基于IMS的固定—移动融合架构研究

杨穗珊

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州 510630）

1 引言

IP多媒体子系统 （IP multimedia system，IMS）最初是3GPP组织为IP移动网络制定的规范，作为GPRS网络架构的演化，IMS的目标是为一个基于全IP的新系统提供包含语音和多媒体业务的参考架构。但是最先关注IMS的是固网运营商，当时固网领域正致力于定义一个可行的架构以将电路域与分组域结合起来，IMS正好有助于解决这个问题，很快ETSI TISPAN定义了IMS的固定-移动架构。现在，IMS已从初级阶段走向发展阶段，并被公认为未来核心网的演进方向以及固定、移动和宽带技术融合的核心。虽然IMS的分层和开放架构有助于运营商面向终端用户快速生成和部署新业务，但是IMS业务层的定义并不足以满足一个通用的业务架构的需求。

对于通用业务架构，业界提出了业务交付平台（service delivery platform，SDP）概念。SDP 形成了一整套标准的、开放的业务体系架构，提供了一个增值业务的快速部署、提供、执行、管理和计费的完整的生态系统，为跨网络融合业务提供了一个较好的解决方案。

SDP似乎弥补了IMS业务层定义的不足，很自然地，人们力图通过组合IMS与SDP以便运营商灵活增加多种系列业务。目前，业界对IMS与SDP组合的兴趣越来越浓，许多运营商将其视为能提供一套跨越全IP网络的、丰富多彩的业务的诱人组合。

2 IMS与SDP体系架构

2.1 IMS体系架构

IMS是基于SIP（session initiation protocol）的通用平台，最初是3GPP组织制定的3G网络核心技术标准，目前已被ITU-T和ETSI认可并纳入下一代网络的核心标准框架。在业务支持能力方面，通过IMS标准的、开放的接口，运营商能更快、更有效、更经济地部署新的多媒体业务。

IMS将电信基础设施分成不同的层以保证网络功能的演化和独立。ETSI TISPAN提出的IMS固定—移动融合架构按逻辑功能分成传输层、控制层和业务层，如图1所示。

（1）传输层

IMS传输层源自GPRS架构。为了真正地实现固定—移动融合，任何IP网，即WCDMA网、cdma2000网、WLAN或者ADSL、Cable都应可以接入IMS域。目前，IMS传输层已被扩展以支持固定、移动及宽带等多种接入方式，用户可以 通 过 GPRS、UMTS、WMN/WLAN 和 CDMA、DSL 等 接 入业务网，而现有的PSTN通过媒体网关（MWG）接入网络。MRF模块则提供多媒体相关功能。因此，IMS传输层是实现固定网与移动网融合的技术基础。

（2）控制层

IMS控制层与接入无关。控制层由一组服务器组成，它们是控制和管理会话、QoS及与PSTN系统交互的核心部分。多个CSCF服务器保证IMS域的移动性和漫游性。

（3）业务层

IMS业务层由一组处理用户数据和身份认证的服务器、提供SIP、OSA或智能业务的应用服务器（application server，AS）、能使第三方应用提供商使用IMS所提供的功能及服务的网关组成。OSA SCS用于接入基于OSA/Parlay API的第三方业务，而IM SSF是接入智能网业务的接口。IMS业务层提供的应用服务器平台包括SIP AS、CAMEL AS和OSA/Parlay AS，这3个平台向第三方应用提供商提供访问传统电话业务及非传统电话业务的开发接口。

2.2 SDP体系架构

SDP本质上指固网和移动业务提供者所采纳的为消费者和企业提供下一代语音和数据增值业务的IT解决方案。SDP提供了一种在IP平台上创建和管理业务的方式，采用面向业务的体系架构（SOA）和Web服务技术来提供一种通用的、较完美的建立新业务的框架。

SDP采用分层结构，网络抽象层作为SDP的最下层，提供访问网络业务能力的标准接口；业务暴露层作为SDP的上层，它将语音和数据的能力集交付给企业及第三方的业务提供商；中间层是业务执行平台和内容交付平台，业务执行平台提供一个平台环境，使业务得以部署和执行，而内容交付平台向移动设备提供多媒体内容。图2所示为Moriana Group提出的SDP架构。

SDP的水平分层架构体现了面向业务的方向，体现了电信和IT技术的融合。SDP为电信控制服务器和IT应用服务器架起一座桥梁，为跨网络融合业务提供了一个较好的解决方案。

