IMS（IP多媒体子系统）是3G系统中的关键组成部分，它可以使采用不同接入手段的用户通过一张融合的核心网络来使用运营商提供的各类业务。随着国内3G步伐的临近，各运营商也加紧对基于IMS的新业务研究与试验部署。本文对IMS技术发展情况进行了探讨，阐述了基于IMS的新业务能力要求和相关架构，并对组管理、公共业务标识、呈现、PoC、综合多媒体会议等新业务进行了介绍，为IMS新业务的开展和部署提出了建议，为迎接3G的到来做好充分准备。

    一、 IMS概述

    IMS（ IP多媒体子系统）由3GPP于2000年提出，是一个支持IP多媒体业务的子系统，其核心特点是采用了会话初始协议（SIP）和实现了接入无关性。

    IMS 是3G 系统中核心网（CN）的一部分，它通过由SIP协议提供的会话发起能力，建立起端到端的会话，并获得所需要的服务质量。IMS实现了控制和承载的分离，通过不同的接入方式，IMS 终端接入到分组域核心网PS（WCDMA网络、CDMA2000 网络和固定网络等），由PS提供SIP信令和媒体数据的承载，而由IMS的核心部分提供会话和业务的控制。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用平台，它是向ALL IP网络演进的重要一步。

    3GPP使用分层的方法设计IMS体系结构。分层的方法是为了最小化各层之间的依赖性，以便于实现传输与控制相分离，避免由于其中一层的变化而影响其他层的稳定性，这就使加入新接入网变得更加容易，从而可扩大IMS的接入范围，拓宽了新业务的应用范围。

    图1  IMS分层体系结构

    图1描绘了一个基于IMS的全业务运营网络的分层体系结构。该体系结构共包括3层，其中，承载由底层的“接入层”提供，业务逻辑由上层的“应用层”实现，而IMS核心系统是中间的“控制层”，它为业务提供会话控制能力。

    二、 基于IMS的新业务能力要求

    IMS架构方便了新业务的提出和实现。组管理、呈现、PoC业务等这些在智能网时代很难实现的业务形式，成为3G时代运营商主要的盈利内容和竞争手段。运营商日益重视3G到来之前的业务获取能力，纷纷开展IMS新业务相关的研究和实现。
    
    对于IMS的新业务来说，必须能够实现业务的注册和注销、鉴权和授权、业务信令的接入、SCSF指配、用户和业务数据管理、业务触发和漫游支持、信令路由、编码和寻址、SIP压缩和会话管理等基本能力要求。

    （1）注册

    在使用IMS业务前，终端应在IMS中注册，由IMS维持用户注册状态。

    （2）鉴权和授权

    在IMS体系架构中，由S-CSCF对用户执行鉴权和授权，P-CSCF转发鉴权和授权信息。

    IMS用户从GGSN接入IMS时，除了需要进行PS域接入认证外，还需要进行IMS认证，这两个过程相互独立。IMS用户从GGSN接入IMS时，GGSN通过P-CSCF的发现过程获取的P-CSCF地址，通过PDP上下文激活响应消息告知UE，或者通过DHCP过程告知UE。UE将用户注册的消息发送到P-CSCF，发起IMS域注册过程。IMS用户通过注册过程可以完成用户对网络和网络对用户的双向认证。该认证机制称为IMS AKA机制。

    ( 3）IMS的接入

    用户在获得IMS服务之前，需要向IMS域进行注册，P-CSCF的发现过程必须在注册之前完成，P-CSCF是IMS用户在IMS域中的初始接触点，用户通过一个“本地CSCF发现流程”来得到P-CSCF的地址，来进行IMS的接入。

    （4）S-CSCF的指配

    当UE通过显式注册成功附着到IMS，应该给该UE指派一个S-CSCF，I-CSCF负责指派S-CSCF，在选择S-CSCF时需要如下信息：

    ● 业务能力要求；

    ● 归属域S-CSCF的能力；

    ● 用户所在P-CSCF的拓扑信息；

    ● S-CSCF 的拓扑信息；

    ● 可用的S-CSC。

    为支持上述的S-CSCF选择及后续S-CSCF完成各自任务，需要在CSCF和HSS之间传送如下信息：

    ● Cx接口应该支持从HSS到S-CSCF 传送S-CSCF-UE安全参数；

    ● Cx接口应该支持从HSS到S-CSCF传送订阅者的业务参数；

    ● Cx接口应该支持从HSS到S-CSCF传送S-CSCF能力信息；

    ● Cx接口应该支持从S-CSCF到HSS传送会话信令传输参数。

    以上4点所涉及内容要求在S-CSCF为移动用户服务前被传送，同时，在S-CSCF为用户服务过程中能够更新这些信息，例如用户新业务被激活。

    （5）用户和业务数据管理

    IMS系统扩展了传统的HLR，把AAA（AAA鉴权服务器）和路由的功能增加进来。用户注册后，S-CSCF和P-CSCF临时保存用户和业务的数据。其中，AS中保存业务和部分用户数据，ISIM中保存终端用户的数据。

