活组网起到重要技术支撑作用。其功能强大, 与传统通信交换网相比, 具有以下业务能力优势:

1、交互类业务:用户可利用各类终端参与交互式的端到端或多用户的在线娱乐、游戏;或者与家电标准的融合, 实现人机交互等, 实现智能家庭的远程控制。

2、多媒体通信类业务:如视频共享业务、视讯会议、终端内容和文件的共享、基于IMS的“一键通” (Po C) 等等。并能接入各类多媒体终端, 使用户随时随地都能良好地使用, 具有巨大的应用前景。

3、信息类业务:这类业务对用户来讲已经非常熟悉, 而且也为运营商带来了良好收益, IMS对各类信息业务的支撑与融合功能强大, 为用户带来更多实时和非实时灵活的信息应用, 如语音信息、即时信息 (IM) 、图片聊天等, IMS可以把类似短信、彩信等即时消息能力开放给互联网。

4、网络融合业务:包括在移动电话和PC及固定电话之间的通信业务, 同时IMS能将不同的通信媒介聚合起来, 为用户提供新的业务体验, 而且还可以对业务进行新的开发和组合, 并提供基于群组的通信方式。

5、IMS的应用和发展顺应了通信网络发展的趋势, 在未来的移动通信网、全IP网络中, IMS将会是最为重要的部分。业界一直在寻找3G杀手锏应用, 目前比较看好的有POC、IM等都需要IMS的支持。OMA组织对于POC和IM的标准制定也是基于IMS的。在IMS之上可以开发丰富的IP多媒体应用。可以说, IMS是移动核心网的发展方向, 是部署新业务的基石。

五、结束语

总之, IMS通信组网方式将在一两年内得到普及。其开放式的架构将成为运营商开展业务的根基。运营商可以将IMS业务能力与IP互联网应用相结合, 如将IMS的语音和即时消息等通信能力与SNS网站及网络游戏结合, 将IMS与IPTV相结合, 利用IMS的开放性提供与互联网相结合的更加灵活丰富的业务。同时, 运营商也可以将IMS的业务能力给多个业务系统调用。所以, 在信息化时代, IMS的运用将给各运营企业带来巨大的商业价值, 同时为用户提供更为优质的全方位服务。

参考文献

[1]赵光磊.IMS业务国内迈入新阶段创新意识待强化.通信世界周刊, 2011 (6) .

[2]高娟.IMS架构创造美好未来.通信世界周刊, 2011 (7) .

[3]尼凌飞.IMS网络技术介绍.中国通信网, 2011 (10) .

IMS系统网络规划与设计的探讨 篇9

1 IMS及其特点

目前, 在行业转型的大背景下, 全业务运营成为中国各大运营商考虑得最多的问题, 而全业务运营必然要求在网络和业务层面全面实现固定移动融合。从网络发展的趋势看, 固定移动融合 (FMC) 是网络发展的目标和方向, FMC首先是业务层的融合, 但FMC的最终演进方向必然是网络层的融合。而IMS为NGN指明了融合的方向。

业务驱动是网络演进的前提, 技术驱动是网络演进的保证。IMS作为一种全新的多媒体业务形式, 能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化的多媒体业务的需求。IMS是一个在PS域上的多媒体控制/呼叫控制平台, 支持会话类和非会话类多媒体业务, 核心特点是采用SIP协议, 具有分布式特点、接入无关的特性和标准开放的业务控制接口。IMS对于运营商具有很多优势。它使运营商能更好地控制服务层, 同时为运营商提供更多组件, 使之可以更快集成和部署IP多媒体业务。对于用户来说, IMS能为用户提供统一的体验, 而与用户的接入方式无关。目前, IMS被公认为是下一代网络的核心技术, 也是解决移动与固网融合, 引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。是实现全面网络融合的必然选择, 是下一代通信网络发展的方向。

就软交换与IMS的关系来说, 软交换应该侧重提供PSTN相关业务及简单的SIP业务, 而IMS侧重于宽带多媒体业务。软交换是初级阶段, IMS为目标架构, 以重叠网方式引入, 以互通方式长期共存。目前IMS在运营商网络上得到了广泛应用。即便如此, IMS并不是现有网络的颠覆与变革, 而是在软交换基础上的继承与发展。

