IMS统一控制CS域补充业务可行性研究

李妮琛，张晓荣 (.中讯邮电咨询设计院有限公司，四川 成都 6004；.国移动通信集团天津有限公司，天津 30043)

0 前言

IMS是下一代网络的核心关键技术，目前国内运营商纷纷开始IMS网络建设，IMS将逐步大规模商用，最终取替现网CS域成为统一的融合核心网。CS域业务如何向下一代网络演进越来越多的受到业界关注，如何保证现网数量众多的用户与IMS用户享有统一的业务体验，IMS统一控制CS域补充业务的可行性值得研究。

1 IMS统一控制业务的必要性

从当前网络发展来看，CS网络将不断萎缩，CS域语音业务将逐步向PS域演进，随着网络IP化进程的加紧，IMS已成为业界首推的下一代网络核心网关键技术，为了适应下一代网络发展，CS语音业务有必要由IMS统一控制。

在IMS网络建设初期，现有2G/3G网络将与IMS网络并存，用户可在各自网络内实现补充业务，但这种方式将导致业务实现和业务体验不同，降低用户感知度。另外，较之CS域提供的基本补充业务，IMS可为用户提供更为丰富的补充业务，为了让CS域用户享有与IMS用户同级别的业务体验，方便运营商业务部署和发放的统一性，必须由IMS统一控制CS域补充业务，实现业务统一控制，统一部署。

2 IMS统一控制业务的实现方式

2.1 通过锚定实现业务统一控制

为了集中的在统一的业务平台实现用户业务，在IMS网络建设初期，IMS域与CS域并存期间可采用锚定的方式由IMS统一控制CS域补充业务，为用户提供统一的业务体验。现网CS域用户在归属2G/3G网络中注册，但作为IMS签约用户享有IMS提供的业务，其业务触发在IMS网络进行，业务实现方式和用户体验与IMS用户一致。

2.1.1 锚定实现方式

锚定是 3GPP在 VCC(Voice call continuity)中提出的一个概念，用于保证用户跨域呼叫时的语音连续性，在IMS建设初期，可利用锚定方式来完成IMS对CS域补充业务的统一控制。

采用锚定的方式由IMS统一控制CS域补充业务，现网与IMS网络通过MGCF设备互通，现网HLR和SCP升级支持锚定功能，HLR中标记用户由IMS提供业务，SCP对呼叫进行重定向到IMS网络，IMS为CS域用户指派S-CSCF进行业务触发，由IMS域应用服务器完成业务提供。

2.1.2 主叫锚定

CS域用户作为主叫，签约主叫锚定业务，主叫MSC通过查询HLR发现主叫签约锚定业务，MSC触发主叫业务到SCP，SCP根据主叫签约锚定业务，将呼叫重定向回MSC，MSC将呼叫路由到MGCF，MGCF完成协议转换，朝I-CSCF发INVITE消息，其消息头增加带ORIG标志的ROUTE头以标识此次呼叫为主叫签约锚定业务，在IMS网络查询到主叫签约的SCSCF，S-CSCF根据iFC规则将请求触发到对应应用服务器，完成IMS域内业务触发。图1示出的是主叫锚定流程。

a)主叫MSC查询HLR。

b)HLR返回查询信息表明主叫签约锚定业务。

图1 主叫锚定流程

c)MSC触发主叫业务到SCP。

d)SCP根据主叫签约锚定业务，将呼叫重定向回MSC。

e)MSC根据重定向指示将呼叫路由到MGCF。

f)MGCF完成协议转换，将ISUP/BICC转换为SIP，向CSCF发送INVITE消息，其消息头增加带ORIG标志的ROUTE头以标识此次呼叫为主叫签约锚定业务。

g)主叫归属S-CSCF根据iFC规则将请求触发到对应应用服务器。

2.1.3 被叫锚定

CS域用户签约被叫锚定业务，呼叫路由到ICSCF，根据REQUEST URI号码作为被叫，查询获取被叫S-CSCF，被叫侧S-CSCF根据被叫iFC规则触发被叫业务。

被叫锚定发现锚定可在CS域也可在IMS域。现网用户与CS域用户互通，在CS域发现锚定，发现过程与主叫锚定发现过程相同。IMS用户与CS域用户互通，锚定发现可在CS域也可在IMS域。当发现过程在CS域时，发现过程同主叫发现过程相同，但此方式存在大量路由迂回。在IMS域发现时，通过查询ENUM/DNS获知被叫签约锚定业务，避免被叫流程回到CS域再重定向回IMS触发被叫业务，以减少路由迂回，减轻网络负荷。

