基于IMS網絡融合的關鍵技術問題分析

字號:? 小 ? 中 ? 大 ? | 打印 發布: 2008-3-12 13:51 ?? 作者: webmaster ?? 來源: 網絡轉載 ?? 查看: 78次

軟交換技術的出現使人們一度考慮核心控制層的融合可以采用軟交換技術，但是由于固定和移動的軟交換功能、協議差異較大，使軟交換成為控制層融合焦點的 可能性減小。隨著基于SIP的IMS技術在移動網絡的出現，與固網寬帶軟交換基于SIP的應用不謀而合。移動網絡引入IMS的初衷是提供移動多媒體業務， 但是由于IMS采用了與固定寬帶軟交換相同的協議（SIP）和類似的架構，并且IMS的體系具有與接入的無關性、支持用戶漫游等優點，這給利用IMS實現 網絡融合帶來了前所未有的契機。

　 　IMS技術最初是在3GPPR5中引入的。IMS技術以其與接入無關性、完全的業務與控制分離的重要特點受到了業界的高度關注。目前3GPP在研究 IMS應用于移動領域，同時TISPAN和ITU－T正在3GPPR6研究的基礎上積極推進基于IMS在固網應用和在網絡融合領域應用的技術研究。國際 和國內的運營商也都對IMS技術給予了高度的關注，并紛紛認為IMS將成為網絡融合和核心控制層發展的重要技術方向之一。

　　從目前的研 究進度來看，IMS應用于移動的標準已經成熟，但是基于IMS的網絡融合的技術標準還處于發展階段。由于有線和無線網絡在網絡帶寬、終端鑒權、位置信息和 資源管理等多方面存在差異，TISPAN在這些方面對IMS加以擴展，實現固定接入。但固定和移動IMS在業務能力方面的差異、體系架構的差異、協議的差 異等問題將成為IMS能否實現固定和移動網絡融合的關鍵問題。

　　業務能力的差異

　　3GPPIMS只定義IMS架構，業務規范由OMA制定。OMA目前主要制定了PoC、Presence、即時消息、Pushtoshow等多媒體業務規范。

　 　而TISPAN定義的IMS要求不僅能夠支持Presence、即時消息、位置業務、可視電話等多媒體業務，還要能支持PSTN／ISDN模擬業務和仿 真業務。IMS網絡采用了業務與控制完全分離的體系架構，這就要求應用服務器能夠提供PSTN／ISDN模擬業務和仿真業務的業務邏輯。

　　TISPAN已經開始制訂呼叫轉移、呼叫保持等一系列PSTN模擬業務的要求和規范，并根據業務需求擴展SIP協議來實現PSTN模擬業務。

　 　PSTN仿真業務是針對固網的POTS終端用戶，要求IMS網絡能夠向用戶提供與PSTN無差別的業務。這對IMS提出了更高的要求，要求IMS不僅能 實現呼叫轉移、呼叫等待等PSTN業務，還要向用戶提供相同的業務感知。因此，IMS還要針對PSTN仿真業務能力作更多的擴展。例如：PSTN網絡可以 根據用戶申請的補充業務的不同給用戶播放不同的撥號音，而IMS由于控制與業務的完全分離，控制層的功能實體（AGCF）并不知道用戶申請的業務，因此無 法控制網關向用戶送何種撥號音，而IMS如果實現這種PSTN／ISDN仿真的業務能力，就需要擴展PSTN／ISDN仿真業務應用服務器與AGCF之間 的接口，以傳遞業務相關的信息。

　　從以上的分析可以看出，IMS為了支持向固網POTS用戶提供PSTN仿真的業務能力需要作更多的擴 展，而這些擴展更增加了固定IMS和移動IMS的差異性。業務能力的差異性導致固網和移動IMS體系架構及協議的差異性，這將成為影響IMS實現固定和移 動融合程度的關鍵因素。

　　體系架構的差異

　　TISPAN直接引用了3GPPR6IMS的體系架構，并 在此基礎上分別進行擴展支持固網寬帶用戶的接入和固網窄帶用戶的接入（POTS），實現PSTN／ISDN模擬業務和仿真業務。由于寬帶用戶和固網窄帶用 戶接入方式的不同及業務能力的不同，導致TISPAN定義的固網IMS也存在差異：

　　——TISPAN實現寬帶用戶接入的IMS。IMS體系架構與3GPPIMS體系架構基本相同，主要是增加了網絡附著子系統（NASS）和資源控制子系統（RACS）進行對固網用戶的接入控制、位置管理和QoS控制。同時對P－CSCF等實體的具體功能進行了擴展。

　　——TISPAN實現固網POTS用戶接入的IMS。TISPAN定義了基于IMS實現PSTN仿真業務的體系架構，即基于IMS可以接入窄帶用戶、寬帶用戶和移動用戶，基于IMS實現寬窄帶的融合。

　　SIP協議的差異

　　IMS體系架構中使用的協議包括SIP、H．248、DIAMETER和COPS等，但是主要的呼叫控制協議是SIP。固定網絡寬帶軟交換也使用SIP協議。因此SIP協議是否趨同成為網絡融合的關鍵因素。

　　固定軟交換的寬帶域目前主要采用IETF的SIP協議（RFC3261），IMS在采用了IETF定義的SIP協議作為呼叫控制協議的基礎上，根據移動的特性和需求，提出了對IETFSIP協議的擴展。3GPP在R6版本對IETFSIP協議的主要在以下幾個方面。

