IMS系统简介及增值业务能力分析

绝地灬酷狼 2022-09-26 13:56 324阅读 0赞

# 2010-07-07 17:27 #

**摘 要:**主要介绍了IMS产生的相关背景，IMS及其业务的基本概念、IMS系统的特性，最后简要分析了IMS的市场需求，以及针对市场需求IMS提供的不同业务类型，为运营商部署下一代网络提供了有益的参考。

前言

移动通信正从2G向3G演进，不但在无线系统采用了更先进的宽带CDMA技术，在核心网方面也正从电路交换向分组交换转变，可以说全IP网络是未来通信网络发展的趋势，也是移动通信网络演进的方向。当前移动核心网向全IP网络的演进已经迈出了可喜的两步：第一步是从传统的电路交换网络到移动软交换网络的转换；第二步是从基于电跌域的移动软交换网络到基于分组域的IP多媒体子系统的转换。

随着多媒体业务的不断涌现，传统的电路交换网络已经无法满足新业务的带宽需求；软交换虽然带来了一些新的业务，但同样解决不了带宽问题，于是为提供移动多媒体业务，在3GPP 3G标准的Release5版本中提出了IP多媒体子系统（IMS）的概念。它被其它一些国际标准化组织所接受，以此为基础进行补充、完善，构架下一代网络（NGN）。IMS系统为提供丰富的业务建立了一个独立于下层的承载网络、基于开放的SIP/IP协议以及可管理可控制的平台。IMS的标准化是一个持续的工程，3GPP在随后的版本中不断增强或完善它的功能。

本文主要介绍IMS概念和系统特性，并对其增值业务能力进行简要分析，最后简要描述了IMS的新业务。

1、IMS概念

1.1 IP多媒体子系统概念

IMS的全称是IP多媒体核心网子系统，简称为IP多媒体子系统（IMS， IP Multimedia Subsystem）。用来提供端—端多媒体通信业务。

IMS包括与信令和承载有关的网络功能单元。

IMS业务是在分级交换域（PS，Packet Switching）中通过IETF定义的会话控制能力和多媒体承载流实现的。

为了获得与接入网无关的接入的独立性，为了保持经过互联网与有线终端的互通，IMS采用了IETR“到联网标准”，主要选用了会话初始化协议（SIP，Session Initial Protocol）。各个网络单元之间的接口尽可能与IETF“互联网标准”相一致。

IMS应为移动用户提供融合的话音、视频、消息、数据和基于Web技术的业务。

完整地说，IMS业务应用应支持终端、UTRAN（UMTS地面射频接入网）、GPRS核心网、IMS的各功能单元。

1.2 IMS业务的概念

1.2.1 业务平台

为了向用户提供多种应用业务，在IMS中包括了各种应用服务器，也就是业务平台。

在IMS中有两类业务平台，如图1和图2所示

第一类业务平台或应用服务器（AS）设在归属网络中。AS中储有相关的业务逻辑，以便被触发而产生相应的业务。不同业务要选择不同的AS，由IMS中的业务—呼叫会话控制功能（S-CSCF）根据一定规则选择相应的AS。由图可以看出，S-CSCF始终位于归属网络中。当用户（UE）通过代理—呼叫会话控制功能（P-CSCF）向S-CSCF发出有关业务请求后，S-CSCF就与AS互通，作出相应选择。

第二类业务平台位于归属网络之外，即第三方或访问网络。这种第三方接入业务是通过开放业务体系（OSA，Open Services Architechure）框架的。P-CSCF可位于归属或访问网络中。

S—CSCF判决AS是否需要接收输入的SIP会话请求，以保证适当的业务处理。S-CSCF的判决是基于从归属用户服务器（HSS）来的滤波信息，用户的滤波规则存储于HSS中。一旦S-CSCF作出选择，把SIP会话请求发给相应的AS，即外部业务平台，AS就会与S-CSCF交互，作出相应的反应，提供相应的业务。

