IMS在固定移動網(wǎng)絡融合中的作用
張延鴻 2007/03/13
隨著電信技術與業(yè)務的發(fā)展，電信市場的競爭愈來愈激烈。
移動通信從2G，2.5G到3G，固定通信從電路交換、IP到下一代網(wǎng)絡(NGN)。尤其值得關注的是因特網(wǎng)的出現(xiàn)，大大改變了通信的面貌，移動通信和固定通信都利用因特網(wǎng)和IP技術推出了各種業(yè)務。
當前，移動和固定運營商為了爭奪市場，正積極地開發(fā)許多新業(yè)務，采取種種促銷手段，來吸引客戶和留住客戶。與此同時，日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務也為移動和固定運營商增加了新的收入。話音與數(shù)據(jù)的融合，固定與移動的融合，三網(wǎng)合一(電話網(wǎng)，計算機網(wǎng)，有線電視網(wǎng))等已成為熱門的話題。目前單一的基礎設施已不能滿足用戶多樣性需求。把固定電話與移動電話融合，使運營商可以同時經(jīng)營固定電話業(yè)務與移動電話業(yè)務，實現(xiàn)無縫連接，增加價值鏈，獲得更多的收入;而目前越來越多的用戶也希望獲得全方位和一站式的服務。因此，固定與移動通信的融合(FMC)就成為了通信行業(yè)的未來發(fā)展趨勢之一。
IMS是近年來電信行業(yè)中頻頻出現(xiàn)的一個單詞，是IPMultimediaSubsystem(IP多媒體子系統(tǒng))的縮寫。近來，人們把對未來電信發(fā)展宏圖的期望寄托在了IMS之上。
一、IMS概述
IMS是第三代通用合作計劃3GPP在R5版本提出的支持IP多媒體業(yè)務的子系統(tǒng)，它的核心特點是采用會話發(fā)起協(xié)議(SIP)和與接入的無關性，IMS為未來的多媒體應用提供一個通用的業(yè)務平臺，它是向全IP網(wǎng)業(yè)務體系邁進的重要一步。在網(wǎng)絡融合的發(fā)展趨勢下，3GPP，ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網(wǎng)絡融合方案，目的是使IMS成為基于SIP會話的通用平臺，同時支持固定和移動的多種接入方式，實現(xiàn)固網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。
IP多媒體核心網(wǎng)系統(tǒng)是由所有能提供多媒體服務的核心網(wǎng)功能實體組成，包括了與信令和承載相關的功能實體的集合。IP多媒體業(yè)務是基于因特網(wǎng)工程任務組IETF定義的會話控制能力，利用分組交換(PS)域和多媒體承載來實現(xiàn)的。
為了實現(xiàn)接入的獨立性和支持無線終端與因特網(wǎng)互操作的平滑性，IP多媒體子系統(tǒng)盡量采用與IETF一致的因特網(wǎng)標準。因此，定義的接口跟IETF的因特網(wǎng)標準也是盡可能的一致，例如，采用了IETF的SIP協(xié)議。
IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)使地面移動公用網(wǎng)(PLMN)的運營商能給他們的用戶提供基于因特網(wǎng)的應用、服務和協(xié)議的多媒體業(yè)務。這里并不是要把這些業(yè)務變成IP多媒體子系統(tǒng)的標準，而是為了讓PLMN的運營商和第三方的業(yè)務提供者來發(fā)展這些業(yè)務。IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)能集中語音、圖像、消息、數(shù)據(jù)和基于Web的技術來為無線用戶服務，并把因特網(wǎng)的發(fā)展和無線通信的發(fā)展結合起來。
