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NGN中IMS子系统最新相关标准化情况
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摘要 本文详细介绍了TISPAN对IMS子系统的标准情况以及最新进展，并给出了在IMS子系统标准化上TISPAN和3GPP之间的主要差异。
1、概述
IP多媒体子系统（IMS）由第3代移动通信合作计划（3GPP）组织在R5版本中提出，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。现在通常提到的IMS实际有狭义和广义两种概念，狭义特指3GPP R5版本以后的网络核心控制层所涉及的逻辑功能实体，广义是对基于IMS网络架构的统称。本文从狭义角度出发，侧重对网络核心控制部分相关内容的描述。
对IMS进行标准化的国际标准组织主要有3GPP和TISPAN。3GPP侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求，并统一由3GPP完善，最终实现IMS对固定接入和移动接入的统一控制。本文主要详细介绍TISPAN的相关研究情况。
2、TISPAN IMS相关标准化情况
TISPAN全称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking，2003年9月成立，专门对NGN进行研究和标准化工作。TISPAN分为八个工作组分别负责业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全、网络管理方面的研究和标准化工作，主要的研究领域又分成多个研究项目分别进行，如NGN、FMMS（Fixed Multimedia Short message）等。
TISPAN是国际上成立较早的专门针对NGN进行研究的标准组织，并且对IMS的研究直接基于3GPP Release7，在国际NGN标准研究方面已经产生了非常重要的影响。
TISPAN的工作方式和3GPP类似，采用分阶段发布不同版本的方式，目前已经发布了R1版本相关规范，并正在开展R2阶段的研究工作。
（1）R1阶段
架构方面，TISPAN采用3GPP R7（见TS 23.228 v.7.2.0）定义的IMS架构，并针对固定的特殊要求进行了相关修订；提出了网络附着子系统（NASS）和资源控制子系统（RACS）；对整个体系架构所包含的子系统和功能实体间的接口进行了定义；定义了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统（PES）的实现方案等。协议方面，对3GPP已经定义的相关接口协议，针对固定的特殊需求进行了相关的修订；定义了NASS与外部接口的协议；定义了RACS和外部接口的协议。业务方面，定义了传统电信网络中补充业务在IMS架构中的实现等等。
（2）R2阶段
目前还主要处于需求分析阶段，比较受关注的项目有RACS R2版本的研究、网络电视（IPTV）、固定移动融合（FMC）、家庭网络、PES架构的完善。目前这些项目的进展不大。迫于各种压力，在最近召开的TISPAN 10Ter会议上，TISPAN明确架构的研究工作可以不受需求分析方面进展情况的约束和限制，可在开展工作的同时逐步完善。
2.1 R1阶段IMS相关标准
TISPAN中和IMS功能体系架构相关的标准主要有三个：
1）IMS功能架构
对应的标准：ETSI ES 282 007：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks（TISPAN）：IP Multimedia Subsystem（IMS）；Functional Architecture”。
2）IP多媒体子系统（IMS）
ETSI ES 282 006：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking（TISPAN）；IP Multimedia Subsystem（IMS）；Stage 2”[3GPP TS 23.228 v.7.2.0，modified]。
3）基于IMS的PSTN／ISDN仿真子系统功能架构
ETSI TS 182 012：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks（TISPAN）；IMS-based PSTN/ISDN Emulation Subsystem（PES）；Functional Architecture”。