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1.2.2 IMS对业务质量（QoS）的要求

IMS对QoS有以下要求：

（1） QoS信令和资源分配方案的选择应与会话控制独立进行

（2） QoS信令和资源分配必须是端—端的，而不是局部网络的。只有这样，在IMS中

会话时，QoS的参数协商、资源分配才能确保业务和应用比基本的QoS有所改善。

（3） QoS信令在不同功能层有不同的要求，大体分为两种：一种是应用级的QoS信令，

它是根据用户的要求、信道资源等提出的满足一定QoS要求的有关QoS参数，它是要用户要求\]网络资源的基础上通过会话层作出的QoS指令；另一种是传送级的QoS信令，实际上它是执行应用级的QoS指令，实现网络资源分配的。

2、IMS系统的特性

关于业务控制协议，IMS系统采用了IETF的SIP协议。SIP是一个基于文本的应用层协议，用于IP网中双方或多方的多媒体会话控制。它独立于底层协议，借鉴了因特网中HTTP和SMTP协议特性，因此IMS系统具有终端智能化程度高、业务开放能力强和业务拓展容易等优点。

关于承载协议，IMS系统同进支持IPv6和IPv4的地址格式。考虑到地址容量和兼容性之间的平衡，在终端和网络上可以采用不同的格式。例如：可以为终端分配IPv6地址而IMS设备采用IPv4地址标识。

IMS系统的一大特点是独立于接入网络。目前比较成熟的接入系统包括3GPP的电路域和分级域网络、3GPP2的分组网络和WLAN互通网络。固定网络的NGN组织也在研究IMS系统作为下一代网络的核心架构。TISPAN与3GPP联合制定的固定仿真网络的接入是R7的主要特性。

IMS系统可以支持端到端的应用以及定位、Presence、IMS消息和IMS组管理等业务。移动业务标准化组织OMA制定了PoC、Presence、即时消息、定位业务和流媒体业务等宽带业务，IMS系统开放的业务接口为这些业务提供了良好的支持。对待PoC等有特殊要求的业务，IMS系统还进行了系统功能的优化。

IMS系统采取承载网络与业务网络分离，加强了对用户的管理能力；运营商拥有用户数据和业务提供者信息，规定用户全部由归属网络控制；IMS系统着力加强了网络的管理能力，提高了QoS保证和计费管理。

3、IMS业务需求

3.1 通信业务现状

（1）目前的电路交换域（CS）

CS域主要传送简单的用户—用户话音业务和短消息（SMS）文件等。近几年来，用户的增长率变缓导致价格竞争，便运营商收益减少，移动网络运营商将沦为“比特管道”。

（2）目前的分级交换域（PS）

移动运营商建立移动分组交换网络（GPRS）目的是增加新的收益，如已有的多媒体消息（MMS）、多媒体流和内容浏览等新的用户—服务器数据业务。但由于带宽问题、终端问题，缺少用户体验等因素，这些PS域业务并没有带来较大的收益。

（3）3G CDMA

3G是一种增加了带宽的移动网络技术，如：由2G的10Kbit/s增加到2Mbit/s，它本身并不提供新的业务，但由于带宽的增长为新业务传送提供了条件。

以上可见，提供新的用户需求的业务是十分迫切的，对电信运营商也是十分迫切的。

3.2 个人用户的需求

用户对通信业务的需求已大大提高，人们不再满足一单一的电话，要求各种多媒体通信业务，主要体现在如下几点：

Ÿ 丰富业务的用户感受和体验

Ÿ 便用方便、简单

Ÿ 端到端的（End to End）QoS的保证

Ÿ 安全可靠

3.3 企业的需求

企业也有如同个人用户类似的业务需求，但也有其特殊的需求：

Ÿ 远端工作

Ÿ 协同工作

Ÿ 分支机构

Ÿ 呼叫中心

3.4 运营商的需求

对运营商而言，用户数和传统业务收入趋于饱和，运营商为了保护和增加收益，则应设法扩展业务范围、丰富业务内容，向用户提供新的个性化业务，增加新的收益。

4、IMS的业务能力

3GPP利用SIP协议，开发了多媒体会话所需的一系列关键功能，包括多媒体会话的控制和管理、QoS、移动管理等，从而构建了IMS业务体系，实现了许多内容丰富的实时和非实时的业务，如：即时消息、按钮电话、多用户聊天、多媒体会议和点击拨号等。总体而言，IMS提供了如下4个关键的业务能力：

