IMS网络演进中的关键问题探讨

标签：IMS TDM

在三大全业务运营商对固定和移动业务的融合、与互联网业务的融合、拓展新业务等多重需求下,IMS从2009年开始重新成为业界关注的焦点。不同的运营商对于IMS现阶段的规划与期冀不全一样,但基于IMS的固定和移动网络融合的架构以实现真正的全业务运营,利用网络和业务能力开放实现与互联网业务的融合,均是运营商的长远目标。为综述国内电信运营商的IMS发展现状,研究IMS网络演进过程中需要解决的关键技术问题及实现方案,探讨运营商如何在现有网络中引入IMS、如何实现跨IMS域和电路域的多业务协同、如何实现互联网与通信业务的混搭等问题,《移动通信》于本期特别推出“IMS与网络融合”专题,以期能明晰IMS尚待解决的技术问题,并着眼于解决之道,为IMS在中国理性务实发展进行有益的探讨。

1 引言

作为下一代网络控制技术的核心,IMS技术已经逐步走向成熟,能够满足消费者对业务质量、可靠性及可用性的要求,可以促进实现固定和移动业务的融合,甚至可确保LTE语音及短信业务的国际漫游与互操作性,从而确保业务的连续性。全球TOP10的运营商均已进入全业务运营领域,来自Heavy Reading对全球179家运营商的调查显示,大部分主流运营商认识到部署IMS的重要性并选择IMS做全业务运营网络。目前全球已部署100多个IMS试验网、试商用及商用网络,IMS已被业界接受为全业务网络解决方案。

2 IMS网络演进问题

从传统TDM交换、软交换到IMS的演进在业内已经成为不争的事实。从技术标准角度来看,无论是ITU-T、TISPAN还是3GPP,都将IMS作为固定电话网和移动核心网演进的唯一目标。

对于移动核心网,从技术标准和国际运营商的倾向来看,演进的唯一目标是EPS/IMS架构,但随着网络的发展,仍需要考虑CS用户接入IMS、语音业务连续性问题、LTE语音解决方案等问题。从标准的角度分析,对于CS用户接入IMS网络,可以采用ICS解决方案,实现IMS网络对业务的统一控制,实现业务一致性要求;对于语音业务连续性问题,可以采用SR-VCC保持语音业务的连续性;对于LTE语音解决方案,国际运营商已倾向采用3GPP IMS为LTE提供语音业务,“One Voice”标准研究计划也已经于2009年11月启动,目的就是为LTE语音及短信业务制定应用层技术规范,解决LTE传递语音服务的问题,达到加速LTE网络建设目标。

下面将重点分析IMS网络演进过程中ICS、SR-VCC、One Voice等关键技术。

3 关键技术

3.1 ICS

ICS(IMS Centralized Services,IMS集中业务)是3GPP R8的重要研究课题之一,由3GPP SA2工作组提出。ICS重点研究CS域如何接入IMS,由IMS统一提供业务,该方案将业务剥离到IMS,而CS则演进为一种接入方式,因此可以认为ICS是软交换网络向IMS演进的一种重要方式和必经阶段。

(1)ICS参考架构

ICS架构在现有的CS和IMS网络中增加了以下内容:

◆SCC AS

SCC AS是归宿网络中的IMS应用服务器,通过主叫或被叫iFC插入到会话路径中,位于主叫路径的第一个AS,或被叫路径的最后一个AS。SCC AS可以作为SIP用户代理代替CS用户接入IMS,完成IMS会话的建立和控制,实现ICS用户代理的功能。如果在使用I1(USSD)接口时,SCC AS负责处理USSD完成和其他IMS网元之间的交互,实现CS接入适配的功能。另外,对于选择终呼的接入方式,如果选择CS域,那么SCC AS还需要协助将呼叫发送给ICS用户,从而完成终呼接入域选择功能。

◆MSC Server

如果MSC Server具备ICS增强能力,那么它可以处理A/Iu和E接口的用户信令,完成和SIP信令的交互;并能够通过I3接口控制IMS-MGW,完成CS接入和RTP的交互;当支持多媒体业务时,还要求MSC Server能够执行H.245和SIP/SDP之间的交互。

对于普通用户,如果不使用ICS功能,对MSC Server的功能没有增强要求,同样对于ICS UE,即使使用ICS功能,也不要求MSC Server具有ICS增强功能。

◆ICS UE

ICS UE增加了ICS能力,ICS UE可以通过业务控制路径和SCC AS通信,通过CS域建立承载控制路径。此外在主叫过程中,ICS UE应能执行接入域选择功能,在被叫过程中,ICS UE需协助SCC AS执行终呼接入域选择功能T-ADS。

(2)ICS解决方案

目前,根据终端能力和对网络的影响,将ICS的解决方案分为ICS UE方案和增强的MSC Server两种,ICS的参考架构涵盖了这两种解决方案。简单来说,ICS UE方案,引入支持ICS能力的UE,通过现有的CS网络,或通过采用MSC-centric增强的CS网络接入IMS,实现ICS业务。增强的MSC Server方案,通过升级CS网络,将non-ICS UE,即传统终端接入到IMS网络,实现ICS业务。

◆ICS UE方案:业务控制信令路径从Gm接口发起

如图2所示,该方案的主要工作流程为:业务控制信令路径用来在ICS UE和SCC AS之间传送IMS业务控制信息。发起会话时,ICS UE首先使用Gm接口,通过PS域建立业务控制信令路径(Service Control Signalling Path),ICS UE还需要使用标准CS域流程建立CS承载控制信令路径(CS Bearer Control Signalling Path)以建立电路域承载。然后SCC AS将业务控制信令路径和CS承载控制信令路径进行绑定,形成接入分支(Access Leg),而在远端分支(Remote Leg),由SCC AS代表UE建立IMS会话。

◆ICS UE方案:业务控制信令路径从I1接口发起

如图3所示,该方案的主要工作流程为:发起会话时,ICS UE采用I1接口,通过CS网络,和SCC AS交互IMS业务所需要的信息,建立业务控制信令路径。同时ICS UE还需要使用标准CS域流程建立CS承载控制信令路径以建立电路域媒体承载。然后SCC AS将业务控制信令路径和CS承载控制信令路径进行绑定,形成接入分支,而在远端分支,由SCC AS代表UE建立IMS会话。

◆增强的MSC Server方案

该方案通过升级CS网络,引入增强的MSC Server,在完成基本的MSC Server功能的同时代替UE作为SIP UA接入IMS,实现SIP呼叫过程和CS呼叫过程的交互,从而实现传统CS终端接入IMS的目的,由IMS统一提供电话业务。其会话建立示意图如图4所示:

会话建立过程中,UE和SCC AS之间增强的MSC Server,代替UE执行IMS的注册流程,并完成CS呼叫流程和SIP会话流程的交互。