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IMS統一控制CS域補充業務可行性研究

時間: 2014-07-29 17:51 來源: 郵電設計技術

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0 前言 IMS是下一代網絡的核心關鍵技術,目前國內運營商紛紛開始IMS網絡建設,IMS將逐步大規模商用,最終取替現網CS域成為統一的融合核心網。CS域業務如何向下一代網絡演進越來越多的受到業界關注,如何保證現網數量眾多的用戶與IMS用戶享有統一的業務體驗,IMS統一控制CS域補充業務的可行性值得研究。 1 IMS統一控制業務的必要性 從當前網絡發展來看,CS網絡將不斷萎縮,CS域語音業務將逐步向PS域演進,隨著網絡IP化進程的加緊,IMS已成為業界首推的下一代網絡核心網關鍵技術,為了適應下一代網絡發展,CS語音業務有必要由IMS統一控制。 在IMS網絡建設初期,現有2G/3G網絡將與IMS網絡并存,用戶可在各自網絡內實現補充業務,但這種方式將導致業務實現和業務體驗不同,降低用戶感知度。另外,較之CS域提供的基本補充業務,IMS可為用戶提供更為豐富的補充業務,為了讓CS域用戶享有與IMS用戶同級別的業務體驗,方便運營商業務部署和發放的統一性,必須由IMS統一控制CS域補充業務,實現業務統一控制,統一部署。 2 IMS統一控制業務的實現方式 2.1 通過錨定實現業務統一控制 為了集中的在統一的業務平臺實現用戶業務,在IMS網絡建設初期,IMS域與CS域并存期間可采用錨定的方式由IMS統一控制CS域補充業務,為用戶提供統一的業務體驗。現網CS域用戶在歸屬2G/3G網絡中注冊,但作為IMS簽約用戶享有IMS提供的業務,其業務觸發在IMS網絡進行,業務實現方式和用戶體驗與IMS用戶一致。 2.1.1 錨定實現方式 錨定是3GPP在VCC(Voice call continuity )中提出的一個概念,用于保證用戶跨域呼叫時的語音連續性,在IMS建設初期,可利用錨定方式來完成IMS對CS域補充業務的統一控制。 采用錨定的方式由IMS統一控制CS域補充業務,現網與IMS網絡通過MGCF設備互通,現網HLR和SCP升級支持錨定功能,HLR中標記用戶由IMS提供業務,SCP對呼叫進行重定向到IMS網絡,IMS為CS域用戶指派S-CSCF進行業務觸發,由IMS域應用服務器完成業務提供。 2.1.2 主叫錨定 CS域用戶作為主叫,簽約主叫錨定業務,主叫MSC通過查詢HLR發現主叫簽約錨定業務,MSC觸發主叫業務到SCP,SCP根據主叫簽約錨定業務,將呼叫重定向回MSC,MSC將呼叫路由到MGCF,MGCF完成協議轉換,朝I-CSCF發INVITE消息,其消息頭增加帶ORIG標志的ROUTE頭以標識此次呼叫為主叫簽約錨定業務,在IMS網絡查詢到主叫簽約的S-CSCF, S-CSCF根據iFC規則將請求觸發到對應應用服務器,完成IMS域內業務觸發。圖1示出的是主叫錨定流程。

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a) 主叫MSC查詢HLR。 b) HLR返回查詢信息表明主叫簽約錨定業務。 c) MSC觸發主叫業務到SCP。 d) SCP根據主叫簽約錨定業務,將呼叫重定向回MSC。 e) MSC根據重定向指示將呼叫路由到MGCF。 f) MGCF完成協議轉換,將ISUP/BICC轉換為SIP,向CSCF發送INVITE消息,其消息頭增加帶ORIG標志的ROUTE頭以標識此次呼叫為主叫簽約錨定業務。 g) 主叫歸屬S-CSCF根據iFC規則將請求觸發到對應應用服務器。 2.1.3 被叫錨定 CS域用戶簽約被叫錨定業務,呼叫路由到I-CSCF,根據REQUEST URI號碼作為被叫,查詢獲取被叫S-CSCF,被叫側S-CSCF根據被叫iFC規則觸發被叫業務。 被叫錨定發現錨定可在CS域也可在IMS域。現網用戶與CS域用戶互通,在CS域發現錨定,發現過程與主叫錨定發現過程相同。IMS用戶與CS域用戶互通,錨定發現可在CS域也可在IMS域。當發現過程在CS域時,發現過程同主叫發現過程相同,但此方式存在大量路由迂回。在IMS域發現時,通過查詢ENUM/DNS獲知被叫簽約錨定業務,避免被叫流程回到CS域再重定向回IMS觸發被叫業務,以減少路由迂回,減輕網絡負荷。 在被叫錨定過程中,請求消息在route頭域中不增加orig標識。圖2示出的是被叫錨定流程。

