IMS是什么

IMS是IP多媒体系统，是一种全新的多媒体服务形式，能够满足终端客户对更新颖、更多样化的多媒体服务的需求。IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动和固定网络融合，引入语音、数据、视频三网融合等差异化服务的重要途径。

IMS(IP多媒体子系统)是一种IP多媒体系统，是一种全新的多媒体服务形式，能够满足终端客户对更新颖、更多样化的多媒体服务的需求。IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动和固定网络融合，引入语音、数据、视频三网融合等差异化服务的重要途径。但全球的IMS网络大多处于起步阶段，应用方式也在业内讨论中。

简介

IMS (IP)是朗讯提出的下一代通信网络(NGN)的网络架构。贝尔实验室在IMS关键领域的创新——服务增强层的各种专利技术——决定了朗讯IMS融合解决方案的进步。IMS解决方案与软交换解决方案相比有很多优势，在NGN市场上扮演着越来越重要的角色。截至2003年，国际权威标准组织普遍将IMS作为NGN网络融合和业务技术创新的核心标准。对于大规模商业部署，IMS从技术本身已经足够成熟。IMS不仅可以实现初始的VoIP服务，更重要的是，IMS将更有效地管理网络资源、用户资源和应用资源，提高网络的智能性，使用户能够跨各种网络，使用各种终端体验融合的通信体验。IMS作为一种通信架构，创造了全新的电信商业模式，拓展了整个信息产业的发展空。北美五大电信运营商中，迄今已有四家部署了朗讯的IMS技术，这对无线和有线融合具有重大的象征意义，标志着IMS进入了全球部署的新阶段。当然，这个技术体系的成长还是注重基础运营服务的，实现全球网络统一还有很多变化。

基本描述

IMS本质上是一种网络结构。这项技术植根于移动领域，最初是由3GPP为移动网络定义的。在NGN框架下，国际监测系统应支持固定接入和移动接入。覆盖IMS增强功能的3GPPR6已经基本冻结，说明IMS技术已经成熟。

在NGN的框架下，有各种终端和接入网，其核心网络只有一个IMS，其核心特征是SIP协议和独立于接入。

顺应IP网络的发展趋势，IMS系统采用SIP协议进行端到端的呼叫控制。IP技术在互联网上的应用已经非常成熟，是互联网的主导技术。它可以方便灵活地提供各种信息服务，并可以根据客户的需求快速创建新的服务。而IP技术最突出的一个特点就是“尽力而为”，但在数据传输安全和计费控制方面似乎不够充分，只考虑固定接入模式。传统的基于电路交换的移动网络具有接入灵活性，可以随时随地交换语音，但由于不能支持IP技术，只能形成垂直业务部署模式。不同业务应用的互操作性低，需要更多的业务网关接入移动通信网络。不同的业务进行业务接入、网络建设、业务控制、业务应用开发，甚至包括业务计费在内的各大网络单元都必须建立独立的操作系统。因此，到目前为止，电信业务的主流仍然是语音业务。新业务的部署很容易导致更大的风险和成本增加。在这种情况下，移动网络和固定网络都在向基于IP的网络演变，这已经成为一种必然趋势。

但要将IP技术引入电信领域，需要考虑运营商的实际网络运营需求，IMS网络需要从网元功能、接口协议、QoS与安全、计费等方面全面支持固定接入模式。从研究来看，SIP因其简单性、兼容性、模块化设计和第三方控制，是基于互联网通信市场的主流协议。因此，基于SIP的IMS框架能够提供运营商级的QoS保障，有效灵活地进行业务计费，并通过最大限度地重用互联网技术和协议，继承蜂窝移动通信系统特有的网络技术，充分借鉴软交换网络技术，具有整合各类网络综合业务的强大能力。这样，通过使用IMS系统，电信运营商可以以较低的成本进入期待已久的移动领域，而移动运营商可以轻松引入新的丰富的多媒体业务，即所谓的全业务运营，而不影响原有的语音和短信服务质量。

至于接入的独立性，IMS是指基于网关的互通方案，包括信令网关(SGW)、媒体网关(MGW)、媒体网关控制器(MGCF)等网元，也采用了MGCF和MGW的IETF和ITU-T共同制定的H.248/MEGACO协议。通过这种设计，IMS系统的终端可以是移动终端、固定电话终端、多媒体终端、PC等。接入方式不限于蜂窝射频接口，可以是无线WLAN、有线LAN、DSL等技术。此外，由于IMS在服务层采用了软交换网络的开放服务提供框架，可以完全支持基于应用服务器的第三方服务提供，这意味着运营商可以轻松开发新的服务和升级应用，而无需改变现有的网络结构和投资任何设备成本。

