IMS技术发展和应用分析

【摘要】文章主要跟踪国内外IMS技术的研究、发展和应用推广情况,借鉴国外发达国家应用和网络建设的经验,结合我国电信网络的发展状况,分析IMS技术与传统网络技术的关系,研究其在我国的应用和发展需求,最后提出演进策略及建议。

【关键词】IMS 网络演进 业务融合

编者按:由国际电信联盟(ITU,International Telegraph Union)倡导的世界电信日纪念活动距今已41个年头,虽然每年的纪念活动主题皆不同,但却间接印证着通信随着时代而发展的变化,通信已越来越渗透到人们生活的每一个层面,与人类生产劳动的每项活动密切相关。

今年世界电信日的主题是:“信息技术让城市生活更美好”,这充分说明信息技术已成为城市生活方式和行为模式的主导,特别是移动信息技术更让信息处理和传递突破了时间和空间的限制,随时随地到达个人,在城市建设与城市生活中的作用日益凸显。在中国,国家提出建设小康社会以及走新型工业化道路的要求以及到2020年前后把我国建设成信息技术产业强国的战略思路,更让信息技术在城市信息化建设中大有可为,信息化应用也正向纵深方向发展,并逐步扩展到政务、农业、工业、公共管理、商务、医疗教育、交通物流等众多行业。如何以信息化技术推进城市经济的发展,提升人们的城市生活体验已成为整个产业链共同思索的课题。

而另一方面,随着中国电信业的发展和信息技术的突飞猛进,信息化的深度与广度日益增强,有力地促进了城市信息化的进程。同时,信息化产业链上各方的成长速度非常快,有些信息化方案提供商、电信设备制造商,已具备了较强的创新能力,并在城市移动信息化建设方面初见成效。

为此,在5・17世界电信日即将到来之际,《移动通信》于本期特别推出“5・17世界电信日”专题,同时邀请ITU专家组成员、其它电信专家、学者及电信产业链各方研究人员解读本届当前通信信息产业中的热点技术和应用的发展现状、挑战、策略、解决方案等,并共同探讨如何更好地以移动信息技术促进城市建设,营造美好城市空间。

1 IMS定义及定位

IMS是IP Mutimedia Subsystem的缩写,最初是由3GPP组织在制定3G网络核心技术标准Release5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统。随着ETSI将IMS纳入NGN的整体架构中,IMS同时也为固定网络服务,并且已被ITU-T认可,IMS就被认为今后电信网络演进的方向,并被认为是实现未来FMC(固定/移动网络融合)的重要技术基础。

3GPP提出了全IP的IMS网络架构,采用SIP协议进行控制,实现移动性管理、多媒体会话信令和载体业务传输,实现端到端的IP业务。除了3GPP、固网向IMS靠拢之外,3GPP2今后的发展和演进也将采用IMS。

IMS是一个基于全IP分组传送的与接入无关的网络架构,由呼叫会话控制器(CSCF)、出口网关控制器(BGCF)、媒体网关控制器(MGCF)、归属用户服务器(HSS)、签约定位功能(SLF)、多媒体资源功能(MRF)等部分组成。IMS提供开放的业务接口,并保证了业务提供与网络控制相分离。

与软交换技术相比较,IMS进一步对业务、控制进行分离,且整个控制架构发生了较大的变化。除了传统的电话网之外,IMS还被认为是实现固定、移动融合,实现宽带、融合网络的核心技术与网络架构。IMS具有业务多样化、终端智能化、网络开放化、业务融合化的特点,IMS业务具有多媒体性、开放性、宽带化、个性化和智能化特点,而且IMS还可以将多种业务能力混合生成各种能给用户崭新感受的新业务,改变人们的工作、生活方式。正是由于IMS这种全IP融合业务的能力特征,使其成为下一代网络构成的主体框架,在网络融合的发展趋势下,3GPP/3GPP2,ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的网络融合方案,使IMS成为基于SIP会话的通用平台,同时支持固定和移动的多种接入方式,实现全网络的融合。

固定网、移动网均已引入大量的软交换,IMS和软交换长期共存,IMS主要定位于多媒体域,也可作为电路域的话音引入。IMS与软交换对PSTN、PLMN远期是替换关系,但在完成最终网络演进之前,它们将长期共存、互联互通。在未来相当长的时间内,话音业务将主要由固定及移动软交换网络提供,而IMS众多提供多媒体业务及固定移动融合相关业务。最终IMS可能完成对软交换的替换,统一组网,但软交换的SS可升级作为IMS网络的MGCF功能。

