【正文】 IP多媒體子系統(tǒng)IMS1. 前言在經(jīng)歷了十幾年的高速發(fā)展后，移動運(yùn)營商越來越認(rèn)清了一條重要的規(guī)律，那就是電信業(yè)務(wù)必須不斷地發(fā)展以不斷滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們生活、工作和娛樂的通信和信息需求。目前，Yahoo! Messenger和騰訊等多媒體業(yè)務(wù)早已風(fēng)靡全球。然而，它們是建立在固定Internet網(wǎng)絡(luò)良好能力的基礎(chǔ)上的，沒有任何通信和接入的質(zhì)量保證，因此，迅速開發(fā)移動IP多媒體業(yè)務(wù)是當(dāng)前電信運(yùn)營商的當(dāng)務(wù)之急。IMS的全稱是“IP Multimedia Subsystem” ，即基于IP的多媒體系統(tǒng)，也稱IP多媒體子系統(tǒng)。IMS系統(tǒng)為下一代基于IP的移動網(wǎng)絡(luò)提供了面向分組數(shù)據(jù)包交換的多媒體服務(wù)及平臺。它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務(wù)的需求。目前，IMS被認(rèn)為是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務(wù)的重要方式。但是，目前全球IMS網(wǎng)絡(luò)多數(shù)處于初級階段，應(yīng)用方式也處于業(yè)界探討當(dāng)中。(IMS的概念引入)2. IMS的定位(技術(shù)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)組成)IMS在3GPP(國際第三代移動通信組織)Release 5版本中提出，旨在提供增強(qiáng)型IP服務(wù)的一個全方位框架，是對IP多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)核心層邏輯功能實(shí)體的總稱。它的初衷是以目前的全球移動系統(tǒng)通信（GSM）核心網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)開發(fā)面向第三代移動系統(tǒng)的通信規(guī)范，及支持該系統(tǒng)的無線電接入技術(shù)。后來經(jīng)過修改，其任務(wù)又涉及GSM規(guī)范及其相關(guān)無線電接入技術(shù)的維護(hù)與開發(fā)工作。R5主要定義IMS的核心結(jié)構(gòu)，網(wǎng)元功能、接口和流程等內(nèi)容；R6版本增加了部分IMS業(yè)務(wù)特性、IMS與其他網(wǎng)絡(luò)的互通規(guī)范和無線局域網(wǎng)（WLAN）接入特性等；R7版本加強(qiáng)了對固定、移動融合的標(biāo)準(zhǔn)化制訂，要求IMS支持?jǐn)?shù)字用戶線（xDSL）、電纜調(diào)制解調(diào)器等固定接入方式。 軟交換技術(shù)從1998年就開始出現(xiàn)并且已經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)、商用等多個發(fā)展階段，目前已比較成熟。全球范圍早已有多家電信運(yùn)營商開展了軟交換試驗(yàn)，發(fā)展至今，軟交換技術(shù)已經(jīng)具備了替代電路交換機(jī)的能力，并具備一定的寬帶多媒體業(yè)務(wù)能力。在軟交換技術(shù)已發(fā)展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又該如何發(fā)展和定位呢?首先需要對IMS和軟交換進(jìn)行較為全面的比較和分析。 如果從采用的基礎(chǔ)技術(shù)上看，IMS和軟交換有很大的相似性：都是基于IP分組網(wǎng)；都實(shí)現(xiàn)了控制與承載的分離；大部分的協(xié)議都是相似或者完全相同的；許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備和終端設(shè)備甚至是可以通用的。 IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。 （1）在軟交換控制與承載分離的基礎(chǔ)上，IMS更進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了呼叫控制層和業(yè)務(wù)控制層的分離； （2）IMS起源于移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，因此充分考慮了對移動性的支持，并增加了外置數(shù)據(jù)庫——?dú)w屬用戶服務(wù)器（HSS），用于用戶鑒權(quán)和保護(hù)用戶業(yè)務(wù)觸發(fā)規(guī)則； （3）IMS全部采用會話初始協(xié)議（SIP）作為呼叫控制和業(yè)務(wù)控制的信令，而在軟交換中，SIP只是可用于呼叫控制的多種協(xié)議的一種，更多的使用媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議（MGCP）?？傮w來講，IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡(luò)體系基于主從控制的特點(diǎn)，使得其與具體的接入手段關(guān)系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術(shù)與承載媒體無關(guān)的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，從而使得IMS的應(yīng)用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴(kuò)大到固定領(lǐng)域。此外，由于IMS體系架構(gòu)可以支持移動性管理并且具有一定的服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障機(jī)制，因此IMS技術(shù)相比于軟交換的優(yōu)勢還體現(xiàn)在寬帶用戶的漫游管理和QoS保障方面。（將軟交換同IMS相比較，意在幫助理解IMS）一個IMS包括一個或多個CSCF（呼叫會話控制功能）、MGCF（媒體網(wǎng)關(guān)控制功能）、IMS媒體網(wǎng)關(guān)、MRFC（多媒體資源功能處理器）、SLF（訂購關(guān)系定位功能）、中斷網(wǎng)關(guān)控制功能和應(yīng)用服務(wù)器。