基于IMS背景下的語音融合研究

【摘要】? ? 通信技術發展為實現社會現代化奠定基礎，拉進人際溝通距離，提升人員交流效率，運營商在全業務經營方向持續發展，以新興技術為切入點，拓展通信路徑，優化通信技術迫在眉睫。以IMS為基礎的語音融合，是語音業務在不同發展階段的主要實現方案和功能拓展，本文基于分階段融合思路，重點探究語音融合的技術方案，解決語音業務難題。

【關鍵詞】? ? IMS? ? 語音融合? ? 語音業務

引言：

隨著各運營商業務朝著全行業運營的方向日益發展，國內外的互聯網運營商也在更加廣泛的深入研究多張線網間的相互融合問題。互聯網運營商能夠利用移動網、固定電話網、寬帶接入網等各種網絡系統為終端用戶進行語音和數據業務服務，在不能完全以融合的概念管理這種網絡系統以前，這種相互獨立的連接網絡系統相互之間就必須建立競爭關系。所以，就迫切需要一個完全自立于接入層的計算機控制技術系統，來將所有接入資源整合到一起，實現統一的多媒體業務服務，使這種網絡系統雙方建立優勢互補的伙伴關系[1] 。

IMS具備了分布式、與接口無關以及對標準開放的服務控制界面等特性，把互聯網分成了服務層、管理層、負載層和連接層等相當單獨的層次。而IMS則通過使用SIP的會話服務管理協定，能夠更加方便地進行與會話有關的服務在固定互聯網與移動網絡上的相互融入。目前，不少廠商都發布了采用IMS技術的FMC（固網移動整體融合）方案，將IMS當作統一的內核網為包含5G移動網、穩定網絡系統、寬頻網絡平臺等等的各種連接方法進行整體融合的服務。這種服務包含TM（及時消息），Presence（狀態顯示）、PoC（語言短信）、文字與視頻信息共享、群組管理和話音等服務，還可以為中小企業應用者實現會議管理、白板等附屬功能。其中，話音服務在今后一個較長時間里，仍將是運營商業務的重要收入來源。在整體IMS結構中，話音通信服務是與IM/Presence并行的基本服務[2]。

一、劃分語音融合階段及階段目標

通常，語音融合有以下的這一些階段性目標：在初期階段，能夠在應用UE實現融合，比如通過雙模或者多模的手機能夠讓終端用戶同時連通IMS互聯網和4G/5G的CS互聯網，甚至PHS互聯網等，如圖1所示。

圖1? ? 語音業務融合方案示意圖

而在這一階段，又因為使用雙模式終端能夠任意連通到各個的運營商業務網內，所以又會牽涉到對雙模/多模終端用戶的上網許可、資費和政策控制等，在融合的初期階段推行起來有相當的困難。同樣在信息融合的初期階段，由于更多服務或者全業務運營方的出現，更多的運營方自身也能夠支持各種網絡連接方案和服務網絡，在服務支持網絡系統和經營支持網絡系統的這一層次，運營方也能夠為開通多個接入用戶提出獨立的話單、統一的服務界面和網絡用戶、技術支撐界面，如為多個話音網絡提出統一服務的開啟方法、統一的服務收費點和統一用戶投訴電話號碼。[3]

語音服務在這一階段可能使用軟交換和多媒體網關的方法實現互聯，或使用增強智能網元和擴展功能實現某些增值服務。由于軟交換能夠實現被叫一號通和Centrex等話音增值服務，以及使用SHLR實現號碼攜帶等服務。但總體而言，初期對話音服務的融合還只是指軟件功用上比較單純的融合，而不會包括對互聯網內容的融合。

由于服務的多樣化和連接網種類的多樣性，運營商會充分考慮給不同使用者帶來盡量統一的服務感受;在一些階段運營商會推出統一的業務平臺，從使用者體驗，也即從終端用戶角度出發，隨著整合或集中越來越廣泛，有多個端口的設備應用在不同的連接網上也可以享受同樣或相似的服務。[4]

同時，為降低網絡系統復雜度、增強企業業務的可運營性（如計費、信息管理等的手段），企業在這一發展階段必須盡量使用全國統一的核心網、服務網和支持網。運營商在這一階段將推出統一的業務平臺，與IMS/FMC的方案結合來實現這些日標，但其實在這里的FMC所包含的領域更廣泛，不僅支持固定與移動二個互聯網，同時運營商業務還會在業務層面上對不同的接入網絡進行融合。IMS在這一階段通常被認為是能夠支撐IP及多媒體業務的、功用巨大的智能網絡，由IMS負責管理的任何應用終端（UE）都能夠進行統一的IMS服務。但是因為IMS并沒有負責管理全部的UE，所以在與其他域之間的互聯流程中IMS的能力也會受到限制，而且UE在穿越各種類型的連接網絡時也會產生服務的不連續，甚至無法應用。

隨著核心網逐步IP化，IMS將會變成全網網絡信息和服務的交互中樞。運營商能夠利用IMS域加強對其他的各類接入網絡（包括4G/5G）和CS域核心網的管理，把CS域和固定網絡也看成是在IMS控制下的一個資源，從而實現了在不同的接入網絡上支持統一、連續的語音補充服務和增值業務的方案。[5]

