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IMS/CS语音融合方案研究
摘要:本文基于固定移动融合需求的发展而提出,着重论述了IMS/CS语音融合方案的业务特征、网络结构、数据配置和实现方式,并对该方案和VCC方案的异同点进行了比较和分析。
关键词: IMS/CS VCC FMC
Abstract:
Key words :

摘要 本文基于固定移动融合需求的发展而提出,着重论述了IMS/CS语音融合方案的业务特征、网络结构、数据配置和实现方式,并对该方案和VCC方案的异同点进行了比较和分析。

1、引言

  固定移动融合(fixed mobile convergence,FMC)是全球通信行业发展的一大趋势,也是电信运营商、设备制造商、国际化标准组织共同聚焦的研究重点。固定移动融合的目标是集成移动与固网技术的特点,结合移动和固定通信的优势,发展融合业务和融合终端,以提供给用户完整、无缝、连续和一致的业务体验。固定移动融合技术涵盖了运营支撑、业务、控制、终端在内的网络的各个层面。运营支撑融合将固话业务、宽带接入、移动业务等多种应用捆绑提供给用户,实现统一认证、统一账单、统一计费、统一门户等,给用户带来资费的优惠与使用的便捷。业务层面融合在业务层提供访问控制多种网络的能力,实现移动业务或固网业务在对方网络的延伸,让用户能够享受到不受网络限制的通信服务。网络层面融合基于统一的核心网控制,向下不依赖于任何接入技术,向上提供标准的开放业务接口。终端层面融合通过复合型双模或多模终端,支持多种接入制式,向用户提供“一机在手,多点接入,全网通信”的能力。

  IMS技术为从网络层面实现FMC的最终目标提供了基础。IMS网络架构具有分布式、呼叫会话统一控制、用户数据集中管理、与接入无关的特点,能够整合xDSL、LAN、WLAN、UMTS等多种接入资源,通过标准开放的业务控制接口支持统一的多媒体业务,被业界公认为是融合网络的演进方向。但是,限于目前IMS产品的成熟度状况,IMS网络的大规模商业部署必将滞后于3G移动网络的建设。在未来网络中,很可能出现以语音业务为主的3G CS域和以多媒体业务为主的IMS长期并存的局面。因此,相应产生了一类跨越3G CS域和IMS网络的FMC需求,即3G CS域用户漫游到IMS网络后,能否在保持号码不变、终端不变的前提下继续享用语音通信服务?

2、IMS/CS语音融合方案

  本文针对跨越3G CS域和IMS网络的FMC需求,提出一种从业务层面和终端层面进行融合的方案——IMS/CS语音融合(IMS/CS voice convergence,ICVC)方案。ICVC方案使拥有MSISDN号码和UMTS/WiFi双模终端的3G CS域用户,漫游到WLAN覆盖区域后,可以通过WLAN方式接入IMS网络进行语音通信,并保持号码不变、终端不变;离开WLAN覆盖区域后,仍然通过CS域进行语音通信。ICVC方案提供的业务特征有:

  ●用户的UMTS/WiFi双模终端可以同时通过WLAN方式注册到IMS网络和通过UMTS无线方式注册到CS域;

  ●使用IMS/CS语音融合业务的用户无论在IMS网络或CS域下进行语音通信,都以MSISDN号码作为其业务号码,即通过MSISDN号码接收对端的呼叫,发起呼叫时向对端显示MSISDN号码:

  ●用户同时注册到IMS网络和CS域或仅注册到IMS网络的情况下,网络侧收到对用户MSISDN号码的呼叫,优先选择从IMS网络接续用户;用户仅注册到CS域的情况下,则由网络侧从CS域接续用户;

  ●用户同时注册到IMS网络和CS域或仅注册到IMS网络的情况下,UMTS/WiFi双模终端优先选择通过IMS网络发起呼叫;用户仅注册到CS域的情况下,则通过CS域发起呼叫;