圖 IMS分層體系結(jié)構(gòu)IMS主要使用了如下組件：歸屬用戶服務(wù)、呼叫會話控制功能、安全網(wǎng)關(guān)、IP媒體服務(wù)器、及應(yīng)用服務(wù)器。歸屬用戶服務(wù)(HSS)主要存儲用戶和服務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，如用戶身份、注冊信息、接入?yún)?shù)和服務(wù)觸發(fā)（servicetriggering）信息等。HSS還具備： 用戶定位功能――定位分組和公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)（PLMN）的用戶地址，并存儲客戶所使用的電話類型，及使用服務(wù)時所在位置等信息。 身份驗(yàn)證功能――存儲移動用戶的密鑰并可為每名用戶生成動態(tài)密碼。HSS通常存儲了高達(dá)每名用戶10 KB的內(nèi)容。所以一個支持100萬名用戶的HSS可能就需要64位線性尋址能力，以便能夠快速地存取內(nèi)存高速緩存中的信息。呼叫會話控制功能由幾個“子組件”組成，它們負(fù)責(zé)處理所有與建立和結(jié)束呼叫相關(guān)的信令，以及基本的SIP訊息交換。CSCF還可以處理控制IP媒體本身的信令，以及會話初始化管理等。這些子組件包括代理CSCF（PCSCF）、詢問CSCF（ICSCF）和服務(wù)CSCF（SCSCF）。代理CSCF是用戶設(shè)備的唯一連結(jié)點(diǎn)。用戶發(fā)出的所有訊息均須經(jīng)由PCSCF進(jìn)入IMS，PCSCF執(zhí)行如下功能： 通過查詢HSS來實(shí)現(xiàn)初步的安全保護(hù) 驗(yàn)證SIP訊息 執(zhí)行IPSec完整性保護(hù)，以創(chuàng)建可信的訊息 壓縮訊息以減少延遲 創(chuàng)建計費(fèi)信息目前，PCSCF一般位于歸屬網(wǎng)絡(luò)中，未來也許會被移植到被訪問網(wǎng)絡(luò)。詢問CSCF是歸屬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的第一連結(jié)點(diǎn)，ICSCF負(fù)責(zé)聯(lián)系HSS以便為具體用戶確定服務(wù)CSCF的位置。ICSCF可能會提供一個拓?fù)潆[藏網(wǎng)際網(wǎng)關(guān)（THIG），它可以通過加密SIP訊息中的一些內(nèi)部IP地址和其它網(wǎng)絡(luò)信息，幫助保護(hù)IMS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。ICSCF通常位于歸屬網(wǎng)絡(luò)。如果使用THIG，則ICSCF一般位于被訪問網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)CSCF負(fù)責(zé)處理終端之間的所有SIP信令，并執(zhí)行如下功能： 提供SIP路由，具體是將公共用戶身份（目前是電話號碼，將來也許會改變）轉(zhuǎn)換為終端IP地址，并向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送訊息 保持會話的暢通，將用戶地址（例如，用戶設(shè)備的IP地址）與SIP記錄地址（公共用戶身份）緊密相連 控制會話 阻止未授權(quán)用戶使用服務(wù)SCSCF總是位于歸屬網(wǎng)絡(luò)。安全網(wǎng)關(guān)是電信網(wǎng)絡(luò)之間，以及企業(yè)與電信網(wǎng)絡(luò)之間的通信通道。它主要控制訊息在NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）服務(wù)器和防火墻的出入，也可能會承擔(dān)一些其它的安全功能，如數(shù)據(jù)包過濾等。此外，安全網(wǎng)關(guān)還具備以下功能： 強(qiáng)化IMS域之間的安全政策 保護(hù)出入IMS域的控制平面訊息 設(shè)置并維護(hù)IPSec安全關(guān)聯(lián)（SA）IP媒體服務(wù)器具備所有的流媒體功能，可提供豐富的多媒體訊息：如視頻、語音和文本。它負(fù)責(zé)管理相關(guān)的編碼器（編碼/解碼）和流媒體的代碼轉(zhuǎn)換工作，以及回聲消除、聲音偵測和聲音生成等工作。IP媒體服務(wù)器還能夠提供流倍增和流廣播，以滿足會議應(yīng)用的需要，它還可以連結(jié)至電路交換網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用服務(wù)器為IMS網(wǎng)絡(luò)提供多媒體服務(wù)，它主要提供所有其它IMS組件如SIP Servlet的訪問權(quán)限。應(yīng)用服務(wù)器也可用來部署新服務(wù)，由于IMS采用模塊化架構(gòu)，因此只需更換或升級應(yīng)用服務(wù)器即可完成新服務(wù)部署。這樣的戰(zhàn)略完全不同于之前的垂直模式，在垂直模式中，服務(wù)總是作為單點(diǎn)解決方案來部署，每項服務(wù)都使用自己的一套專有設(shè)備。應(yīng)用服務(wù)器可以位于歸屬網(wǎng)絡(luò)，也可以位于第三方網(wǎng)絡(luò)，如果位于第三方網(wǎng)絡(luò)，它們就不能與HSS接合。因?yàn)閼?yīng)用服務(wù)器屬于OSA（開放服務(wù)架構(gòu)）應(yīng)用服務(wù)器，所以它們可以安全地從外部網(wǎng)絡(luò)接入IMS并連接到GSM CAMEL（移動增強(qiáng)邏輯定制應(yīng)用）服務(wù)器。3. IMS的發(fā)展與應(yīng)用 IMS標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 對IMS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要有3GPP和高級網(wǎng)絡(luò)電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)和協(xié)議（TISPAN）。3GPP側(cè)重于從移動的角度對IMS進(jìn)行研究，而TISPAN則側(cè)重于從固定的角度對IMS提出需求，并統(tǒng)一由3GPP來完善。 3GPP對IMS的標(biāo)準(zhǔn)化是按照R5版本、R6版本、R7版本……這個過程來發(fā)布的