基于IMS的固定—移動融合架構研究

楊穗珊

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

IP多媒體子系統 （IP multimedia system，IMS）最初是3GPP組織為IP移動網絡制定的規范，作為GPRS網絡架構的演化，IMS的目標是為一個基于全IP的新系統提供包含語音和多媒體業務的參考架構。但是最先關注IMS的是固網運營商，當時固網領域正致力于定義一個可行的架構以將電路域與分組域結合起來，IMS正好有助于解決這個問題，很快ETSI TISPAN定義了IMS的固定-移動架構。現在，IMS已從初級階段走向發展階段，并被公認為未來核心網的演進方向以及固定、移動和寬帶技術融合的核心。雖然IMS的分層和開放架構有助于運營商面向終端用戶快速生成和部署新業務，但是IMS業務層的定義并不足以滿足一個通用的業務架構的需求。

對于通用業務架構，業界提出了業務交付平臺（service delivery platform，SDP）概念。SDP 形成了一整套標準的、開放的業務體系架構，提供了一個增值業務的快速部署、提供、執行、管理和計費的完整的生態系統，為跨網絡融合業務提供了一個較好的解決方案。

SDP似乎彌補了IMS業務層定義的不足，很自然地，人們力圖通過組合IMS與SDP以便運營商靈活增加多種系列業務。目前，業界對IMS與SDP組合的興趣越來越濃，許多運營商將其視為能提供一套跨越全IP網絡的、豐富多彩的業務的誘人組合。

2 IMS與SDP體系架構

2.1 IMS體系架構

IMS是基于SIP（session initiation protocol）的通用平臺，最初是3GPP組織制定的3G網絡核心技術標準，目前已被ITU-T和ETSI認可并納入下一代網絡的核心標準框架。在業務支持能力方面，通過IMS標準的、開放的接口，運營商能更快、更有效、更經濟地部署新的多媒體業務。

IMS將電信基礎設施分成不同的層以保證網絡功能的演化和獨立。ETSI TISPAN提出的IMS固定—移動融合架構按邏輯功能分成傳輸層、控制層和業務層，如圖1所示。

（1）傳輸層

IMS傳輸層源自GPRS架構。為了真正地實現固定—移動融合，任何IP網，即WCDMA網、cdma2000網、WLAN或者ADSL、Cable都應可以接入IMS域。目前，IMS傳輸層已被擴展以支持固定、移動及寬帶等多種接入方式，用戶可以 通 過 GPRS、UMTS、WMN/WLAN 和 CDMA、DSL 等 接 入業務網，而現有的PSTN通過媒體網關（MWG）接入網絡。MRF模塊則提供多媒體相關功能。因此，IMS傳輸層是實現固定網與移動網融合的技術基礎。

（2）控制層

IMS控制層與接入無關。控制層由一組服務器組成，它們是控制和管理會話、QoS及與PSTN系統交互的核心部分。多個CSCF服務器保證IMS域的移動性和漫游性。

（3）業務層

IMS業務層由一組處理用戶數據和身份認證的服務器、提供SIP、OSA或智能業務的應用服務器（application server，AS）、能使第三方應用提供商使用IMS所提供的功能及服務的網關組成。OSA SCS用于接入基于OSA/Parlay API的第三方業務，而IM SSF是接入智能網業務的接口。IMS業務層提供的應用服務器平臺包括SIP AS、CAMEL AS和OSA/Parlay AS，這3個平臺向第三方應用提供商提供訪問傳統電話業務及非傳統電話業務的開發接口。

2.2 SDP體系架構

SDP本質上指固網和移動業務提供者所采納的為消費者和企業提供下一代語音和數據增值業務的IT解決方案。SDP提供了一種在IP平臺上創建和管理業務的方式，采用面向業務的體系架構（SOA）和Web服務技術來提供一種通用的、較完美的建立新業務的框架。

SDP采用分層結構，網絡抽象層作為SDP的最下層，提供訪問網絡業務能力的標準接口；業務暴露層作為SDP的上層，它將語音和數據的能力集交付給企業及第三方的業務提供商；中間層是業務執行平臺和內容交付平臺，業務執行平臺提供一個平臺環境，使業務得以部署和執行，而內容交付平臺向移動設備提供多媒體內容。圖2所示為Moriana Group提出的SDP架構。

SDP的水平分層架構體現了面向業務的方向，體現了電信和IT技術的融合。SDP為電信控制服務器和IT應用服務器架起一座橋梁，為跨網絡融合業務提供了一個較好的解決方案。