2 IMS系统规划设计要点

2.1 规划范围

1) 业务需求预测:IMS提供业务预测、IMS用户规模预测、业务模型预测。

2) 组网原则:参照国标规范和运营商规范, 明确组网模式。

3) 网元容量配置及容量门限:确定网元的容灾机制, 并根据网元的扩容门限, 计算网元的数量。

4) 网络组织及路由计划:IMS网络采用分省部署、省际互联的方式, 媒体采用单级扁平化组网, 码号解析采用两级结构组网。

5) 与现网互通方案:MGCF与现网软交换之间采用SIP-I信令互通。

6) IMS网元、BAC设置及建设规模:确定各网元的建设规模;考虑安全性, 设备配置为地理容灾模式。

7) 业务网络建设规模及方案。

8) 接口带宽测算。

9) 网管、计费、业务开通接口, 时间、时钟同步方案。

10) 编号计划。

11) 对相关系统的需求。

2.2 IMS网络定位及演进思路

中国电信核心网目前存在固网TDM交换、固网软交换、移动TDM交换和移动软交换4张网络。利用3～5年时间, 将现有的4张网络逐步整合成“1+1” (软交换+IMS) 的简洁网络结构。

软交换定位于PSTN网络的改造, 提供窄带域话音业务 (含增值) ;IMS定位于提供宽带多媒体业务, FMC业务, 以及Presence、IM、群组和列表管理、PoC等基于SIP的基础业务能力及其应用。IMS网络重点满足光进铜退FTTX语音接入需求。

引入IMS后, 首先做好网络层面的融合, IMS叠加在现有软交换网络之上, 同时覆盖移动SIP用户和固网SIP用户, 实现固定和移动网络在SIP域的融合。软交换与IMS将长期并存, 两者互通;其次在业务层面实现固定和移动业务系统的融合, 以及终端的融合等。

2.3 IMS组网原则

1) IMS网络采用分省部署IMS核心网络、省际互联的方式, 组网采用单级结构, 信令和媒体都采用扁平化组网。全国业务AS统一部署, 各省部署省内AS。

2) ENUM/DNS服务器网络采用两级结构组网包括省级ENUM/DNS服务器和集团级的根ENUM/DNS服务器两级。

3) 业务平台AS及其业务MRFP以省为单位集中部署。

目前有两种主流的组网方式:双平面和大区制, 双平面组网在网络架构、可靠性等方面优于大区制。考虑到IMS各厂家对双平面方式组网的成熟度尚需继续验证, 同时从工程调测和运行维护角度考虑, 大区制方式优于双平面方式。因此建议省内初期采用大区制, 后期逐步向双平面方式过渡。

2.4 IMS网元设置及备份策略

1) HSS、ENUM/DNS按用户数1.5倍配置设备主用容量, 其他网元按1.25倍配置设备主用容量, 备份容量根据各网元备份方式确定。要求能够平滑过渡到准Pool方式。

2) 网元的套数需根据扩容门限确定。

3) 容灾方式定义

1+1主备:平常时只有主用设备在处理业务, 备用在容灾时才接管。

1+1互备:平常时主备用设备负荷分担处理业务, 容灾时备用侧全部接管。

负荷分担:N套设备间进行话务均衡, 不需要数据的同步, 就能完成业务接管。当1套设备故障时, N-1套设备能承担管辖范围内的全网业务。

POOL:N个设备组成一个池, 池内设备提供负荷分担服务, 网元之间通过数据同步方式实现资源共享, 当有一个设备瘫痪, 其余N-1个可以根据容灾数据进行快速接管, 不需要等待用户的重注册。

准POOL:N个设备组成一个池, 池内设备提供负荷分担服务, 网元之间通过非数据同步方式实现资源共享, 当有一个设备瘫痪, 其余N-1个可以通过一定方式获取共享数据进行快速接管, 不需要等待用户的重注册。

根据安全需要, S-CSCF、HSS/SLF、ENUM/DNS、MMTel采用1+1互备;互通网关采用双归属;BAC单台设备按单板卡配置, 同一局每局点双机热备, 不同局点负荷分担。

2.5 IMS网络组织方案

IMS核心设备集中在省会部署, 两个局址设置, 负责覆盖本省IMS用户, ENUM/DNS采用省内一级架构。BAC媒体设备放置在分公司。

采用有QoS保证的IP网作为网管、信令、媒体的承载网。

IMS内部采用SIP信令互通。MGCF与现网软交换之间采用SIP-I信令互通。IMS引入之后将要形成四张核心层网络系统网状全IP互通的目标。核心层IP互通示意如图1所示。

3 对相关系统的需求

3.1 对IP网络的需求

3.1.1 IP承载网相关要求

IMS承载网必须提供QoS保证;IMS承载网逻辑独立, 与普通数据网络分离;IMS业务服务器不能遭受任何恶意攻击。

中国电信IMS系统控制层和业务层网元通过CN2 进行承载, 采用私网地址+VPN 隔离方式, 其信令和媒体VPN、管理VPN、ITVPN分别与移动软交换VPN、移动软交换网管VPN和ITVPN共用。