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a) 被叫側I-CSCF查詢DNS/ENUM,判定該被叫用戶是否簽約錨定業務。 b) DNS/EMUM返回結果,確認簽約被叫錨定業務。 c) I-CSCF根據查詢HSS得到的為該被叫指配的S-CSCF,由S-CSCF根據IFC過濾規則觸發被叫業務到應用服務器。 d) AS進行被叫業務處理。 e) CSCF將呼叫接續至被叫歸屬網絡。 2.1.4 錨定方式存在的問題 采用錨定的方式能實現IMS對CS域補充業務集中控制,對現網改動較小,實現比較方便、快捷,但在具體實施中存在諸多問題,不適應于大規模廣泛應用。 a) 錨定在CS域采用SSP方式觸發,通過加前綴碼的方式進行,可能與現網通過此方式進行業務觸發的業務相沖突,影響現網業務正常使用。 b) 采用錨定的方式實現IMS統一控制CS域補充業務,存在路由迂回,增大信令負荷,加重網絡負擔。 c) 錨定方式存在話路迂回,將導致呼叫接續時延增大,影響用戶感知。 d) 由于錨定是將用戶的呼叫路由到IMS域,在這個過程中受到智能業務觸發機制和業務實現方式的限制,使用戶可能丟失原網絡特性。 e) 在IMS觸發業務后,路由回CS域時需采取措施防止錨定重復觸發,CS域收到有防重復觸發標記的消息需能識別,不進行二次觸發錨定,避免造成路由死循環。 f) 采用錨定的方式呼叫流程長,全程信令追蹤難度大,增加排障難度。 由此可見,通過錨定的方式實現IMS業務集中控制,不適用于大規模商用的情況,在IMS建設初期,可以采用此方式使部分用戶優先體驗IMS業務集中控制。 2.2 通過ICS實現業務統一控制 隨著IMS網絡建設成熟,現網逐步萎縮,CS域退化為IMS的接入網,IMS作為全網核心網絡,統一控制用戶業務,3GPP提出采用ICS(IMS Centralized Service)方式解決用戶在CS接入時,業務邏輯集中由IMS控制的問題。ICS架構已經在3GPP R8中標準化。 2.2.1 ICS實現方案 ICS(IMS Centralized Services)即通過IMS來集中控制包括CS域在內的不同接入方式的用戶業務。ICS有終端升級和網絡升級兩種方案,前者負責在UE與IMS-AS之間建立業務邏輯控制通道,同時通過現有的CS域和IMS互通機制建立CS到IMS的承載;后者升級 MSC,使之具備接入IMS的能力,將CS呼叫接入到IMS以進行業務邏輯控制。圖3示出的是ICS架構。

