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摘要 文章介绍了IMS的体系结构及特点，介绍了IMS网络融合。
关键词：3G IMS IMS网络融合
中图分类号：G250.72
一、 引言
IMS作为融合IP网络中的统一的呼叫控制核心，促进了网络融合。从功能上来说，IMS作为新的子系统，和电路域、分组域有着并列关系，即3G核心网在3GPPR5版本以后可以分为CS域、PS域和IMS。通过PS域接入IMS服务，对PS域提出了新要求。对于基本的语音呼叫和视频呼叫，可以通过IMS和CS域互通实现。在业务发展上，CS域和IMS是业务互补、网络互通、融合替代的关系。
二、IMS体系结构和特点
2.1 IMS体系结构
IMS（IPMultimediaSubsystem）即IP多媒体子系统，是由3GPP标准组织在R5版本提出，是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，图（1）描述了IMS的体系结构。IMS网络可以通过PS接入，也可以通过其他网络接入（如WLAN和xDSL），可以与CS域互通，以及与其他的IMS网络互通。IMS网络的功能实体大致分为以下几类：会话管理和路由类（CSCF）、数据库类（HSS，SLF）、网间配合类（BGCF，MGCF，MGW，SGW）、服务类（MRFC，MRFP）、支撑类（PDF）。
图（1） IMS体系结构
2.2 IMS特点
IMS具有如下特点：
1.基于IP承载。IMS实体之间全部采用IP进行承载。
2.与接入网络之间的独立性。IMS的设计思想与具体的接入方式无关，用户不论从任何IP网络均可以接入IMS。
3.用户数据集中管理。IMS将用户的电路域、分组域和IMS数据统一管理，降低用户数据分散冗余带来的建设和运维开销。
4.由归属网络控制。R5中支持拜访网络控制和归属网络控制两种模式，R6只对紧急呼叫支持拜访网络控制。由归属网络控制能够强化网络运营商对于网络的控制，尤其是计费和服务质量的管理。
5.支持多种计费方式。
IMS在原有UMTS技术基础上，提供根据时间、流量、内容和业务等多种方式进行计费，支持分组域的在线计费功能。
6.较完整的安全机制。安全功能包括鉴权认证、信令一致性保护以及加密。IMS核心网采用IPSec技术；接入网安全的方案可能根据不同的接入网络而有所不同。
三、IMS促进网络融合
3.1基于IMS的固定移动网络融合架构
基于IMS的固定移动网络融合架构主要分成接入互联层、会话控制层与应用和数据层3个层面，如图（2）所示。
图（2） 基于IMS的固定移动网络融合架构
1） 接入互联层
接入互联层包括各类终端（如移动SIP终端、PDA、PC、机顶盒等）和IP接入网。IP接入网随不同接入技术而不同，分为移动接入（如GPRS）、无线接入（如WiFi）和固定接入（如DSL）。
3GPP R5/R6定义了移动接入，即通过服务GPRS支持节点（SGSN）和网关GPRS支持节点（GGSN）接入IMS网络；固定接入，如DSL接入则通过数字用户线接入复用器（DSLAM）和宽带接入服务器（BRAS）接入IMS网络；基于WiFi的IP接入通过无线接入通路（WAG）和分组数据通路（PDG）接入IMS网络。网络附着子系统（NASS）和资源接纳控制子系统（RACE）完成对固定接入的接入控制。
2）会话控制层
会话控制层的核心功能是呼叫会话控制功能（CSCF），它负责IMS会话控制。CSCF包括P-CSCF（Proxy CSCF）、I-CSCF（Interrogating CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF）等逻辑功能。
