IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)可行性研究

李妮琛，張曉榮 (.中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 6004；.國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)天津有限公司，天津 30043)

0 前言

IMS是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)鍵技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商紛紛開始IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，IMS將逐步大規(guī)模商用，最終取替現(xiàn)網(wǎng)CS域成為統(tǒng)一的融合核心網(wǎng)。CS域業(yè)務(wù)如何向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)越來越多的受到業(yè)界關(guān)注，如何保證現(xiàn)網(wǎng)數(shù)量眾多的用戶與IMS用戶享有統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)的可行性值得研究。

1 IMS統(tǒng)一控制業(yè)務(wù)的必要性

從當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，CS網(wǎng)絡(luò)將不斷萎縮，CS域語音業(yè)務(wù)將逐步向PS域演進(jìn)，隨著網(wǎng)絡(luò)IP化進(jìn)程的加緊，IMS已成為業(yè)界首推的下一代網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，為了適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，CS語音業(yè)務(wù)有必要由IMS統(tǒng)一控制。

在IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，現(xiàn)有2G/3G網(wǎng)絡(luò)將與IMS網(wǎng)絡(luò)并存，用戶可在各自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充業(yè)務(wù)，但這種方式將導(dǎo)致業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)不同，降低用戶感知度。另外，較之CS域提供的基本補(bǔ)充業(yè)務(wù)，IMS可為用戶提供更為豐富的補(bǔ)充業(yè)務(wù)，為了讓CS域用戶享有與IMS用戶同級(jí)別的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，方便運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)部署和發(fā)放的統(tǒng)一性，必須由IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一控制，統(tǒng)一部署。

2 IMS統(tǒng)一控制業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 通過錨定實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一控制

為了集中的在統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)，在IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，IMS域與CS域并存期間可采用錨定的方式由IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)，為用戶提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗(yàn)?，F(xiàn)網(wǎng)CS域用戶在歸屬2G/3G網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)，但作為IMS簽約用戶享有IMS提供的業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)觸發(fā)在IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式和用戶體驗(yàn)與IMS用戶一致。

2.1.1 錨定實(shí)現(xiàn)方式

錨定是 3GPP在 VCC(Voice call continuity)中提出的一個(gè)概念，用于保證用戶跨域呼叫時(shí)的語音連續(xù)性，在IMS建設(shè)初期，可利用錨定方式來完成IMS對(duì)CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)的統(tǒng)一控制。

采用錨定的方式由IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)，現(xiàn)網(wǎng)與IMS網(wǎng)絡(luò)通過MGCF設(shè)備互通，現(xiàn)網(wǎng)HLR和SCP升級(jí)支持錨定功能，HLR中標(biāo)記用戶由IMS提供業(yè)務(wù)，SCP對(duì)呼叫進(jìn)行重定向到IMS網(wǎng)絡(luò)，IMS為CS域用戶指派S-CSCF進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，由IMS域應(yīng)用服務(wù)器完成業(yè)務(wù)提供。

2.1.2 主叫錨定

CS域用戶作為主叫，簽約主叫錨定業(yè)務(wù)，主叫MSC通過查詢HLR發(fā)現(xiàn)主叫簽約錨定業(yè)務(wù)，MSC觸發(fā)主叫業(yè)務(wù)到SCP，SCP根據(jù)主叫簽約錨定業(yè)務(wù)，將呼叫重定向回MSC，MSC將呼叫路由到MGCF，MGCF完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，朝I-CSCF發(fā)INVITE消息，其消息頭增加帶ORIG標(biāo)志的ROUTE頭以標(biāo)識(shí)此次呼叫為主叫簽約錨定業(yè)務(wù)，在IMS網(wǎng)絡(luò)查詢到主叫簽約的SCSCF，S-CSCF根據(jù)iFC規(guī)則將請(qǐng)求觸發(fā)到對(duì)應(yīng)應(yīng)用服務(wù)器，完成IMS域內(nèi)業(yè)務(wù)觸發(fā)。圖1示出的是主叫錨定流程。

a)主叫MSC查詢HLR。

b)HLR返回查詢信息表明主叫簽約錨定業(yè)務(wù)。

圖1 主叫錨定流程

c)MSC觸發(fā)主叫業(yè)務(wù)到SCP。

d)SCP根據(jù)主叫簽約錨定業(yè)務(wù)，將呼叫重定向回MSC。

e)MSC根據(jù)重定向指示將呼叫路由到MGCF。

f)MGCF完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，將ISUP/BICC轉(zhuǎn)換為SIP，向CSCF發(fā)送INVITE消息，其消息頭增加帶ORIG標(biāo)志的ROUTE頭以標(biāo)識(shí)此次呼叫為主叫簽約錨定業(yè)務(wù)。

g)主叫歸屬S-CSCF根據(jù)iFC規(guī)則將請(qǐng)求觸發(fā)到對(duì)應(yīng)應(yīng)用服務(wù)器。

2.1.3 被叫錨定

CS域用戶簽約被叫錨定業(yè)務(wù)，呼叫路由到ICSCF，根據(jù)REQUEST URI號(hào)碼作為被叫，查詢獲取被叫S-CSCF，被叫側(cè)S-CSCF根據(jù)被叫iFC規(guī)則觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)。