3.1.2 DHCP服务器

IMS 终端主要通过DHCP方式获取IP地址。由全省BRAS兼做IMS不可信终端的DHCP服务器, 可以节省投资、地址分配路由最短。

3.1.3 DNS服务器

IMS终端通过域名解析的方式获取BAC地址以实现到BAC的就近接入, 即由IMS终端管理平台或ITMS平台下发BAC域名给固定终端, 由DNS服务器解析后向终端返回BAC地址。终端接入到BAC有以下三种方式用到DNS:

1) 互联网接入的IMS 软硬终端使用公网DNS解析BAC域名。

2) CTWAP 接入的IMS 软硬终端使用C网分组域已经部署的DNS解析BAC 域名。

3) 固定接入非可信终端配置BAC的域名, 终端向DNS 发起域名解析请求, 终端通过DNS返回的域名解析地址实现与BAC 的通信。需要以省为单位在191 VPN中部署专用的BAC域名解析DNS 服务器。

3.2 对信令监测系统的需求

IMS内部及对外的信令需要纳入到信令监测系统, 监测范围包括IMS P/C/S-CSCF与各网元之间、与AS之间的信令, SSF、MGCF与现网互通信令、AGCF相关的信令、与HSS相关的信令等。

信令监测从每个核心机房的信令汇聚交换机上监测上做GE端口镜像, 经安全网络传送到信令监测系统。

3.3 对计费系统的需求

应支持在线计费和离线计费能力;支持基于会话、内容和媒体流量进行计费, 支持同一会话内不同媒体成分计费信息的关联;支持传输层基于传输的计费和会话控制层基于会话的计费的关联。

计费网关与计费中心的采集设备之间应支持TCP/IP协议, 其物理接口支持100BaseT接口;应用层应支持FTP/MIS/FTAM/RADIUS等传送协议。

话单采集:IMS采集的话单类型包括AS、P-CSCF、MGCF、S-CSCF网元话单。

1) 离线计费:IMS的P-CSCF (漫游话单) 、MGCF (IMS网络和CS网络的互联互通话单) 、S-CSCF (紧急呼叫话单, 以及业务关联话单) 、AS话单统一由CCF提供给计费系统, 计费网关服务器CCF与计费系统新建接口, 接口采用FTP/FTAM协议。话单采用ASN.1格式。

2) 在线计费:在线计费系统 (OCS) 收集IMS网元S-CSCF (IMS-GWF) 、SIP AS的在线计费信息。

3) 漫游/游牧计费:IMS只考虑省际漫游/游牧, 暂不考虑省内情况。

初期采用离线计费模式, 由计费网关CCF收集AS、P-CSCF、MGCF、S-CSCF网元计费信息, 合成标准格式的话单, 通过DCN网络传送给计费系统。

3.4 业务开通等系统的接口方案

IMS与网络激活系统新建接口实现对IMS系统网元的接入, 并实现与BSS系统中服务开通系统、CRM系统等的交互, 实现 IMS用户的开销户、业务开通或变更等。IMS网管服务器直接与网络激活系统新建接口用于网关数据的下发, 可采用主流的北向SOAP接口、Webservice接口。

省CRM系统支持IMS业务省内用户的受理开通、订购、变更、注销等功能。CRM系统需要根据IMS的需求进行改造, 在受理开通界面用户业务信息中增加相关用户基本信息字段, 省CRM 系统应能将IMS 业务客户信息、账务信息等通过自动接口同步到本省计费账务系统、服务开通系统。

省服务开通系统应支持IMS 用户的业务订购以及变更, 向对应的AS 以及HSS传递所需的业务订购信息。应支持向IMS 网元 (ENUM、HSS、SLF) 、网管系统、HLR、AAA 传递IMS 用户的停复机信息, 应能根据用户已订购的业务, 向对应的AS 传递停复机信息。

省服务开通系统应保证从省CRM收到的工单拆分出的发放命令按照正确顺序, 有序的串行发送给各个所需网元。只有所有涉及网元都返回子命令执行成功时, 服务开通系统才能反馈命令执行成功给省CRM 系统。

4 小结

通过上述分析, 在IMS网络规划设计中, 需要注意以下几点:

1) 研究相关规范、标准。

2) 确定规划、设计范围, 在此范围内开展工作。

3) 要对IMS与软交换、IMS与FMC的关系定位区分清楚, 明确定位后才能把握好核心网的发展演进目标, 合理预测业务发展需求, 确定好各系统的覆盖范围和容量规模。