在被叫锚定过程中，请求消息在route头域中不增加orig标识。图2示出的是被叫锚定流程。

图2 被叫锚定流程

a)被叫侧I-CSCF查询DNS/ENUM，判定该被叫用户是否签约锚定业务。

b)DNS/EMUM返回结果，确认签约被叫锚定业务。

c)I-CSCF根据查询HSS得到的为该被叫指配的S-CSCF，由S-CSCF根据IFC过滤规则触发被叫业务到应用服务器。

d)AS进行被叫业务处理。

e)CSCF将呼叫接续至被叫归属网络。

2.1.4 锚定方式存在的问题

采用锚定的方式能实现IMS对CS域补充业务集中控制，对现网改动较小，实现比较方便、快捷，但在具体实施中存在诸多问题，不适应于大规模广泛应用。

a)锚定在CS域采用SSP方式触发，通过加前缀码的方式进行，可能与现网通过此方式进行业务触发的业务相冲突，影响现网业务正常使用。

b)采用锚定的方式实现IMS统一控制CS域补充业务，存在路由迂回，增大信令负荷，加重网络负担。

c)锚定方式存在话路迂回，将导致呼叫接续时延增大，影响用户感知。

d)由于锚定是将用户的呼叫路由到IMS域，在这个过程中受到智能业务触发机制和业务实现方式的限制，使用户可能丢失原网络特性。

e)在IMS触发业务后，路由回CS域时需采取措施防止锚定重复触发，CS域收到有防重复触发标记的消息需能识别，不进行二次触发锚定，避免造成路由死循环。

f)采用锚定的方式呼叫流程长，全程信令追踪难度大，增加排障难度。

由此可见，通过锚定的方式实现IMS业务集中控制，不适用于大规模商用的情况，在IMS建设初期，可以采用此方式使部分用户优先体验IMS业务集中控制。

2.2 通过ICS实现业务统一控制

随着IMS网络建设成熟，现网逐步萎缩，CS域退化为IMS的接入网，IMS作为全网核心网络，统一控制用户业务，3GPP提出采用ICS(IMS Centralized Service)方式解决用户在CS接入时，业务逻辑集中由IMS控制的问题。ICS架构已经在3GPP R8中标准化。

2.2.1 ICS实现方案

ICS(IMS Centralized Services)即通过 IMS 来集中控制包括CS域在内的不同接入方式的用户业务。ICS有终端升级和网络升级两种方案，前者负责在UE与IMS-AS之间建立业务逻辑控制通道，同时通过现有的CS域和IMS互通机制建立CS到IMS的承载；后者升级MSC，使之具备接入IMS的能力，将CS呼叫接入到IMS以进行业务逻辑控制。图3示出的是ICS架构。

图3 ICS架构

2.2.2 ICS架构

SCC AS:作为UE的SIP UA将CS用户接入IMS，完成IMS会话建立和控制，它是归属网络中的IMS应用服务器，通过主叫或被叫iFC插入到会话路径中，是主叫路径的第一个AS，被叫路径的最后一个AS。作为终呼接入时，可以根据接入网情况、UE能力、IMS注册情况、CS状态和运营商策略等因素进行域选择。

增强支持ICS的MSC服务器:除了具备MSC服务器的功能外，还需完成CS信令和SIP/SDP互通的增强能力；控制MGW完成CS接入和RTP的交互；在ICS架构下支持多媒体电话业务；完成CS信令转变为IMS通信服务设置程序。

增强支持ICS的UE:增强具有ICS能力的IMS终端设备，可通过Gm/I1接口与SCC AS完成服务控制信令建立。在主叫流程中，完成接入域选择功能，在被叫流程中，辅助SCC AS完成终端接入域选择功能。

I1接口:I1接口在UE和SCC AS为可选接口，采用点到点的应用协议。

I2接口:该接口完成Mw接口类似功能，同时具备ICS增强功能。

I3接口:用于增强支持ICS的MSC服务器和TAS(telephony application server)之间，完成 CS 信令转变为通信服务设置程序。

2.2.3 终端升级

终端升级实现IMS集中控制CS域补充业务有两种实现方案，一是ICS UE和SCC AS通过I1接口完成业务信令通道的建立、控制、管理和释放。通过CS接入实现承载控制信令连接。二是ICS UE通过Gm接口完成业务信令通道的建立、控制、管理和释放，通过CS接入完成承载控制信令连接。在UE同时支持I1和Gm接口时，总是优选通过Gm接口完成业务信令通道建立。