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2.2.2 ICS架構 SCC AS:作為UE的SIP UA將CS用戶接入IMS,完成IMS會話建立和控制,它是歸屬網絡中的IMS應用服務器,通過主叫或被叫iFC插入到會話路徑中,是主叫路徑的第一個AS,被叫路徑的最后一個AS。作為終呼接入時,可以根據接入網情況、UE能力、IMS注冊情況、CS狀態和運營商策略等因素進行域選擇。 增強支持ICS的MSC服務器:除了具備MSC服務器的功能外,還需完成CS信令和SIP/SDP互通的增強能力;控制MGW完成CS接入和RTP的交互;在ICS架構下支持多媒體電話業務;完成CS信令轉變為IMS通信服務設置程序。 增強支持ICS的UE:增強具有ICS能力的IMS終端設備,可通過Gm/I1接口與SCC AS完成服務控制信令建立。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,采用點到點的應用協議。 I2接口:該接口完成Mw接口類似功能,同時具備ICS增強功能。 I3接口:用于增強支持ICS的MSC服務器和TAS(telephony application server)之間,完成CS信令轉變為通信服務設置程序。 2.2.3 終端升級 終端升級實現IMS集中控制CS域補充業務有兩種實現方案,一是ICS UE和 SCC AS通過I1接口完成業務信令通道的建立、控制、管理和釋放。通過CS接入實現承載控制信令連接。二是ICS UE通過Gm接口完成業務信令通道的建立、控制、管理和釋放,通過CS接入完成承載控制信令連接。在UE同時支持I1和Gm接口時,總是優選通過Gm接口完成業務信令通道建立。 2.2.3.1 通過I1接口建立業務信令通道 I1接口協議采用點到點的應用層協議,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/鑒權,通過此接口方式接入時,ICS UE注冊到IMS核心網同普通UE注冊流程類似,但在注冊消息的contact頭域中包含啟用ICS能力的標簽,指示網絡側該用戶為啟用ICS能力的用戶。SCC AS通過第三方注冊方式獲知UE啟動ICS能力的信息。圖4 示出的是I1接口接入信令/承載路徑。

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通過I1接口建立信令路徑,ICS UE與SCC AS基于CS網絡,經由I1接口完成業務控制信令通道的建立,同時通過CS網絡建立CS電路承載信令,由SCC AS將兩者信息關聯結合,形成接入分支,在遠端由SCC AS代理UE建立IMS會話。 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定義的標準流程完成注冊,呼叫會話建立。圖5示出的是Gm接口接入信令/承載路徑。

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ICS UE通過PS域接入時,經由Gm接口完成業務控制信令通道的建立,通過標準的CS網絡流程建立CS承載控制信令通道,由SCC AS將兩個通道信息關聯,形成接入分支,在遠端由SCC AS代理UE建立IMS會話。 2.2.4 網絡升級 在ICS架構下,通過升級MSC,現網逐步退為IMS網絡的一個接入網,CS域用戶作為IMS注冊用戶享有IMS網絡的業務。升級后的MSC服務器主要任務是管理和控制無線用戶的遷移特性,以及作為CS網絡接入IMS核心網的媒體網關。 在網絡升級方案中,升級支持ICS的MSC服務器具備普通MSC服務器的一切功能,同時完成UA功能,代理UE進行注冊,完成會話控制,實現CS會話和SIP會話的交互。圖6示出的是MSC服務器升級方案信令/承載路徑。

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位于UE和SCC AS之間的增強型MSC服務器將使用一個私有用戶標識和臨時公有用戶標識代理UE向IMS核心網注冊,并完成CS呼叫流程與SIP會話流程的交互。 2.2.5 ICS方案比較 ICS統籌考慮了現有語音網絡業務發展及后續需求,能較好的解決業務集中控制問題,基于IMS接入無關性的優點,IMS集中控制CS域補充業務能較好的得到實施。不論是終端升級還是網絡升級業務邏輯控制都集中到了IMS應用服務器,保證業務的一致性和連續性。 終端升級方案主要依賴于終端能力,要求終端必須支持ICS,現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,信令交互都較復雜,業務控制信令與承載控制信令都必須在SCC AS完成統一。目前,增強支持ICS的終端還不成熟,需要終端開發商進一步的研究開發。鑒于以上多種原因,終端升級方案雖然在理論上具有可行性,但實際建設存在一定難度。 網絡升級方案通過對現有MSC服務器升級,將傳統終端接入到IMS,充分利用現有資源,保護運營商投資,同時用戶可不更換終端即接入IMS網絡,享有IMS業務,用戶感知較好。網絡升級方案是適用于通信網絡逐漸發展的一個IMS集中控制業務的較理想的解決方案。 3 結束語 ALL IP 是下一代網絡的顯著特點,IMS促進了核心網在全IP層面的融合,其接入無關性使固定/移動網絡融合問題得到較好解決,IMS已成為業界公認的核心網最優解決方案。同時,傳統移動語音網絡演進也成為了關注熱點,對于龐大的擁有眾多客戶群的傳統語音網絡,如何實現接入IMS并通過IMS進行集中業務控制,是業界關注的一個熱點話題。只有較好的解決這一問題,才有利于網絡平滑演進。 參考文獻: [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.

(責任編輯:6g下載網)
標簽:IMS CS域

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