支持IP多媒體應用的全套解決方案是由終端、GERAN或UTRAN無線接入網(wǎng)、GPRS核心網(wǎng)和IP多媒體核心網(wǎng)子系統(tǒng)的一些特殊的功能單元組成。這些功能單元包括呼叫會話控制功能(CSCF)、媒體網(wǎng)關控制功能(MGCP)、IP多媒體網(wǎng)關功能(IM-MGW)、多媒體資源功能控制器(MRFC)、多媒體資源功能處理器(MRFP)、簽約定位功能(SLF)、出口網(wǎng)關控制功能(BGCF)、應用服務器(AS)、信令網(wǎng)關功能(SGW)。
二、固定移動網(wǎng)絡融合概述
上世紀90年代中期，業(yè)界就已提出了固定通信網(wǎng)與移動通信網(wǎng)融為一體的固定移動網(wǎng)絡融合(FMC)概念，也就是說，用戶不論在固定環(huán)境中，還是在移動環(huán)境中都能享受到相同的服務，獲得相同的應用。但由于當時技術不成熟、缺乏公開標準等原因，F(xiàn)MC在前幾年并沒有發(fā)展起來。直到2004年，一些國際標準化組織為了順應固定與移動運營商合并所帶來的行業(yè)結構的變化，在進行NGN標準化時，ITU-T，ETSI都把固定與移動的網(wǎng)絡融合放在了NGN標準化工作的核心位置。它們特別強調(diào)：要使固定和無線用戶完全進行無縫通信的網(wǎng)絡融合，讓運營商將來使用一個公共的網(wǎng)絡來提供固定與移動業(yè)務。從固定移動網(wǎng)絡融合的實現(xiàn)上來看，可以分為三個方面:
1. 網(wǎng)絡結構融合
通常，一個運營商的網(wǎng)絡都是有一個或幾個分離的網(wǎng)絡構成的。這種分離的網(wǎng)絡建設模式，給運營商開展業(yè)務和網(wǎng)絡管理帶來了很大的困難。因此，在網(wǎng)絡結構的融合方面，實現(xiàn)一個全IP的無縫寬帶融合網(wǎng)絡就成為了未來的發(fā)展。
2. 用戶終端融合
用戶終端融合即3C(Computer，Communication和ConsumerElectrics)融合，是利用數(shù)字信息技術激活其中任何一個環(huán)節(jié)，通過某種協(xié)議使3C的三個方面實現(xiàn)信息資源的共享和互聯(lián)互通，從而滿足人們在任何時間、任何地點通過信息關聯(lián)應用來方便自己的生活。因為終端融合涉及到用戶的通信體驗，而與運營商所提供的業(yè)務又息息相關，因此，也受到運營商的廣泛關注。
3. 業(yè)務融合
業(yè)務融合是指綜合運用移動網(wǎng)與固定網(wǎng)技術及基礎設施，為增強業(yè)務能力、擴大業(yè)務范圍，面向不同用戶提供的電信業(yè)務。開展業(yè)務融合，對電信用戶和運營商都具有重要意義。
從用戶的角度來說，開展業(yè)務融合，用戶可以享受到全面綜合的電信業(yè)務。目前，電信用戶大多同時享有移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的服務，但兩者都存在著一定的不足和局限性。用戶渴望打破這種局限性，擴大業(yè)務范圍，豐富業(yè)務種類，從而滿足他們不斷增長的業(yè)務需求。業(yè)務融合則綜合了兩網(wǎng)優(yōu)勢，可以為用戶提供更加全面、高效的電信業(yè)務，因此在一定程度上彌補了單個網(wǎng)絡業(yè)務的不足。
