一、IMS|0">IMS概述

IMS(IPMultimediaSubsystem)是3GPP在Release5版本中提出的支持IP多媒體業務的子系統，它的核心特點是采用SIP協議和與接入的無關性。IMS是一個在PS域上面的多媒體控制/呼叫控制平臺，支持會話類和非會話類多媒體業務，為未來的多媒體應用提供一個通用的業務使能平臺，它是向All IP Network業務提供體系演進的一步。

二、為什么要引入IMS

為什么移動運營商需要部署建設IMS這個新的核心網絡?IMS給用戶帶來了什么樣的新業務和業務體驗?回答這個問題的最好方法就是將IMS與現有的CS、PS核心網絡進行對比。

CS域主要提供端到端的語音、可視電話和短消息等業務，隨著運營商間競爭的加劇，這些基本業務變得越來越普通，需要通過新的差異化業務來吸引用戶。PS域引入了IP傳輸和“永遠在線”的能力，提供了新的數據業務，例如MMS，內容瀏覽等，但這些基于IP的數據業務卻因為網絡帶寬、終端限制、貧乏的用戶體驗、不明朗的計費等因素而沒有得到成功的應用。

而IMS是專為實時的、端到端的移動業務而設計的，例如richCAll、videotelephony，IMS通過一些關鍵性技術來實現這些端到端的通信業務，這些技術包括：會話協商和管理、QoS管理、移動性管理等。同時，IMS使得運營商還可以提供一些非實時性的端到端業務，例如chat、IM；多方業務，multimediaconferencing、chat rooms；服務器到用戶的業務，dynamic push services、click to dial等。

可以說IMS是真正可以提升用戶體驗、提高運營商收益的核心網技術，這也是需要引入IMS的根本原因。

三、IMS的關鍵技術

1、IMS網絡架構

IMS網絡架構如圖1所示。

圖1 IMS網絡架構圖

IMS的框架結構包括CSCF(CallSessionControlFunction)、MGCF(Media Gateway Control Function)、IMS-MGW(IMS-Media GateWay)、MRFC(Multimedia Resource Function Controller)、MRFP (Multimedia Resource Function Processor)、BGCF(Breakout Gateway Control Function)等功能實體。其中CSCF是整個網絡的核心，支持SIP協議處理SIP會話。P-CSCF是UE接入IMS系統的入口，實現了在SIP協議中的Proxy和UserAgent功能；MGCF和IMS-MGW是與CS域和PSTN互通的功能實體，分別負責控制信令和媒體流的互通；MRFC和MRFP是實現多方會議的功能實體，控制層面的MRFC通過H.248控制MRFP；BGCF是IMS域與外部網絡的分界點，它選擇在哪里跟CS域或PSTN互聯。

2、IMS協議

IMS域中使用的主要協議有：SIP、Diameter、COPS。其中SIP主要用于呼叫和業務控制，Diameter主要用于AAA方面，COPS主要用于QoS授權。另外涉及到的相關協議還有：媒體相關協議—SDP/RTP/RTCP/RTSP、承載/QoS相關協議—IPv6/IPSec/RSVP等、傳統域互通協議—H.248/BICC/ISUP等。

3、IMS的業務架構

IMS為業務開發商提供了開放的可編程環境，為運營商快速靈活的開發下一代新業務提供了一個開放的平臺。IMS的業務架構是IMS系統比較成功的一個方面，通過基于SIP的ISC(InternalServiceControl)接口，由S-CSCF與各種應用服務器組成。由于IMS融合了語音和數據業務，又結合了IP網的靈活性和SIP的可擴展性，使得IMS支持的業務更加豐富。

R5在業務方面除原有的CAMEL、OSA之外，新支持SIPAS。IMS的業務架構如圖2所示：

圖2 IMS業務構架示意圖

IMS的業務架構要能適應不同業務的接入要求，其業務架構由S-CSCF以及各種應用服務器組成，與當前普遍采用的開放性業務架構一致，都是三層結構：第一層是應用服務器(AS)；第二層是業務能力服務器(SCS)；第三層是S-CSCF。業務可以在分布式架構中開發。

