IMS在固定移动网络融合中的作用

　　随着电信技术与业务的发展，电信市场的竞争愈来愈激烈。移动通信从2G，2.5G到3G，固定通信从电路交换、IP到下一代网络(NGN)。尤其值得关注的是因特网的出现，大大改变了通信的面貌，移动通信和固定通信都利用因特网和IP技术推出了各种业务。

　　当前，移动和固定运营商为了争夺市场，正积极地开发许多新业务，采取种种促销手段，来吸引客户和留住客户。与此同时，日益增长的数据业务也为移动和固定运营商增加了新的收入。话音与数据的融合，固定与移动的融合，三网合一(电话网，计算机网，有线电视网)等已成为热门的话题。目前单一的基础设施已不能满足用户多样性需求。把固定电话与移动电话融合，使运营商可以同时经营固定电话业务与移动电话业务，实现无缝连接，增加价值链，获得更多的收入；而目前越来越多的用户也希望获得全方位和一站式的服务。因此，固定与移动通信的融合(FMC)就成为了通信行业的未来发展趋势之一。

　　IMS是近年来电信行业中频频出现的一个单词，是IP Multimedia Subsystem(IP多媒体子系统)的缩写。近来，人们把对未来电信发展宏图的期望寄托在了IMS之上。

一、IMS概述

　　IMS是第三代通用合作计划3GPP在R5版本提出的支持IP多媒体业务的子系统，它的核心特点是采用会话发起协议(SIP)和与接入的无关性，IMS为未来的多媒体应用提供一个通用的业务平台，它是向全IP网业务体系迈进的重要一步。在网络融合的发展趋势下，3GPP，ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案，目的是使IMS成为基于SIP会话的通用平台，同时支持固定和移动的多种接入方式，实现固网和移动网的融合。

　　IP多媒体核心网系统是由所有能提供多媒体服务的核心网功能实体组成，包括了与信令和承载相关的功能实体的集合。IP多媒体业务是基于因特网工程任务组IETF定义的会话控制能力，利用分组交换(PS)域和多媒体承载来实现的。

　　为了实现接入的独立性和支持无线终端与因特网互操作的平滑性，IP多媒体子系统尽量采用与IETF一致的因特网标准。因此，定义的接口跟IETF的因特网标准也是尽可能的一致，例如，采用了IETF的SIP协议。

　　IP多媒体核心网子系统使地面移动公用网(PLMN)的运营商能给他们的用户提供基于因特网的应用、服务和协议的多媒体业务。这里并不是要把这些业务变成IP多媒体子系统的标准，而是为了让PLMN的运营商和第三方的业务提供者来发展这些业务。IP多媒体核心网子系统能集中语音、图像、消息、数据和基于Web的技术来为无线用户服务，并把因特网的发展和无线通信的发展结合起来。

　　支持IP多媒体应用的全套解决方案是由终端、GERAN或UTRAN无线接入网、GPRS核心网和IP多媒体核心网子系统的一些特殊的功能单元组成。这些功能单元包括呼叫会话控制功能(CSCF)、媒体网关控制功能(MGCP)、IP多媒体网关功能(IM-MGW)、多媒体资源功能控制器(MRFC)、多媒体资源功能处理器(MRFP)、签约定位功能(SLF)、出口网关控制功能(BGCF)、应用服务器(AS)、信令网关功能(SGW)。

二、固定移动网络融合概述

　　上世纪90年代中期，业界就已提出了固定通信网与移动通信网融为一体的固定移动网络融合(FMC)概念，也就是说，用户不论在固定环境中，还是在移动环境中都能享受到相同的服务，获得相同的应用。但由于当时技术不成熟、缺乏公开标准等原因，FMC在前几年并没有发展起来。直到2004年，一些国际标准化组织为了顺应固定与移动运营商合并所带来的行业结构的变化，在进行NGN标准化时，ITU-T，ETSI都把固定与移动的网络融合放在了NGN标准化工作的核心位置。它们特别强调：要使固定和无线用户完全进行无缝通信的网络融合，让运营商将来使用一个公共的网络来提供固定与移动业务。从固定移动网络融合的实现上来看，可以分为三个方面：

　　1.网络结构融合

　　通常，一个运营商的网络都是有一个或几个分离的网络构成的。这种分离的网络建设模式，给运营商开展业务和网络管理带来了很大的困难。因此，在网络结构的融合方面，实现一个全IP的无缝宽带融合网络就成为了未来的发展趋势。

