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IMS应用及存在的问题探讨

2006/6/19/13:58 来源:通信世界 作者:赵慧玲
  由于基于IP的网络和业务技术给传统电信运营商带来的挑战,电信运营商正在积极寻求能够驾驭IP网络的解决方案。NGN的体系架构经过千锤百炼试图打造这样一个美好的未来,使得运营商能够控制和管理基于IP的网络并具有业务管理的能力。  

  并让网络的体系具备融合的能力,在业务层面具有灵活扩展和组合的能力,在用户接入层面能够进行接入控制、标识和管理。这样一种体系架构是NGN的内涵所在。人们开始寄希望于IMS能够给予这个承诺,并大胆开始了这种尝试。IMS使移动和固定的融合成为可能,使基于IP的业务控制和管理成为可能,NASS和RACE使接入管理和控制成为可能。

  从设备的开发看,国内外主流厂商都在进行IMS产品的开发,也提出了明确的产品计划。这些路标能否按计划实施,很大程度上受标准进程市场需求的限制,2006年应用于移动的IMS设备可以投入商用,应用于固网的IMS设备将会更晚些。本文将概述IMS的主要应用、技术特点,并探讨应用的问题。

  一、IMS的主要应用

  目前IMS的应用主要有以下几种类型。

  给移动用户提供多媒体业务,Cingular、T-Mobile、TIM、CSL、Eurotel等移动运营商均有此应用模式。

  给企业用户提供融合的企业应用,Sprint、Telefonica、SBC等运营商采用此方式为企业用户提供IPCENTREX业务。

  固定运营商给宽带用户提供VoIP业务,BellSouth、KPN、Telefonica等固定运营商采用此模式为宽带用户提供VoIP的第二线业务。

  综合运营商为用户提供固定和移动融合的IMS。目前比较热门的业务是Wi-Fi与移动网的业务切换。Cingualr(移动)和SBC(固定)计划近期向企业提供Wi-FiVoIP与WCDMA电路域语音的切换,已经能够实现Wi-Fi到WCDMA的单向切换。BT和FT近期完成类似业务的测试,但是实现方案有所不同。

  目前IMS的应用情况具有如下特点。

  主要在移动运营商已经开始商用,固网运营商主要处于实验阶段。大部分运营商着手进行IMS实验,只有少部分运营商开始进行IMS商用。目前商用和实验的IMS系统大部分集中于移动运营商。

  移动运营商主要是用IMS在移动网络的基础上来提供POC、视频共享等多媒体增值业务。

  固定运营商对IMS的应用重点集中在给企业客户提供IPCENTREX和公众客户的VoIP第二线业务。固定、移动综合运营商希望通过统一的IMS核心网接入固定和移动用户,对WCDMA与WLAN的语音切换业务十分关注。但目前IMS的融合应用还处于实验阶段,具体的应用模式还不十分明朗。

  运营商的网络演进策略与其定位是紧密相关的,美国运营商从市场的发展趋势和企业定位出发,根据企业策略和自身的需求,裁减和改造网络的架构,制定IMS的发展策略。

  例如,Sprint的定位是引领全球的移动数据业务,成为媒体和信息业务的集成和提供商,因此选择IMS作为数据业务的控制核心。Sprint在2005年之前,主要提供移动业务和企业宽带业务,2004年底开始部署IMS为企业客户提供IPCentrex业务。通过一年的实践,现网应用证明了IMS的可用性。2005年中期,Sprint收购了NextTel,为了降低两网的运维费用,Sprint重新定位IMS向移动和固网公众用户提供融合多媒体业务的核心控制网,计划在2008年开始转移iDEN用户到IMS网。由于Ev-DO无法支持语音和数据业务的并发,因此Sprint很关注在移动网实现VoIP以及语音在Wi-Fi和3G网之间的切换。由于Sprint没有本地宽带接入和视频媒体版权,因此与Cable公司合资为固定和移动用户提供无差别的通信和多媒体娱乐业务。

  由于Ev-DO无法支持语音和数据的并发业务,而HSDPA可以支持并发,因此Cingular部署了HSDPA无线网,采用差异化服务与Sprint和Version竞争,近期要部署IMS实现VideoSharing业务,一年后实现POC业务。