4、IMS提供的業務

IMS根據在CSCF上的業務平臺的類型，分別支持不同種類的業務：

(1)基于SIP的業務應用。

在IMS業務體系中，S-CSCF相當于是軟交換的呼叫控制平臺，IMS基于SIP的業務平臺是通過專用的SIPAS實現的，實現IM(即時通信)、點擊呼叫、Web800、Presence、會議電話、數字傳真、多媒體消息、VOD、彩鈴、彩名、可視電話等豐富的實時和非實時的多媒體業務。

(2)基于OSA的業務應用。

IMS支持PAR-LAY/OSA標準業務接口，不僅可以完美地實現傳統的基本電信業務，如：呼叫前轉、呼叫等待、多方通話、主叫顯示、主叫顯示限制、呼叫限制等，而且可以為第三方業務供應商提供標準接口，大大提高運營商提供新業務的能力。

(3)基于CAMEL的業務應用。

為保護運營商已有的投資，還提供了對傳統智能網絡的接口，其可以通過SIP/INAP/CAMEL/WIN接口接入SCP，支持傳統的智能業務，如預付費、虛擬專網、卡類業務等。目前移動網絡中應用的預付費業務、VPN等業務都是采用這種方式實現的，從而實現了對已有智能業務的繼承。

四、引入IMS相關問題探討

1、IMS的引入方式

對運營商而言，可行的一種IMS引入方式是通過具有市場前景的業務引入(例如PTT，IM，呈現等)驅動IMS發展。即點狀試驗，隨著業務的開展，設備的成熟而逐漸大規模商用。

規模商用后的IMS，不是替代PSTN/ISDN/CS等傳統網絡，而是互通和并存，逐漸吸收話務，最終隨著PSTN/ISDN/CS等傳統網絡的消亡而演變為全IMS網絡。

對于移動網絡向IMS演進，需要考慮以下問題：

(1)承載網絡的成熟性。

(2)終端的成熟性。

(3)IMS之上的業務定義和業務的市場機會。目前缺乏標準的業務定義(停留在POC/Presence/IM/Conference等)，以及非常有商業前景的業務。

(4)運營商本身網絡發展的階段性。(例如國內大部分運營商正在或已經投資建設軟交換網絡，這部分網絡有一定的生命周期。還有的運營商主體是傳統PSTN/GSM等TDM網絡，直接過渡到IMS不是一種很好的解決方案)。

2、IMS與移動網CS域和PS域的關系

IP多媒體子系統應用PS域來進行多媒體信號的承載和傳輸。PS域為IMS提供服務，終端的移動性對于IMS來說是屏蔽的。IMS建立了對呼叫/會話進行控制的軟交換平臺，控制信令在經過SGSN、GGSN節點后，就會與媒體平面的消息分開，信令消息將在CSCF間根據用戶配置進行傳送，媒體消息則在信令選擇的路徑上傳送。

IP多媒體子系統和CS域之間是相對獨立的，只有一些網絡設備可能需要和CS域進行通信。在部署一個IP多媒體子系統時，并不一定需要部署CS域。

3、引入IMS對已有移動網的影響

(1)IMS對核心網的影響。

IMS是在PS域上的疊加，引入IMS對CS沒有影響，需要對PS進行擴展。

可以在R99/R4設備的基礎上引入IMS，在PS域上疊加一個多媒體子系統。對核心網絡的CS域基本沒有影響，需要對PS域進行擴展，如增加PDF/PEP功能實現對QoS的控制，需要將IMS計費和PS承載計費進行關聯等一系列問題。