会话控制层还包括突破网关控制功能（BGCF）、媒体网关控制功能（MGCF）和信令网关（SGW）等用于和PSTN或PLMN CS域互通的功能。BGCF完成到PSTN/ISDN的路由功能，MGCF完成SIP和H.248的互通，并通过H.248对媒体网关实现控制。SGW完成IP和CS域信令传输层的互通。
媒体资源功能（MRF）提供话音和视频会议的必要支持，包括控制部分和用户平面的处理部分（如音频/视频流的混合）。IMS与其他IP网络之间的互通功能由应用层（ALG）和转换网关（TrGW）实现。
3）应用和数据层
应用和数据层为最终用户提供业务逻辑。IMS架构和SIP信令可以灵活地支持不同的电话或非电话应用服务器，包括实现传统的基本电话业务，如呼叫前转、呼叫等待、会议等；同时IMS通过应用服务器（AS）可以提供基于SIP的非传统电信业务，如即时报文IM、PTT、Presence等。IMS通过IP多媒体业务交换功能（IMSSF）和传统智能业务（移动网络增强型逻辑的客户化应用（CAMEL）、智能网应用协议（INAP）等）互通，实现CS域和PS域已有的智能业务的继承。另外，IMS通过开放交换接入网关（OSA-GW）提供标准开放的应用程序接口（API），以便第三方能够通过这个接口安全地使用网络资源和提供业务能力，实现丰富的娱乐、游戏等业务。
IMS充分考虑了实际运营的需求，在QoS、安全、计费等方面都制订了相关规范。IMS架构是基于逻辑功能进行描述的，这给具体的物理实现以及逻辑功能的组合带来了极大的灵活性。得益于在固定网络、移动网络、IP以及企业网络方面的领先技术，可充分理解IMS网络的特性。
总之，基于IMS的固定移动网络融合架构为运营商提供了提升自己在整个电信产业价值链中地位的手段。也就是说，高ARPU值的大量新型业务将由运营商控制和提供。随着用户对新型多媒体业务的期望越来越高，传统上一个业务一个网络的垂直结构不再满足需要，而基于IMS的水平结构的网络必将成为固定移动网络融合的基础，并最终实现在任何时候、任何地点，通过任何终端和接入网络获得任何业务。
关键词：3G IMS IMS网络融合
中图分类号：G250.72
一、 引言
IMS作为融合IP网络中的统一的呼叫控制核心，促进了网络融合。从功能上来说，IMS作为新的子系统，和电路域、分组域有着并列关系，即3G核心网在3GPPR5版本以后可以分为CS域、PS域和IMS。通过PS域接入IMS服务，对PS域提出了新要求。对于基本的语音呼叫和视频呼叫，可以通过IMS和CS域互通实现。在业务发展上，CS域和IMS是业务互补、网络互通、融合替代的关系。
二、IMS体系结构和特点
2.1 IMS体系结构
IMS（IPMultimediaSubsystem）即IP多媒体子系统，是由3GPP标准组织在R5版本提出，是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，图（1）描述了IMS的体系结构。IMS网络可以通过PS接入，也可以通过其他网络接入（如WLAN和xDSL），可以与CS域互通，以及与其他的IMS网络互通。IMS网络的功能实体大致分为以下几类：会话管理和路由类（CSCF）、数据库类（HSS，SLF）、网间配合类（BGCF，MGCF，MGW，SGW）、服务类（MRFC，MRFP）、支撑类（PDF）。
图（1） IMS体系结构
2.2 IMS特点
IMS具有如下特点：
1.基于IP承载。IMS实体之间全部采用IP进行承载。
2.与接入网络之间的独立性。IMS的设计思想与具体的接入方式无关，用户不论从任何IP网络均可以接入IMS。
3.用户数据集中管理。IMS将用户的电路域、分组域和IMS数据统一管理，降低用户数据分散冗余带来的建设和运维开销。
4.由归属网络控制。R5中支持拜访网络控制和归属网络控制两种模式，R6只对紧急呼叫支持拜访网络控制。由归属网络控制能够强化网络运营商对于网络的控制，尤其是计费和服务质量的管理。