2.1.1 IMS功能架构
在ETSI ES 282 007中，主要给出了IMS子系统所包含的功能实体，IMS子系统相关的功能实体之间的内部接口以及这些功能实体和IMS子系统外部功能实体之间的接口。图1是TISPAN IMS子系统所包含的功能实体。
图1 NGN TISPAN IMS的结构
1）呼叫会话控制功能（CSCF）
CSCF负责建立、监视、支持和释放多媒体会话和管理用户的业务交互，CSCF可以作为代理CSCF（P-CSCF）、服务CSCF（S-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）。P-CSCF是用户终端到IMS的第一个接触点；S-CSCF真正处理会话；I-CSCF是到被叫用户所有会话的接触点。和3GPP有所不同，TISPAN所定义的P-CSCF嵌入了ALG功能并增加了和NASS之间的接口。
2）媒体网关控制功能（MGCF）
MGCF控制中继媒体网关，包括分配、修改和释放媒体网关的资源，同时和CSCF以及电路交换网进行通信并执行ISUP协议和SIP协议之间的转换，还支持SIP到非会话类的SS7信令之间的协议转换。
3）多媒体资源功能控制器（MRFC）
MRFC解析来自AS的信息（经S-CSCF传送），相应的控制MRFP，并和MRFP一起提供多路会议桥、回铃音和编解码转换。
4）中断网关控制功能（BGCF）
BGCF确定将呼叫接续到哪一个PSTN网络，即确定相关的MGCF。
2.1.2 IP多媒体子系统（IMS）
ETSI ES 282 007是针对固定接入对IMS的特殊需求，基于IMS R7版本（具体是3GPP TS 23.228 v.7.2.0）所作的修订。
NGN中IMS子系统和3GPP中IMS子系统之间的差异和需要扩展的功能实体主要有：
1）P-CSCF
P-CSCF和PDF之间的接口为Gq接口，该接口只适用于具有一定资源管理能力的IP-CAN，并且假设终端设备可以明确地发出资源预留请求，但是固定终端一般不支持主动发出资源预留请求这种方式，所以在TISPAN中专门定义了P-CSCF和RACS之间接口为Gq’接口，通过该接口可以支持网络侧发起的资源预留请求。
同时TISPAN还在P-CSCF上增加了ALG功能，以便支持NA（P）T功能，保证位于不同地址域的终端之间媒体信息能够正常进行交互。
接入安全方面，TISPAN提出了NASS绑定的解决方案，在采用NASS绑定的终端和P-CSCF之间不需要启用IPSec安全机制。P-CSCF需要根据接入方式、端口和信令协议上的差异进行判断，确认和用户终端之间是否需要启动IPSec安全机制。如果确认不需要则P-CSCF还需要扩展相关的功能以便和NASS中的CLF进行交互获得用户终端的接入线绑定信息。而在3GPP中，P-CSCF和用户终端必须要启用IPSec安全机制，所以在NGN中P-CSCF扩展相关的功能进行判断，并需要和NASS中的CLF进行交互。
2）S-CSCF
S-CSCF需要扩展相关的功能以及和UPSF之间交互的接口，以便传送和NASS绑定相关的鉴权信息，并根据用户的属性执行不同的鉴权流程。
NASS绑定的鉴权流程如图2所示。
图2 NASS绑定方式下用户注册和认证流程
TISPAN中规定用户注册和认证流程除了可以采用3GPP规定的3GPP-AKA方式之外，对于某些固定终端可以采用NASS绑定的认证方式，NASS绑定是基于用户线标识的认证方式。用户接入线标识信息静态配置于UPSF中，然后和注册过程中获得的接入线标识信息比较进行认证，注册过程中的接入线标识信息由IMS核心网接入点P-CSCF从NASS子系统的CLF功能实体中提取，并插入到注册消息中。NASS绑定方式与3GPP-AKA方式的不同点在于不需要双向认证，而且从信令流程上看采用NASS绑定认证方式的终端只需要和IMS核心网络之间进行一次信息交互。
3）MGCF
TISPAN要求MGCF支持TCAP协议，并支持SIP到TCAP的互通功能，以便在和PSTN进行互通时支持MWI和CCBS（Completion of Communications to Busy Subscriber）、CCNR（Completion of Communications to No Response）业务。
2.1.3 基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构
