NGN中IMS子系統相關(guān)標準化情況及最新進(jìn)展
李海花 2009/07/10

　本文詳細介紹了TISPAN對IMS子系統的標準情況以及最新進(jìn)展，并給出了在IMS子系統標準化上TISPAN和3GPP之間的主要差異。

1、概述

　　IP多媒體子系統(IMS)由第3代移動(dòng)通信合作計劃(3GPP)組織在R5版本中提出，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(chēng)。現在通常提到的IMS實(shí)際有狹義和廣義兩種概念，狹義特指3GPPR5版本以后的網(wǎng)絡(luò )核心控制層所涉及的邏輯功能實(shí)體，廣義是對基于IMS網(wǎng)絡(luò )架構的統稱(chēng)。本文從狹義角度出發(fā)，側重對網(wǎng)絡(luò )核心控制部分相關(guān)內容的描述。

　　對IMS進(jìn)行標準化的國際標準組織主要有3GPP和TISPAN。3GPP側重于從移動(dòng)的角度對IMS進(jìn)行研究，而TISPAN則側重于從固定的角度對IMS提出需求，并統一由3GPP完善，最終實(shí)現IMS對固定接入和移動(dòng)接入的統一控制。本文主要詳細介紹TISPAN的相關(guān)研究情況。

2、TISPANIMS相關(guān)標準化情況

　　TISPAN全稱(chēng)是TelecommuniCAtionandInternetconverged Services and Protocols for Advanced Networking，2003年9月成立，專(zhuān)門(mén)對NGN進(jìn)行研究和標準化工作。TISPAN分為八個(gè)工作組分別負責業(yè)務(wù)、體系、協(xié)議、號碼與路由、服務(wù)質(zhì)量、測試、安全、網(wǎng)絡(luò )管理方面的研究和標準化工作，主要的研究領(lǐng)域又分成多個(gè)研究項目分別進(jìn)行，如NGN、FMMS(Fixed Multimedia Short message)等。

　　TISPAN是國際上成立較早的專(zhuān)門(mén)針對NGN進(jìn)行研究的標準組織，并且對IMS的研究直接基于3GPPRelease7，在國際NGN標準研究方面已經(jīng)產(chǎn)生了非常重要的影響。

　　TISPAN的工作方式和3GPP類(lèi)似，采用分階段發(fā)布不同版本的方式，目前已經(jīng)發(fā)布了R1版本相關(guān)規范，并正在開(kāi)展R2階段的研究工作。

(1)R1階段

　　架構方面，TISPAN采用3GPPR7(見(jiàn)TS23.228v.7.2.0)定義的IMS架構，并針對固定的特殊要求進(jìn)行了相關(guān)修訂;提出了網(wǎng)絡(luò )附著(zhù)子系統(NASS)和資源控制子系統(RACS);對整個(gè)體系架構所包含的子系統和功能實(shí)體間的接口進(jìn)行了定義;定義了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統(PES)的實(shí)現方案等。協(xié)議方面，對3GPP已經(jīng)定義的相關(guān)接口協(xié)議，針對固定的特殊需求進(jìn)行了相關(guān)的修訂;定義了NASS與外部接口的協(xié)議;定義了RACS和外部接口的協(xié)議。業(yè)務(wù)方面，定義了傳統電信網(wǎng)絡(luò )中補充業(yè)務(wù)在IMS架構中的實(shí)現等等。

(2)R2階段

　　目前還主要處于需求分析階段，比較受關(guān)注的項目有RACSR2版本的研究、網(wǎng)絡(luò )電視(IPTV)、固定移動(dòng)融合(FMC)、家庭網(wǎng)絡(luò )、PES架構的完善。目前這些項目的進(jìn)展不大。迫于各種壓力，在最近召開(kāi)的TISPAN10Ter會(huì )議上，TISPAN明確架構的研究工作可以不受需求分析方面進(jìn)展情況的約束和限制，可在開(kāi)展工作的同時(shí)逐步完善。

2.1R1階段IMS相關(guān)標準

TISPAN中和IMS功能體系架構相關(guān)的標準主要有三個(gè)：

1)IMS功能架構

　　對應的標準：ETSIES282007：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN)：IP Multimedia Subsystem(IMS);Functional Architecture”。

2)IP多媒體子系統(IMS)

　　ETSIES282006：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking(TISPAN);IP Multimedia Subsystem(IMS);Stage 2”[3GPP TS 23.228 v.7.2.0，modified]。

3)基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統功能架構

　　ETSITS182012：“Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networks(TISPAN);IMS-based PSTN/ISDN Emulation Subsystem(PES);Functional Architecture”。