2 IMS应用发展分析

2.1 技术和标准

IMS最先由3GPP在R5版本中为移动网络提出,并已R5、R6和R7三个版本;其次,TISAPN在2005年将IMS应用在固网中,并启动相关研究,R1及R2两个版本,并将其研究成果输入3GPP;3GPP2一直有自己的标准,但在IP多媒体域标准方面,3GPP2已经不再坚持MMD标准,而是与3GPP合作,参与到IMS标准的发展、制定之中。这一方面是由于IMS得到业界广泛的认同,另一方面也是由于现有的CDMA运营商在IP多媒体域建设方面更加向IMS方向靠拢。从网络实际部署来说,Verizon决定采用IMS作为其IP多媒体系统的解决方案,并制定了A-IMS标准;同时提出CDMA向LTE方向演进。在这一示范作用下,CDMA主要设备商都明确在产品路标给出了EV-DO Rev.A向UMB和LTE两条技术演进路线。

全球各大标准组织将IMS作为电信网演进目标技术架构进行统一研究,并依据各自的需求及优势对IMS进行不断补充;与此同时,不同IMS标准制定的协调性影响了整个IMS标准化的进程,从而在很大程度上影响着IMS设备的成熟以及整个产业链的发展,导致IMS标准化制定工作进行统一和联合的需求也愈加迫切。因此2006年9月,3GPP、3GPP2、TISPAN等组织共同讨论了各个标准组织对IMS的需求和现状,取得了需要一个统一的IMS(Common IMS)的共识。2007年,3GPP OP Ad Hoc会议确定将TISPAN Release2的内容分阶段迁移到3GPP R8中,并确定了Common IMS范围和研究项目,目前R8正在研究中。图1为IMS标准研究进展图。

随着Common IMS的推进,IMS核心标准已经并入3GPP统一研究,其他标准组织不再独立研究,可对3GPP提出需求。其他标准组织将在其他不同的侧重点研究IMS,如TISPAN重点固网接入、3GPP2重点是移动、ETSI重点是SIP信令、OMA重点是业务、CABLE重点是有线电视接入等,各方全力制定全球统一的IMS标准。可以说IMS主体标准基本成熟。

2.2 设备情况

设备商对IMS设备的开发进展迅速,纷纷推出相关产品,部分设备已有应用到运营商不同需求的网络部署中。

目前IMS产品中核心设备如CSCF、HSS、GCF等相对比较成熟,且已经在现网中有一定的应用部署,而应用服务器、计费等相关产品较少。从IMS的具体实现来看,目前大部分厂商的解决方案主体是基于R6版本,产品在R6的基础上增加了部分R7的功能。因此可以说是只是实现了IMS的部分功能,也并不完全支持开放的IMS标准。

从产业的角度来说,IMS整体产业仍在培育初期,尤其从应用开发、终端支撑等方面来看,目前支持IMS的固网终端较成熟(大部分是软终端),而移动终端种类很少,且支持的业务能力非常有限。

2.3 业务提供

IMS提供业务主要包括以下几种类型:

PoC(PTT over Cellular)对讲类业务,可以提供Ad-hoc会话、预定义群组会话、聊天等功能。

多媒体通信类业务,如视频共享业务、信息共享等。

Messaging业务,主要提供即时消息的功能,同时可以作为消息网关和其他消息系统互通(SMS,MMS)。

网络融合业务,包括在移动电话和PC及固定电话之间的通信业务。

UM(统一消息)业务,根据用户的意愿、位置等信息,提供消息的转换等功能。

Conference业务,运行用户在线召集、召开语音,消息类的多媒体会议,为用户提供各种会议操作和丰富的业务体验。

2.4 国内外应用部署

建设统一的IMS网络是运营商网络演进的必然结果。IMS的重要性被运营商广泛认可,且IMS越来越多地出现在运营商业务融合和转型战略的下一代网络架构中。全业务运营商在考虑建设和维护多媒体业务网络时,采用统一网络的方式,可以降低网络建设和运营成本。

(1)国外应用

国外顶级运营商都将IMS列为其发展战略:法国电信认为IMS是实现NExT战略的引擎,计划利用IMS实现FMC网络融合;AT&T将IMS作为下一代网络架构CATRS中的核心控制部分;BT将IMS作为21CN计划中的核心网技术,并支持Web2.0业务。