4) 网络IP化演进是目标, 至始至终贯穿在规划设计中, 积极准备好异厂家核心设备的IP互通测试, 尽量避免初期采用TDM互通过渡方案而带来的二次改造工作量。

5) IMS系统的运营离不开周边相关系统的支撑, 在建设之初就要考虑对周边系统的需求, 进行全面端到端流程设计, 提前规划、周密准备, 提升支撑开发和上线速度。

摘要：笔者结合自身网络规划、设计的实际经验, 以甘肃电信IMS系统工程设计实践为基础, 对IMS网络的规划原则、规划内容以及在IMS核心网设计中所涉及到的相关问题进行了探讨和分析。

关键词：IMS,规划,IP化,融合

参考文献

[1]林朝辉, 刘清亮.IMS网络规划流程及方法的探讨[J].邮电设计技术, 201117 (3) :14-17.

IMS应用于中国电信的网络架构 篇10

1 IMS标准的提出

IMS是IP多媒体子系统的缩写。3GPP和ETSI TISPAN都是较早研究基于IMS的系统架构的国际标准化组织。不同组织研究IMS的侧重点不同, 3GPP侧重于移动网方面, 而TISPAN在3GPP研究的基础上更加侧重固网方面来研究IMS。IMS (IP Multimedia Subsystem) 最早是3GPP在Release 5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统, 并在Release6与Release 7版本中得到了进一步完善。它的核心特点是与接入的无关性和使用SIP协议。IMS是一个基于IP的多媒体控制平台, 支持会话类和非会话类多媒体业务, 为未来的多媒体应用提供一个通用的服务平台。3GPP版本演进如图1所示。

IMS是一个基于IP的标准系统, 且不区分接入方式, 它可以将语音和数据网络业务整合, 无论是固定网络PSTN, ISDN, 互联网, 还是移动网络的GSM, CDMA。接入IMS系统的各种类型的客户端都可以建立对等的IP通信, 并能获得所需的服务质量。此外, 除了会话管理, 系统还提供了保障业务所必要的功能, 如注册, 安全, 计费, 负荷控制, 漫游。总之, IMS形成IP核心网络的核心。

2 IMS的特点

(1) 接入无关性:IMS从终端到网络都是基于IP的, 正是这种端到端的IP联通性才使IMS真正的与接入无关。可以融合多种固定及移动的接入方式, 业务提供的连续性多样性得以保证。

(2) 采用SIP协议:IMS从终端到核心设备都采用SIP协议进行信令交互, 实现了端到端的信令互通。这一特点使网络的业务提供具有更大的灵活性。

(3) 归属地控制:IMS系统由归属网络来完成呼叫及业务控制, 业务提供的一致性得以保证。有利于私有业务扩展, 促进当地运营商提供更加多样的服务。

(4) 业务提供能力:区别于竖井式的传统的业务部署模式, 业务与控制完全分离。开放的业务提供模式有利于业务融合, 可以更加灵活快速的提供业务应用。

(5) 安全机制:多种安全接入机制共存, 部署安全域间信令保护机制, 部署网络拓扑隐藏机制。

(6) 统一策略控制:统一的Qo S和计费策略控制机制。

3 IMS系统架构及应用

3.1 电信IMS网络架构及业务开展

面对竞争激烈市场竞争, 中国电信的网络肩负着更多使命, 而IMS将能够为中国电信用户提供更加优秀的业务体验。诸如IP多媒体电话、统一Centrex、多媒体彩铃、融合一号通、多媒体会议、即时消息、传真业务、高清视频会议、紧急呼叫等业务, 都可以通过IMS系统来提供, 如图2所示。

IMS技术对控制层功能做了进一步分解, 实现了业务与控制的完全的分离, 使网络架构更为开放、灵活, 所以IMS实际上比传统软交换更“软”。

3.2 IMS系统架构

由图3看出, IMS网络包括业务层、控制层和终端层, 各层之间协议接口开放, 整个网络有完善的多媒体业务控制能力和丰富的业务提供能力, 且网络以IP网为承载, SIP协议为基础。可以1X/HRPD、WLAN、LAN、x DSL和光纤等多种方式接入, 也可以与PSTN和C网电路域互联, 支持传统POTS电话接入。

3.2.1 业务层网络

IMS业务层网络主要是由应用服务器组成, 用于向IMS用户提供各种增值业务, 并执行IMS业务能力的开放, 支持自营业务、第三方业务等多种业务提供方式。目前在IMS域中主要有三种业务提供方式:SIP-AS提供方式、Parlay网关提供、SCP提供。