　　2.用户终端融合

　　用户终端融合即3C(Computer，Communication和Consumer Electrics)融合，是利用数字信息技术激活其中任何一个环节，通过某种协议使3C的三个方面实现信息资源的共享和互联互通，从而满足人们在任何时间、任何地点通过信息关联应用来方便自己的生活。因为终端融合涉及到用户的通信体验，而与运营商所提供的业务又息息相关，因此，也受到运营商的广泛关注。

　　3.业务融合

　　业务融合是指综合运用移动网与固定网技术及基础设施，为增强业务能力、扩大业务范围，面向不同用户提供的电信业务。开展业务融合，对电信用户和运营商都具有重要意义。

　　从用户的角度来说，开展业务融合，用户可以享受到全面综合的电信业务。目前，电信用户大多同时享有移动网和固定网的服务，但两者都存在着一定的不足和局限性。用户渴望打破这种局限性，扩大业务范围，丰富业务种类，从而满足他们不断增长的业务需求。业务融合则综合了两网优势，可以为用户提供更加全面、高效的电信业务，因此在一定程度上弥补了单个网络业务的不足。

　　对于运营商来说，开展业务融合不仅可以促进移动网和固定网的共同发展，还促进电信新业务的形成，提高市场竞争力。通过业务融合，固定网可以向用户提供具有移动特性的服务，提升固网能力，减少用户向移动通信转化的比率。而移动网则可以向用户提供固定网的优良服务质量和较低的价格。两网的融合互补，均可以增加业务量，扩大用户群，提高运营收入。随着电信行业的快速发展，电信竞争正在逐步从价格竞争向服务、业务和内容竞争转变。运营商需要充分利用自身网络更快、更优地推出具有个性化的业务和服务。业务融合由于其独特优势，势必会有助于提升企业差异化竞争能力，增强业务种类，扩大经营范围，进而促进整个电信市场的良性竞争与发展。

　　值得注意的是，业务融合不等同于业务捆绑：业务捆绑是指将两种或两种以上的业务打包，统一提供给用户，并以一张账单的形式与用户结算的电信业务，资费关联是业务捆绑的主要特点。例如，前几年英国电信推出的“BT移动家庭计划”，移动用户通过手机拨叫自家固定电话头两分钟免费。这类业务只是涉及到不同网络中支撑系统的互通或者融合，不能算是完全意义上的业务融合。

　　从业务融合的发展趋势来看，第一代的通信是提供人与人之间的语音通信。而第二代通信业务，也仅是限于人与人之间的低速数据通信。现在的第三代通信，将要实现的是多媒体通信，特别是IP技术出现以后，现代通信网络不仅要解决人与人的语音通信，还要解决人与计算机的通信，就是人机通信。人与机器通信过程跟人们语音通信带宽固定的特点不一样，人们希望通过这个网络不仅仅看到简单的文字，而且还要看到可以移动的图像及视频节目等等，这样对于带宽的需求就无止境了。发展到快速、智能的宽带多媒体业务时代，就形成了一个融合的通信业务环境。

三、网络融合的特点及意义

　　网络融合是建立在网络可分离的前提下，只有这样才能灵活、开放地提供各种各样的业务。首先，应用层与控制层分离，以便使得业务与用户的物理位置具备无关性；其次，控制层与传送层分离，便于呼叫或会话的控制独立于承载的控制，可实现基于不同承载提供相同的控制能力；再次，传送层与接入层需要完全分离，使得无论何种终端、何种接入方式都可以共享同一承载网络，从而充分利用网络资源，屏蔽网络的复杂性。

　　另外，也要注意到，网络融合是一个发展过程，不是对现有网络的合一，而是在网络演进的过程中逐步实现的。现有网络如PSTN、HFC网、2G网必须经过演进才能融合，PSTN通过向NGN的演进、2G通过向3G的演进，只有当不同的业务网络具有相同的传送、承载、控制技术时才能融合。

　　实现固定移动网络融合，对于运营商来说，具有如下好处：

　　*屏蔽用户终端、网络类别，提供统一、综合的业务；

　　*减少网络建设成本；

　　*简化网络维护和管理等；

　　*更方便的提供增加收入的新业务，如基于SIP的增值业务；

　　*为运营商保持并提高其市场份额提供巨大空间；

　　*与现有基于TDM承载的网络实现互连互通。既能保证网络的平滑演进，又能最大限度地保护现有投资。

　　而对用户来说，用户不仅可以在不同地方(家、办公室、路上……)，用不同的终端(PC、电话、手机、PDA、……)接入其通信及娱乐服务，而且还不需管理多个分离的帐户，通过共同的用户接口一次登陆就可享受丰富的多媒体融合业务(也即用户对业务使用的一致性和统一性)，从而使得用户享受更为简单而易于管理的通信方式。

四、用IMS实现固定移动网络融合的优缺点

　　目前，业界已经一致认为IMS将是未来核心网的发展方向。基于IMS的FMC之所以得到认同，主要是因为IMS兼有两个基本点：一个是技术融合的汇聚点——IP；一个是业务融合的汇聚点——多媒体。

　　1.用IMS实现网络融合的优势

　　目前欧洲的TISPAN计划提出了基于IMS的NGN的主体结构，他们认为IMS可以同时支持固定和移动接入，使网络融合成为可能，并且IMS代表了NGN网络发展方向。而ITU-T FG NGN也在2004年6月的第一次会议上确定了将IMS作为NGN核心网基于SIP会话的子系统的基本结构。这就表明了在实现网络融合的过程中，IMS将发挥极大的作用。

　　基于IMS结构扩展支持固定网络接入需求和未来网络的各种业务需求，以便实现未来固定、移动网络在核心业务控制层的共享和融合，并提供对高层多种业务的支持已经成为NGN网络的发展方向。

　　IMS系统采用SIP进行端到端的呼叫控制，这就为IMS同时支持固定和移动接入提供了技术基础，也使得网络融合成为可能。SIP(RFC3261是IMS控制层的基本协议，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。

　　用IMS实现网络融合的优势包括：

　　(1)创新业务。基于SIP的控制协议，能跨越媒体和设备实现呼叫控制，支持丰富的媒体格式，可动态增/删媒体流，容易实现不同网络间的互联互通以及实现更加丰富的业务特性。同时，SIP还可以支持智能向应用和终端侧发展，减轻网络的负担，业务提供和会话控制分层，业务和会话控制网络的关联减少，方便业务开展。SIP将从根本上改变通信服务提供方式以及用户的通信消费习惯，集成视音频电话、消息、Web、电子邮件、同步浏览、视频会议等业务为一体的新的通信方式，将给电信业带来创新，为移动网与固定网的融合提供基础。

　　(2)接入无关性。IMS使用分组交换功能，可以与各种网络互通，比如CDMA2000，GPRS，UMTS和WLAN等。控制层和业务层之间的开放接口，使得来自不同接入网络的呼叫/会话可以进行统一的处理。

　　(3)开放的业务环境。IMS的业务除由运营商自己提供以外，还允许由第三方提供。IMS提供标准接口，开放网络能力，而业务开发基于API而不是直接面对复杂的网络协议，屏蔽了网络协议的复杂性。为了给通信业务提供简单的API接口，Parlay论坛和3GPP以及ETSI组织紧密合作，已经制定电信网Parlay API，而Parlay API和SIP的互通是在属于IMS应用层的OSA-GW(Open Services Access-Gateway)实现的。OSA-GW允许Parlay应用得到当前状态以及呼叫状态信息，建立拆除呼叫，处理呼叫分支。Parlay应用注册到OSA-GW，接入使用网络资源。

　　(4)提供一致的业务归属能力。在CS和PS域以及PSTN，业务提供能力都与用户当前所在的设备有关系。在归属网络，已经开通的业务在漫游地设备并不一定能够提供。IMS在这方有很大的变化，所有业务处理信令都要回到归属网络，业务环境也是由归属网络提供的。IMS采用分层结构的会话控制功能P-CSCF，I-CSCF和S-CSCF来对用户信令作出归属地控制，支持用户移动性，用户无论漫游到任何地方，信令信息都会发送回归属网。此外，采用集中式的HSS数据库，实现用户一致的注册和业务触发功能。漫游用户的所有业务都由拜访地的P-CSCF路由到归属地，由归属地的S-CSCF控制用户业务并根据用户签约数据将业务触发到本网AS或者第三方的应用上，从而保障了业务的一致性、简单性，使得用户无论在何处接入，采用何种接入方式均可享受与在归属地一样的业务感受，IMS向用户提供了VHE(虚拟归属业务环境)的能力。

　　2.IMS要实现网络融合尚需完善的功能

　　从IMS的结构来看，用IMS实现网络融合具有不可比拟的优势，但IMS仍然面临很多变数，还涉及到网络、业务、管理、运营和管制等多个层面的问题，许多功能商需完善。由于IMS最初并未考虑到固定接入的需求，使得规范需要作许多扩展；而且由于多种固定接入方式的引入，整个网络的复杂度大大提高了，所以，IMS需要同时考虑到各种固定和移动接入网络的特征，确保为各种终端提供服务，同时还要避免和现网的机制发生冲突，这些都给标准的制订带来了一定难度。