　　——IETFRFC3261定義了通過Digest認證對SIP終端進行身份認證。3GPPIMS采用原應用于無線領域的AKA認證對用戶接入進行認證，因此對Digest認證進行擴展以攜帶AKA認證所需要參數。

　　——IMS對用戶服務要求有QoS保證，RFC3312定義了在SIP會話建立過程中，進行QoS資源預留的機制。

　　——RFC3455為3GPP定義了多個私有擴展頭域（P－Header）。如：P－Associated－URI用于S－CSCF在注冊過程中向UE指示用戶被授權使用的共有標志（IMPU）列表。

　　——RFC3311定義了SIP更新的消息和命令，UE可以更改呼叫的參數。

　　——由于無線接入帶寬資源有限，因此RFC3320定義了PCSCF和UE之間支持強制的SIP消息的壓縮。

　　——由于有線和無線傳輸時延的問題，3GPP對IETFSIP協議中定義的一些定時器進行了修改。

　 　TISPAN定義了接入固定用戶的IMS，目前對SIP協議支持固定接入進行的擴展包括如下方面：對于P－Access－Network－Info頭域 的接入參數類型進行擴展，支持WLAN和xDSL等接入方式；對于P－Charging－Vector頭域進行擴展，對于DSL的承載方式增加BRAS的 地址參數、鑒權令牌以及DSL的承載信息的參數等；對于SIPTimer的擴展，由于3GPPR6將空中接口的定時器時長進行了修改，如將基礎定時器T1 的時長500ms修改為2s，但是采用固定接入方式后，建議P－CSCF根據接入方式來選擇定時器的時長；對SIP協議進行了擴展支持呼叫轉移等業務特 性。

　　雖然固定和移動網絡都使用了IMS的體系架構及SIP協議，但用IMS實現固定和移動的融合，對于應用于不同的接入方式和不同的 業務需求，SIP協議作了不同的擴展，還是存在差異的。因此對于應用于固定和移動寬帶域融合的IMS架構，其SIP的協議能力應該是支持固定和移動接入方 式的全集；并且應該支持實現PSTN／ISDNSimulation業務的能力集。因此，對于統一的IMS系統能否支持多種SIP參數和SIP能力還有待 于通過實驗進一步驗證。

　　用戶鑒權問題

　　3GPPIMS中規定移動用戶采用AKA的鑒權認證方式，對 Digest的認證方式進行擴展，用來攜帶AKA認證的參數。IMS用戶需要支持ISIM卡，ISIM中存儲用戶的公有用戶標志和私有用戶標志以及鑒權認 證的參數，對于USIM的用戶，要求終端能夠根據USIM中的用戶信息來生成公有用戶標志和私有用戶標志。

　　但對固定終端，固定終端沒有UICC卡，固定終端通常只有公有用戶標志（E．164號碼或SIPURI），而沒有私有用戶標志，不支持AKA的鑒權認證方式，因此如果IMS對固定移動終端采用統一認證方式，就需要對固定終端進行擴展或要求IMS支持不同的認證方式。

　 　目前TISPAN已經規定，IMS對移動、固定用戶推薦采用基于ISIM／USIM的AKA鑒權認證方式，對于沒有ISIM／USIM的終端，可以采用 SIPDigest的鑒權認證方式，但要求固定終端能夠具有私有用戶標志、公有用戶標志和歸屬網絡域名等參數用于鑒權。

　　因此，對于終 端的鑒權方式，可以采用如下幾種解決方案：對于新的固定終端，要求終端支持ISIM卡和的鑒權方式；對于已經應用的SIP終端，如果遷移到IMS網絡后， 需要給這類終端安裝軟件，用軟件的方式生成私有用戶標志，可以采用SIPDigest方式鑒權；用一個適配器來接入所有沒有UICC卡的SIP終端，由該 適配器為每個終端生成私有用戶標志和鑒權參數用于AKA鑒權。

　　編碼方式問題

　　目前固網VoIP網絡和終端支持的編碼方式如下：語音編碼方式：G．711、G．729和G．723；視頻編碼方式：H．261、H．263和MPEG－4。

　　移動網絡和終端支持的編解碼方式如下：語音編解碼方式：AMR；視頻編解碼方式：H．263和MPEG－4。

　 　由于目前固定網絡和移動網絡支持的編碼方式有所差異，因此如果用IMS網絡實現網絡融合，就需要對編解碼方式進行重新定義，要求固定和移動終端具有相同 的編解碼方式，否則就需要特定的網關設備來支持編解碼的轉換。編解碼的轉換可能降低語音質量，因此在網絡中應盡可能少地進行編碼轉換，這就要求固定和移動 終端盡量采用相同的編碼方式。
　　IMS已經成為業界認可的核心控制層融合的技術發展趨勢，運營商都對基于IMS的網絡融合給予了高度的關 注，部分綜合運營商已經開始進行IMS實驗，希望通過統一的IMS網絡來實現固定和移動網絡的融合。目前IMS實現固定接入還處于研究階段，上述問題將成 為IMS能否實現固定和移動網絡融合的關鍵因素。


作者：中國電信股份有限公司北京研究院 張園

來源：中國信息產業網-人民郵電報


TAG: 關鍵 技術 網絡 IMS

總結

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