2.1.1IMS功能架構

　　在ETSIES282007中，主要給出了IMS子系統所包含的功能實(shí)體，IMS子系統相關(guān)的功能實(shí)體之間的內部接口以及這些功能實(shí)體和IMS子系統外部功能實(shí)體之間的接口。圖1是TISPAN IMS子系統所包含的功能實(shí)體。

圖1 NGNTISPANIMS的結構

　　1)呼叫會(huì )話(huà)控制功能(CSCF)

　　CSCF負責建立、監視、支持和釋放多媒體會(huì )話(huà)和管理用戶(hù)的業(yè)務(wù)交互，CSCF可以作為代理CSCF(P-CSCF)、服務(wù)CSCF(S-CSCF)、查詢(xún)CSCF(I-CSCF)。P-CSCF是用戶(hù)終端到IMS的第一個(gè)接觸點(diǎn);S-CSCF真正處理會(huì )話(huà);I-CSCF是到被叫用戶(hù)所有會(huì )話(huà)的接觸點(diǎn)。和3GPP有所不同，TISPAN所定義的P-CSCF嵌入了ALG功能并增加了和NASS之間的接口。

　　2)媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)

　　MGCF控制中繼媒體網(wǎng)關(guān)，包括分配、修改和釋放媒體網(wǎng)關(guān)的資源，同時(shí)和CSCF以及電路交換網(wǎng)進(jìn)行通信并執行ISUP協(xié)議和SIP協(xié)議之間的轉換，還支持SIP到非會(huì )話(huà)類(lèi)的SS7信令之間的協(xié)議轉換。

　　3)多媒體資源功能控制器(MRFC)

　　MRFC解析來(lái)自AS的信息(經(jīng)S-CSCF傳送)，相應的控制MRFP，并和MRFP一起提供多路會(huì )議橋、回鈴音和編解碼轉換。

　　4)中斷網(wǎng)關(guān)控制功能(BGCF)

　　BGCF確定將呼叫接續到哪一個(gè)PSTN網(wǎng)絡(luò )，即確定相關(guān)的MGCF。

2.1.2IP多媒體子系統(IMS)

　　ETSIES282007是針對固定接入對IMS的特殊需求，基于IMS R7版本(具體是3GPP TS 23.228 v.7.2.0)所作的修訂。

　　NGN中IMS子系統和3GPP中IMS子系統之間的差異和需要擴展的功能實(shí)體主要有：

　　1)P-CSCF

　　P-CSCF和PDF之間的接口為Gq接口，該接口只適用于具有一定資源管理能力的IP-CAN，并且假設終端設備可以明確地發(fā)出資源預留請求，但是固定終端一般不支持主動(dòng)發(fā)出資源預留請求這種方式，所以在TISPAN中專(zhuān)門(mén)定義了P-CSCF和RACS之間接口為Gq’接口，通過(guò)該接口可以支持網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起的資源預留請求。

　　同時(shí)TISPAN還在P-CSCF上增加了ALG功能，以便支持NA(P)T功能，保證位于不同地址域的終端之間媒體信息能夠正常進(jìn)行交互。

　　接入安全方面，TISPAN提出了NASS綁定的解決方案，在采用NASS綁定的終端和P-CSCF之間不需要啟用IPSec安全機制。P-CSCF需要根據接入方式、端口和信令協(xié)議上的差異進(jìn)行判斷，確認和用戶(hù)終端之間是否需要啟動(dòng)IPSec安全機制。如果確認不需要則P-CSCF還需要擴展相關(guān)的功能以便和NASS中的CLF進(jìn)行交互獲得用戶(hù)終端的接入線(xiàn)綁定信息。而在3GPP中，P-CSCF和用戶(hù)終端必須要啟用IPSec安全機制，所以在NGN中P-CSCF擴展相關(guān)的功能進(jìn)行判斷，并需要和NASS中的CLF進(jìn)行交互。

　　2)S-CSCF

　　S-CSCF需要擴展相關(guān)的功能以及和UPSF之間交互的接口，以便傳送和NASS綁定相關(guān)的鑒權信息，并根據用戶(hù)的屬性執行不同的鑒權流程。