发展历史

IMS起源于移动通信标准领域，由3GPP在其第5版中引入。3GPP是欧洲、日本、韩国、美国和中国的标准化组织于1998年成立的标准化组织，专门制定第三代移动通信系统的标准。3GPP推出的第一个规范是R99，其次是R4、R5和R6。目前3gpp正在制定R7规范。

IMS由R5引入3G系统，作为3G的核心网络架构，旨在为3G用户提供各种多媒体服务。本质上，IMS的最终目标是使所有类型的终端能够建立对等的IP连接，通过这些连接，终端可以传输各种信息，包括语音、图片、视频等。；因此，可以说IMS通过IP网络为用户提供实时或非实时的端到端多媒体服务。

IMS最初的设计思想要求独立于接入方式的特性，即只要终端能够接入IMS网络，IMS就可以为任何类型的终端提供服务。不幸的是，R5的IMS规范包含一些特定于GPRS的特性。在R6，与接收人的方式无关的问题与核心IMS描述是分开的。3GPP使用术语“IP接入网络”来表示能够在终端和IMS实体之间提供底层IP传输连接的所有网络实体和接口的集合。

正是因为IMS的这种与连接人无关的特性，从3GPP推出IMS以来，IMS逐渐引起了广泛的关注，尤其是在固定网络领域。如前所述，IMS最初是作为移动通信领域的一种架构提出的，但其独立于接入的特性使得IMS成为一种融合移动网络和固定网络的手段，这与NGN的目标是一致的。国际监测系统因其天然优势吸引了印度理工学院和ETSI的注意。两个标准化组织都将国际监测系统引入了各自的NGN标准。在NGN体系结构中，IMS将被用作控制层的核心体系结构，用于差错控制层的网络融合。ITUT以IMS为NGN控制核心后，IMS成为通信行业的焦点。现在电信运营商和电信设备提供商都对IMS投入巨资，尤其是面临转型的电信运营商对IMS寄予厚望。此外，IMS得到了计算机行业的支持，IBM、微软等公司也在研究IMS。IMS得到了业界的广泛支持，也体现了IMS的重视。目前，国际监测系统标准制定和测试工作正在进行，国际监测系统正在迅速发展和不断成熟。

主要特征

访问独立性

IMS是独立于接入技术的基于IP的标准系统。它可以与现有的语音和数据网络进行通信，无论是固定用户还是移动用户。IMS网络的用户通过IP与网络相连，即通过IP连通接入网(IP连通接入网)。例如，WCDMA的无线接入网(RAN)和分组域网构成了移动终端接入IMS网络的IP-CAN，用户可以通过PS域的GGSN接入IMS网络。为了支持WLNA、WiMAX、xDSL等不同的接入技术，会产生不同的IP-CAN类型。IMS的核心控制部分独立于IP-CAN。只要终端和1MS网络能够通过一定的IP-CAN建立IP连接，终端就可以使用IMS网络进行通信，而不考虑终端的类型。

IMS架构使所有类型的终端能够建立对等IP通信，并获得所需的服务质量。除了会话管理，IMS架构还涉及完成服务所需的功能，如注册、安全、计费、承载控制、漫游等。

系统组成

国际监测系统体系结构由六个部分组成:

商业水平

服务层与控制层完全分离，主要由各种应用服务器组成。在IMS网络中除了实现各种基础业务和补充业务(SIP-AS模式)外，还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络(IM-SSF模式)，并为第三方业务的开发提供标准的开放应用编程接口(OSA SCS模式)，使第三方应用提供商可以在不知道具体网络协议的情况下接入IMS网络。

作战支援

它由在线计费系统(OCS)、计费网关(CG)、网元管理系统(EMS)、域名系统(DNS)和归属用户服务器(HSS/SLF)组成，为IMS网络的正常运行提供支持，包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在线计费、离线计费、统一网管、DNS查询、用户签约数据存储等功能。

控制层

完成IMS多媒体呼叫会话中的信令控制功能，包括用户注册、认证、会话控制、路由选择、业务触发、承载QoS、媒体资源控制和网络互通。

交换层

完成IMS网络与其他网络的互通功能，包括公共交换电话网(PSTN)、公共陆地移动网(PLMN)等IP网络。

接入和承载控制层

它主要由路由设备和策略及计费规则功能实体(PCRF)组成，实现IP承载、接入控制、服务质量控制、使用控制、计费控制等功能。

接入网络

提供IP接入承载，边界网关(A-SBC)可以接入各种终端，包括PSTN/ISDN用户、SIP UE、FTTX/LAN、Wimax/Wifi等。

功能实体

国际监测系统涉及的主要功能实体有:

本地用户服务器HSS

HSS(Home SubscriberServer)作为IMS中用户信息存储的数据库，主要存储用户认证信息、订阅用户的具体信息、订阅用户的动态信息、网络策略规则和设备标识注册信息，用于移动性管理和用户业务数据管理。它是一个逻辑实体，在物理上可以由多个物理数据库组成。

