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IMS统一控制CS域补充业务可行性研究

时间: 2014-07-29 17:51 来源: 邮电设计技术

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0 前言 IMS是下一代网络的核心关键技术,目前国内运营商纷纷开始IMS网络建设,IMS将逐步大规模商用,最终取替现网CS域成为统一的融合核心网。CS域业务如何向下一代网络演进越来越多的受到业界关注,如何保证现网数量众多的用户与IMS用户享有统一的业务体验,IMS统一控制CS域补充业务的可行性值得研究。 1 IMS统一控制业务的必要性 从当前网络发展来看,CS网络将不断萎缩,CS域语音业务将逐步向PS域演进,随着网络IP化进程的加紧,IMS已成为业界首推的下一代网络核心网关键技术,为了适应下一代网络发展,CS语音业务有必要由IMS统一控制。 在IMS网络建设初期,现有2G/3G网络将与IMS网络并存,用户可在各自网络内实现补充业务,但这种方式将导致业务实现和业务体验不同,降低用户感知度。另外,较之CS域提供的基本补充业务,IMS可为用户提供更为丰富的补充业务,为了让CS域用户享有与IMS用户同级别的业务体验,方便运营商业务部署和发放的统一性,必须由IMS统一控制CS域补充业务,实现业务统一控制,统一部署。 2 IMS统一控制业务的实现方式 2.1 通过锚定实现业务统一控制 为了集中的在统一的业务平台实现用户业务,在IMS网络建设初期,IMS域与CS域并存期间可采用锚定的方式由IMS统一控制CS域补充业务,为用户提供统一的业务体验。现网CS域用户在归属2G/3G网络中注册,但作为IMS签约用户享有IMS提供的业务,其业务触发在IMS网络进行,业务实现方式和用户体验与IMS用户一致。 2.1.1 锚定实现方式 锚定是3GPP在VCC(Voice call continuity )中提出的一个概念,用于保证用户跨域呼叫时的语音连续性,在IMS建设初期,可利用锚定方式来完成IMS对CS域补充业务的统一控制。 采用锚定的方式由IMS统一控制CS域补充业务,现网与IMS网络通过MGCF设备互通,现网HLR和SCP升级支持锚定功能,HLR中标记用户由IMS提供业务,SCP对呼叫进行重定向到IMS网络,IMS为CS域用户指派S-CSCF进行业务触发,由IMS域应用服务器完成业务提供。 2.1.2 主叫锚定 CS域用户作为主叫,签约主叫锚定业务,主叫MSC通过查询HLR发现主叫签约锚定业务,MSC触发主叫业务到SCP,SCP根据主叫签约锚定业务,将呼叫重定向回MSC,MSC将呼叫路由到MGCF,MGCF完成协议转换,朝I-CSCF发INVITE消息,其消息头增加带ORIG标志的ROUTE头以标识此次呼叫为主叫签约锚定业务,在IMS网络查询到主叫签约的S-CSCF, S-CSCF根据iFC规则将请求触发到对应应用服务器,完成IMS域内业务触发。图1示出的是主叫锚定流程。

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a) 主叫MSC查询HLR。 b) HLR返回查询信息表明主叫签约锚定业务。 c) MSC触发主叫业务到SCP。 d) SCP根据主叫签约锚定业务,将呼叫重定向回MSC。 e) MSC根据重定向指示将呼叫路由到MGCF。 f) MGCF完成协议转换,将ISUP/BICC转换为SIP,向CSCF发送INVITE消息,其消息头增加带ORIG标志的ROUTE头以标识此次呼叫为主叫签约锚定业务。 g) 主叫归属S-CSCF根据iFC规则将请求触发到对应应用服务器。 2.1.3 被叫锚定 CS域用户签约被叫锚定业务,呼叫路由到I-CSCF,根据REQUEST URI号码作为被叫,查询获取被叫S-CSCF,被叫侧S-CSCF根据被叫iFC规则触发被叫业务。 被叫锚定发现锚定可在CS域也可在IMS域。现网用户与CS域用户互通,在CS域发现锚定,发现过程与主叫锚定发现过程相同。IMS用户与CS域用户互通,锚定发现可在CS域也可在IMS域。当发现过程在CS域时,发现过程同主叫发现过程相同,但此方式存在大量路由迂回。在IMS域发现时,通过查询ENUM/DNS获知被叫签约锚定业务,避免被叫流程回到CS域再重定向回IMS触发被叫业务,以减少路由迂回,减轻网络负荷。 在被叫锚定过程中,请求消息在route头域中不增加orig标识。图2示出的是被叫锚定流程。