2.2.3.1 通过I1接口建立业务信令通道

I1接口协议采用点到点的应用层协议，用于在ICS UE和SCC AS之间传递控制消息。I1接口在ICS UE和SCC AS作为可选接口，如采用此方式接入需两端支持并开放此功能接口。

I1接口不支持用户注册/鉴权，通过此接口方式接入时，ICS UE注册到IMS核心网同普通UE注册流程类似，但在注册消息的contact头域中包含启用ICS能力的标签，指示网络侧该用户为启用ICS能力的用户。SCC AS通过第三方注册方式获知UE启动ICS能力的信息。图4示出的是I1接口接入信令/承载路径。

图4 I1接口接入信令/承载路径

通过I1接口建立信令路径，ICS UE与SCC AS基于CS网络，经由I1接口完成业务控制信令通道的建立，同时通过CS网络建立CS电路承载信令，由SCC AS将两者信息关联结合，形成接入分支，在远端由SCC AS代理UE建立IMS会话。

2.2.3.2 通过Gm接口建立信令通道

ICS UE通过基于SIP的Gm接口，按照3GPP定义的标准流程完成注册，呼叫会话建立。图5示出的是Gm接口接入信令/承载路径。

图5 Gm接口接入信令/承载路径

ICS UE通过PS域接入时，经由Gm接口完成业务控制信令通道的建立，通过标准的CS网络流程建立CS承载控制信令通道，由SCC AS将两个通道信息关联，形成接入分支，在远端由SCC AS代理UE建立IMS会话。

2.2.4 网络升级

在ICS架构下，通过升级MSC，现网逐步退为IMS网络的一个接入网，CS域用户作为IMS注册用户享有IMS网络的业务。升级后的MSC服务器主要任务是管理和控制无线用户的迁移特性，以及作为CS网络接入IMS核心网的媒体网关。

在网络升级方案中，升级支持ICS的MSC服务器具备普通MSC服务器的一切功能，同时完成UA功能，代理UE进行注册，完成会话控制，实现CS会话和SIP会话的交互。图6示出的是MSC服务器升级方案信令/承载路径。

图6 MSC服务器升级方案信令/承载路径

位于UE和SCC AS之间的增强型MSC服务器将使用一个私有用户标识和临时公有用户标识代理UE向IMS核心网注册，并完成CS呼叫流程与SIP会话流程的交互。

2.2.5 ICS方案比较

ICS统筹考虑了现有语音网络业务发展及后续需求，能较好的解决业务集中控制问题，基于IMS接入无关性的优点，IMS集中控制CS域补充业务能较好的得到实施。不论是终端升级还是网络升级业务逻辑控制都集中到了IMS应用服务器，保证业务的一致性和连续性。

终端升级方案主要依赖于终端能力，要求终端必须支持ICS，现有用户必须更换终端，可能不易被用户接受。无论是通过I1接口还是Gm接口接入，信令交互都较复杂，业务控制信令与承载控制信令都必须在SCC AS完成统一。目前，增强支持ICS的终端还不成熟，需要终端开发商进一步的研究开发。鉴于以上多种原因，终端升级方案虽然在理论上具有可行性，但实际建设存在一定难度。

网络升级方案通过对现有MSC服务器升级，将传统终端接入到IMS，充分利用现有资源，保护运营商投资，同时用户可不更换终端即接入IMS网络，享有IMS业务，用户感知较好。网络升级方案是适用于通信网络逐渐发展的一个IMS集中控制业务的较理想的解决方案。

3 结束语

ALL IP是下一代网络的显著特点，IMS促进了核心网在全IP层面的融合，其接入无关性使固定/移动网络融合问题得到较好解决，IMS已成为业界公认的核心网最优解决方案。同时，传统移动语音网络演进也成为了关注热点，对于庞大的拥有众多客户群的传统语音网络，如何实现接入IMS并通过IMS进行集中业务控制，是业界关注的一个热点话题。只有较好的解决这一问题，才有利于网络平滑演进。

[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.