IMS与电信网络的融合

摘要　分析了电信网络融合产生的原因及内涵，对3GPP IMS做了简单介绍，最后就IMS对电信网络融合的作用做了分析说明。

1、电信网络融合产生的背景

　　传统的固定网络运营商和移动网络运营商，由于各自网络所特有的接入方式不同，因此在网络建设上有不同的发展方向。传统固定网络运营商依然延续其传统的双绞线POTS接入方式，为企业和家庭用户提供固定语音业务。随着xDSL接入技术的到来，固定网络运营商依然使用双绞线为用户提供宽带接入业务。固定网络运营商无法为用户提供全方位的服务（尤其是移动中的业务），提供的固定方式的接入，用户只能在固定的场所和终端上使用。

　　传统的移动网络运营商无论是采用何种无线技术，其接入特点是具有良好的用户移动性。但是，相对于固定网络xDSL接入的高速率、高带宽，移动网络所提供的各种无线接入方式均无法与之匹敌。

　　随着Internet的不断普及，基于Internet的IP应用大量出现，固定网络用户已经不再满足于使用双绞线方式通过PC终端访问Internet，而希望使用一个多功能的移动终端，无论移动到何处，也可以随时随地享受相同的IP多媒体业务，而不受接入手段的限制。此外，在业务结算方面，用户也希望运营商可以提供统一的业务计费账单，即在一张账单上包括所有业务的计费详单。

　　同时，随着IP技术的不断发展以及在用户中普及度的提高，运营商不得不对IP技术高度重视。此外，业内市场竞争激烈，利润值急速下降，也使运营商不得不寻找新的业务增长点。相对于传统TDM信令的业务实现方式，基于IP技术的业务实现方式具有方便灵活、快速通用的特点，并且在网络建设成本上也具有独特的优势。因此，固定网络运营商和移动网络运营商纷纷把其下一代网络（NGN）演进的方向，不约而同地指向了基于IP技术的网络。

　　因此，可以看到，无论是从固定网络和移动网络演进的大方向上看，还是从用户对电信业务融合的需求上看，为了满足用户对新兴业务的需求，实现全方位立体化的贴身服务，提高用户的忠诚度、降低转网率、提高ARPU值、降低网络建设和运营成本，创造一个融合的网络一定是电信网络发展的趋势。

2、电信网络融合的含义

　　融合是一个永恒的主题，其含义也非常广泛。这里所说的电信网络融合是固定网络和移动网络的融合FMC。网络融合的含义是宽泛的，可以从多个层面、多个角度进行融合的思考。从电信运营的角度上，主要包括业务层面的融合、网络层面的融合和运维支撑系统的融合。网络融合的主要目标是用户不论在固定环境中还是在移动环境中，都可以享受到相同的业务应用。

　　2.1　业务层面的融合

　　从业务层面的融合来看，主要表现在为不同接入方式的用户提供统一的业务使用环境和更加丰富多彩的综合电信业务，例如给用户提供统一账单、统一的用户号码、统一的业务应用等。目前，业界讨论较多的是业务交付平台（SDP）的概念，SDP的目的是将网络的功能进行抽象后提供给业务的开发者，并通过网络抽象层和网络暴露层提供不同的开放程度，从而实现对业务开发者的控制。SDP还处于研究阶段，其功能框架还在不断地完善，实现统一的业务平台将经历一个逐步演进的过程。在实现基于SDP的统一业务平台之前，业务层融合可以通过多种技术手段来实现。比如基于智能网而实现的融合、共用业务引擎或者共用应用服务器实现业务层面的融合。业务层面的融合不仅可以实现业务的跨网使用，同时也改变了业务的运营和管理模式。这种融合有利于运营商降低业务开发和部署的成本，加快业务提供速度，提高网络运行效率。

　　2.2　网络层面的融合

　　网络层面的融合从NGN的分层网络架构上来看，包括控制层的融合、传送层的融合、接入层的融合以及终端设备层的融合。

　　控制层提供呼叫的控制功能，包括呼叫建立、路由选择和资源管理等功能。随着网络的不断演进，软交换技术先后被引入到固定网络和移动网络，实现了控制、承载和业务的分离。由于IP多媒体子系统（IMS）与接入技术无关的特性，为网络融合在控制层面的实现提供了可能性，因此IMS是网络融合在控制层面的一种具体实现。目前，基于IMS的网络融合得到了设备厂商和运营商的广泛支持。3GPP、ITU以及TISPAN标准组织都在研究基于IMS的融合，并制定相应的标准。

　　传送层是指为上层业务提供公共承载的网络层面，它是一个基于分组交换的网络，提供统一的业务数据和控制信令的传输承载，目前主要以IP技术为发展方向。因此，传送层的融合主要体现为IP承载网的统一。目前，几乎所有的运营商在考虑网络演进时，都是朝着全IP方向进行的。

　　接入层的融合主要是指固定接入方式和移动接入方式的融合。比如英国电信已经商用的Bluephone方案中就将BlueTooth与GSM在网络侧做了融合，用户经由双模终端在室外通过GSM网络接入到PLMN核心网络，在室内通过BlueTooth经ADSL网络接入PLMN核心网，用户可以享受更低的资费。总之，接入层的融合应能够体现固定接入方式和移动接入方式的互补，发挥各自的优势。共同为用户提供“无处不在”的业务体验和高质量、低价格的服务。