  BellSouth作为固网运营商,受到移动网和VoIP公司的威胁,用户转网率提高,语音业务收入持续下降,因此目前特别关注Wi-Fi和WCDMA的语音无缝切换业务。由于BellSouth拥有卫星电视DirectTV公司,因此语音业务与TV结合可以为用户提供捆绑和融合的业务。 

  IMS可以提供和管理分组业务、实现多个网络业务的交互、成为各运营商的网络发展目标。目前阶段,固定运营商对为固定用户提供移动业务非常关注,比如语音和IPTV业务在Wi-Fi、3G网络间的跨网漫游,而移动运营商则更关注利用多媒体业务的提供,如Videosharing等。

  IMS为电信业务与企业应用结合提供了可能性,可以为企业客户提供高价值的服务,比如消息、语音业务与Email和OA、ERP等的结合可以提供无缝的通信办公系统。目前Sprint、Cingular等与IBM和Motorola开展合作,设备提供商Lucent与IBM、BEA等开展了合作,这种IT与电信业的合作将发挥各自的优势,成为未来电信业务发展的趋势。 

  二、IMS的技术特点

  1.与接入方式无关性-与各种接入都有关

  3GPP在制定IMS标准时,设计思想是与具体的接入方式无关,即用户不论从任何IP网络都可以接入IMS。在R6和后续版本以及其它标准组织中,正在根据IMS的需求制定下一代接入网的标准。下一代接入网将具有根据业务分配链路资源、控制接入网的QoS、指定终端接入IMS的入口点等特点。目前固定接入层面还需进一步补充接入IMS的相关规定,完成接入认证的同时还需完成业务认证和用户数据库的管理,并在NASS和RASS标准成熟后才能应用。

  2.支持分组域业务漫游

  R99定义的3G网络支持分组域漫游,即用户数据包从拜访地的SGSN漫游回归属地的GGSN,再接入Internet。采用这种漫游方式,运营商可以对流量漫游计费,但是上层业务无法感知用户所处的位置,因此无法对业务漫游进行计费。因为通常业务漫游费率比流量漫游费率高,因此按业务漫游收费对运营商有利。IMS可以感知用户的接入网位置,在话单中携带业务、归属地和拜访地标识,计费系统可以根据这些内容对业务漫游计费。

  3.支持多种计费方式

  IMS加强和改造了分组域计费架构,提供基于时间、流量、内容、事件和业务多种计费方式。IMS还支持分组域的在线计费和后付费机制,解决了预付费用户不能使用分组域业务的问题。运营商可以为用户提供有针对性的多种计费方案,用户对不同的服务选择适合自己的计费方式。

  4.差异化服务

  IMS引入了策略控制功能,运营商可以制定本地的媒体和承载资源分配策略,通过授权控制IP接入网的资源。策略决策点(PDF)能确保按照SIP信令中的协商参数为媒体流激活承载,为业务保证其承载资源的QoS;根据用户定购信息和SP与运营商签署的服务协议提供QoS,为不同合作等级的SP提供差异化的服务,从而控制用户和SP转向有QoS保障的服务。

  5.QoS保证

  在R99中规定了WCDMA根据网络资源和用户定购信息,从无线接入网到核心网全程协商、分配、支持QoS。

  6.统一认证

  IMS架构提供了一个统一的业务接入授权认证入口,使得不同业务应用、不同号码可以共用相同的安全承载,避免了在开放式IP环境中用户鉴权机制的重复建设,也使SP可以专注于应用业务的开发。

  7.集中用户数据管理

  IMS架构第一次实现了将个人用户的移动网和固定网、电路域和分组域用户数据的统一管理,与控制网和业务层有标准接口,不同应用签约数据在网络层次的集中化统一管理,并将业务数据维护点与用户接入及业务提供点相独立,降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。

  8.安全

  IMS架构在网络安全方面较全面和完善地进行了规范定义,提供了与电路域和GPRS类似的安全性,并且提供更多的安全选择。 

  三、IMS在固网应用中需要解决的若干问题

  固定、移动综合运营商希望通过统一的IMS核心网接入固定和移动用户,对WCDMA与WLAN的语音切换业务十分关注。但目前IMS的融合应用还处于实验阶段,具体的应用模式还不十分明朗。将IMS引入固网还有很多问题尚未解决。