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a) 被叫侧I-CSCF查询DNS/ENUM,判定该被叫用户是否签约锚定业务。 b) DNS/EMUM返回结果,确认签约被叫锚定业务。 c) I-CSCF根据查询HSS得到的为该被叫指配的S-CSCF,由S-CSCF根据IFC过滤规则触发被叫业务到应用服务器。 d) AS进行被叫业务处理。 e) CSCF将呼叫接续至被叫归属网络。 2.1.4 锚定方式存在的问题 采用锚定的方式能实现IMS对CS域补充业务集中控制,对现网改动较小,实现比较方便、快捷,但在具体实施中存在诸多问题,不适应于大规模广泛应用。 a) 锚定在CS域采用SSP方式触发,通过加前缀码的方式进行,可能与现网通过此方式进行业务触发的业务相冲突,影响现网业务正常使用。 b) 采用锚定的方式实现IMS统一控制CS域补充业务,存在路由迂回,增大信令负荷,加重网络负担。 c) 锚定方式存在话路迂回,将导致呼叫接续时延增大,影响用户感知。 d) 由于锚定是将用户的呼叫路由到IMS域,在这个过程中受到智能业务触发机制和业务实现方式的限制,使用户可能丢失原网络特性。 e) 在IMS触发业务后,路由回CS域时需采取措施防止锚定重复触发,CS域收到有防重复触发标记的消息需能识别,不进行二次触发锚定,避免造成路由死循环。 f) 采用锚定的方式呼叫流程长,全程信令追踪难度大,增加排障难度。 由此可见,通过锚定的方式实现IMS业务集中控制,不适用于大规模商用的情况,在IMS建设初期,可以采用此方式使部分用户优先体验IMS业务集中控制。 2.2 通过ICS实现业务统一控制 随着IMS网络建设成熟,现网逐步萎缩,CS域退化为IMS的接入网,IMS作为全网核心网络,统一控制用户业务,3GPP提出采用ICS(IMS Centralized Service)方式解决用户在CS接入时,业务逻辑集中由IMS控制的问题。ICS架构已经在3GPP R8中标准化。 2.2.1 ICS实现方案 ICS(IMS Centralized Services)即通过IMS来集中控制包括CS域在内的不同接入方式的用户业务。ICS有终端升级和网络升级两种方案,前者负责在UE与IMS-AS之间建立业务逻辑控制通道,同时通过现有的CS域和IMS互通机制建立CS到IMS的承载;后者升级 MSC,使之具备接入IMS的能力,将CS呼叫接入到IMS以进行业务逻辑控制。图3示出的是ICS架构。

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2.2.2 ICS架构 SCC AS:作为UE的SIP UA将CS用户接入IMS,完成IMS会话建立和控制,它是归属网络中的IMS应用服务器,通过主叫或被叫iFC插入到会话路径中,是主叫路径的第一个AS,被叫路径的最后一个AS。作为终呼接入时,可以根据接入网情况、UE能力、IMS注册情况、CS状态和运营商策略等因素进行域选择。 增强支持ICS的MSC服务器:除了具备MSC服务器的功能外,还需完成CS信令和SIP/SDP互通的增强能力;控制MGW完成CS接入和RTP的交互;在ICS架构下支持多媒体电话业务;完成CS信令转变为IMS通信服务设置程序。 增强支持ICS的UE:增强具有ICS能力的IMS终端设备,可通过Gm/I1接口与SCC AS完成服务控制信令建立。在主叫流程中,完成接入域选择功能,在被叫流程中,辅助SCC AS完成终端接入域选择功能。 I1接口:I1接口在UE和SCC AS为可选接口,采用点到点的应用协议。 I2接口:该接口完成Mw接口类似功能,同时具备ICS增强功能。 I3接口:用于增强支持ICS的MSC服务器和TAS(telephony application server)之间,完成CS信令转变为通信服务设置程序。 2.2.3 终端升级 终端升级实现IMS集中控制CS域补充业务有两种实现方案,一是ICS UE和 SCC AS通过I1接口完成业务信令通道的建立、控制、管理和释放。通过CS接入实现承载控制信令连接。二是ICS UE通过Gm接口完成业务信令通道的建立、控制、管理和释放,通过CS接入完成承载控制信令连接。在UE同时支持I1和Gm接口时,总是优选通过Gm接口完成业务信令通道建立。 2.2.3.1 通过I1接口建立业务信令通道 I1接口协议采用点到点的应用层协议,用于在ICS UE和SCC AS之间传递控制消息。I1接口在ICS UE和SCC AS作为可选接口,如采用此方式接入需两端支持并开放此功能接口。 I1接口不支持用户注册/鉴权,通过此接口方式接入时,ICS UE注册到IMS核心网同普通UE注册流程类似,但在注册消息的contact头域中包含启用ICS能力的标签,指示网络侧该用户为启用ICS能力的用户。SCC AS通过第三方注册方式获知UE启动ICS能力的信息。图4 示出的是I1接口接入信令/承载路径。