  ●用户从CS域移动到IMS网络(UMTS无线信号逐渐消失),正在进行的呼叫将会中断,反之亦然。

  2.1 网络结构

  ICVC方案的网络结构如图1所示。语音融合业务逻辑由同时跨接IMS网络和CS域的IMS/CS语音融合业务服务器(ICVC AS)提供。HSS和HLR分别存储用户归属IMS网络和CS域的用户数据,包括用户标识信息、IMS/CS语音融合业务签约信息等。S-CSCF和GMSC/SSP完成IMS/CS语音融合业务在IMS网络和CS域的触发和呼叫控制。MGCF实现IMS网络和CS域的互通。OCS/Hotbilling系统负责对用户的实时计费。UE是具备同时接入IMS网络和CS域能力的UMTS/WiFi双模用户终端。

图1 IMS/CS语音融合业务的网络结构

  2.2 数据配置

  ICVC方案的目的是在IMS网络中共用用户在CS域分配得到的MSISDN号码,并在语音通信中尽量使用IMS网络资源。为实现这两个目标,同时尽量避免可能产生的信令迂回或话路迂回,需要在HSS和HLR中分别为用户设置灵活的签约触发信息。此外,为解决将呼叫从IMS网络路由至CS域、从CS域路由至IMS网络的需求,在ICVC AS中需配置IMS过网号和CS过网号。

  (1)IMS签约信息

  用户签约IMS/CS语音融合业务后,将在HSS中为用户配置一条iFC(初始过滤准则),与用户的公有用户标识绑定。用户进行IMS注册时,这条iFC被下载到用户归属的S-CSCF。用户在IMS网络下进行语音通信时,S-CSCF通过判断iFC中包含的SPT(业务点触发器)触发业务到ICVC AS。

  终端接入IMS网络的方式可能有多种,除了通过WLAN方式接入,也可以通过GPRS方式接入。本文提出的ICVC方案特指用户通过WLAN方式接入IMS网络后继续使用MSISDN号码进行语音通信,即用户通过WLAN方式接入IMS网络时才需要触发该业务。因此,在为IMS/CS语音融合业务设置的iFC中加入了对P-Access-Network-Info域(用户接入网络类型)的判定。IMS/CS语音融合业务在IMS网络下的触发包括以下几种条件:

  ●ICVC用户的UMTS/WiFi终端在IMS网络下注册;

  ●ICVC用户的UMTS/WiFi终端在IMS网络下注销;

  ●S-CSCF判断ICVC用户的UMTS/WiFi终端在IMS网络注册的周期超时,仍没有进行再注册;

  ●ICVC用户的UMTS/WiFi终端在IMS网络下发起呼叫;

  ●其他IMS用户呼叫ICVC用户的MSISDN号码,且ICVC用户的UMTS/WiFi终端尚未在IMS网络下注册。

  根据上述触发条件,可以按如下方式设置IMS/CS语音融合业务的iFC:

  (2)CS签约信息

  用户签约IMS/CS语音融合业务后,HLR中将为用户配置一条T-CSI签约信息,缺省状态为“去激活”。用户从IMS网络注册之后,这条T-CSI信息被ICVC AS激活。此时,对ICVC用户MSISDN号码的呼叫将由GMSC/SSP通过T-CSI触发到ICVC AS,由ICVC AS把呼叫转至IMS网络接续用户。用户从IMS网络注销之后,这条T-CSI信息将被恢复到“去激活”状态。这样就保证了仅当用户的UMTS/WiFi终端处于“IMS网络可用”状态(成功注册到IMS网络)时,才优先选择从IMS网络接续用户。

  (3)IMS过网号

  IMS过网号是指向IMS网络的路由号码,在非IMS用户呼叫ICVC用户MSISDN号码的过程中由ICVC AS分配并添加到被叫号码中,用于将呼叫从CS域转至IMS网络。