2.3 IMS与SDP的完美组合

IMS最初被视为是与SDP对抗的概念，但深入分析这些概念后，越来越多的人认同“与其说IMS与SDP是对抗的，还不如说它们是互补”的观点。

虽然IMS的分层和开放架构有助于运营商面向终端用户快速生成和部署新业务，但是从SDP的角度来看，IMS只是在会话控制层实现网络融合以及提供一套创建下一代多媒体和语音应用的使能器，因此IMS只是SDP的一种网络能力集。此外，IMS业务层的定义不能满足一个通用的业务架构的需求，也就是说IMS的业务层只是一个位于IMS顶层用来聚集业务的系统，而不是一个具有通用业务功能的、真正的业务架构的系统。

而SDP具有IMS所不具有的能力，SDP不仅以一套其他关键业务使能器（如移动定位、短信、彩信等）对IMS进行补充，还具有一整套业务管理、控制、向第三方暴露业务以及面向业务的集成能力。因此，采用IMS与SDP相结合的策略将有助于提高业务供应商引入和运营新业务及新应用的能力，同时IMS与SDP组合还能降低运营商开发和运营大批新业务及新应用的成本。

3 ISAG和ISMP概述

3.1 ISAG概述

综合业务接入网关 (integrated service access gateway，ISAG)是中国电信移动业务网络实现基于不同电信承载网络的业务统一接入和服务质量监控的功能实体，也是一个具有SDP功能的平台。ISAG屏蔽底层网络的复杂性，实现对移动数据、移动语音业务能力高度抽象，并将这些业务能力封装成统一、标准的应用开发接口开放给企业、第三方等，使不懂电信专业知识的IT开发者也能用ISAG提供的接口快速开发新业务。

中国电信ISAG的架构如图3所示。ISAG主要提供以下功能。

（1）业务能力适配和封装

业务能力封装：对业务能力及组合业务能力进行封装,为CP/SP提供一套简单、统一的访问电信业务能力的应用开发接口。

业务能力适配：完成与网络中各网元间的协议转换过程,并向上提供开放接口。

（2）集成开发和测试环境

业务开发环境：向企业及CP/SP提供应用开发工具与环境。

业务测试环境：向企业及CP/SP提供了全方位的业务程序测试和业务流程模拟测试环境。

（3）管理功能

业务能力生命周期管理：提供部署及卸载业务能力等功能。

认证授权：完成CP/SP接入认证、业务能力授权检查、黑名单、可信任接入以及与ISMP交互完成用户定购关系鉴权等功能。

3.2 ISMP概述

综合业务管理平台 （integrated service management platform，ISMP）是中国电信面向不同电信承载网络开发的增值业务统一管理平台。ISMP针对用户提供一站式服务，针对运营商提供统一配置管理、统一数据管理、统一鉴权管理、统一门户管理、统一业务展现、统一内容管理及统一安全等功能，针对CP/SP实现一点接入、全网服务及业务快速部署功能。

中国电信ISMP的架构如图4所示。ISMP主要提供以下功能。

用户管理：通过系统双向同步实现用户信息管理和用户状态管理。

业务管理：实现业务信息管理、业务状态管理和业务流程管理等功能。

CP/SP管理：管理CP/SP的资料信息和CP/SP状态。

内容管理：对CP/SP上载的内容进行统一审核及管理。

终端管理：提供终端信息管理以及终端适配管理。

认证鉴权：实现用户、CP/SP之间实时双向三层（业务通道、业务引擎、应用层）认证鉴权以及用户单点认证功能。

统计分析：采集并分析运营数据，实现用户行为分析、CP/SP行为分析及业务运营分析等功能。

3.3 中国电信移动业务网络架构

中国电信移动业务网络主要由业务引擎（SE）、ISAG及ISMP组成，如图5所示。SE主要由短消息业务、多媒体消息业务、WAP业务、Java下载业务、流媒体业务、定位业务等业务引擎组成。ISAG实现对业务能力的聚集、封装及开放，ISMP实现对业务进行统一管理。ISAG和ISMP为中国电信建设了一个增值业务快速部署、提供、执行、管理及运营的完整的生态系统。

4 引入IMS对中国电信移动业务网络架构的影响

虽然IMS主要服务于传输层、控制层和业务层，但是由于IMS提出了一套业务接入、业务开发执行环境及业务应用服务器等方案，使IMS在架构和功能方面在业务层面上与中国电信的ISAG及ISMP平台存在重叠。由于目前的ISMP和ISAG是面向传统的非SIP业务的管理，因此在引入IMS的过渡阶段，需要在业务网络增加一些功能实体来处理SIP业务。以基于IMS的无线一键通（push-to-talk over cellular，PoC）业务为例，当需要增加PoC业务时，业务网络需要增加PoC业务引擎、SIP SAG、SIP AS等功能实体，具体如图6所示。