　　终端设备层的融合主要体现在双模终端和多模终端，实现固定网络和移动网络之间的无缝漫游与切换。融合终端的方案与融合业务方案密切相关，融合终端的业务能力与具体的方案密切相关，甚至需要运营商参与业务定制。

　　2.3　运维支撑系统的融合

　　运维支撑系统的融合主要是指运营管理支撑系统和网管系统的融合。

　　运营管理支撑系统的融合主要包括融合的计费账务系统、融合的结算系统和融合的充值平台。运营管理支撑系统融合的关键特性是要高度的系统集成化，把各式各样分离的业务系统融合、串联起来，形成统一的整体，实现内部业务流程和外部业务流程的顺畅通达和统一协调，进而实现用户层面的统一计费、统一账单和业务捆绑，从而整体提升企业管理水平、运营效率和服务能力。

　　运维支撑系统融合的另外一种实现方式是用综合的网管系统管理多种网络，综合网管系统通过一个网管系统就能对互联的不同网络实施各种管理和控制，从而实现对全网的综合管理，实现全网故障分析和故障定位、全网性能综合分析等功能。这样既便于维护、使用，也可以提高该系统的利用率。但是考虑到已有网管系统的建设缺乏统一部署、管理机构分散等问题，建设综合网管系统的难度很大。不过，中国电信已经在积极部署实施综合网管系统项目。

　　可以看到，融合的运维支撑系统不仅能给用户带来更多的方便，也能给用户提供更多的实惠，增加用户的忠诚度。

3、3GPP IMS的简介

　　随着Internet IP技术的不断普及，电信运营商更多地关注着IP多媒体业务的发展。但是，对于传统电信运营商来说，Internet的运营和商业模式一开始就不是好的赢利模式。在这个商业模式里面，电信运营商仅仅扮演了提供IP管道的角色。这样就出现电信运营商在带宽的建设投入与业务收入不成比例的现象，最终将使电信运营商难以维持生存。在高度全球化和高度竞争的时代，一方面要减低运营成本，另一方面要不断开拓新的业务收入来源，这迫使电信运营商们一直在追求和找寻一种新一代的网络，企图以此满足这两方面的要求。而IMS技术的出现正好满足了电信运营商的需求，已经成为近年来最热门的技术话题。

　　IMS是3GPP在2002年3月完成的R5版本的核心网结构上引入的。在R5核心网上最初引入IMS的出发点是为了在移动网上以最大的灵活性提高IP多媒体业务而设计一个业务体系框架。IMS作为3GPP在R5版本中提出的IP多媒体架构，到目前为止有R5、R6和R7三个版本。3GPP R6的IMS已经在2004年12月进行了冻结。R6版本在网络架构方面与R5版本没有太大的变更，主要是更改计费架构，支持WLAN接入等，如图1所示。正在制定的R7版本，3GPP主要考虑支持通过CS域承载IMS话音、通过PS域提供紧急服务、提供基于WLAN的IMS话音与GSM网络的电路域的互通、提供xDSL和CableModem等固定接入方式。


图1　3GPP R6网络参考图

　　3GPP IMS体系架构由于其良好的开放性和全分布式架构，能做到控制与业务分离、与接入无关和支持移动性管理，所以一经推出就得到了业界的广泛认可。

　　IMS的目的是建立与接入无关、能被移动网络与固定网络共用的融合核心网，即能够为使用2.5G、3G、WLAN和固定宽带等不同接入手段的用户提供融合的业务。但固定接入与移动接入终究有不同的特征（如不同的认证鉴权手段、不同的编号方式、不同的安全策略、对移动性管理的不同要求、不同的运营管理模式和不同的业务特性等），所以要将基于移动通信发展起来的IMS体系应用到固定网络中还需要进行大量的改进，标准化工作依然任重而道远。移动通信界提出的IMS与固定网络通信界提出的软交换的基本思想和目标是一致的，都希望建立基于IP的融合与开放的网络平台。从标准化和技术成熟度来看，基于软交换构建固定的NGN更为现实，难度也较小，国内外已开展了大量的商用试验；而从技术趋势来看，开放与融合程度更高的IMS则代表了未来的发展方向，代表着FMC的趋势，更有前途。

4、3GPP IMS对电信网络融合的支持

　　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的电信网络融合之所以得到认同，主要是因为IMS兼有两个基本点：技术融合的汇聚点（IP）和业务融合的汇聚点（多媒体）。

　　IMS对电信网络融合的支持主要体现在以下几个方面：

　　4.1　使用SIP控制协议

　　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、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FMC提供基础。

　　4.2　与接入不相关性

　　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。

　　4.3　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，而业务开发基于应用程序接口（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，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应用层的开放业务接入-网关（OSA-GW）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。

　　4.4　提供一致的业务归属能力

　　在CS域、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在这方面有很大的变化，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向用户提供了虚拟归属业务环境（VHE）的能力。

　　当然，IMS技术的发展是一个逐步成熟和演进的过程，需要经过一个阶梯式渐进路线，才能一步一步向用户提供日益完善的FMC业务，最终迈向FMC的最高境界。

5、总结

　　基于IMS的电信网络融合，可以满足固定/移动运营商对业务拓展的不同要求。随着每月固定网络新增用户数目的持续走低，固定网络的转型越来越迫切。对于中国电信来说，积极研究并部署基于IMS的下一代网络，将有助于实现运营的高效化、低成本化；能够以客户为中心提供个性化、综合化、多样化的电信业务；对网络、业务和用户实现可管理和可控制。这将有助于中国电信快速完成企业转型的目标。
来源：中国联通网站