ETSI TS 182 012中给出了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构（也称为IMS-based PES），以便利用IMS网络并通过增加相应的功能实体以及对IMS子系统相关功能的扩展实现对传统PSTN终端和ISDN终端的支持，具体的功能结构如图3所示。
图3 TISPAN PES功能结构
PES在IMS功能结构的基础上增加了功能实体AGCF（接入网关控制功能），同时PES中的所有业务（包括基本业务、补充业务和增值业务）统一由业务应用平面实现。
AGCF的主要功能是使用H.248协议控制驻地网关和接入媒体网关，和RACS和NASS进行交互，进行SIP/SIP-I协议和H.248协议之间的转换。AGCF不实现任何业务，即使最基本的呼叫也需要接续到S-CSCF上实现，相关的补充业务和增值业务则完全在业务应用层实现，所以AGCF仅仅是一个网络接入点，有点类似P-CSCF。
为实现PES业务对业务应用层面的特殊要求，业务应用平面需要解析和终结封装ISUP协议的SIP消息，还应该能够通过S-CSCF与AGCF使用SUBSCRIBE/NOTIFY机制进行交互。
2.2 R2阶段IMS相关研究情况
TISPAN R2阶段工作正在进展过程中，目前已经确定的和IMS相关的项目是对IMS-base PES继续进行完善，因为在目前发布的R1版本相关规范中，还有很多关键性的问题没有解决。
IPTV的研究工作也可能对IMS子系统产生影响，在最近召开的TISPAN 10ter会议上基本上确定同时启动对基于IMS的IPTV架构和非基于IMS的IPTV架构的研究。基于IMS的IPTV架构将直接基于R1阶段的研究成果，重用IMS的相关功能实体，通过适当增加新的功能实体以及对现有功能实体相关功能的扩充，实现对IPTV业务的支持；非基于IMS的IPTV架构则根据IPTV业务的需求提出特有的功能实体和功能架构，和IMS子系统之间为互通关系。
另外，TISPAN对FMC和RACS R2的研究也有可能影响到IMS子系统。
3、综述
IMS作为融合固定接入和移动接入的统一架构，是电信网发展和演进的未来方向，它提供的丰富业务能力将使电信网的发展展开新的篇章。目前针对移动接入的IMS已经相对成熟，制造商提供的相关设备的功能也相对成熟和完备；针对固定接入方面，特别是PES方面，还有一些问题没有解决，研究和标准工作都相对滞后。IMS主要被用来提供多媒体业务，IPTV和FMC研究工作在NGN领域的展开将推动IMS向新的阶段发展。
作者：李海花 来源：电信网技术
1、概述
IP多媒体子系统（IMS）由第3代移动通信合作计划（3GPP）组织在R5版本中提出，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。现在通常提到的IMS实际有狭义和广义两种概念，狭义特指3GPP R5版本以后的网络核心控制层所涉及的逻辑功能实体，广义是对基于IMS网络架构的统称。本文从狭义角度出发，侧重对网络核心控制部分相关内容的描述。
对IMS进行标准化的国际标准组织主要有3GPP和TISPAN。3GPP侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求，并统一由3GPP完善，最终实现IMS对固定接入和移动接入的统一控制。本文主要详细介绍TISPAN的相关研究情况。
2、TISPAN IMS相关标准化情况
TISPAN全称是Telecommunication and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking，2003年9月成立，专门对NGN进行研究和标准化工作。TISPAN分为八个工作组分别负责业务、体系、协议、号码与路由、服务质量、测试、安全、网络管理方面的研究和标准化工作，主要的研究领域又分成多个研究项目分别进行，如NGN、FMMS（Fixed Multimedia Short message）等。
TISPAN是国际上成立较早的专门针对NGN进行研究的标准组织，并且对IMS的研究直接基于3GPP Release7，在国际NGN标准研究方面已经产生了非常重要的影响。
TISPAN的工作方式和3GPP类似，采用分阶段发布不同版本的方式，目前已经发布了R1版本相关规范，并正在开展R2阶段的研究工作。
（1）R1阶段