對于運營商來說，開展業(yè)務融合不僅可以促進移動網(wǎng)和固定網(wǎng)的共同發(fā)展，還促進電信新業(yè)務的形成，提高市場競爭力。通過業(yè)務融合，固定網(wǎng)可以向用戶提供具有移動特性的服務，提升固網(wǎng)能力，減少用戶向移動通信轉(zhuǎn)化的比率。而移動網(wǎng)則可以向用戶提供固定網(wǎng)的優(yōu)良服務質(zhì)量和較低的價格。兩網(wǎng)的融合互補，均可以增加業(yè)務量，擴大用戶群，提高運營收入。隨著電信行業(yè)的快速發(fā)展，電信競爭正在逐步從價格競爭向服務、業(yè)務和內(nèi)容競爭轉(zhuǎn)變。運營商需要充分利用自身網(wǎng)絡更快、更優(yōu)地推出具有個性化的業(yè)務和服務。業(yè)務融合由于其獨特優(yōu)勢，勢必會有助于提升企業(yè)差異化競爭能力，增強業(yè)務種類，擴大經(jīng)營范圍，進而促進整個電信市場的良性競爭與發(fā)展。
值得注意的是，業(yè)務融合不等同于業(yè)務捆綁：業(yè)務捆綁是指將兩種或兩種以上的業(yè)務打包，統(tǒng)一提供給用戶，并以一張賬單的形式與用戶結算的電信業(yè)務，資費關聯(lián)是業(yè)務捆綁的主要特點。例如，前幾年英國電信推出的“BT移動家庭計劃”，移動用戶通過手機撥叫自家固定電話頭兩分鐘免費。這類業(yè)務只是涉及到不同網(wǎng)絡中支撐系統(tǒng)的互通或者融合，不能算是完全意義上的業(yè)務融合。
從業(yè)務融合的發(fā)展趨勢來看，第一代的通信是提供人與人之間的語音通信。而第二代通信業(yè)務，也僅是限于人與人之間的低速數(shù)據(jù)通信�，F(xiàn)在的第三代通信，將要實現(xiàn)的是多媒體通信，特別是IP技術出現(xiàn)以后，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡不僅要解決人與人的語音通信，還要解決人與計算機的通信，就是人機通信。人與機器通信過程跟人們語音通信帶寬固定的特點不一樣，人們希望通過這個網(wǎng)絡不僅僅看到簡單的文字，而且還要看到可以移動的圖像及視頻節(jié)目等等，這樣對于帶寬的需求就無止境了。發(fā)展到快速、智能的寬帶多媒體業(yè)務時代，就形成了一個融合的通信業(yè)務環(huán)境。
三、網(wǎng)絡融合的特點及意義
網(wǎng)絡融合是建立在網(wǎng)絡可分離的前提下，只有這樣才能靈活、開放地提供各種各樣的業(yè)務。首先，應用層與控制層分離，以便使得業(yè)務與用戶的物理位置具備無關性;其次，控制層與傳送層分離，便于呼叫或會話的控制獨立于承載的控制，可實現(xiàn)基于不同承載提供相同的控制能力;再次，傳送層與接入層需要完全分離，使得無論何種終端、何種接入方式都可以共享同一承載網(wǎng)絡，從而充分利用網(wǎng)絡資源，屏蔽網(wǎng)絡的復雜性。
另外，也要注意到，網(wǎng)絡融合是一個發(fā)展過程，不是對現(xiàn)有網(wǎng)絡的合一，而是在網(wǎng)絡演進的過程中逐步實現(xiàn)的�，F(xiàn)有網(wǎng)絡如PSTN、HFC網(wǎng)、2G網(wǎng)必須經(jīng)過演進才能融合，PSTN通過向NGN的演進、2G通過向3G的演進，只有當不同的業(yè)務網(wǎng)絡具有相同的傳送、承載、控制技術時才能融合。
實現(xiàn)固定移動網(wǎng)絡融合，對于運營商來說，具有如下好處：
- 屏蔽用戶終端、網(wǎng)絡類別，提供統(tǒng)一、綜合的業(yè)務;
減少網(wǎng)絡建設成本;
簡化網(wǎng)絡維護和管理等;
更方便的提供增加收入的新業(yè)務，如基于SIP的增值業(yè)務;
為運營商保持并提高其市場份額提供巨大空間;
與現(xiàn)有基于TDM承載的網(wǎng)絡實現(xiàn)互連互通。既能保證網(wǎng)絡的平滑演進，又能最大限度地保護現(xiàn)有投資。