  (4)CS过网号

  CS域过网号是指向CS域的路由号码,在ICVC用户尚未注册到IMS网络、其他IMS用户呼叫ICVC用户MSISDN号码的过程中由ICVC AS分配并添加到被叫号码中,用于将呼叫从IMS网络转至CS域。

  2.3 实现方案

  ICVC方案的实现主要包含业务激活、业务去激活、呼出和呼入4个过程。

  (1)业务激活

  ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端进入WLAN覆盖区域后,自动发起IMS注册请求(用户也可以选择手动发起注册请求)。S-CSCF收到注册请求消息后,先对用户的私有用户标识进行鉴权,随后从HSS下载与公有用户标识对应的iFC集合,并根据为IMS/CS语音融合业务配置的iFC向ICVC AS发起第三方注册。ICVC AS收到注册消息后,发送订阅请求到S-CSCF订阅用户的注册状态,并激活HLR中用户签约IMS/CS语音融合业务的T-CSI状态。同时,ICVC AS将保存用户IMSI号码、MSISDN号码、私有用户标识和公有用户标识的关联信息。

  (2)业务去激活

  IMS/CS语音融合业务的去激活分两种情况。其一,ICVC用户在WLAN覆盖区域内手动发起IMS注销请求。S-CSCF收到注销请求后,删除该用户的注册信息,并请求HSS清除与该用户对应的S-CSCF信息。S-CSCF根据为IMS/CS语音融合业务配置的iFC向ICVC AS发起第三方注销,ICVC AS删除所有与该用户相关的业务数据,并请求HLR将用户签约IMS/CS语音融合业务的T-CSI状态改为“去激活”。其二,S-CSCF判断ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端IMS注册周期超时,仍没有进行再注册,S-CSCF将主动删除该用户的注册信息,并通知ICVC AS用户已注销,ICVA AS和HSS/HLR执行相应的清除工作。

  (3)呼出过程

  当ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端仅注册到CS域时,终端依然选择通过CS域发起呼叫。

  当ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端同时注册到IMS网络和CS域或仅注册到IMS网络时,IMS/CS语音融合业务被激活,此时终端优先选择通过IMS网络发起呼叫。S-CSCF收到呼叫请求后,根据为IMS/CS语音融合业务配置的iFC,触发业务到ICVC AS。若呼叫请求消息中的主叫号码信息是用户的SIP URI标识,ICVC AS将按照用户注册时记录的号码关联信息,把用户的SIP URI替换为包含MSISDN号码的tel URI,然后重新发起一个到对端用户的呼叫。当对端用户收到该呼叫时,显示的主叫号码是ICVC用户的MSISDN号码。

  (4)呼入过程

  当ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端仅注册到CS域时,网络侧收到对用户MSISDN号码的呼叫,依然选择从CS域接续用户,接续根据主叫用户身份的不同分为两种情况。

  ●主叫用户是非IMS用户,直接在CS域接续被叫ICVC用户,不触发IMS/CS语音融合业务。

  ●主叫用户是其他IMS用户,呼叫被路由到被叫ICVC用户所属的I-CSCF,I-CSCF查询HSS发现用户签约未注册业务,将呼叫转到指定的S-CSCF。S-CSCF下载iFC后触发IMS/CS语音融合业务。ICVC AS对用户的MSISDN号码进行变换,添加CS过网号,将呼叫指向MGCF,转至CS域接续用户。

  当ICVC用户的UMTS/WiFi双模终端同时注册到IMS网络和CS域或仅注册到IMS网络时,IMS/CS语音融合业务被激活,此时网络侧收到对用户MSISDN号码的呼叫,优先选择从IMS网络接续用户,根据主叫用户身份的不同接续也分为两种情况。

  ●主叫用户是非IMS用户,呼叫被路由到GMSC/SSP,GMSC/SSP向HLR查询被叫ICVC用户的T-CSI信息(“激活”状态)后触发IMS/CS语音融合业务。ICVC AS按照用户注册时记录的号码关联信息,对被叫用户的MSISDN号码进行变换,添加IMS过网号,将呼叫指向MGCF,转至IMS网络接续用户。