被叫錨定發(fā)現(xiàn)錨定可在CS域也可在IMS域?，F(xiàn)網(wǎng)用戶與CS域用戶互通，在CS域發(fā)現(xiàn)錨定，發(fā)現(xiàn)過程與主叫錨定發(fā)現(xiàn)過程相同。IMS用戶與CS域用戶互通，錨定發(fā)現(xiàn)可在CS域也可在IMS域。當(dāng)發(fā)現(xiàn)過程在CS域時(shí)，發(fā)現(xiàn)過程同主叫發(fā)現(xiàn)過程相同，但此方式存在大量路由迂回。在IMS域發(fā)現(xiàn)時(shí)，通過查詢ENUM/DNS獲知被叫簽約錨定業(yè)務(wù)，避免被叫流程回到CS域再重定向回IMS觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)，以減少路由迂回，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

在被叫錨定過程中，請(qǐng)求消息在route頭域中不增加orig標(biāo)識(shí)。圖2示出的是被叫錨定流程。

圖2 被叫錨定流程

a)被叫側(cè)I-CSCF查詢DNS/ENUM，判定該被叫用戶是否簽約錨定業(yè)務(wù)。

b)DNS/EMUM返回結(jié)果，確認(rèn)簽約被叫錨定業(yè)務(wù)。

c)I-CSCF根據(jù)查詢HSS得到的為該被叫指配的S-CSCF，由S-CSCF根據(jù)IFC過濾規(guī)則觸發(fā)被叫業(yè)務(wù)到應(yīng)用服務(wù)器。

d)AS進(jìn)行被叫業(yè)務(wù)處理。

e)CSCF將呼叫接續(xù)至被叫歸屬網(wǎng)絡(luò)。

2.1.4 錨定方式存在的問題

采用錨定的方式能實(shí)現(xiàn)IMS對(duì)CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)集中控制，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)改動(dòng)較小，實(shí)現(xiàn)比較方便、快捷，但在具體實(shí)施中存在諸多問題，不適應(yīng)于大規(guī)模廣泛應(yīng)用。

a)錨定在CS域采用SSP方式觸發(fā)，通過加前綴碼的方式進(jìn)行，可能與現(xiàn)網(wǎng)通過此方式進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)的業(yè)務(wù)相沖突，影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)正常使用。

b)采用錨定的方式實(shí)現(xiàn)IMS統(tǒng)一控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)，存在路由迂回，增大信令負(fù)荷，加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

c)錨定方式存在話路迂回，將導(dǎo)致呼叫接續(xù)時(shí)延增大，影響用戶感知。

d)由于錨定是將用戶的呼叫路由到IMS域，在這個(gè)過程中受到智能業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方式的限制，使用戶可能丟失原網(wǎng)絡(luò)特性。

e)在IMS觸發(fā)業(yè)務(wù)后，路由回CS域時(shí)需采取措施防止錨定重復(fù)觸發(fā)，CS域收到有防重復(fù)觸發(fā)標(biāo)記的消息需能識(shí)別，不進(jìn)行二次觸發(fā)錨定，避免造成路由死循環(huán)。

f)采用錨定的方式呼叫流程長(zhǎng)，全程信令追蹤難度大，增加排障難度。

由此可見，通過錨定的方式實(shí)現(xiàn)IMS業(yè)務(wù)集中控制，不適用于大規(guī)模商用的情況，在IMS建設(shè)初期，可以采用此方式使部分用戶優(yōu)先體驗(yàn)IMS業(yè)務(wù)集中控制。

2.2 通過ICS實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一控制

隨著IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成熟，現(xiàn)網(wǎng)逐步萎縮，CS域退化為IMS的接入網(wǎng)，IMS作為全網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一控制用戶業(yè)務(wù)，3GPP提出采用ICS(IMS Centralized Service)方式解決用戶在CS接入時(shí)，業(yè)務(wù)邏輯集中由IMS控制的問題。ICS架構(gòu)已經(jīng)在3GPP R8中標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2.1 ICS實(shí)現(xiàn)方案