从IMS的实际部署来看,IMS实际网络部署及业务应用的发展均低于市场预期,同时IMS论坛关于IMS设备互通的推动工作也低于预期。从目前国际实际的应用及部署来看,比较典型的IMS业务主要包括:法国电信FT的在固网领域的VoIP业务,用户350万户;AT&T针对3G用户提供的Video sharing业务,只有两到三款终端支持该业务;软银为3G用户提供的PoC、呈现业务等,业务发展不如预期。从业务发展实际反馈及效果来看,IMS在固网VoIP方面应用比较成功,也是运营商比较认可的业务,而在多媒体方面的应用有待进一步观察。

(2)国内应用

我国完成了电信重组,全业务时代也已经来临。为了满足市场竞争的需求,国内各大运营企业积极部署IMS,推进核心网络融合和演进。

中国移动率先全面部署IMS网络,提供多媒体业务及融合应用,以弥补资源短板,抢占政企客户。中国移动提出了“无线+IP+多媒体信息服务”的CM-IMS发展战略,在2009年初即启动了多个省市的IMS试点工作,以验证IMS跨省大规模组网、多媒体业务提供和接入能力。以降低成本、实现高效运营为目标,采用分省独立建设与分大区统一建设相结合的方式,统筹规划、全面部署IMS网络。启动14个大区和大部分省份的IMS建设,并在2009年底前建成开通。主要面向政企客户提供宽带固定语音、高清电视会议、IMS Based IPTV等综合通信服务,近期业务开放如表1所示。此外,中国移动正在进行wIMS项目,强调IMS和Web2.0技术的融合,提供通信网络与互联网的混搭(Mashup)应用。

表1 中国移动IMS商用网络开放的主要业务

中国电信通过部署IMS,期望解决网络扁平化和网络能力开放的问题。近期部署IMS网络用以解决其移动网络受限于CDMA软交换能力制约不支持视频通信的问题,下一步将通过IMS技术实现为用户提供在固定终端、移动终端和PC等终端上业务的相互交融或搬移;引入IMS建立统一的能力平台,以简化网络架构,实现扁平化,从而提高运行效率,提高网络能力。

中国联通在IMS测试中重点关注采用IMS实现PSTN改造以及网络融合。PSTN、窄带软交换与IMS将长期并存,并保持互通关系。主要通过部署IMS网络以解决其固网智能化改造过程中遗留的TDM端局问题,软交换宽带域逐步向统一IMS网络迁移,为宽带用户、3G用户提供宽带IP多媒体业务。

3 IMS发展趋势及演进策略

3.1 技术发展趋势

IMS被业界基本一致认为是下一代电信网的核心控制系统,IMS主体标准基本成熟。IMS得到主流运营商认可,将作为其战略转型的技术选择。同时,大部分运营商也将IMS作为近期解决实际发展需求的技术选择。据调查资料显示,全球大约有3/4的运营商在2009年4月之前部署IMS提供固定VoIP业务。

IMS实际网络的部署仍处于摸索发展阶段。目前已经部署的网络均为试商用网络,并且网络规模很小,基本都是一套设备的网络部署。业务应用种类及规模都非常有限。VoIP被认为是成熟的业务,而多媒体业务仅限于PoC/IM、Video Sharing。近期IMS的部署与运营商的网络状况及实际需求密切相关,如中国移动的IMS是为了弥补固网业务能力短板。预计未来1～2年是IMS发展、部署的关键时期。

3.2 演进策略及建议

近期IMS的能力主要体现在融合多媒体业务提供、PSTN替代基本VoIP业务提供等方面,建议对IMS发展应有长期、分阶段的发展目标及策略;近期可做小规模部署。

从整体来看,在未来相当长的时间内,话音业务依然由固定和移动软交换网络提供,IMS则重点提供固定多媒体、移动多媒体业务和固网移动融合业务,未来固网软交换和移动软交换MSC Server可能可升级为具备IMS MGCF功能。

IMS作为战略性的技术选择,不只是简单的业务层面技术。电信运营企业应具体问题具体分析,根据实际的发展和需求理性地看待IMS的发展。

【作者简介】

田 方:北京邮电大学毕业,现任工业和信息化部电信规划研究院信息网络研究部副主任、高级工程师,国际电信联盟ITU-T第11研究组中国专家组成员。长期从事电话网、支撑网以及数据通信领域的规划和软科学研究工作,现主要致力于核心网、业务平台的研究。

杨葆莉:北京邮电大学毕业,现任工业和信息化部电信规划研究院信息网络研究部高级技术主管、高级工程师。长期从事电话网及互联网业务等领域的规划及软科学研究工作,对NGN、软交换、IMS等技术发展及网络部署有长期、深入的研究。