  1.软交换和IMS的关系

  软交换技术的主要优势是可以提供成熟的语音业务,软交换技术已经具备了替代电路交换机的能力,并具备一定的宽带多媒体业务能力。IMS技术的主要优势是IMS体系架构可以支持移动性管理,基于SIP协议,具有业务应用的灵活性,并具有一定的QoS保障机制,因此IMS在宽带用户的漫游管理和业务能力方面更具有优势。并且,IMS接入窄带用户提供PSTN仿真业务的能力还处于研究的初始阶段,支持ISDN业务、V5接入等传统PSTN接入方式还没有开始研究,因此IMS距离完全继承PSTN提供PSTN业务还有相当的距离。

  2.用户接入问题

  IMS并没有实现完全的与接入的无关性,由于有线与无线接入方式的不同而导致传输带宽的不同,无线接入方式由于带宽资源有限所以要求P-CSCF支持SIP的压缩,而对于有线接入方式则没有这种要求。因此,不同接入方式对于IMS的功能实体的要求有所差异。基于IMS的网络融合考虑了业务层的融合,并没有解决位置管理等接入网的问题,接入层是指为用户提供接入的网络层面,它比传统接入网的概念更宽,延伸更广。接入层的融合可以丰富用户获取业务的途径、实现随时随地的业务接入,并获得无间断的高质量的业务体验。为了达到这种业务提供能力,NASS(网络附着子系统)完成对用户附着于接入网络的管理,包括用户验证和网络地址分配、位置管理。需要指出的是,NASS目前只研究了WLAN和ADSL的接入,NASS对用户漫游的支持还不完善,NASS对CPE的配置接口有待进一步定义。现有的ADSL网络只是实现了简单的用户的鉴权认证和地址分配,NASS所要求的其它基本功能如位置管理等还没有实现。从NASS与NGN其它功能实体之间的关系来看,目前的ADSL接入网络还没有实现与业务系统、与资源控制系统之间的相互关联。总体来看,现有ADSL接入网络离NGN对接入网的要求还有相当的距离。

  3.融合数据库,提供融合业务的重要技术条件是具有丰富的用户数据,应探索融合数据库的体系架构 

  随着网络技术、数据库技术、支撑系统(BOSS)的成熟以及3G网络的引入,用户数据不仅包括PSTN、PHS及软交换窄带用户的用户数据,还将会存在大量的软交换SIP用户的数据以及3G移动用户、宽带(IMS)用户的数据,数据量和种类明显增多,数据存储和传送需求不同,如何更加有效的管理和利用这些资源也将变得至关重要,因此有必要建立一个统一的用户数据层面,集中管理所有的用户数据信息,为网络层甚至业务层提供用户及业务相关数据。用户数据层面和业务层面在逻辑上应是统一的、集中的,在物理上可以是分散的和独立的。 

  4.SIP能力扩展后的兼容性

  IMS网络中采用的SIP对IETF定义的SIP做了扩展。例如由于无线传输资源的带宽有限,要求支持SIP消息的压缩;由于无线接入的引入使呼叫建立时间增加,要求SIP的基础定时器由500ms改成2s。如果IMS同时支持固定和移动用户,需要支持固定和移动不同能力级的SIP,并且要求IMS网络能够识别终端的接入方式,根据不同的接入方式选用不同的协议参数。所以对于扩展的SIP要注意与原有SIP的兼容问题。

  5.业务平台的整合

  需要理清IMS的业务平台与现有业务平台的关系,从长远来看融合业务和基于SIP的多媒体业务应在IMS的业务平台来提供。

  6.业务定位

  我们需要明确和定位什么多媒体业务需要在IMS架构上开放,什么业务在IP网上提供。

  IMS是未来网络的整体架构,其体系架构增强了对基于IP流的可控和可管理性,代表了网络的发展趋势。但目前IMS正处于技术发展的初级阶段,并未规模商用,因此预计固网运营商将从2007~2008年引入IMS。IMS的引入与接入、承载、控制、业务、支撑等网络的各层面相关,同时也对终端改造、宽带的发展策略、运营模式带来挑战,因此各运营商需因地制宜地根据需求加以选择。实现融合是一个长期的目标,涉及的因素很多。IMS只是在网络和业务层面提供了融合技术的可能性,但还需要认真研究其可行性、经济性、复杂性和可管理性。

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