    在R5阶段之前，移动网络的个人用户数据集中由HLR和AuC管理。进入到IMS阶段，IMS的核心网使用HSS替代了以前版本的HLR和AuC，作为CS域、PS域和IMS域的通用实体，HSS存储以下用户信息：用户标识、号码和寻址信息，用户安全信息，用户位置信息，用户业务信息，不透明的应用数据等。

    （6）业务触发

    IMS本身不是一个服务，是一个基于SIP的体系，在PS网络上实现IP服务和应用。IMS为服务的调用提供必要的方法和完成业务触发。

    MS的业务提供方式和传统的PSTN以及CS域的提供方式不同的一点是，在IMS系统中，控制层和业务层完全分离，控制层（CSCF）不提供业务，它只提供业务层必要的触发、路由、计费等功能，业务完全由业务层提供。

    IMS系统中，业务的触发在 S-CSCF 中完成，业务数据在注册阶段下载到 S-CSCF 中，包括 Filter Criteria（初始过滤规则）。

    IMS用户配置中和服务相关的专用数据被表示成初始过滤规则。一个过滤规则包括业务的触发点、AS的标识、各初始过滤规则的优先级等信息。触发点用来决定是否去联系应用服务器，它包含了一个到多个的服务点触发器实例。

    ● 请求URI：标识该请求所指向的资源；
    
    ● SIP方法：表示该请求的类型；

    ● SIP消息头：包含与该请求相关的信息；

    ● 会话情形：有3个可能的值，即Originating、Terminating、或Terminating_Unregistered，指明过滤器是否应该被处理起始、终止或终止未注册的终端用户服务的S-CSCF所使用；

    ● 会话描述：定义针对SIP方法体内的任何SDP字段内容的服务点触发器。

    在用户注册时，或收到未注册用户的一个终止的初始请求时，初始过滤规则被下载到S-CSCF。在从HSS下载完用户配置后，S-CSCF依次进行过滤器准则的评估。

    如果该请求与初始过滤规则匹配，则S-CSCF将请求转发给相应的AS。接下来，S-CSCF还会检查请求是否与较低优先级的下一个过滤规则相匹配，如果匹配，则在SIP消息从前一个AS处返回时，将该过滤规则应用于该SIP方法。若该请求不能与最高优先级的初始过滤规则相匹配，则检查它是否与下一个优先级的过滤规则匹配，直至匹配上一个为止。若不再有初始过滤规则适用，则S-CSCF基于路由决策对该请求进行转发。

    如果所联系的AS没有响应，则S-CSCF遵从与初始过滤规则相关的缺省处理过程，即基于过滤规则中的信息，或者终止会话，或者让会话继续。如果初始过滤规则没有包含在联系AS失败后S-CSCF应如何操作的指示，S-CSCF的缺省行为是让呼叫继续。

    （7）漫游的支持

    IM CN子系统需要支持如下漫游的要求：支持运营商之间的QoS和业务能力的协商。这种协商应该是自动的，而不是人工设置的。比如当运营商增加新的业务能力时，不需人工更改设置，漫游用户可以接入由归属环境或业务网络提供的IP多媒体服务。
 
    （8）其他要求

    除了上述要求以外，IMS的新业务能力还包括了信令路由的支持、编码和寻址、SIP压缩、会话管理、IPv4/IPv6的支持等。下面，我们开始讨论IMS的主要新业务内容及其表现形式。

    三、IMS的新业务

    PoC、IM、Presence、Conference等业务是IMS中的重要业务，是运营商未来盈利的主要内容，归纳起来，这些业务有以下特点：

    ● 以群组列表数据为中心；

    ● 业务有很强的关联性或依赖性；

    ● 数据高度共享，为用户-网络共享（如Group信息），不同业务共享（如访问列表信息）；

    ● 数据网络化，数据存贮在网络，可以供用户和网络使用；

    ● 数据可移动，数据可以根据用户的不同位置（如移动终端、Internet），从网络上进行下载，或从不同的位置进行修改；

    ● 数据管理要求很高，要求可以在不同位置修改，对不同位置进行同步等。

    下面，我们以几个典型的IMS新业务形式进行重点说明。

    1.  组管理业务特征

    为了满足上述业务的需求，引入了组列表管理。

    组列表管理是IMS群组类新业务的数据中心，是IMS的重要应用服务器AS，但又不同于普通的AS，具有很大的特殊性。它能够为不同的AS提供列表数据，并可以作为业务单独提供给用户。组管理不完全依赖于IMS的框架，具有很强的独立性。在网络和业务部署时，其位置与HSS相似，是运营商的核心网元。组管理可以促进业务融合，并影响运营模式。