二、基于IMS語音融合的方案

（一）網絡結構

選用ICVC方案構建語音融合網絡架構，結構形式如圖2所示。語音融合服務系統在運行期間需要整合IMS網絡、CS域的IMS/CS客戶端，從而保證系統運行穩定性和功能良好實現。HSS和HLR各自保存了使用者所歸屬于IMS網和CS域的全部用戶基本信息，信息有用戶標識、IMS/CS語音融合服務簽約信息等等，信息內容覆蓋范圍廣且具體。S-CSCF通過和全球微商服務商大會/SSP實現了IMS/CS話音融合服務，從而可以實現在CS域和IMS網絡之間觸發管理系統并完成呼叫處理，CS域和IMS網絡之間的聯系可通過MGCF實現。OCS/Hotbilling系統則完成對使用者的即時計費。UE是具有同步連接IMS網絡與CS域服務能力的UMTS/WiFi雙模應用終端。

（二）數據配置

1. IMS簽約信息

用戶在應用語音融合服務之前需要完成IMS/CS協議簽訂，同時在HSS中，系統將會選擇合適的iFC，通過初始過濾準則便可以完成與用戶的綁定操作。當用戶需要登錄的時候，需要通過應用IMS完成，此時iFC將會被加載運行，對用戶的S-CSCF與之對應情況作出判斷。用戶在IMS情況下，用戶需要開展語音信息溝通交流，S-CSCF便可以以iFC中含有的SPT業務點觸發器作為依據進行判斷，進而觸發相應的服務項目，從而實現與ICVC AS的觸發。終端在與IMS網絡系統進行連接的時候，可使用的方法相對較多，不僅有連接WLAN方法，還可以應用ICVC方法，后一種方法主要是指用戶在與IMS系統連接的時候，必須要通過WLAN實現，由此才可以實現重新接觸服務的目的。[6]所以，在對IMS/CS語音融合服務所設定的iFC中，適當性的增加了判斷P-Access-Network-Info域（用戶接入網絡類型）的項目。但是在IMS網絡下，IMS/CS語音融合服務項目想要被觸發，就必須要滿足以下幾個方面的要求：第一，必須要在IMS網絡下完成所有的UMTS/WiFi端口注冊工作;第二，必須要在IMS網絡下完成所有的UMTS/WiFi端口注銷工作;第三，以S-CSCF判斷為依據，在IMS網站登錄UMTS/WiFi端口，ICVC用戶登錄超出規定的時間仍舊沒有登錄成功;第四，在IMS網絡下，用戶可實現UMTS/WiFi端口登錄;第五，其他IMS用戶對ICVC用戶使用的MSISDN號碼進行呼叫的時候，仍舊存在ICVC用戶沒有在IMS網絡下注冊完成UMTS/WiFi終端。

2. CS簽約信息

用戶在完成IMS/CS語音融合服務協議簽訂以后，用戶將會在HLR上獲得一個T-CSI簽約信息通知，信息通知的內容是“啟動”。當用戶應用IMS網站完成登錄以后，此時T-CSI信息將會被ICVC AS觸動而裕興。此時，ICVC用戶在撥打電話號碼的時候，GMSC/SSP會以T-CSI信息作為依據，將通知發送到ICVC AS，ICVC AS用戶將會將電話轉接到IMS使用者。用戶若是在IMS網絡下注銷，T-CSI信息將會被還原到“啟動”狀態。這種處理方式在實際應用期間，能夠很好地對用戶UMTS/WiFi終端用戶處在"IMS網絡可用"的狀況（成功登錄到IMS網絡）進行處理，并且保證有先選擇使用IMS網絡的用戶可以繼續使用該網絡，提高信息傳輸質量和效率。

3. IMS過網號

IMS過網號所指的主要是基于IMS上網的信號，在沒有使用IMS網絡的時候用戶撥打ICVC用MSISDN號，ICVC AS將會將信息數據分別加入被呼叫的號碼中，通過這種處理方式可在CS域中將電話轉入到IMS網。

三、實現方案

（一）業務激活

ICVC所使用的UMTS/WiFi技術雙模端口在加入WLAN范圍后，自行發出了IMS的登錄申請（使用者也只能進行手動方式發出登錄申請）。S-CSCF在接受注冊申請消息之后，首先對使用者的私有使用者標志實施鑒權，然后再向HSS下發與公有使用者標志相應的iFC集合，并通過專門為IMS/CS語音融合服務設置的iFC向ICVC AS提供第三方申請。ICVC AS在接收注冊消息后，將傳送訂閱申請至S-CSCF中訂閱使用者的登錄狀況，并啟動HLR中使用者簽約IMS/CS語音融合服務的T-CSI狀態。