IMS提供IMS用户的接入认证及iFC业务点触发等功能。IMS的传输层和控制层除了保持原有功能外，增加与ISMP及ISAG平台的接口。IMS中的SIP AS、Parlay AS及CAMEL AS放在业务层，由ISMP统一实现对这些业务平台的管理。ISMP除了保持原有功能不变外，为了支持SIP业务，还需增加相关的基于SIP的认证功能，如对SIP用户身份进行认证、对SIP用户订购关系进行鉴权等。ISAG除了保持原有功能外，以后将逐步集成和封装PoC等SIP业务能力。

SIP SAG提供相关ISC的SIP代理、用户/业务扩展接口、SIP会话访问控制，支持与ISMP之间的实时ISMAP接口协议，提供相关的SIP消息分析能力。SIP SAG在建设初期可以独立建设，在ISAG成熟后逐步集成到ISAG中。

PoC业务是IMS的应用之一，在逻辑上由PoC SE、PoC SAG和PoC AS组成。PoC SE提供用户认证、业务触发、会话管理、流程控制等功能以及在线计费接口Ro。PoC SAG在建设初期可以独立建设，以后逐步集成到ISAG中，由ISAG集成和封装PoC能力，并将业务能力的接口向上开放给企业及第三方。PoC AS是PoC业务的存放与执行平台。

5 建议的基于IMS的固定—移动融合架构

如图7所示，我们提出的基于IMS的固定—移动融合架构主要分为IMS传输层、IMS控制层、业务网络层和业务应用层4个部分。

IMS传输层负责终端和网络设备的接入，实现对UMTS、DSL、WLAN、PSTN及其他 IMS等 IP网络的接入。DSL用户通过DSLAM、BAS及BG模块接入；WLAN用户由WLAN WAG及WLAN PDG等模块接入。这些前转IP包直接进入IP核心网。移动用户由接入网络（由BTS、BSC/PCF及AAA等模块组成）通过PDSN及HA模块接入，移动接入网络汇集IP流并通过PDSN及HA模块将IP包前转到Internet。MGW及SGW接入现有PSTN。AAA模块提供接入用户的认证、鉴权及计费等功能。

IMS控制层控制和管理会话、QoS及与PSTN系统交互，并向上提供呼叫管理、多媒体和多方业务、计费和账户管理、MMS、SMS、用户位置、下载等电信能力集。

业务网络层由ISAG、ISMP及相关业务引擎构成。ISAG集成固网、移动及IMS业务能力，屏蔽底层核心网络及业务引擎的复杂性，实现对固网、移动及IMS业务能力高度抽象，并将这些业务能力封装成统一、标准的应用开发接口开放给业务应用层。ISMP的ISMAP增加对SIP协议的处理，实现对各种增值业务（固网、移动及IMS/全IP业务等）的管理，实现统一配置管理、统一数据管理、统一鉴权管理、统一门户管理、统一业务展现、统一内容管理及统一安全等功能。

业务应用层向运营商、第三方内容或应用服务商及个人提供一个开放的、标准的业务平台，以方便新业务的开发和新内容或应用服务的接入和管理。

上述网络架构，在核心网络层面上通过IMS实现固定—移动网络的融合，在业务网络层面上ISAG与ISMP的组合架构实现业务的融合和对业务的统一管理，这种架构有助于运营商创建独立于网络的应用及实现来自不同网络的业务组合。

6 结束语

在激烈的电信市场竞争中，“融合”一直是电信业的热点，而下一代多媒体融合业务已经成为通信市场的发展趋势。IMS标准是未来固定-移动网络融合的重要技术基础，而SDP给跨网络融合业务提供了较好的解决方案。IMS与SDP互补的特性使人们越来越认识到IMS与SDP的组合有助于运营商增加多种系列业务。

目前，随着3G牌照在中国的发放，中国电信成为全业务运营商，我们所提出的IMS、ISAG与ISMP三者组合的架构在核心网络层面实现固定—移动融合，在业务网络层面实现业务融合和对业务进行统一管理。这种通过IMS融合网络，通过ISAG对业务能力的聚集、封装及开放，以及通过ISMP对业务进行统一管理的架构将对电信运营商部署IMS，建设统一业务平台，实现网络融合及业务融合，快速集成语音、多媒体及IMS业务，灵活开展组合业务与融合业务以及全业务运营提供较好的参考价值。

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 胡乐明，杨穗珊，曹磊等.新一代的业务交付平台架构研究.电信科学， 2006（3）