而對用戶來說，用戶不僅可以在不同地方(家、辦公室、路上……)，用不同的終端(PC、電話、手機、PDA、……)接入其通信及娛樂服務，而且還不需管理多個分離的帳戶，通過共同的用戶接口一次登陸就可享受豐富的多媒體融合業(yè)務(也即用戶對業(yè)務使用的一致性和統(tǒng)一性)，從而使得用戶享受更為簡單而易于管理的通信方式。
四、用IMS實現(xiàn)固定移動網(wǎng)絡融合的優(yōu)缺點
目前，業(yè)界已經(jīng)一致認為IMS將是未來核心網(wǎng)的發(fā)展方向�；贗MS的FMC之所以得到認同，主要是因為IMS兼有兩個基本點：一個是技術融合的匯聚點——IP;一個是業(yè)務融合的匯聚點——多媒體。
1. 用IMS實現(xiàn)網(wǎng)絡融合的優(yōu)勢
目前歐洲的TISPAN計劃提出了基于IMS的NGN的主體結構，他們認為IMS可以同時支持固定和移動接入，使網(wǎng)絡融合成為可能，并且IMS代表了NGN網(wǎng)絡發(fā)展方向。而ITU-TFGNGN也在2004年6月的第一次會議上確定了將IMS作為NGN核心網(wǎng)基于SIP會話的子系統(tǒng)的基本結構。這就表明了在實現(xiàn)網(wǎng)絡融合的過程中，IMS將發(fā)揮極大的作用。
基于IMS結構擴展支持固定網(wǎng)絡接入需求和未來網(wǎng)絡的各種業(yè)務需求，以便實現(xiàn)未來固定、移動網(wǎng)絡在核心業(yè)務控制層的共享和融合，并提供對高層多種業(yè)務的支持已經(jīng)成為NGN網(wǎng)絡的發(fā)展方向。
IMS系統(tǒng)采用SIP進行端到端的呼叫控制，這就為IMS同時支持固定和移動接入提供了技術基礎，也使得網(wǎng)絡融合成為可能。SIP(RFC3261是IMS控制層的基本協(xié)議，是IETF制訂的多媒體通信系統(tǒng)框架協(xié)議之一，是用于建立、改變或結束多媒體會話的應用層協(xié)議，與RTP/RTCP,SDP,RTSP,DNS等協(xié)議配合，共同完成IMS中的會話建立及媒體協(xié)商。
用IMS實現(xiàn)網(wǎng)絡融合的優(yōu)勢包括：
(1)創(chuàng)新業(yè)務。基于SIP的控制協(xié)議，能跨越媒體和設備實現(xiàn)呼叫控制，支持豐富的媒體格式，可動態(tài)增/刪媒體流，容易實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的互聯(lián)互通以及實現(xiàn)更加豐富的業(yè)務特性。同時，SIP還可以支持智能向應用和終端側(cè)發(fā)展，減輕網(wǎng)絡的負擔，業(yè)務提供和會話控制分層，業(yè)務和會話控制網(wǎng)絡的關聯(lián)減少，方便業(yè)務開展。SIP將從根本上改變通信服務提供方式以及用戶的通信消費習慣，集成視音頻電話、消息、Web、電子郵件、同步瀏覽、視頻會議等業(yè)
務為一體的新的通信方式，將給電信業(yè)帶來創(chuàng)新，為移動網(wǎng)與固定網(wǎng)的融合提供基礎。
(2)接入無關性。IMS使用分組交換功能，可以與各種網(wǎng)絡互通，比如CDMA2000，GPRS，UMTS和WLAN等�？刂茖雍蜆I(yè)務層之間的開放接口，使得來自不同接入網(wǎng)絡的呼叫/會話可以進行統(tǒng)一的處理。
(3)開放的業(yè)務環(huán)境。IMS的業(yè)務除由運營商自己提供以外，還允許由第三方提供。IMS提供標準接口，開放網(wǎng)絡能力，而業(yè)務開發(fā)基于API而不是直接面對復雜的網(wǎng)絡協(xié)議，屏蔽了網(wǎng)絡協(xié)議的復雜性。為了給通信業(yè)務提供簡單的API接口，Parlay論壇和3GPP以及ETSI組織緊密合作，已經(jīng)制定電信網(wǎng)ParlayAPI，而ParlayAPI和SIP的互通是在屬于IMS應用層的OSA-GW(OpenServices