5.支持多种计费方式。
IMS在原有UMTS技术基础上，提供根据时间、流量、内容和业务等多种方式进行计费，支持分组域的在线计费功能。
6.较完整的安全机制。安全功能包括鉴权认证、信令一致性保护以及加密。IMS核心网采用IPSec技术；接入网安全的方案可能根据不同的接入网络而有所不同。
三、IMS促进网络融合
3.1基于IMS的固定移动网络融合架构
基于IMS的固定移动网络融合架构主要分成接入互联层、会话控制层与应用和数据层3个层面，如图（2）所示。
图（2） 基于IMS的固定移动网络融合架构
1） 接入互联层
接入互联层包括各类终端（如移动SIP终端、PDA、PC、机顶盒等）和IP接入网。IP接入网随不同接入技术而不同，分为移动接入（如GPRS）、无线接入（如WiFi）和固定接入（如DSL）。
3GPP R5/R6定义了移动接入，即通过服务GPRS支持节点（SGSN）和网关GPRS支持节点（GGSN）接入IMS网络；固定接入，如DSL接入则通过数字用户线接入复用器（DSLAM）和宽带接入服务器（BRAS）接入IMS网络；基于WiFi的IP接入通过无线接入通路（WAG）和分组数据通路（PDG）接入IMS网络。网络附着子系统（NASS）和资源接纳控制子系统（RACE）完成对固定接入的接入控制。
2）会话控制层
会话控制层的核心功能是呼叫会话控制功能（CSCF），它负责IMS会话控制。CSCF包括P-CSCF（Proxy CSCF）、I-CSCF（Interrogating CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF）等逻辑功能。
会话控制层还包括突破网关控制功能（BGCF）、媒体网关控制功能（MGCF）和信令网关（SGW）等用于和PSTN或PLMN CS域互通的功能。BGCF完成到PSTN/ISDN的路由功能，MGCF完成SIP和H.248的互通，并通过H.248对媒体网关实现控制。SGW完成IP和CS域信令传输层的互通。
媒体资源功能（MRF）提供话音和视频会议的必要支持，包括控制部分和用户平面的处理部分（如音频/视频流的混合）。IMS与其他IP网络之间的互通功能由应用层（ALG）和转换网关（TrGW）实现。
3）应用和数据层
应用和数据层为最终用户提供业务逻辑。IMS架构和SIP信令可以灵活地支持不同的电话或非电话应用服务器，包括实现传统的基本电话业务，如呼叫前转、呼叫等待、会议等；同时IMS通过应用服务器（AS）可以提供基于SIP的非传统电信业务，如即时报文IM、PTT、Presence等。IMS通过IP多媒体业务交换功能（IMSSF）和传统智能业务（移动网络增强型逻辑的客户化应用（CAMEL）、智能网应用协议（INAP）等）互通，实现CS域和PS域已有的智能业务的继承。另外，IMS通过开放交换接入网关（OSA-GW）提供标准开放的应用程序接口（API），以便第三方能够通过这个接口安全地使用网络资源和提供业务能力，实现丰富的娱乐、游戏等业务。
IMS充分考虑了实际运营的需求，在QoS、安全、计费等方面都制订了相关规范。IMS架构是基于逻辑功能进行描述的，这给具体的物理实现以及逻辑功能的组合带来了极大的灵活性。得益于在固定网络、移动网络、IP以及企业网络方面的领先技术，可充分理解IMS网络的特性。
总之，基于IMS的固定移动网络融合架构为运营商提供了提升自己在整个电信产业价值链中地位的手段。也就是说，高ARPU值的大量新型业务将由运营商控制和提供。随着用户对新型多媒体业务的期望越来越高，传统上一个业务一个网络的垂直结构不再满足需要，而基于IMS的水平结构的网络必将成为固定移动网络融合的基础，并最终实现在任何时候、任何地点，通过任何终端和接入网络获得任何业务。