CSCF呼叫会话控制功能

CSCF(呼叫会话控制功能)是IMS的核心部分，主要用于基于分组交换的SIP会话控制。在IMS中，CSCF负责处理用户的多媒体会话，可以看作是IETF架构中的SIP服务器。根据其主要功能的不同，分为代理呼叫会话控制功能P-CSCF、询问呼叫会话控制功能I-CSCF和服务呼叫会话控制功能S-CSCF，它们可以是物理上分离的，也可以是独立的。

MRF多媒体资源中心

MRF(多媒体资源功能)主要完成多方通话和多媒体会议功能。MRF由多媒体资源功能控制器和多媒体资源功能处理器组成，分别完成媒体流控制和承载功能。MRFC解释从s. cscf接收的SIP信令，并使用媒体网关控制协议指令控制MRFP完成相应的媒体流编码、解码、转换、混合和播放功能。

网关功能

网关功能主要包括:出口网关控制功能(bgcf)、媒体网关控制功能(mgcf)、IMS媒体网关(IMS媒体网关)、信令网关(sgw)。

IMS和软交换的区别

IMS，在3GPPRelease 5中提出，是控制IP多媒体业务的网络核心逻辑功能实体的总称。3GPP R5主要定义了IMS的核心结构、网元功能、接口和流程等。R6版增加了一些IMS业务特性、IMS与其他网络的互通规范以及WLAN接入特性等。R7版本加强了固定和移动融合的标准化，要求IMS支持数字用户线路(xDSL)和电缆调制解调器等固定接入方式。

软交换技术自1998年出现以来，经历了实验和商用等多个发展阶段。世界各地的许多电信运营商已经进行了软交换实验。到目前为止，软交换技术已经具备了取代电路交换机的能力，并且具备了一定的宽带多媒体业务能力。现在软交换技术发展的这么成熟，IMS的出路在哪里？如何发展定位？首先，IMS和软交换要综合比较分析。

从采用的基础技术来看，IMS和软交换有很大的相似之处:都是基于IP分组网络；实现了控制与承载的分离。大多数协议是相似或相同的。很多网关设备和终端设备甚至可以通用。

IMS和软交换最大的区别在于以下几个方面。

(1)在软交换控制和承载分离的基础上，IMS进一步实现了呼叫控制层和业务控制层的分离；

(2)IMS源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了移动性的支持，增加了一个外部数据库——归属用户服务器(HSS)，用于用户认证和用户业务触发规则的保护；

(3)IMS使用会话发起协议(SIP)作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中，SIP只是众多可用于呼叫控制的协议之一，使用的媒体网关协议(MGCP)和H.248协议较多。

一般来说，IMS和软交换的区别主要在网络架构上。软交换网络系统基于主从控制的特点，这使得它与特定的接入方式密切相关。而IMS系统由于终端和核心侧采用基于IP承载的SIP协议，且IP技术与承载媒体无关，可以支持各种接入方式，使得IMS的应用范围从最初的移动网络逐渐扩展到固定领域。此外，由于IMS架构可以支持移动性管理，并具有一定的服务质量(QoS)保障机制，因此IMS技术相对于软交换的优势也体现在宽带用户的漫游管理和QoS保障上。

国际监测系统标准发展

对IMS进行标准化的国际标准组织主要包括3GPP和高级网络电信以及互联网融合服务和协议(TISPAN)。3GPP从移动的角度着眼于IMS的研究，TISPAN从固定的角度着眼于IMS的需求，这是3GPP完善的。

3GPP对IMS的标准化是按照R5、R6、R7的流程发布的。IMS最初是在R5中提出的，后来在R6和R7中进一步改进。R5主要侧重于IMS基本结构、功能实体、实体间流程的研究。R6版本主要侧重于国际监测系统和外部网络之间的互操作性，以及国际监测系统对各种服务的支持能力。与R5版本相比，R6版本的网络结构没有改变，但服务能力有所提高。在R5的基础上，增加了一些业务特性、网络互通规范和无线局域网接入特性。其主要目的是使IMS成为真正的运营网络技术。R7阶段更加注重固定与移动融合的特色需求，加强固定与移动融合的标准化。R5和R6版本分别在2002年和2005年被冻结，R7版本也即将被冻结。

在太钢定义的NGN架构中，IMS是业务组件之一。TISPANIMS基于3GPPR6IMS的核心规范扩展功能实体和协议，支持固定接入模式。TISPAN的工作方式和3GPP类似，分阶段发布不同版本。太钢发布了R1版相关规范，从固定角度对3GPP提出IMS修改建议。R2仍处于需求分析阶段。