Access-Gateway)實現(xiàn)的。OSA-GW允許Parlay應用得到當前狀態(tài)以及呼叫狀態(tài)信息，建立拆除呼叫，處理呼叫分支。Parlay應用注冊到OSA-GW，接入使用網(wǎng)絡資源。
(4)提供一致的業(yè)務歸屬能力。在CS和PS域以及PSTN，業(yè)務提供能力都與用戶當前所在的設備有關系。在歸屬網(wǎng)絡，已經(jīng)開通的業(yè)務在漫游地設備并不一定能夠提供。IMS在這方有很大的變化，所有業(yè)務處理信令都要回到歸屬網(wǎng)絡，業(yè)務環(huán)境也是由歸屬網(wǎng)絡提供的。IMS采用分層結構的會話控制功能P-CSCF，I-CSCF和S-CSCF來對用戶信令作出歸屬地控制，支持用戶移動性，用戶無論漫游到任何地方，信令信息都會發(fā)送回歸屬網(wǎng)。此外，采用集中式的HSS數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)用戶一致的注冊和業(yè)務觸發(fā)功能。漫游用戶的所有業(yè)務都由拜訪地的P-CSCF路由到歸屬地，由歸屬地的S-CSCF控制用戶業(yè)務并根據(jù)用戶簽約數(shù)據(jù)將業(yè)務觸發(fā)到本網(wǎng)AS或者第三方的應用上，從而保障了業(yè)務的一致性、簡單性，使得用戶無論在何處接入，采用何種接入方式均可享受與在歸屬地一樣的業(yè)務感受，IMS向用戶提供了VHE(虛擬歸屬業(yè)務環(huán)境)的能力。
2. IMS要實現(xiàn)網(wǎng)絡融合尚需完善的功能
從IMS的結構來看，用IMS實現(xiàn)網(wǎng)絡融合具有不可比擬的優(yōu)勢，但IMS仍然面臨很多變數(shù)，還涉及到網(wǎng)絡、業(yè)務、管理、運營和管制等多個層面的問題，許多功能商需完善。由于IMS最初并未考慮到固定接入的需求，使得規(guī)范需要作許多擴展;而且由于多種固定接入方式的引入，整個網(wǎng)絡的復雜度大大提高了，所以，IMS需要同時考慮到各種固定和移動接入網(wǎng)絡的特征，確保為各種終端提供服務，同時還要避免和現(xiàn)網(wǎng)的機制發(fā)生沖突，這些都給標準的制訂帶來了一定難度。
目前，ITU-T等標準組織的活動還處于功能需求的研究階段，實現(xiàn)這些功能的流程、消息及參數(shù)還需要具體的規(guī)范定義。包括現(xiàn)有的IMS規(guī)范的修改和完善，此外還需要制訂一系列新的規(guī)范。
在業(yè)務融合方面，目前IMS還不是完備的分組業(yè)務網(wǎng)技術體系，還正在制訂完善該業(yè)務網(wǎng)技術體系。另外，由于涉及承載層，因此QoS、安全、地址不夠、用戶管理、業(yè)務管理、監(jiān)管合法監(jiān)聽都是需要進一步考慮的問題。
目前，應用于網(wǎng)絡融合的IMS還處在研究初期，有很多技術標準問題有待解決，歸納如下：
(1)SIP協(xié)議的互通問題。雖然IMS是基于SIP協(xié)議的，但IETF和3GPP都分別定義了SIP協(xié)議，而這二者之間缺乏互通性�，F(xiàn)在，在VoIP環(huán)境中可以用會話邊緣控制(SBC)來解決這一問題，但對于其他業(yè)務還缺少解決方案。
(2)MRFP功能定義的不完善。MRFP功能是3GPP在幾年前就提出的，使用的是當時已經(jīng)具有實施能力的H.248協(xié)議。但發(fā)展到IMS，MRFP的功能并沒有進行擴展，給IMS提供業(yè)務造成了很大的限制。