(2)IPv4和IPv6。

在目前環境下部署可商用的IMS應該考慮IMS支持IPv4和IPv6，并對如何從IPv4平滑演進到IPv6進行研究。

(3)對無線網絡的影響。

無線網絡需要提供對QoS的支持、對RTP、RTCP壓縮復用技術(ROHC)的支持。

4、引入IMS對UE中SIM/USIM的影響

IMS網絡使用SIP作為會話控制協議，要求終端必須支持SIP協議。屆時是否需要更換SIM卡問題視具體情況來確定，也可以不更換SIM卡，使用WCDMAR4的USIM卡，但是需要修改終端的客戶軟件來支持IMS業務。也可以更換USIM卡，換成ISIM卡。

5、IMS與軟交換網絡的關系

IMS網絡與軟交換網絡的關系，需要分固定軟交換和移動軟交換網絡(例如3GPPR4電路域核心網，3GPP2的LMSD)來分別加以分析。對固定網絡中的軟交換，是一個互通和演進的關系。對移動網絡中的軟交換，不是一個簡單的演進關系，而是一個業務互補，網絡互通，融合替代的關系。

固定軟交換已經具備了基于SIP的智能終端接入能力和SIP的會話控制能力，通過首先將用戶數據從軟交換中提取出來，建設獨立的用戶數據庫并通過標準的信令進行訪問，再將軟交換的業務邏輯從交換中提取出來，通過支持基于SIP的ISC接口，實現業務與控制的分離。這時的軟交換網絡已經具備了IMS的核心技術特征。在網絡的演進過程中，會自然的形成S-CSCF、P-CSCF、I-CSCF的分布。

相比之下，移動網絡的情況要復雜一些。以3GPP的R4的電路域(CS域)網絡為例，首先CS域不支持端到端的SIP，終端不是通過IP而是通過基于ATM的Iu口接入網絡的。其次，CS域不支持SIP信令，局間采用BICC進行互通。這使得移動軟交換的CS域和IMS域不是平滑演進的關系，而是一個業務互補、網絡互通、融合替代的關系。

CS域是一個以提供話音業務為主要目標的網絡，其引入軟交換技術只實現了核心網的承載IP化，但沒有解決多媒體業務的提供問題。IMS域具備了多媒體業務的提供能力，而3G網絡的建設和運營一定是需要豐富的多媒體業務來充分發揮無線帶寬的優勢的。因此，IMS在3G網絡中的引入，應該是以與CS互補的多媒體類業務來引入，例如POC，即時消息/呈現/視頻會議等。

6、IMS與NGN的關系

目前NGN與IMS的關系是一個熱點問題，一些炒作的觀點把IMS等同于NGN，或者認為IMS無所不包，無所不能。

NGN的發展還有很多不確認性。在國際上ITU和ETSI分別成立了NGN研究組織，開展了包括業務、網絡結構、QoS、信令、安全、承載、測試、網管等多方面的研究。兩個NGN組織研究方向雖然各有側重，仍有大量領域相互重疊。從目前進展來看，TISPAN的進展比較快。

NGN標準的業務列表還在討論中，但是NGN需要包括基于SIP的業務(會話服務、呈現和及時消息)、非SIP的業務(例如視頻流媒體和廣播業務)、PSTN/ISDN的替代業務(即PSTN/ISDN仿真)，它包括下列子系統：

●PSTN/ISDN仿真子系統；

●IP多媒體子系統(IMS)；

●流媒體子系統；

●接入網附著子系統；

●資源和接納控制子系統；

IMS是NGN在會話和呼叫控制層的一個重要組件，提供基于IP的多媒體會話業務，但它不是NGN的全部。NGN在會話和呼叫控制層還包括了PSTN/ISDN仿真子系統和流媒體子系統等。

總結

通過以上的介紹和分析可以看到，IMS的提出順應了通信網絡發展的趨勢，在未來的移動通信網、全IP網絡中，IMS將會是最為重要的部分。特別是在移動通信網中，成熟的IMS系統可以提供更加豐富的應用。

業界一直在尋找3G殺手锏應用，目前比較看好的有POC、IM等都需要IMS的支持。OMA組織對于POC和IM的標準制定也都是基于IMS的。在IMS之上可以開發豐富的IP多媒體應用。可以說，IMS是移動核心網的發展方向，是部署新業務的基石。

作者：夏勇