（1） SIP多媒体会话的协调与管理

SIP会话就是利用SIP协议，第一个用户端点向第二个用户端点发出连接请求，建立连接后双方商讨如何产生通话。协调完成后，则建立了端点间的交互会话，开始交换数据、命令等。

与CS和PS域没之处在于，IMS所启用建立的多媒体会话可动态地修改“正在进行的业务”，这种能力有助于产生大量新业务。

（2） 实时业务QoS

在移动IP网络中，对于QoS的控制与实现，IMS采用一种策略判决功能（PDF）实体。它是应用层和会话层交互对网络资源实时监控后，根据用户对QoS的需求，作出QoS指令，最后，由该指令控制网络资源，实现QoS。因而IMS为运营商提供了一个有效的标准化QoS解决方案，避免采用用户不满意怕尽力而为的实时多媒体传输方案。

（3） 用于漫游的移动管理

IMS中建立多媒体会话的关键单元是呼叫会话控制功能（CSCF）和归属用户服务器（HSS）。HSS握有归属肉络内所有用户的关键数据（用户地址、用户业务、档次等），CSCF则利用这些用户数据（用户地址、业务数据等）注册和建立、修改以及终止IP移动会话，转发IMS网络间的消息，实现用户在不同网络之间的漫游。

（4） 执行、控制和交互的业务平台

IMS提供了一个业务的开发、控制平台，在应用层有各种应用服务器，HSS中储存有大量用户的业务档案。CSCF从HSS中可获取应用服务器的地址，获得所需执行业务的标志，告诉应用服务器确定哪些业务被开发和执行。IMS就利用这样的业务平台，为用户提供大量的多媒体业务。

5、IMS业务体现

5.1 IMS业务特点：动态的多媒体会话控制

IMS可使用灵活的易于使用的话务模式。利用IMS业务体系，终端用户可启动：一个会话中的多种业务、多个会话中的同步业务、多个会话中的多个不相关业务，可动态的进行会话控制，具体如下：

（1） 多业务——单个会话

例：用户甲要求一个话音/视频呼叫给用户乙，乙可以接受该话音呼叫，也可决定在呼叫会话中增加视频，还可同时增加其它业务。

（2） 同步业务——多个会话

例：用户甲使用按键拨号、以浏览网面、查阅航班表，与此同进，甲又有一些关于航班的问题，则又可使用按键拨号，接通航班服务中心人员，进行咨询。

（3） 不相关业务——多个会话

例：甲和乙之音进行聊天，同时丙打电话给甲，要求一个语单的会话。

5.2IMS的新业务

IMS的新业务大体可以分为三类：用户—用户业务；多用户业务；用户—服务器业务。

5.2.1用户—用户业务

（1） 按钮电话（PTT，Push-To-Talk）

PTT是一种双向通信业务。和移动通信全双式方式不同，PTT是半双工的。即一方在讲话时，另一方这时只能听。某人想讲话时，先按下话机上相应的PTT按钮后才能讲话，廛完就释放该按钮。听者听完消息后，如果想讲话也和对方一样，按PTT按钮讲话。

（2） 增强的呼叫在线标志（ECLI，Enhanced Call Line Identification）

来电显示的功能已被不少传统电话所采用，它也被称为“呼叫在线标志（CLI）”。

IMS例这种基本业务进一步增强，叫做ECLI，它使用户获得许多个性化的“呼叫卡”消息，该卡可包含大量个人定制的图像、文件、音乐、话音、动画等，当用户呼叫或被呼叫时，它可显示于其它用户的手机上。

此外，用户还可能制作多种不同的呼叫卡，然后规定滤波准则，以确定哪个呼叫卡应被显示。滤波准则可包括呼叫/被呼叫人员每天的呼叫时间、时间触发器（如呼叫被回答、忙音、呼叫终止等）以及这些准则的混合等。

5.2.2 多用户业务

（1）多媒体会议

语音会议，基于WEB的多媒体会议（如NetMeeting），包括白板文件共享的视频会议等已得到广泛采用。IMS则可提供利用移动通信手机的彩色的具有QoS保证的多媒体会议，具体功能如下：

Ÿ 预约和计划会议：用户可拨号参加会议，也可自动预约参加会议。

Ÿ 会议控制与监看：会议主席可动态地控制会议参数，如限定与会人员、指定发言人、查看与会人员信息等。

Ÿ 文件共享和白板：会议参加者可观看并处理有关文件，会义室白板则有助于与会者参与会议文件等。

Ÿ 会议的多媒体功能：会议可包括视频、音频、集群聊天、一对一聊天、即时消息等。

（2） 集群聊天会话

集群聊天会话进一步增强了SMS功能，它是在3个或更多用户之间进行实时的文件消息的会话，移动的集群聊天会话是基于文件的进行移动消息的会话。

5.2.3用户—服务器业务

（1）点击拨号（Click to Dial）

当用户用鼠标点图标或屏上的按钮时，就会建立人与被点击对象之间的会话。如：用户在观看某企业的网页时，感觉对某项产品有兴趣，点击产品咨询时，就可直接与企业的服务经理建立语音会话。

（2）呈现业务（Presence）

“呈现”是指当前一段时间内关于某人、特或事件的状态信息。一般情况下，这些业务是基于友人、熟人的在线/联机状态的动态信息。由于移动手机通常随身携带，因而更适合于提供和接受呈现信息。

如图3所示一呈现系统，它由3部分级成：呈现服务器、呈现者和注视者。呈现者向呈现服务器提供其多种动态信息（如呈现者何时、何地可参加何种会议等），呈现服务器将这些呈现信息进行处理（如保证隐私权，对注视者的鉴权等）、存储，并把处理后的呈现信息传送给有权获得这些信息的注视者。注视者则是呈现信息的接受者。

例如：呈现业务可提供给股票证券人，使他能即时获得事先设定的股票价格信息并及时出售，通过呈现业务，会议组织者可提前获知某人能否参加会议等。

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（3） 即时消息（IM，Instant Message）

即时消息业务可以使用户实时地送出某些消息给另一些用户，IMS支持的IM消息可能是一个HTML页、一张图、一首歌、一段视频流等。它可以和呈现业务结合向用户展示。

IM通常有两种模式：一种是单独的寻呼模式，类似于短消息（SMS），但具有实时性；另一种是基于会话的模式，它是现有会话的一部分，建立于SIP INVITE（邀请）请求的基础上。

（4） 动态按钮业务（Dynamic Push Service）

此业务可使用户接收到所需的个性化信息，只要用户按下相应的按钮，如用户的呈现状态、用户的几何位置、优先使用的媒体以及用户感觉兴趣的球赛等。

5.2.4 IM-SSF智能电话业务

在IMS体系中，有一IP多媒体—业务切换功能（IM—SSF）的应用服务器，它提供了SIP消息与传统智能网（IN）的互通，从而使IMS可支持一系列的智能电话业务，如一号通业务、800号业务、本地号码可携（Local Number Portability）业务等智能业务。

6、结语

IMS可让用户感受到良好的用户体验，可为用户提供大量多媒体业务；IMS由于可为

用户提供大量所需的新业务，从而可为电信运营商增加营业收入、减少投资，IMS可为多媒体通信业务下一步发展提供思路，在与有线网络融合的基础上，可为NGN的实现打下良好的基础。

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