(3)對SCIM功能只定義了基本框架，尚未進行詳細的定義。SCIM將在IMS復雜的業(yè)務包中發(fā)揮重要的作用，雖然CSCF完成了主要的呼叫控制功能，但涉及到傳統(tǒng)業(yè)務和新型應用之間的業(yè)務分離和綜合還需要SCIM來實現(xiàn)。SCIM的細節(jié)還有許多問題要解決。
(4)基于IP的固網(wǎng)是否需要IC卡保留用戶的USIM或ISIM，是否有其他方法。
(5)固網(wǎng)是否必須默認支持AMR編解碼器。
(6)必須滿足IPv4，以及在何處執(zhí)行NAT。
(7)特定NGN計費要求的鑒定，可能和3GIMS目前的定義不同。
(8)對3GPP的安全體系是否要新增安全要求。
(9)3GPP定義的QoS級別如何與ITUY.1541的QoS級別相映射，是否會產(chǎn)生抖動。
(10)如何擴展IMS以支持PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)。
五、結束語
基于IMS的固定移動融合已經(jīng)成為未來技術發(fā)展趨勢，但是要在我國真正付諸實施，還有很多問題沒有解決。因此，我國的管制機構、運營商和設備制造商都要未雨綢繆，積極做好引入IMS、實現(xiàn)網(wǎng)絡融合的準備。
對我國的管制機構來說，如何監(jiān)管IMS所引入的新業(yè)務，如何解決網(wǎng)絡融合所帶來的新問題將是下一步研究的重點，具體表現(xiàn)在兩個方面：
一方面加強對新業(yè)務的研究。一旦固網(wǎng)與移動之間的界限變得模糊，監(jiān)管部門就必須重新對市場進行理解和定義，明確那些主導運營商在網(wǎng)絡融合環(huán)境下所應承擔的義務或是責任，比如緊急通信等。
另一方面更新網(wǎng)絡融合相關的碼號、頻率、域名、地址等資源的分配政策。隨著網(wǎng)絡的不斷融合和復雜性的增加，管制機構還需要不斷制定新的法規(guī)及管理辦法來加強上述問題的管理，以減少不必要的糾紛。
對運營商來說，誠然，基于IMS的網(wǎng)絡融合方案可以使運營商基于統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡為固定和移動用戶提供相同的業(yè)務，不僅可以減少網(wǎng)絡結構的復雜度，也應該可以降低網(wǎng)絡的運維成本，但是同時也對網(wǎng)絡的運營和管理提出了挑戰(zhàn)，運營商需要針對網(wǎng)絡融合的新結構，研究相應的運營和管理對策。
(1)認真評估實現(xiàn)網(wǎng)絡融合的價值。對于一個運營企業(yè)來講，投入產(chǎn)出比應該是他們經(jīng)營過程中最看重的一點。目前，我國運營商都已建立了大量分離的網(wǎng)絡，如何發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡的價值、平滑地實現(xiàn)網(wǎng)絡演進是很重要的。運營商在融合的過程中，還要注意技術的后向兼容與互操作、業(yè)務整合、客戶關系管理等等問題。
(2)探索新型的業(yè)務模式。基于IMS的網(wǎng)絡融合勢必會給運營商帶來提供新業(yè)務的能力，但運營商必須站在用戶的角度認真來考慮用戶的需求、使用習慣和切身利益，保證既能滿足消費者的需求，又可以增加業(yè)務收入，否則利潤增長的實現(xiàn)只會是一廂情愿。
對我國的設備制造商來說，實現(xiàn)基于IMS的網(wǎng)絡融合又打開了一片技術的新天地。在這方面，還沒有統(tǒng)一的世界標準，許多核心問題尚需解決。因此，我國的設備制造商要抓住這一歷史契機，爭取在國際標準舞臺上發(fā)揮更大的作用，提高我國整體的電信競爭力。此外，我國的設備制造商也要加快產(chǎn)品商用化的步伐，積極開展技術和業(yè)務試驗，讓事實來驗證基于IMS的網(wǎng)絡融合的可行性和優(yōu)越性。
中國聯(lián)通
相關鏈接: