基于IMS的业务发展研究

　　一、引 言

　　IMS的全称是“IP Multimedia Subsystem”，即基于IP的多媒体系统。IMS系统为下一代基于IP的移动网络提供了面向分组数据包交换的多媒体服务及平台。IMS可以使运营商和终端用户从多媒体服务的革新中获取更快速更灵活的应用。IMS通过为应用服务提供商或者其它应用服务发展商中提供统一应用服务平台，加速了多媒体应用的开发。

　　在网络融合的发展趋势下，固定宽带网络和移动网络融合的体系结构可以在IMS的解决方案中全面实现，IMS可以作为一个通用的平台来同时支持多种固定接入和移动接入。IMS同时可以用于GPRS、UMTS等移动接入，也可以用于WLAN及其他各类固定宽带网的接入。

　　二、融合催生IMS

　　在眼下的IT业和电信业里，人们听得最多的一个词就是融合，即产业的融合。IT用户和电信用户接受的服务来自两类服务提供商，一是互联网，一是电信运营商。目前的情况是，互联网用户发展非常迅猛，而电信用户的发展相比之下则有放缓的趋势，不仅如此，电信运营商的 ARPU值也呈下降的趋势。在这种情况下，随着终端的不断演进，两种服务模式正在进行着前所未有的融合，而具体体现则是两类服务之间互相渗透、促进、竞争、融合。

　　从商业模式看，通信领域有移动业务和固定业务，其商业模式已经形成并且得到完善，而互联网业务的商业模式还在建立当中。而在互联网领域，大家熟悉的MSN、雅虎通等等一些应用正在得到大家的青睐，在电信领域，移动业务和固定业务也有不同的业务。而这几个领域中，业务和商业模式也将会互相渗透都在彼此的范围，比如互联网已经将语音业务伸入到了电信领域。另外，移动用户可以通过手机上网，接入互联网，可以看到互联网中的游戏，或者浏览内容。同时互联网和移动网之间可能互联互通，比如MSN和大家非常熟悉的短信之间的互通等。所以，行业之间的融合和渗透是一个不可避免的趋势。对于移动网和固网，随着固定业务和移动业务的发展，从业务本身来说不断融合也是一种趋势。

　　未来网络的发展方向是移动化、宽带化和IP化。首先是VoIP的快速增长，并且给电信运营商造成的冲击，使得语音业务趋向于移动化和IP化。并且互联网用户迅猛发展，业务走向宽带化，最后是一切IP化，无论是移动还是宽带将离不开IP化技术。同时，用户对通信业务有了更高的期望，用户不仅要求有稳定的语音通信，而且还要求能够进行数据和多媒体的多种方式通信。要满足用户的这些需求，运营商需要建立强大的基础运营支撑网络，能够快速增加新的业务，提高服务的渗透度，减少用户的流失，保持自身的核心竞争力。

　　IP化、移动化、多业务融合，NGN和3G在满足用户需求上有诸多公共点，如何在业务层面实现互通还需要技术上的融合。软交换技术的出现使人们一度考虑核心控制层的融合可以采用软交换技术，但是由于固定和移动的软交换功能、协议差异较大，使软交换成为控制层融合焦点的可能性减小。3GPP在R5版本中提出了IMS标准。IMS具有分布式、与接入无关，以及标准开放的业务控制接口等特点，并且IMS采用了与固定宽带软交换相同的协议（SIP）和类似的架构。

　　随着基于SIP的IMS技术在移动网络的出现，与固网宽带软交换基于SIP的应用不谋而合。移动网络引入IMS的初衷是提供移动多媒体业务，但由于IMS采用了与固定宽带软交换相同的协议（SIP）和类似的架构，并且IMS的体系具有与接入的无关性、支持用户漫游等优点，给利用IMS实现网络融合带来了前所未有的契机。

　　IMS的提出，让NGN变得更加清晰。IMS被当前业界公认为未来融合的控制平台，备受各大标准组织、设备提供商以及运营商的关注。目前，IMS在3GPP、3GPP2、ETSI、ITU-T等标准组中都占有一席之地，相关标准制定和完善正在紧张进行中，世界各大设备提供商纷纷推出IMS的商用或试验产品，部分运营商也开始进行IMS业务的试商用或试验。IMS将逐渐成为下一代网络的核心控制层。但目前全球IMS网络多数处于初级阶段，应用方式也处于业界探讨当中。

　　三、IMS网络业务特点

　　早期的移动通信核心网络没有单独的业务层概念，所有业务都由核心网络提供，业务功能简单。增加新业务功能时通常通过增强交换机功能和增加业务节点来提供，因此能够为用户提供的业务非常有限。

　　随着智能网技术的发展，用户能够享受的业务才逐步增加。核心网络负责提供基本业务核心网络和用户常用的补充业务。移动通信网络开始分离出独立的业务层，核心网络支持业务交换功能，在核心网络不更改的情况下增加新业务，新的增值业务主要由智能网提供。

　　IMS网络能够提供强大的业务功能。此时核心网只提供基本业务连通功能，提供与其他网络互通能力，并提供完善的业务触发管理机制。核心网着重于解决业务融合、QoS、漫游控制等问题。IMS提供统一的业务层，提供所有增值业务。

　　IMS业务具有业务多样化、终端智能化、网络开放化、业务融合化的特点。

　　随着用户需求的不断增加，未来移动通信业务呈现多样化的发展趋势，开始从单一服务向多种服务转变，从标准业务向本地化和个性化发展。运营商开始注重提供差异化业务以增强竞争力，进行不同的市场细分和内容分类，针对不同的细分市场提供灵活的业务分类，业务更新速度加快。运营商能够基于IMS开发种类繁多的业务，包括消息业务（例如即时消息、彩信等）、移动娱乐业务（例如网络游戏、铃声下载、音乐下载和点播等）、移动办公业务（例如企业门户、移动视频会议等）、个人助理（例如个人信息助理、移动地址本等）、位置业务、移动商务（例如移动支付、移动银行、移动股票交易、移动广告等）。

　　终端智能化是IMS业务模式的必要条件。IMS业务种类多、变化快，在IMS网络架构下，业务的智能多是由应用服务器和终端来实现的，很多新业务都需要终端软件的配合，只有采用开放平台的智能终端才能满足需求。近年来终端技术快速发展，智能终端操作系统、处理能力、存储技术、电池等都基本成熟，智能化终端在技术上得到了充分的支持，其销量也快速增长，得到了消费者的认可。

　　IMS网络具有开放化的特点。IMS完全采用端到端的SIP协议和其它IETF的协议，这些协议本身具有开放性和良好的可扩展性，其目标是利用SIP协议来统一整合多媒体应用和个人通信，建立统一的业务平台为运营商提供开放性的多媒体业务开发环境，独立于接入技术。

　　目前很多业务的区分都是根据不同网络、不同实现技术而产生的，例如SMS、MMS。业务融合是用户的实际需求，这样能够方便用户的使用，并且也方便运营和管理。IMS网络是面向全IP的网络，提供了移动性、QoS，以及多业务集中触发管理等机制，为业务融合提供了有力的技术支撑。

　　四、IMS业务体系架构

　　3GPP标准为业务的开发提供了三种机制，即针对IP业务的CAMEL功能、开放业务结构（简称OSA）和会话初始协议（简称SIP），并在不同的版本中给出了相应的定义。在UMTS R5中，开放、融合的业务架构改变了业务提供和业务开发模式，这种改变可快速提供新业务。在以往的业务开发模式中，业务的开发是一种“垂直型”模型，与下层网络紧密结合：

　　（1）业务的发布与网络结构有关，不同的网络可能需要发布不同的版本；

　　（2）不同的网络之间，业务交互困难，业务融合难度大；

　　（3）业务实现复杂，开发周期长，投资收益低，不利于第三方开发。

　　IMS引入了新型业务开发模式，业务的开发呈现“水平型”结构，业务与下层网络松耦合：

　　（1）符合协议标准的业务，可发布于任何网络，只需一个版本；

　　（2）具有快速、易用、灵活、动态的业务开发环境；

　　（3）通过SIP、API（如Parlay），使业务间具有良好的集成关系；

　　（4）开发难度和周期大大减少，投资收益高，第三方开发者只需要了解SIP、API，而不需深入了解电信网络知识。

　　1. IMS支持的业务架构

　　为了适应下一代网络业务与控制分离的原则，IMS必须提供开放的接口来接入各种业务服务器，允许各种业务提供商通过标准的接口向网络提供服务。

　　IMS的业务框架是IMS系统比较成功的一个方面，通过基于SIP的ISC（Internal Service Control）接口，由S-CSCF与各种应用服务器组成。由于IMS融合了语音和数据业务，又结合了IP网的灵活性和SIP的可扩展性，使得IMS支持的业务更加丰富。R5在业务方面除原有的CAMEL、OSA之外，新支持SIP AS。IMS的业务架构要能适应不同业务的接入要求，IMS业务架构由S-CSCF以及各种应用服务器组成，与当前普遍采用的开放性业务架构一致，都是三层结构：第一层是应用服务器（AS）；第二层是业务能力服务器（SCS）；第三层是S-CSCF。

　　（1）应用服务器层

　　应用服务器层：AS（Application Server）提供业务逻辑，用来支持用户的各种业务属性。根据所支持业务类型的不同分为以下三种：

　　①SIP应用服务器：完成Internet业务，由于ISC采用了SIP，故可直接于S-CSCF相连，CSCF能以SIP服务器的方式直接调用这些业务，减少了信令转换。SIP基于C/S模式，是一种多媒体会话的应用层控制信令，完成双方或多方多媒体会话的创建、修改和终止等工作，以提供IP电话和基于IP的多媒体会话业务。其业务逻辑的提供可通过脚本语言、SIP-CGI或API（如Servlet等）编程实现。

　　②OSA应用服务器：完成基于OSA API开发的第三方业务。UMTS定义了OSA来允许第三方业务提供商进行新业务的开发，由OSA提供的安全API来接入UMTS，使用网络的性能，而不再受限于运营商提供的业务。不同的应用提供商就可以通过开放的网络访问接口获得底层网络的承载能力，并进行应用开发。

　　③CAMEL SE：完成传统的移动智能网业务。

　　（2）业务能力服务器层

　　由于OSA API和CAMEL环境不支持基于SIP和扩展SIP的ISC接口，所以出现了中间层――业务能力服务器层。

　　①OSA SCS：完成OSA API与ISC接口的信令进行映射。通过SIP方式执行一个或多个OSA业务能力特征（OSA SCF）

　　②IM-SSF：其行为类似于传统智能网的呼叫控制功能和业务转换功能，使现有的基于CAMEL业务环境的增值业务能继续提供，并生成新的增值业务。SSF完成了CAP与SIP的转换，是SIP和CAMEL间互通模块。

　　（3）业务控制层S-CSCF

　　S-CSCF通过ISC接口与业务平台相连，在S-CSCF看来，SIP AS、OSA SCS和IM-SSF都执行相同的接口行为，ISC使得各种Server都能接入IMS。这里S-CSCF检测是否并如何包含业务逻辑来提供增值业务。同时，S-CSCF使用Cx接口从HSS中提取用户配置信息，再由S-CSCF使用ISC接口与不同业务平台互相通信。

　　AS和CSCF之间采用ISC通信，选择采用单一的业务控制接口是为了避免增加S-CSCF的复杂性。AS通过VXML来调用MRFC，从而支配系统资源，来实现用户服务。现在的AS一般基于J2EE规范，应用可以是基于EJB的，通过SIP Servlet和SIP实体对话，通过HTTP Servlet和Web实体对话。

　　2. IMS业务提供框架

　　IMS中的业务提供是基于在归属域中的业务控制，如所有消息都是通过在归属域中的S-CSCF路由的。在其业务提供框架中，S-CSCF根据从HSS下载的触发信息，直接将SIP消息转发给AS，完成将业务逻辑转换成业务配置的应用。

　　3. IMS三种支持业务分析

　　IMS提供的连在CSCF上的三种业务平台，分别针对不同种类的业务提出的。

　　（1）基于SIP的业务应用

　　SIP是由IETF提出的IP电话信令协议。主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换的通信，从而构成下一代的增值业务平台，对电信、银行、金融等行业提供更好的增值业务。

　　在IMS业务体系中，S-CSCF相当于是软交换的呼叫控制平台，IMS基于SIP的业务平台是通过专用的SIP AS实现的，实现IM（即时通信）、点击呼叫、Web800、Presence、会议电话、数字传真、多媒体消息、VOD、彩铃、彩名、可视电话等丰富的实时和非实时的多媒体业务。

　　（2）基于OSA的业务应用

　　IMS支持PARLAY/OSA标准业务接口，不仅可以完美地实现传统的基本电信业务，如：呼叫前转、呼叫等待、多方通话、主叫显示、主叫显示限制、呼叫限制等，而且可以为第三方业务供应商提供标准接口，大大提高运营商提供新业务的能力。

　　（3）基于CAMEL的业务应用

　　CAMEL业务是一种网络特性而不是补充业务，它采用智能网的原理，通过增加智能网的功能模块，即使当用户漫游出归属PLMN，网络运营者也可以为用户提供运营者特定的业务。为保护运营商已有的投资，IMS提供了对传统的智能网络的接口，可以通过SIP/INAP/CAMEL/WIN接口接入SCP，支持传统的智能业务，如预付费、虚拟专网、卡类业务等，目前移动网络中应用的预付费业务、VPN等业务都是采用这种方式实现的，从而实现了对已有智能业务的完美继承。

　　五、基于IMS的业务

　　近两年的时间，运营商与设备厂商对IMS倾注了空前的关注。IMS在不同的程度上被认同为下一代网络（NGN）的核心、传输新的IP业务的主要机制、固网和移动网络完全融合的基础以及电信运营商用来对抗互联网上IP电话挑战的对策。

　　目前，手机厂商已经在新款手机中集成IMS功能，一些厂商也在开发基于PC机的IMS客户端。在业务创新的驱动下，IMS可带动应用开发、内容提供、网络平台、系统软件、终端设备、芯片设计及设备制造等为核心的信息产业价值链。一些主要的设备厂商、主流IT提供商已开始致力于开发IMS构架。

　　IMS综合业务方案提供业务主要包括：PoC（PTT over Cellular）对讲类业务，可以提供Ad-hoc会话、预定义群组会话、聊天等功能。PoC业务是一种语音服务，可使用户在很短的呼叫时间内方便地与一组联系人通话，类似于网上聊天的群组功能。用户手机上可以显示群组中每个用户的状态，群组的建立可以跨越地域的限制。目前这种应用已经发展到比较成熟的阶段，一些手机上已实现了该功能。

　　多媒体通信类业务，如视频共享业务、信息共享等。除了传统的语音信息之外，可以进行图片、视频和文件等数据的共享和传输，从而进行内容更加丰富具体的信息交换。使用视频共享，用户可以在手机通话的同时在手机上观看实况录像或视频片段的多媒体服务。视频图像可以在通话的两个电话间发送，通话双方都能看到同一视频图像并就此讨论，并可以在不中断通话的同时结束视频共享。目前已经有一些手机集成了视频共享服务这一业务。

　　Messaging业务，主要提供即时消息的功能，同时可以作为消息网关和其他消息系统互通（SMS，MMS）。语音、图片、视频都可以作为短信载体发送，利用网络的高速数据优势来完成多媒体消息的提交、存储和转发等功能。

　　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。IMS可将不同网络如固网、移动网和企业网融合为全IP。另外，它还可为不同的无线网技术如GSM、CDMA和WLAN建立通用的核心。目前，一些厂商已推出基于IMS的手机，可通过固定网络拨打电话，当用户在室外处于移动状态时，该机为普通的移动电话；当用户在家中或办公室，就可以通过室内接入点将通话无缝地转到固定宽带网络上。

　　UM（统一消息）业务，根据用户的意愿、位置等信息，提供消息的转换等功能。

　　Conference业务，运行用户在线召集、召开语音，消息类的多媒体会议，为用户提供各种会议操作和丰富的业务体验。

　　六、结束语

　　IMS作为未来移动、固网融合的发展方向，正吸引着越来越多运营商、厂商的关注，也使NGN的概念更加清晰、实现更加迅速。

作者：李侠宇 来源：电信网技术