  ●主叫用户是其他IMS用户,由归属S-CSCF、直接接续被叫用户,不触发IMS/CS语音融合业务。

3、与VCC方案的比较

  VCC(voice call continuity)是由3GPP SA2组(构架工作组)发起的一个研究语音呼叫业务在CS域和IMS网络之间切换和保持连续性的课题,包含下列主要研究内容。

  ●通过在IMS网络中引入VCC应用服务器,对语音呼叫进行控制,实现语音呼叫的连续性,在不改变移动网络的基础上,实现固定移动融合。

  ●将VCC应用服务器分解成CAMEL业务功能、域选择功能、CS适配功能、域切换功能4个主要逻辑模块,分别定义每个模块的功能。

  ●VCC用户所有的呼叫必须经过VCC应用服务器,执行IMS锚定过程,为域切换控制做准备。

  ●当VCC用户发起呼叫时,由用户终端根据网络状况、用户喜好和运营商策略选择合适的域。当VCC应用服务器接收到发往VCC用户的呼叫时,将根据用户喜好、运营商策略和用户状态选择终呼使用的域。

  ●VCC用户在通话状态下,支持从IMS网络到CS域和从CS域到IMS网络的双向切换,并保持语音的连续性。

  ●其他注册、起呼、终呼、释放等过程的研究。

  本文提出的ICVC方案也是一种由应用层解决语音固定移动融合的方案,与作为通用解决方案的VCC相比较,ICVC方案更侧重于实际运营的需求、实施的可行性和可操作性。ICVC方案以IMS网络和CS域共用号码、优先选择IMS网络承载呼叫为主要业务特征(暂不考虑域切换能力),研究和制定了一套包含网络结构、业务流程、数据配置、网元接口等要求的技术方案,并通过灵活配置业务签约信息和触发方式,尽量减少可能出现的信令迂回和话路迂回。较之VCC方案,ICVC方案具有以下几个特点。

  ●为签约IMS/CS语音融合业务的ICVC用户同时在IMS网络配置iFC和在CS域配置T-CSI。

  ●通过用户在IMS网络的注册/注销行为动态地激活/去激活T-CSI状态,保证仅在ICVC用户处于“IMS网络可用”状态时,才将非IMS用户对ICVC用户MSISDN号码的呼叫路由到ICVC AS,并优先选择从IMS网络接续用户,避免全触发造成的迂回问题。

  ●其他IMS用户呼叫处于“IMS网络不可用”状态(尚未注册到IMS网络)的ICVC用户时,通过匹配iFC中的“未注册”业务触发条件,将呼叫路由到ICVC AS,对被叫号码进行添加CS过网号的处理,再转至CS域接续用户。

  ●其他IMS用户呼叫处于“IMS网络可用”状态的ICVC用户时,可以不触发IMS/CS语音融合业务,而由归属S-CSCF直接接续用户,避免全触发造成的迂回问题。

  ●在iFC中加入对用户接入网络类型的判定,以保证用户通过WLAN方式接入IMS网络时才触发IMS/CS语音融合业务。

  ●重点规定ICVC AS与CSCF、HSS、GMSC/SSP、HLR网元之间的接口功能和信令要求,忽略ICVC AS的内部模块结构。

4、结束语

  固定移动融合业务是未来网络的亮点业务,也是电信运营商向全业务运营转型、增强核心竞争力的关键所在。IMS/CS语音融合方案为FMC应用提供了一个切实可行的业务实例,通过利用IMS网络统一核心控制、接入无关的特点以及WLAN带宽高、布设简便的优点,将一部分语音呼叫转移到WLAN覆盖区域和IMS控制下面,与CS域形成互补来提供固定移动融合的语音通信服务。在下一步工作中,将对ICVC方案在呼叫策略配置、补充业务和紧急呼叫支持等方面继续分析和研究,并通过网络实施和应用实践不断提高和完善ICVC方案的成熟性和规范性。

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