架构方面，TISPAN采用3GPP R7（见TS 23.228 v.7.2.0）定义的IMS架构，并针对固定的特殊要求进行了相关修订；提出了网络附着子系统（NASS）和资源控制子系统（RACS）；对整个体系架构所包含的子系统和功能实体间的接口进行了定义；定义了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统（PES）的实现方案等。协议方面，对3GPP已经定义的相关接口协议，针对固定的特殊需求进行了相关的修订；定义了NASS与外部接口的协议；定义了RACS和外部接口的协议。业务方面，定义了传统电信网络中补充业务在IMS架构中的实现等等。
（2）R2阶段
目前还主要处于需求分析阶段，比较受关注的项目有RACS R2版本的研究、网络电视（IPTV）、固定移动融合（FMC）、家庭网络、PES架构的完善。目前这些项目的进展不大。迫于各种压力，在最近召开的TISPAN 10Ter会议上，TISPAN明确架构的研究工作可以不受需求分析方面进展情况的约束和限制，可在开展工作的同时逐步完善。
2.1 R1阶段IMS相关标准
TISPAN中和IMS功能体系架构相关的标准主要有三个：
1）IMS功能架构
对应的标准：ETSI ES 282 007：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks（TISPAN）：IP Multimedia Subsystem（IMS）；Functional Architecture”。
2）IP多媒体子系统（IMS）
ETSI ES 282 006：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking（TISPAN）；IP Multimedia Subsystem（IMS）；Stage 2”[3GPP TS 23.228 v.7.2.0，modified]。
3）基于IMS的PSTN／ISDN仿真子系统功能架构
ETSI TS 182 012：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks（TISPAN）；IMS-based PSTN/ISDN Emulation Subsystem（PES）；Functional Architecture”。
2.1.1 IMS功能架构
在ETSI ES 282 007中，主要给出了IMS子系统所包含的功能实体，IMS子系统相关的功能实体之间的内部接口以及这些功能实体和IMS子系统外部功能实体之间的接口。图1是TISPAN IMS子系统所包含的功能实体。
1）呼叫会话控制功能（CSCF）
CSCF负责建立、监视、支持和释放多媒体会话和管理用户的业务交互，CSCF可以作为代理CSCF（P-CSCF）、服务CSCF（S-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）。P-CSCF是用户终端到IMS的第一个接触点；S-CSCF真正处理会话；I-CSCF是到被叫用户所有会话的接触点。和3GPP有所不同，TISPAN所定义的P-CSCF嵌入了ALG功能并增加了和NASS之间的接口。
2）媒体网关控制功能（MGCF）
MGCF控制中继媒体网关，包括分配、修改和释放媒体网关的资源，同时和CSCF以及电路交换网进行通信并执行ISUP协议和SIP协议之间的转换，还支持SIP到非会话类的SS7信令之间的协议转换。
3）多媒体资源功能控制器（MRFC）
MRFC解析来自AS的信息（经S-CSCF传送），相应的控制MRFP，并和MRFP一起提供多路会议桥、回铃音和编解码转换。
4）中断网关控制功能（BGCF）
BGCF确定将呼叫接续到哪一个PSTN网络，即确定相关的MGCF。
2.1.2 IP多媒体子系统（IMS）
ETSI ES 282 007是针对固定接入对IMS的特殊需求，基于IMS R7版本（具体是3GPP TS 23.228 v.7.2.0）所作的修订。
NGN中IMS子系统和3GPP中IMS子系统之间的差异和需要扩展的功能实体主要有：
1）P-CSCF
P-CSCF和PDF之间的接口为Gq接口，该接口只适用于具有一定资源管理能力的IP-CAN，并且假设终端设备可以明确地发出资源预留请求，但是固定终端一般不支持主动发出资源预留请求这种方式，所以在TISPAN中专门定义了P-CSCF和RACS之间接口为Gq’接口，通过该接口可以支持网络侧发起的资源预留请求。
同时TISPAN还在P-CSCF上增加了ALG功能，以便支持NA（P）T功能，保证位于不同地址域的终端之间媒体信息能够正常进行交互。
接入安全方面，TISPAN提出了NASS绑定的解决方案，在采用NASS绑定的终端和P-CSCF之间不需要启用IPSec安全机制。P-CSCF需要根据接入方式、端口和信令协议上的差异进行判断，确认和用户终端之间是否需要启动IPSec安全机制。如果确认不需要则P-CSCF还需要扩展相关的功能以便和NASS中的CLF进行交互获得用户终端的接入线绑定信息。而在3GPP中，P-CSCF和用户终端必须要启用IPSec安全机制，所以在NGN中P-CSCF扩展相关的功能进行判断，并需要和NASS中的CLF进行交互。
2）S-CSCF
S-CSCF需要扩展相关的功能以及和UPSF之间交互的接口，以便传送和NASS绑定相关的鉴权信息，并根据用户的属性执行不同的鉴权流程。
NASS绑定的鉴权流程如图2所示。
TISPAN中规定用户注册和认证流程除了可以采用3GPP规定的3GPP-AKA方式之外，对于某些固定终端可以采用NASS绑定的认证方式，NASS绑定是基于用户线标识的认证方式。用户接入线标识信息静态配置于UPSF中，然后和注册过程中获得的接入线标识信息比较进行认证，注册过程中的接入线标识信息由IMS核心网接入点P-CSCF从NASS子系统的CLF功能实体中提取，并插入到注册消息中。NASS绑定方式与3GPP-AKA方式的不同点在于不需要双向认证，而且从信令流程上看采用NASS绑定认证方式的终端只需要和IMS核心网络之间进行一次信息交互。
3）MGCF
TISPAN要求MGCF支持TCAP协议，并支持SIP到TCAP的互通功能，以便在和PSTN进行互通时支持MWI和CCBS（Completion of Communications to Busy Subscriber）、CCNR（Completion of Communications to No Response）业务。
2.1.3 基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构
ETSI TS 182 012中给出了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系统功能架构（也称为IMS-based PES），以便利用IMS网络并通过增加相应的功能实体以及对IMS子系统相关功能的扩展实现对传统PSTN终端和ISDN终端的支持，具体的功能结构如图3所示。
PES在IMS功能结构的基础上增加了功能实体AGCF（接入网关控制功能），同时PES中的所有业务（包括基本业务、补充业务和增值业务）统一由业务应用平面实现。
AGCF的主要功能是使用H.248协议控制驻地网关和接入媒体网关，和RACS和NASS进行交互，进行SIP/SIP-I协议和H.248协议之间的转换。AGCF不实现任何业务，即使最基本的呼叫也需要接续到S-CSCF上实现，相关的补充业务和增值业务则完全在业务应用层实现，所以AGCF仅仅是一个网络接入点，有点类似P-CSCF。
为实现PES业务对业务应用层面的特殊要求，业务应用平面需要解析和终结封装ISUP协议的SIP消息，还应该能够通过S-CSCF与AGCF使用SUBSCRIBE/NOTIFY机制进行交互。
2.2 R2阶段IMS相关研究情况
TISPAN R2阶段工作正在进展过程中，目前已经确定的和IMS相关的项目是对IMS-base PES继续进行完善，因为在目前发布的R1版本相关规范中，还有很多关键性的问题没有解决。
IPTV的研究工作也可能对IMS子系统产生影响，在最近召开的TISPAN 10ter会议上基本上确定同时启动对基于IMS的IPTV架构和非基于IMS的IPTV架构的研究。基于IMS的IPTV架构将直接基于R1阶段的研究成果，重用IMS的相关功能实体，通过适当增加新的功能实体以及对现有功能实体相关功能的扩充，实现对IPTV业务的支持；非基于IMS的IPTV架构则根据IPTV业务的需求提出特有的功能实体和功能架构，和IMS子系统之间为互通关系。
另外，TISPAN对FMC和RACS R2的研究也有可能影响到IMS子系统。
3、综述
IMS作为融合固定接入和移动接入的统一架构，是电信网发展和演进的未来方向，它提供的丰富业务能力将使电信网的发展展开新的篇章。目前针对移动接入的IMS已经相对成熟，制造商提供的相关设备的功能也相对成熟和完备；针对固定接入方面，特别是PES方面，还有一些问题没有解决，研究和标准工作都相对滞后。IMS主要被用来提供多媒体业务，IPTV和FMC研究工作在NGN领域的展开将推动IMS向新的阶段发展。
作者：李海花 来源：电信网技术