2.3 IMS與SDP的完美組合

IMS最初被視為是與SDP對抗的概念，但深入分析這些概念后，越來越多的人認同“與其說IMS與SDP是對抗的，還不如說它們是互補”的觀點。

雖然IMS的分層和開放架構有助于運營商面向終端用戶快速生成和部署新業務，但是從SDP的角度來看，IMS只是在會話控制層實現網絡融合以及提供一套創建下一代多媒體和語音應用的使能器，因此IMS只是SDP的一種網絡能力集。此外，IMS業務層的定義不能滿足一個通用的業務架構的需求，也就是說IMS的業務層只是一個位于IMS頂層用來聚集業務的系統，而不是一個具有通用業務功能的、真正的業務架構的系統。

而SDP具有IMS所不具有的能力，SDP不僅以一套其他關鍵業務使能器（如移動定位、短信、彩信等）對IMS進行補充，還具有一整套業務管理、控制、向第三方暴露業務以及面向業務的集成能力。因此，采用IMS與SDP相結合的策略將有助于提高業務供應商引入和運營新業務及新應用的能力，同時IMS與SDP組合還能降低運營商開發和運營大批新業務及新應用的成本。

3 ISAG和ISMP概述

3.1 ISAG概述

綜合業務接入網關 (integrated service access gateway，ISAG)是中國電信移動業務網絡實現基于不同電信承載網絡的業務統一接入和服務質量監控的功能實體，也是一個具有SDP功能的平臺。ISAG屏蔽底層網絡的復雜性，實現對移動數據、移動語音業務能力高度抽象，并將這些業務能力封裝成統一、標準的應用開發接口開放給企業、第三方等，使不懂電信專業知識的IT開發者也能用ISAG提供的接口快速開發新業務。

中國電信ISAG的架構如圖3所示。ISAG主要提供以下功能。

（1）業務能力適配和封裝

業務能力封裝：對業務能力及組合業務能力進行封裝,為CP/SP提供一套簡單、統一的訪問電信業務能力的應用開發接口。

業務能力適配：完成與網絡中各網元間的協議轉換過程,并向上提供開放接口。

（2）集成開發和測試環境

業務開發環境：向企業及CP/SP提供應用開發工具與環境。

業務測試環境：向企業及CP/SP提供了全方位的業務程序測試和業務流程模擬測試環境。

（3）管理功能

業務能力生命周期管理：提供部署及卸載業務能力等功能。

認證授權：完成CP/SP接入認證、業務能力授權檢查、黑名單、可信任接入以及與ISMP交互完成用戶定購關系鑒權等功能。

3.2 ISMP概述

綜合業務管理平臺 （integrated service management platform，ISMP）是中國電信面向不同電信承載網絡開發的增值業務統一管理平臺。ISMP針對用戶提供一站式服務，針對運營商提供統一配置管理、統一數據管理、統一鑒權管理、統一門戶管理、統一業務展現、統一內容管理及統一安全等功能，針對CP/SP實現一點接入、全網服務及業務快速部署功能。

中國電信ISMP的架構如圖4所示。ISMP主要提供以下功能。

用戶管理：通過系統雙向同步實現用戶信息管理和用戶狀態管理。

業務管理：實現業務信息管理、業務狀態管理和業務流程管理等功能。

CP/SP管理：管理CP/SP的資料信息和CP/SP狀態。

內容管理：對CP/SP上載的內容進行統一審核及管理。

終端管理：提供終端信息管理以及終端適配管理。

認證鑒權：實現用戶、CP/SP之間實時雙向三層（業務通道、業務引擎、應用層）認證鑒權以及用戶單點認證功能。

統計分析：采集并分析運營數據，實現用戶行為分析、CP/SP行為分析及業務運營分析等功能。

3.3 中國電信移動業務網絡架構

中國電信移動業務網絡主要由業務引擎（SE）、ISAG及ISMP組成，如圖5所示。SE主要由短消息業務、多媒體消息業務、WAP業務、Java下載業務、流媒體業務、定位業務等業務引擎組成。ISAG實現對業務能力的聚集、封裝及開放，ISMP實現對業務進行統一管理。ISAG和ISMP為中國電信建設了一個增值業務快速部署、提供、執行、管理及運營的完整的生態系統。

4 引入IMS對中國電信移動業務網絡架構的影響

雖然IMS主要服務于傳輸層、控制層和業務層，但是由于IMS提出了一套業務接入、業務開發執行環境及業務應用服務器等方案，使IMS在架構和功能方面在業務層面上與中國電信的ISAG及ISMP平臺存在重疊。由于目前的ISMP和ISAG是面向傳統的非SIP業務的管理，因此在引入IMS的過渡階段，需要在業務網絡增加一些功能實體來處理SIP業務。以基于IMS的無線一鍵通（push-to-talk over cellular，PoC）業務為例，當需要增加PoC業務時，業務網絡需要增加PoC業務引擎、SIP SAG、SIP AS等功能實體，具體如圖6所示。