ICS(IMS Centralized Services)即通過 IMS 來集中控制包括CS域在內(nèi)的不同接入方式的用戶業(yè)務(wù)。ICS有終端升級(jí)和網(wǎng)絡(luò)升級(jí)兩種方案，前者負(fù)責(zé)在UE與IMS-AS之間建立業(yè)務(wù)邏輯控制通道，同時(shí)通過現(xiàn)有的CS域和IMS互通機(jī)制建立CS到IMS的承載；后者升級(jí)MSC，使之具備接入IMS的能力，將CS呼叫接入到IMS以進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯控制。圖3示出的是ICS架構(gòu)。

圖3 ICS架構(gòu)

2.2.2 ICS架構(gòu)

SCC AS:作為UE的SIP UA將CS用戶接入IMS，完成IMS會(huì)話建立和控制，它是歸屬網(wǎng)絡(luò)中的IMS應(yīng)用服務(wù)器，通過主叫或被叫iFC插入到會(huì)話路徑中，是主叫路徑的第一個(gè)AS，被叫路徑的最后一個(gè)AS。作為終呼接入時(shí)，可以根據(jù)接入網(wǎng)情況、UE能力、IMS注冊(cè)情況、CS狀態(tài)和運(yùn)營(yíng)商策略等因素進(jìn)行域選擇。

增強(qiáng)支持ICS的MSC服務(wù)器:除了具備MSC服務(wù)器的功能外，還需完成CS信令和SIP/SDP互通的增強(qiáng)能力；控制MGW完成CS接入和RTP的交互；在ICS架構(gòu)下支持多媒體電話業(yè)務(wù)；完成CS信令轉(zhuǎn)變?yōu)镮MS通信服務(wù)設(shè)置程序。

增強(qiáng)支持ICS的UE:增強(qiáng)具有ICS能力的IMS終端設(shè)備，可通過Gm/I1接口與SCC AS完成服務(wù)控制信令建立。在主叫流程中，完成接入域選擇功能，在被叫流程中，輔助SCC AS完成終端接入域選擇功能。

I1接口:I1接口在UE和SCC AS為可選接口，采用點(diǎn)到點(diǎn)的應(yīng)用協(xié)議。

I2接口:該接口完成Mw接口類似功能，同時(shí)具備ICS增強(qiáng)功能。

I3接口:用于增強(qiáng)支持ICS的MSC服務(wù)器和TAS(telephony application server)之間，完成 CS 信令轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ欧?wù)設(shè)置程序。

2.2.3 終端升級(jí)

終端升級(jí)實(shí)現(xiàn)IMS集中控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)有兩種實(shí)現(xiàn)方案，一是ICS UE和SCC AS通過I1接口完成業(yè)務(wù)信令通道的建立、控制、管理和釋放。通過CS接入實(shí)現(xiàn)承載控制信令連接。二是ICS UE通過Gm接口完成業(yè)務(wù)信令通道的建立、控制、管理和釋放，通過CS接入完成承載控制信令連接。在UE同時(shí)支持I1和Gm接口時(shí)，總是優(yōu)選通過Gm接口完成業(yè)務(wù)信令通道建立。

2.2.3.1 通過I1接口建立業(yè)務(wù)信令通道

I1接口協(xié)議采用點(diǎn)到點(diǎn)的應(yīng)用層協(xié)議，用于在ICS UE和SCC AS之間傳遞控制消息。I1接口在ICS UE和SCC AS作為可選接口，如采用此方式接入需兩端支持并開放此功能接口。

I1接口不支持用戶注冊(cè)/鑒權(quán)，通過此接口方式接入時(shí)，ICS UE注冊(cè)到IMS核心網(wǎng)同普通UE注冊(cè)流程類似，但在注冊(cè)消息的contact頭域中包含啟用ICS能力的標(biāo)簽，指示網(wǎng)絡(luò)側(cè)該用戶為啟用ICS能力的用戶。SCC AS通過第三方注冊(cè)方式獲知UE啟動(dòng)ICS能力的信息。圖4示出的是I1接口接入信令/承載路徑。

圖4 I1接口接入信令/承載路徑

通過I1接口建立信令路徑，ICS UE與SCC AS基于CS網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由I1接口完成業(yè)務(wù)控制信令通道的建立，同時(shí)通過CS網(wǎng)絡(luò)建立CS電路承載信令，由SCC AS將兩者信息關(guān)聯(lián)結(jié)合，形成接入分支，在遠(yuǎn)端由SCC AS代理UE建立IMS會(huì)話。

2.2.3.2 通過Gm接口建立信令通道

ICS UE通過基于SIP的Gm接口，按照3GPP定義的標(biāo)準(zhǔn)流程完成注冊(cè)，呼叫會(huì)話建立。圖5示出的是Gm接口接入信令/承載路徑。

圖5 Gm接口接入信令/承載路徑

ICS UE通過PS域接入時(shí)，經(jīng)由Gm接口完成業(yè)務(wù)控制信令通道的建立，通過標(biāo)準(zhǔn)的CS網(wǎng)絡(luò)流程建立CS承載控制信令通道，由SCC AS將兩個(gè)通道信息關(guān)聯(lián)，形成接入分支，在遠(yuǎn)端由SCC AS代理UE建立IMS會(huì)話。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)升級(jí)