　　目前，ITU-T等标准组织的活动还处于功能需求的研究阶段，实现这些功能的流程、消息及参数还需要具体的规范定义。包括现有的IMS规范的修改和完善，此外还需要制订一系列新的规范。

　　在业务融合方面，目前IMS还不是完备的分组业务网技术体系，还正在制订完善该业务网技术体系。另外，由于涉及承载层，因此QoS、安全、地址不够、用户管理、业务管理、监管合法监听都是需要进一步考虑的问题。

　　目前，应用于网络融合的IMS还处在研究初期，有很多技术标准问题有待解决，归纳如下：

　　(1)SIP协议的互通问题。虽然IMS是基于SIP协议的，但IETF和3GPP都分别定义了SIP协议，而这二者之间缺乏互通性。现在，在VoIP环境中可以用会话边缘控制(SBC)来解决这一问题，但对于其他业务还缺少解决方案。

　　(2)MRFP功能定义的不完善。MRFP功能是3GPP在几年前就提出的，使用的是当时已经具有实施能力的H.248协议。但发展到IMS，MRFP的功能并没有进行扩展，给IMS提供业务造成了很大的限制。

　　(3)对SCIM功能只定义了基本框架，尚未进行详细的定义。SCIM将在IMS复杂的业务包中发挥重要的作用，虽然CSCF完成了主要的呼叫控制功能，但涉及到传统业务和新型应用之间的业务分离和综合还需要SCIM来实现。SCIM的细节还有许多问题要解决。

　　(4)基于IP的固网是否需要IC卡保留用户的USIM或ISIM，是否有其他方法。

　　(5)固网是否必须默认支持AMR编解码器。

　　(6)必须满足IPv4，以及在何处执行NAT。

　　(7)特定NGN计费要求的鉴定，可能和3GIMS目前的定义不同。

　　(8)对3GPP的安全体系是否要新增安全要求。

　　(9)3GPP定义的QoS级别如何与ITUY.1541的QoS级别相映射，是否会产生抖动。

　　(10)如何扩展IMS以支持PSTN/ISDN仿真子系统。

五、结束语

　　基于IMS的固定移动融合已经成为未来技术发展趋势，但是要在我国真正付诸实施，还有很多问题没有解决。因此，我国的管制机构、运营商和设备制造商都要未雨绸缪，积极做好引入IMS、实现网络融合的准备。

　　对我国的管制机构来说，如何监管IMS所引入的新业务，如何解决网络融合所带来的新问题将是下一步研究的重点，具体表现在两个方面：

　　一方面加强对新业务的研究。一旦固网与移动之间的界限变得模糊，监管部门就必须重新对市场进行理解和定义，明确那些主导运营商在网络融合环境下所应承担的义务或是责任，比如紧急通信等。

　　另一方面更新网络融合相关的码号、频率、域名、地址等资源的分配政策。随着网络的不断融合和复杂性的增加，管制机构还需要不断制定新的法规及管理办法来加强上述问题的管理，以减少不必要的纠纷。

　　对运营商来说，诚然，基于IMS的网络融合方案可以使运营商基于统一的核心网络为固定和移动用户提供相同的业务，不仅可以减少网络结构的复杂度，也应该可以降低网络的运维成本，但是同时也对网络的运营和管理提出了挑战，运营商需要针对网络融合的新结构，研究相应的运营和管理对策。

　　(1)认真评估实现网络融合的价值。对于一个运营企业来讲，投入产出比应该是他们经营过程中最看重的一点。目前，我国运营商都已建立了大量分离的网络，如何发挥现有网络的价值、平滑地实现网络演进是很重要的。运营商在融合的过程中，还要注意技术的后向兼容与互操作、业务整合、客户关系管理等等问题。

　　(2)探索新型的业务模式。基于IMS的网络融合势必会给运营商带来提供新业务的能力，但运营商必须站在用户的角度认真来考虑用户的需求、使用习惯和切身利益，保证既能满足消费者的需求，又可以增加业务收入，否则利润增长的实现只会是一厢情愿。

　　对我国的设备制造商来说，实现基于IMS的网络融合又打开了一片技术的新天地。在这方面，还没有统一的世界标准，许多核心问题尚需解决。因此，我国的设备制造商要抓住这一历史契机，争取在国际标准舞台上发挥更大的作用，提高我国整体的电信竞争力。此外，我国的设备制造商也要加快产品商用化的步伐，积极开展技术和业务试验，让事实来验证基于IMS的网络融合的可行性和优越性。
作者：张延鸿   来源：中国联通网站