　　NASS綁定的鑒權流程如圖2所示。

圖2 NASS綁定方式下用戶(hù)注冊和認證流程

　　TISPAN中規定用戶(hù)注冊和認證流程除了可以采用3GPP規定的3GPP-AKA方式之外，對于某些固定終端可以采用NASS綁定的認證方式，NASS綁定是基于用戶(hù)線(xiàn)標識的認證方式。用戶(hù)接入線(xiàn)標識信息靜態(tài)配置于UPSF中，然后和注冊過(guò)程中獲得的接入線(xiàn)標識信息比較進(jìn)行認證，注冊過(guò)程中的接入線(xiàn)標識信息由IMS核心網(wǎng)接入點(diǎn)P-CSCF從NASS子系統的CLF功能實(shí)體中提取，并插入到注冊消息中。NASS綁定方式與3GPP-AKA方式的不同點(diǎn)在于不需要雙向認證，而且從信令流程上看采用NASS綁定認證方式的終端只需要和IMS核心網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行一次信息交互。

　　3)MGCF

　　TISPAN要求MGCF支持TCAP協(xié)議，并支持SIP到TCAP的互通功能，以便在和PSTN進(jìn)行互通時(shí)支持MWI和CCBS(CompletionofCommunicationsto Busy Subscriber)、CCNR(Completion of Communications to No Response)業(yè)務(wù)。

　　2.1.3基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統功能架構

　　ETSITS182012中給出了基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統功能架構(也稱(chēng)為IMS-based PES)，以便利用IMS網(wǎng)絡(luò )并通過(guò)增加相應的功能實(shí)體以及對IMS子系統相關(guān)功能的擴展實(shí)現對傳統PSTN終端和ISDN終端的支持，具體的功能結構如圖3所示。

圖3 TISPANPES功能結構

　　PES在IMS功能結構的基礎上增加了功能實(shí)體AGCF(接入網(wǎng)關(guān)控制功能)，同時(shí)PES中的所有業(yè)務(wù)(包括基本業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù))統一由業(yè)務(wù)應用平面實(shí)現。

　　AGCF的主要功能是使用H.248協(xié)議控制駐地網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)，和RACS和NASS進(jìn)行交互，進(jìn)行SIP/SIP-I協(xié)議和H.248協(xié)議之間的轉換。AGCF不實(shí)現任何業(yè)務(wù)，即使最基本的呼叫也需要接續到S-CSCF上實(shí)現，相關(guān)的補充業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)則完全在業(yè)務(wù)應用層實(shí)現，所以AGCF僅僅是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)，有點(diǎn)類(lèi)似P-CSCF。

　　為實(shí)現PES業(yè)務(wù)對業(yè)務(wù)應用層面的特殊要求，業(yè)務(wù)應用平面需要解析和終結封裝ISUP協(xié)議的SIP消息，還應該能夠通過(guò)S-CSCF與AGCF使用SUBSCRIBE/NOTIFY機制進(jìn)行交互。

2.2R2階段IMS相關(guān)研究情況

　　TISPANR2階段工作正在進(jìn)展過(guò)程中，目前已經(jīng)確定的和IMS相關(guān)的項目是對IMS-basePES繼續進(jìn)行完善，因為在目前發(fā)布的R1版本相關(guān)規范中，還有很多關(guān)鍵性的問(wèn)題沒(méi)有解決。

　　IPTV的研究工作也可能對IMS子系統產(chǎn)生影響，在最近召開(kāi)的TISPAN10ter會(huì )議上基本上確定同時(shí)啟動(dòng)對基于IMS的IPTV架構和非基于IMS的IPTV架構的研究。基于IMS的IPTV架構將直接基于R1階段的研究成果，重用IMS的相關(guān)功能實(shí)體，通過(guò)適當增加新的功能實(shí)體以及對現有功能實(shí)體相關(guān)功能的擴充，實(shí)現對IPTV業(yè)務(wù)的支持;非基于IMS的IPTV架構則根據IPTV業(yè)務(wù)的需求提出特有的功能實(shí)體和功能架構，和IMS子系統之間為互通關(guān)系。

　　另外，TISPAN對FMC和RACSR2的研究也有可能影響到IMS子系統。

3、綜述

　　IMS作為融合固定接入和移動(dòng)接入的統一架構，是電信網(wǎng)發(fā)展和演進(jìn)的未來(lái)方向，它提供的豐富業(yè)務(wù)能力將使電信網(wǎng)的發(fā)展展開(kāi)新的篇章。目前針對移動(dòng)接入的IMS已經(jīng)相對成熟，制造商提供的相關(guān)設備的功能也相對成熟和完備;針對固定接入方面，特別是PES方面，還有一些問(wèn)題沒(méi)有解決，研究和標準工作都相對滯后。IMS主要被用來(lái)提供多媒體業(yè)務(wù)，IPTV和FMC研究工作在NGN領(lǐng)域的展開(kāi)將推動(dòng)IMS向新的階段發(fā)展。

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