    组管理业务虽然可以作为单独业务提供，如提供移动电话本，但主要目的是为其他业务提供数据，因此决定其具有以下特征：移动电话本业务可以供用户通过其他方式编辑电话本，并下载到终端，具有管理方便、可移动、不易失等特点，适应更换终端设备、多终端的场合，但吸引力不大，而且作为单独业务缺乏盈利模式，因此必须与其他业务组合进行运营。

    组管理业务为PoC、Presence、IM、Conference等业务提供服务，而且是上述业务开展的必要条件，因此在上述业务开展时，必须同步开展组管理业务的部署。

    群组类业务是未来移动业务中的重要业务，极具发展潜力，随着群组类业务的发展和成熟，组管理业务也将迅速发展，并可能获得独立发展的机会，或派生出其他类型的新业务。

    2. 公共业务标识

    为了在IMS系统中引入标准的呈现、消息、会议、群组等业务，需要引入公共业务标识PSI（Public Service Identities）。和PUI不同的是，PSI标识的是业务，由AS负责执行。另外，PSI也可用于标识群组。

    IMS系统使用户能在AS的控制下创建、管理、使用PSI的能力。PSI的创建既可以是静态，也可以动态的。每个PSI由一个AS管理，该AS根据PSI执行相应的逻辑控制。

    IMS能够使用PSI来为IMS消息进行寻址。又如IMS域组用户数据由一个或多个AS（通常是XDM）创建。这些组用户数据可以为不同的应用和不同的AS使用，以完成和组用户数据相关的不同业务。

    由于PSI直接影响消息路由、业务触发、业务逻辑等处理，必须统一规划、明确规定，保证其唯一性和正确的语义，使网元能正确理解PSI，并正确处理。

      3.  Presense（呈现）业务

    Presence是以某种通信方式，按照一定的接入准则，实时获取Presence信息，并展现给其他用户的一种方法。随着互联网的普及，越来越多的人喜欢通过即时通信的方式来与别人保持联系，Presence技术在即时通信中扮演着非常重要的角色。依靠Presence技术，即时通信业务能以“用户多种状态设置”等功能为基础，提供“订阅他人状态信息”等多种丰富的增值服务，为个人/企业用户的办公、会议、通信等多领域提供高效便捷的解决方案。

    Presence技术也可以为即时通信之外的其他需要实时Presence信息的业务提供支撑，如一键通业务（Push to talk）、统一通信业务（Unified Communication）等。业务提供者能根据用户目前的Presence信息，来提供最适当的业务方式。

    4.  PoC业务

    PoC是一种双向、即时、多方通信方式，允许用户与一个或多个用户进行通信，如图2所示。该业务类似移动对讲业务—用户按键与某个用户通话或广播到一个群组的参与者那里。接收方收听到这个发言声音后，可以没有任何动作，例如不应答这个呼叫，或者在听到发送方声音之前，被通知并且必须接收该呼叫。在该初始语音完成后，其他参与者可以响应该语音消息。PoC通信是半双工的，每次最多只能有一个人发言，其他人接听。

    图2  点到多点的PoC群组会话实例

    5. 综合多媒体会议

    综合多媒体会议是提供音频、视频、数据协同3大功能具有多方控制能力的综合型会议，其中数据协同包括了对消息会议、应用共享、电子白板、文件传输、网页共享等应用。

      四、IMS新业务开展的现状

    IMS业务层的标准目前来看还相对不成熟，标准定义比较完善的是PoC、 Presence、Group、Messaging、OCS等业务和部件，而业务管理等部分还没有标准化，即时会议和MRS虽有部分标准，但还没有最终完成。设备商目前的实现是基于这些草案来做的，为实现丰富的业务功能，各自进行了少量的扩展。

    我们认为，要进行IMS业务部署，首先应该开始IMS新业务的演示和试验，然后进行商业规模的应用。

    IMS新业务演示与试验的目的，是用于运营商在IMS业务开展初期的验证和试用。IMS新业务只在重点城市推出试用，可以根据发展的用户规模决定建设IMS Core或IMS Adaptor；IMS Core及应用提供基于IMS的增值新业务，如：Messaging、Video Sharing、Presence、PoC、Click-to-Conferencing等。话音业务及现网的数据业务由原有的业务平台提供业务，同时完成Messaging与现网SMS、MMS的互通。