在ICS架構(gòu)下，通過升級(jí)MSC，現(xiàn)網(wǎng)逐步退為IMS網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)接入網(wǎng)，CS域用戶作為IMS注冊(cè)用戶享有IMS網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)。升級(jí)后的MSC服務(wù)器主要任務(wù)是管理和控制無線用戶的遷移特性，以及作為CS網(wǎng)絡(luò)接入IMS核心網(wǎng)的媒體網(wǎng)關(guān)。

在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案中，升級(jí)支持ICS的MSC服務(wù)器具備普通MSC服務(wù)器的一切功能，同時(shí)完成UA功能，代理UE進(jìn)行注冊(cè)，完成會(huì)話控制，實(shí)現(xiàn)CS會(huì)話和SIP會(huì)話的交互。圖6示出的是MSC服務(wù)器升級(jí)方案信令/承載路徑。

圖6 MSC服務(wù)器升級(jí)方案信令/承載路徑

位于UE和SCC AS之間的增強(qiáng)型MSC服務(wù)器將使用一個(gè)私有用戶標(biāo)識(shí)和臨時(shí)公有用戶標(biāo)識(shí)代理UE向IMS核心網(wǎng)注冊(cè)，并完成CS呼叫流程與SIP會(huì)話流程的交互。

2.2.5 ICS方案比較

ICS統(tǒng)籌考慮了現(xiàn)有語音網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展及后續(xù)需求，能較好的解決業(yè)務(wù)集中控制問題，基于IMS接入無關(guān)性的優(yōu)點(diǎn)，IMS集中控制CS域補(bǔ)充業(yè)務(wù)能較好的得到實(shí)施。不論是終端升級(jí)還是網(wǎng)絡(luò)升級(jí)業(yè)務(wù)邏輯控制都集中到了IMS應(yīng)用服務(wù)器，保證業(yè)務(wù)的一致性和連續(xù)性。

終端升級(jí)方案主要依賴于終端能力，要求終端必須支持ICS，現(xiàn)有用戶必須更換終端，可能不易被用戶接受。無論是通過I1接口還是Gm接口接入，信令交互都較復(fù)雜，業(yè)務(wù)控制信令與承載控制信令都必須在SCC AS完成統(tǒng)一。目前，增強(qiáng)支持ICS的終端還不成熟，需要終端開發(fā)商進(jìn)一步的研究開發(fā)。鑒于以上多種原因，終端升級(jí)方案雖然在理論上具有可行性，但實(shí)際建設(shè)存在一定難度。

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案通過對(duì)現(xiàn)有MSC服務(wù)器升級(jí)，將傳統(tǒng)終端接入到IMS，充分利用現(xiàn)有資源，保護(hù)運(yùn)營(yíng)商投資，同時(shí)用戶可不更換終端即接入IMS網(wǎng)絡(luò)，享有IMS業(yè)務(wù)，用戶感知較好。網(wǎng)絡(luò)升級(jí)方案是適用于通信網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展的一個(gè)IMS集中控制業(yè)務(wù)的較理想的解決方案。

3 結(jié)束語

ALL IP是下一代網(wǎng)絡(luò)的顯著特點(diǎn)，IMS促進(jìn)了核心網(wǎng)在全I(xiàn)P層面的融合，其接入無關(guān)性使固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合問題得到較好解決，IMS已成為業(yè)界公認(rèn)的核心網(wǎng)最優(yōu)解決方案。同時(shí)，傳統(tǒng)移動(dòng)語音網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)也成為了關(guān)注熱點(diǎn)，對(duì)于龐大的擁有眾多客戶群的傳統(tǒng)語音網(wǎng)絡(luò)，如何實(shí)現(xiàn)接入IMS并通過IMS進(jìn)行集中業(yè)務(wù)控制，是業(yè)界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)話題。只有較好的解決這一問題，才有利于網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。

[1]3GPP TS 23.292 IMS Centralized Services Stage 2[S/OL].[2011-01-20].http://www.quintillion.co.jp/3GPP/Specs/23292-870.pdf.

[2]3GPP TS 24.292 IP Multimedia Core Network subsystem Centralized Services Stage 3 [S/OL]. [2011-01-20].http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/24292.htm.

[3]GPP TS24.294 IMS ICS protocol via I1 interface [S/OL]. [2011-01-20].http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/24294.htm.

[4]GPP TS 29.292 Interworking betweent the IM CN subsystem and MSC Server for ICS [S/OL]. [2011-01-20].http://www.arib.or.jp/IMT-2000/V720Mar09/5_Appendix/Rel8/29/29292-800.pdf.