3.2.2 控制层网络

这部分是系统主要实现的部分, 主要完成IMS用户管理、网间互通、业务触发等处理, 同时也完成IMS业务和传统的PSTN、PLMN等网络的互联互通。

3.2.3 终端网元

IMS接入和终端设备接入IMS网络, 是IMS业务能力的延伸。IMS的接入和终端设备应包括:

硬终端:指可通过x DLS、PON、WLAN、LAN等方式接入的实体终端, 可提供语音及多媒体业务。

SIP IAD:采用SIP协议, 支持传统POSTS话机接入及LAN接入, 容量较小。

SIP AG:采用SIP协议, 支持传统POSTS话机接入及x DSL接入, 容量较大。

PON:采用SIP协议, 光纤到户, 支持传统POSTS话机接入及LAN接入。

H248 AG/IAD:采用H.248协议, 通过AGCF进入IMS网络。

IP软终端:支持SIP协议, 通过x DSL、WLAN、LAN各种方式接入IMS网络的一种软件客户端, 通常安装在个人PC等设备上;软客户端具备移动性。WEB客户端也是软终端的一种形式。

IMS移动终端:支持SIP协议并且采用1x或EVDO方式接入IMS网络的移动终端。

双模终端:双模终端也属于移动终端, 支持SIP协议, 同时支持1x/EVDO、1x/WLAN等双模接入方式。

3.2.4 网管与运营支撑网元

IMS网络的网管与运营支撑网元主要如下:

OMC:与网管中心相连, 负责IMS各网元的配置管理及监控。

计费网关 (CCF) :与计费中心相连, 负责离线计费。

OCS:负责对IMS网络用户的在线计费。

业务开通网关:负责业务开通, 翻译业务支撑系统传来的各种开通请求, 并有序发给个IMS网元执行。

3.3 IMS在天津电信的应用及规划

智能化、融合化、宽带化、扁平化是核心网络进一步发展的目标。灵活、快速、方便地提供固移融合业务及多媒体业务的能力是运营商所必须具备的, 而IMS网络正是具备了以上能力, 是网络进一步发展的必经之路。

随着IMS标准的不断完善, 其商用已具备条件。四大运营商都从2006年开始进行IMS实验室测试和外场测试, 2007年各个运营商对IMS的技术储备就已经基本完成。

天津电信从2012年开始建造商用的IMS网络, 天津IMS网络的引入将主要补足全业务运营环境下的网络短板, 拓展丰富多种接入方式, 推动业务平台整合, 增强业务提供能力, 打破目前纵向式的业务开发模式, 并提高对增值业务的管控能力。未来网络演进发展思路如图4:

初期:小规模集中部署IMS网络, 积极开展光进铜退工作, IMS网络重点承载以FTTH为代表的宽带语音;加大现网PSTN端局退网改造力度, IMS网络逐步承接原由传统交换机承载的窄带类语音;积极开展以视频通话、融合视频会议、多媒体彩铃彩振等为主的视频类业务。

中期:传统PSTN交换机完全退网, 用PON替换全部接入IMS网络;移动分组域直接接入至IMS网络, 实现用户向移动宽带域的迁移;固网软交换、移动软交换以承载固网、C网窄带语音业务为主;整个核心网演进为IMS与软交换并存的1+1网络架构, 实现网络的IP化和扁平化。

远期:固网软交换SS演进为AGCF, 实现在接入侧不做大的改造前提下将固网软交换下的用户全部接入IMS;移动软交换MSCe演进为核心控制域的一个移动接入控制功能实体ICS (m AGCF) , 整个CS域接入到IMS网络中;固网、C网、IMS的用户数据融合到统一的用户数据中心, HSS演进为USPP统一管理全网用户。

2013年上班年, 天津电信已完成IMS系统工程施工及验收测试工作, 下半年开始进行小规模商用。

4 结束语

IMS作为一种网络框架结构的标准已日渐完善, 而中国电信也根据其标准和自身网络特点制定了自己的组网规范并已实现商用。总之IMS是未来电信网进一步发展和演进的方向, 它提供的丰富的业务能力将使电信网的发展展开新的篇章。

摘要：IMS被认为是下一代网络的核心技术, 也是解决移动与固网融合, 引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式, 基于此简要介绍了IMS的基本架构, 并着重介绍了其在中国电信中的应用及网络结构。

关键词：IMS,网络架构,中国电信

参考文献

[1]张小平.IMS应用于中国电信的组网策略[J].山西电子技术, 2012 (01) .

[2]杨广铭, 黄卓君.中国电信IMS承载组网规范[Z].中国电信集团, 2010 (01) .