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通过I1接口建立信令路径,ICS UE与SCC AS基于CS网络,经由I1接口完成业务控制信令通道的建立,同时通过CS网络建立CS电路承载信令,由SCC AS将两者信息关联结合,形成接入分支,在远端由SCC AS代理UE建立IMS会话。 2.2.3.2 通过Gm接口建立信令通道 ICS UE通过基于SIP的Gm接口,按照3GPP定义的标准流程完成注册,呼叫会话建立。图5示出的是Gm接口接入信令/承载路径。

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ICS UE通过PS域接入时,经由Gm接口完成业务控制信令通道的建立,通过标准的CS网络流程建立CS承载控制信令通道,由SCC AS将两个通道信息关联,形成接入分支,在远端由SCC AS代理UE建立IMS会话。 2.2.4 网络升级 在ICS架构下,通过升级MSC,现网逐步退为IMS网络的一个接入网,CS域用户作为IMS注册用户享有IMS网络的业务。升级后的MSC服务器主要任务是管理和控制无线用户的迁移特性,以及作为CS网络接入IMS核心网的媒体网关。 在网络升级方案中,升级支持ICS的MSC服务器具备普通MSC服务器的一切功能,同时完成UA功能,代理UE进行注册,完成会话控制,实现CS会话和SIP会话的交互。图6示出的是MSC服务器升级方案信令/承载路径。

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位于UE和SCC AS之间的增强型MSC服务器将使用一个私有用户标识和临时公有用户标识代理UE向IMS核心网注册,并完成CS呼叫流程与SIP会话流程的交互。 2.2.5 ICS方案比较 ICS统筹考虑了现有语音网络业务发展及后续需求,能较好的解决业务集中控制问题,基于IMS接入无关性的优点,IMS集中控制CS域补充业务能较好的得到实施。不论是终端升级还是网络升级业务逻辑控制都集中到了IMS应用服务器,保证业务的一致性和连续性。 终端升级方案主要依赖于终端能力,要求终端必须支持ICS,现有用户必须更换终端,可能不易被用户接受。无论是通过I1接口还是Gm接口接入,信令交互都较复杂,业务控制信令与承载控制信令都必须在SCC AS完成统一。目前,增强支持ICS的终端还不成熟,需要终端开发商进一步的研究开发。鉴于以上多种原因,终端升级方案虽然在理论上具有可行性,但实际建设存在一定难度。 网络升级方案通过对现有MSC服务器升级,将传统终端接入到IMS,充分利用现有资源,保护运营商投资,同时用户可不更换终端即接入IMS网络,享有IMS业务,用户感知较好。网络升级方案是适用于通信网络逐渐发展的一个IMS集中控制业务的较理想的解决方案。 3 结束语 ALL IP 是下一代网络的显著特点,IMS促进了核心网在全IP层面的融合,其接入无关性使固定/移动网络融合问题得到较好解决,IMS已成为业界公认的核心网最优解决方案。同时,传统移动语音网络演进也成为了关注热点,对于庞大的拥有众多客户群的传统语音网络,如何实现接入IMS并通过IMS进行集中业务控制,是业界关注的一个热点话题。只有较好的解决这一问题,才有利于网络平滑演进。 参考文献: [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.

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