（二）業務去激活

激活IMS/CS語音融合服務的時候，其方法可以劃分為以下兩種，第一，在WLAN范圍內的ICVC用戶可自動發送出注銷IMS申請的信號，待S-CSCF接受傳輸到的注銷申請信號以后，便會執行該請求，主要用戶的基本信息，同時在HSS中將用戶的S-CSCF信號清除干凈。結合IMS/CS語音融合服務和S-CSCF形成iFC，將信號傳輸到ICVC完成三方注銷任務，在ICVC AS內將所有相關的業務數據信息予以消除。用戶已經簽約完成的IMS/CS語音融合服務T-CSI狀態會在HLR中轉化。第一，若是ICVC用戶UMTS/WiFi雙模終端IMS登錄時間被ICVC判斷已經超出時間卻仍舊沒有登錄成功，此時S-CSCF將會將用戶的所有登錄信息移除，同時將“已注銷”的警告信息反饋給ICVC AS用戶，清理ICVA AS和HSS/HLR。

（三）呼出過程

倘若ICVC用戶僅僅使用UMTS/WiFi雙模端口完成CS域登錄，那么終端在進行通話的時候仍舊會選擇應用CS域，倘若ICVC用戶使用UMTS/WiFi雙模端口完成C域、IMS互聯網登錄，并且僅登錄到IMS互聯網的時候，將會重新啟動IMS/CS語音融合服務，此時雙終端用戶在通話的時候可選擇IMS網絡。S-CSCF在接受了通話申請消息后，將通過專門為IMS/CS話音融合服務分配的iFC，重新觸發服務到ICVC AS。如果通話申請消息中的主叫號信息是使用者的SIP URI標識，ICVC AS將根據使用者在注冊時記錄的號碼及相關信息，將使用者的SIP URI更新為含有MSISDN號碼信息的tel URI，從而再次啟動下一個到對端使用者的通話。在對端用戶接受該電話時，所顯示的主叫電話號碼即為ICVC用戶的MSISDN電話號碼。

（四）呼入過程

倘若ICVC用戶僅使用雙模端口或UMTS/WiFi無線網絡登錄CS域的時候，上網則與用戶MSISDN號碼進行連接，那么將會繼續在CS域上使用，以用戶身份差異為依據可將差異劃分為以下兩種形式：

第一，主叫用戶是非IMS使用用戶，那么將會不與IMS/CS語音融合業務有所接觸。

第二，主叫用戶為其他類型的IMS使用者，I-CSCF檢索HSS時發覺使用者已簽約或未申請此服務后，將電話轉到特定的S-CSCF。S-CSCF在加載iFC后，引發了IMS/CS語言融合服務。通過ICVC AS對用戶的MSISDN號完成轉換，并添加CS過網號，然后將所有呼叫都指向MGCF，再轉至CS域的接續用戶。

當ICVC用戶的UMTS/WiFi雙模端口同步登錄到IMS網絡和CS域而僅登錄到IMS網絡時，則IMS/CS的話音融合服務被啟動，此時網絡則接受了對用戶MSISDN號的通話，并優先考慮到IMS網絡接續使用，而按照主叫用戶身份的不同接續也包括兩種情形。1.主叫客戶如果沒有IMS客戶，則通話被路由至GMSC/SSP，當GMSC/SSP向HLR詢問呼號ICVC用戶的T-CSI消息（“激活”狀態）后，引發了IMS/CS語音融合服務。Icvcas根據用戶注冊時登記的電話號碼關聯信息，對呼號用戶的MSISDN號加以轉換，并增加了IMS的過網電話號碼，將所有電話都指定MGCF，并轉往IMS的網上接續用戶。2.主叫使用者若為其他的IMS使用者，即歸屬S-CSCF、或直接接續為呼號使用者時，不產生IMS/CS語言融合服務。

四、結束語

在中國未來的發展中，移動與固定融合服務將會是互聯網發展的新趨勢，中國電信運營商的建設與運營，更是會立足于此而展開全新的業務變革，實現企業競爭能力提升，搶占市場。在FMC領域下應用IMS/CS語音融合方法可創新提升服務能力，并且保證信息傳輸質量，由于使用IMS網絡對核心管理進行統一化處理，并且將無關的特性接入其中，實現布局優化，提高WLAN寬度。把大一部分話音呼叫范圍轉移到了WLAN覆蓋范圍和IMS管理之下，和CS域實現了優勢互補來進行固定與移動融合的話音通訊服務。

參? 考? 文? 獻

[1]張晨.基于IMS網絡的語音呼叫中心割接方案研究[J].河北軟件職業技術學院學報，2020，22（02）：4-6+22.

[2]楊建軍.基于IMS的VoLTE語音質量及業務拓展研究[J].信息通信，2020，01（01）：250-252.

[3]王思雅. 某省聯通IMS網絡系統應用研究[D].吉林大學，2019.

[4]林國強，王鵬.淺談一種基于光網絡終端插件承載IMS語音的智能音箱業務[J].廣東通信技術，2019，39（10）：46-50.

[5]許鑫.基于運營商語音專線管控技術實現的研究[J].電聲技術，2019，43（10）：6-7+51.

[6]馮玖江，袁星勇，王建兵，陳量，羅明陽.呈現業務在IMS終端的研究與應用[J].通信技術，2019，52（08）：1932-1936.

孫恪（1978.05-），男，河南滑縣，工程師，研究方向：交換技術。