统一IMS:全业务下一代网络的核心

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摘要 文章介绍了统一IMS产生的需求及国际和国内标准化情况,并分析了统一IMS在全业务下一代网络中的核心地位。

1、全业务运营是产生统一IMS的关键因素

电信网络与业务经历几十年的蓬勃发展,各类新技术、新业务层出不穷,为广大用户提供了方便快捷、安全可靠、无处不在、无时不有的良好通信环境,同时也促进了国民经济的快速发展。电信行业在缔造了前所未有的辉煌之后,随着网络规模的不断扩大,用户数量的不断增加,网络技术逐渐趋于稳定,话音等传统业务量趋于饱和。

纵观近几年的电信业发展,可以看到:我国的电信业务总体增长平稳,但电信各项业务发展速度不一,移动通信和数据业务发展迅速,而固定电话新增用户继续下降,移动电话用户保持高速增长,互联网用户进一步宽带化。各企业根据业务和网络发展的需要,投资方向也各有所侧重。移动通信运营企业将投资重点放在网络扩容和配套优化上,以满足用户和话务量激增的需要,而固定通信运营企业的投资重点则放在宽带接入和网络转型改造上。

随着用户移动性和宽带化业务需求的增加,固定运营商面对越来越大的竞争压力,一方面积极拓展市场、加快服务转型,同时也在积极探索网络演进策略。另一方面,业界瞩目的3G牌照发放也会为固定运营商带来新的契机。对于固定运营商来说,综合固网和移动业务全业务运营,将会很好地降低用户流失转网,形成差异化竞争优势,提高用户忠诚度等,为固定运营商带来二次发展机遇。

运营商的全业务运营对网络技术发展提出了新的需求。全业务运营首先要满足用户需求,为通过各种手段接入的固定和移动用户提供各类话音、数据、多媒体等业务。全业务运营要降低网络建设和运营成本,在核心网络技术日渐趋同的情况下,避免重复建设,采用统一的网络,同时为固定和移动用户提供服务。

在上述需求的驱动下,统一IMS应运而生。

2、标准化工作为IMS提供了统一前提,奠定了技术基础

标准化工作是所有产品开发、网络部署的前提。统一IMS是在IMS的基础上发展而来的,在描述统一IMS之前,需要回顾一下IMS的标准化进程。

IP多媒体子系统(IMS,IP Multimedia Subsystem)最初是由3GPP在Release 5标准中提出的基于SIP会话控制的网络体系架构,目的是满足移动多媒体业务的需求,从而丰富移动网的业务种类,加快业务提供过程。IMS具有分布式、与接入无关以及开放业务接口等特点,经过R5、R6和R7不断发展,已经成为业界瞩目的体系架构,被ITU-T、TISPAN(电信和互联网融合业务及高级网络协议,ETSI从事下一代网络研究的标准化组织)等标准化组织广泛采用,成为下一代网络(NGN)的核心技术。

IMS被ITU-T、TISPAN采用作为NGN的研究基础之后,其核心任务由原有的提供移动多媒体业务演变为提供话音、数据和多媒体业务,并且支持各种有线和无线接入手段,NGN IMS已经成为一个有能力提供全业务的网络,并且话音成为NGN IMS所要提供的重要业务,这一点与3GPP提出IMS的初衷有很大不同。

3GPP所定义的IMS网络架构包括呼叫会话控制功能(CSCF)、归属用户服务器(HSS)、媒体网关控制功能(MGCF)、多媒体资源功能控制器(MRFC)、多媒体资源功能处理器(MRFP)、签约定位器功能(SLF)、策略决策功能(PDF)、IP多媒体-媒体网关功能(IM-MGW)、中断网关控制功能(BGCF)、信令网关(SGW)、应用服务器(AS)、IP多媒体业务交换功能(IM-SSF)、业务能力服务器(OSA-SCS)、计费相关的功能实体等。

NGN IMS在上述3GPP IMS架构的基础上,针对固定接入的特点,引入了NASS/NACF(网络附着子系统/网络接入配置功能)和RACS/RACF(资源接纳控制子系统/资源接纳控制功能),从而完成用户接入管理、授权认证等功能,保证网络安全,并实现对承载资源的分配与控制。

NGN IMS另外一个重要变化是作为PSTN/ISDN仿真(PES)子系统的实现手段,在IMS核心架构中增加AGCF(接入网关控制功能),为传统终端提供原有的PSTN/ISDN业务。AGCF作为驻地媒体网关和接入媒体网关进入IMS网络的第一个接触点,其作用相当于一个P-CSCF,完成网关控制、与RACS/NASS交互、信令互通、SIP用户代理等功能。

IMS作为3G、NGN领域的热点技术,在业界获得了广泛的关注。从标准的角度来看,3GPP R5、R6标准已经冻结,支持固定接入的R7版本正在制定中。TISPAN于2005年12月完成NGN R1、R2正在制定过程中,欧洲运营商采用NGN R1进行设备招标。ITU-T基本完成NGN R1的标准化工作。可以说,纯移动IMS标准比较成熟,而支持固定接入的IMS标准由于起步较晚,还需要一个不断完善的过程。