IMS提供IMS用戶的接入認證及iFC業務點觸發等功能。IMS的傳輸層和控制層除了保持原有功能外，增加與ISMP及ISAG平臺的接口。IMS中的SIP AS、Parlay AS及CAMEL AS放在業務層，由ISMP統一實現對這些業務平臺的管理。ISMP除了保持原有功能不變外，為了支持SIP業務，還需增加相關的基于SIP的認證功能，如對SIP用戶身份進行認證、對SIP用戶訂購關系進行鑒權等。ISAG除了保持原有功能外，以后將逐步集成和封裝PoC等SIP業務能力。

SIP SAG提供相關ISC的SIP代理、用戶/業務擴展接口、SIP會話訪問控制，支持與ISMP之間的實時ISMAP接口協議，提供相關的SIP消息分析能力。SIP SAG在建設初期可以獨立建設，在ISAG成熟后逐步集成到ISAG中。

PoC業務是IMS的應用之一，在邏輯上由PoC SE、PoC SAG和PoC AS組成。PoC SE提供用戶認證、業務觸發、會話管理、流程控制等功能以及在線計費接口Ro。PoC SAG在建設初期可以獨立建設，以后逐步集成到ISAG中，由ISAG集成和封裝PoC能力，并將業務能力的接口向上開放給企業及第三方。PoC AS是PoC業務的存放與執行平臺。

5 建議的基于IMS的固定—移動融合架構

如圖7所示，我們提出的基于IMS的固定—移動融合架構主要分為IMS傳輸層、IMS控制層、業務網絡層和業務應用層4個部分。

IMS傳輸層負責終端和網絡設備的接入，實現對UMTS、DSL、WLAN、PSTN及其他 IMS等 IP網絡的接入。DSL用戶通過DSLAM、BAS及BG模塊接入；WLAN用戶由WLAN WAG及WLAN PDG等模塊接入。這些前轉IP包直接進入IP核心網。移動用戶由接入網絡（由BTS、BSC/PCF及AAA等模塊組成）通過PDSN及HA模塊接入，移動接入網絡匯集IP流并通過PDSN及HA模塊將IP包前轉到Internet。MGW及SGW接入現有PSTN。AAA模塊提供接入用戶的認證、鑒權及計費等功能。

IMS控制層控制和管理會話、QoS及與PSTN系統交互，并向上提供呼叫管理、多媒體和多方業務、計費和賬戶管理、MMS、SMS、用戶位置、下載等電信能力集。

業務網絡層由ISAG、ISMP及相關業務引擎構成。ISAG集成固網、移動及IMS業務能力，屏蔽底層核心網絡及業務引擎的復雜性，實現對固網、移動及IMS業務能力高度抽象，并將這些業務能力封裝成統一、標準的應用開發接口開放給業務應用層。ISMP的ISMAP增加對SIP協議的處理，實現對各種增值業務（固網、移動及IMS/全IP業務等）的管理，實現統一配置管理、統一數據管理、統一鑒權管理、統一門戶管理、統一業務展現、統一內容管理及統一安全等功能。

業務應用層向運營商、第三方內容或應用服務商及個人提供一個開放的、標準的業務平臺，以方便新業務的開發和新內容或應用服務的接入和管理。

上述網絡架構，在核心網絡層面上通過IMS實現固定—移動網絡的融合，在業務網絡層面上ISAG與ISMP的組合架構實現業務的融合和對業務的統一管理，這種架構有助于運營商創建獨立于網絡的應用及實現來自不同網絡的業務組合。

6 結束語

在激烈的電信市場競爭中，“融合”一直是電信業的熱點，而下一代多媒體融合業務已經成為通信市場的發展趨勢。IMS標準是未來固定-移動網絡融合的重要技術基礎，而SDP給跨網絡融合業務提供了較好的解決方案。IMS與SDP互補的特性使人們越來越認識到IMS與SDP的組合有助于運營商增加多種系列業務。

目前，隨著3G牌照在中國的發放，中國電信成為全業務運營商，我們所提出的IMS、ISAG與ISMP三者組合的架構在核心網絡層面實現固定—移動融合，在業務網絡層面實現業務融合和對業務進行統一管理。這種通過IMS融合網絡，通過ISAG對業務能力的聚集、封裝及開放，以及通過ISMP對業務進行統一管理的架構將對電信運營商部署IMS，建設統一業務平臺，實現網絡融合及業務融合，快速集成語音、多媒體及IMS業務，靈活開展組合業務與融合業務以及全業務運營提供較好的參考價值。

1 Service delivery platforms and telecom Web services executive summary.The Moriana Group,June 2004

2 Analysis SDP in the Web 2.0 era.The Moriana Group，Sep 2008

3 Crossing the Web 2.0 chasm:a winning strategy for operators.Telecom Italia，Sep 2008

4 胡樂明，楊穗珊，曹磊等.新一代的業務交付平臺架構研究.電信科學， 2006（3）