随着3GPP、TISPAN以及ITU-T三个标准化组织对IMS研究的深入,越来越多的重复与交叉问题暴露出来。从某种意义上说,TISPAN和ITU-T所定义的NGN IMS是能够同时支持固定和移动用户接入的IMS,但由于3GPP负责开发和维护IMS核心规范,TI SPAN仅是针对固定接入对IMS架构提出扩展和修改需求(CR),这在一定程度上降低了IMS的标准化效率。为了避免重复,提高效率,3GPP和TISPAN明确提出Common IMS的概念,并进行了分工与明确,即Common IMS相关标准由3GPP承担,从2007年5月开始TISPAN将Common IMS相关工作转移到3GPP。

3GPP和TISPAN讨论确定的Common IMS包括Core IMS、相关接口、部分功能,如图1所示。

图1 Common IMS的定义

具体来说,对于Common IMS有如下的考虑:

(1)业务:根据具体业务确定是否属于Common IMS。

(2)基于IMS的PES:不属于Common IMS。

(3)资源和接纳控制(RACS)和网络附着(NASS):面向IMS的接口属于Common IMS,其他部分不属于Common IMS。

(4)IMS Web业务接口、IMS计费接口、驻地网与IMS的接口、企业网与IMS的接口都属于Common IMS。

(5)IMS安全、IMS测试、IMS合法拦截、IMS操作维护中与Common IMS有关的都属于Common IMS。

从Common IMS的范围可以看到,涵盖的内容非常全面。到2007年底,TISPAN和3GPP将划分清楚,属于Common IMS的工作统一由3GPP承担,从而在未来一、两年内,形成同时支持固定和移动接入的一套技术规范。

为了更好地开展面向融合的IMS标准的研究和制定工作,中国通信标准化协会启动了统一IMS的研究,由网络与交换技术工作委员会(TC3)和无线通信技术工作委员会(TC5)联合承担,目前已经启动统一IMS的需求、统一IMS的功能体系架构、统一IMS组网总体技术要求的研究,后续还将包括统一IMS呼叫前转等补充业务、多媒体会议、即时消息、多媒体彩铃等系列业务规范,以及统一IMS归属用户服务器、CSCF、媒体服务器等相关设备以及SIP/SDP、Diameter、XCAP等系列协议规范的研究。可以说国内外的标准化工作为IMS提供了统一的前提,奠定了技术基础。

统一IMS的范围还涉及是否包括CDMA/CDMA2000接入。目前在国际上3GPP2还没有最终确定是否纳入统一IMS,而在国内标准化过程中,这个问题一直是讨论的热点和焦点。TC5第四工作组(CDMA One & CDMA2000)的前期研究,最终在2007年7月刚刚结束的TC3和TC5第三次联合会上达成共识,统一IMS中增加CDMA的相关接入方式。统一IMS涵盖了固定、GSM和CDMA接入,实现了真正意义上的统一,但CDMA接入具体的需求、功能架构以及组网都有待进一步研究。

3、统一IMS将成为全业务下一代网络的核心

传统交换技术经历了模拟交换和数字交换的转变,无论是模拟交换还是数字交换,它的特点都是面向连接的,并且交换控制、承载连接、业务提供、用户信息不分离,集中在一个物理实体即交换设备中。智能网的产生,引入了业务提供与呼叫控制相分离的概念。而软交换的提出,引入了呼叫控制和承载连接相分离的思想。这些都是核心交换网络所发生的重大变革,每一次变革都对业务提供、网络结构产生了很大的影响,由于智能网的引入,我们的电信业务愈加丰富,而由于软交换的部署,网络趋于扁平化,结构更加清晰,维护管理更加方便。

IMS的产生,使得网络层次分离得更加彻底,接口更加标准化,业务提供、呼叫控制、承载连接、用户数据分别由不同的实体提供,从接入到核心,从承载到业务,各个环节都可以成为产业链的重要角色。IMS体系这种分离的标准化架构为不同层面的网络融合提供了充分的技术条件。统一IMS的产生,真正体现了核心会话控制层面的融合,是网络融合的终极目标。

网络融合一直是电信行业多年来的愿望,从ISDN到B-ISDN的产生,都被赋予了这样的使命,包括后来出现的软交换,也曾被寄予这样的期望。电信运营商希望改变一类业务一个网络的状况,从而减低网络建设和维护成本;用户也希望通过一个号码一个网络获得各种各样的业务,方便使用。统一IMS的产生为固定和移动融合创造了有利条件,为全业务运营提供了充分的技术手段。

全业务运营在一定程度上驱动了统一IMS的产生与发展。以统一IMS为核心的下一代网络是一个不断演进、逐渐融合的网络,其业务范围覆盖了话音、数据、视频、流媒体、Internet接入、数字TV广播等各种有线和无线业务和应用。统一IMS被业界寄予厚望,目前业界正在研究如何使用IMS架构支持IPTV等流媒体业务,可以说IMS被赋予的使命越来越多。统一IMS作为下一代网络交换部分的核心和基础,在由电路交换向分组交换演进的过程中,在全业务运营的环境下,将继续保持其主导地位。
 

作者:张雪丽   来源:泰尔网
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