TISPAN在很多文档中直接应用了3GPP的相关文档内容，3GPPR7版本的很多内容都是在吸收TISPAN研究成果的基础上形成的，所以一方修改文档内容会直接影响到另一方。此外，一些先进的运营商(如德国电信、英国电信和法国电信)已经明确了未来网络和服务融合的战略目标，并开始特别关注基于IMS的网络融合研究。各大设备厂商也加大了对IMS在固网领域应用的研究，积极参与并大力推进基于IMS的NGN标准化。因此，需要进一步探讨标准之间的协调问题。

IMS应用于IP媒体服务类型

IMS是分组域(PS)中的多媒体控制/呼叫控制平台。IMS使PS具有电路域(CS)的一些功能，支持会话和非会话多媒体业务。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的服务平台，如演示、消息、会议、一键通等。通过对不同的服务进行分组，可以获得以下类型。

(1)信息服务，用户熟悉，给运营商带来良好效益。IMS信息服务将为用户带来更多的选择。用户在享受这些信息服务的同时，可以随意、低成本地使用视频、声音等其他媒体，可以灵活选择实时服务或非实时服务进行交流。

(2)多媒体呼叫语音业务，可以在原有语音业务的运营和应用上给用户带来全新的体验。

(3)增强的呼叫管理可以使用户自己控制服务，使用户交流更加灵活。

(4)群组服务，聚合不同的通信媒体，为用户提供新的服务体验，IMS还可以进行新的业务开发和组合；突破传统一对一通信模式的限制，可以提供基于群组的通信模式。

(5)信息共享，邮件携带附件这种常见的通信方式可以完成部分信息共享功能，但在很多情况下不够灵活，于是实时在线信息共享通信应运而生，多个用户可以实时处理同一数据文件。

(6)对于在线娱乐，移动终端可以直接与信息资源互联。IMS可以更好的呈现信息更新和交流，可以随着用户需求的增长过滤信息；对于用户的网游，IMS可以为用户提供从单人游戏到多用户在线参与的在线娱乐，用户也可以使用各种多媒体进行交流。

国际监测系统的主要应用

随着IMS技术和产品的逐渐成熟，一些运营商已经开始了IMS的商业化，一些运营商正在进行相关测试。从商用和测试情况来看，移动运营商已经开始商用，固话运营商还处于试验阶段。综合考虑，IMS的应用主要集中在以下几个方面。

首先是移动网络中的应用，它是由移动运营商开发的，以丰富移动网络的服务。IMS主要用于在移动网络的基础上提供PoC、即时通讯、视频分享等多媒体增值服务。应用重点是为企业客户提供IPCENTREX，为公众客户提供VoIP二线服务。

其次，针对网络演进和业务需求，固定运营商通过IMS向企业用户提供融合企业应用(IPCENTREX业务)，向固定宽带用户(如ADSL用户)提供VoIP应用。

第三种典型应用是融合应用，主要体现在WLAN和3G的融合，实现语音业务的连续性。这样用户就有了WLAN/WCDMA的双模终端，而在WLAN的覆盖区域，一般首选WLAN接入，因为这样用户的服务成本更低，数据业务的带宽更充足。终端离开WLAN覆盖区域后，自动切换到WCDMA网络，实现了WLAN和WCDMA之间语音的连续性。这个方案在商业上不太可行，但许多运营商正在测试它。

IMS使用的是SIP协议。虽然SIP可以实现最基本的VoIP，但该协议在多媒体应用中的优势表明它是为多媒体服务而生的。因为SIP协议非常灵活，所以IMS中有很多潜在的服务。

基于IMS的网络融合问题

随着通信网络的发展和演进，融合是必然的主题，固定和移动融合是一个亟待解决的问题。ETSI将固定移动融合定义为:“固定移动融合是一种能够提供独立接入技术的网络能力。但这并不意味着一定是物理网络融合，而只是一个融合的网络架构和相应的标准规范。这些标准可用于支持固定服务、移动服务和混合服务。固定-移动融合的一个重要特征是，用户订阅和享受的服务将从不同的接入点和终端分离出来，允许用户通过任何兼容的接入点从任何固定或移动终端访问完全相同的服务，包括漫游。”ETSI不仅定义了FMC，还对固定移动网络的融合提出了相应的要求。

IMS进一步发展了软交换中业务与控制分离、控制与承载分离的思想。与软交换相比，IMS的网络分解更加完整，网络结构更加清晰合理。电信网络发展的总趋势是各级网络不断细分。网络的解集打破了垂直的商业模式，有利于商业的发展；此外，不同类型网络的分解也为不同层次网络的重新聚合创造了条件。这种重新聚合就是网络融合的过程。IMS用于实现固定接入和移动接入的统一核心控制，主要是因为IMS具有以下特点。

(1)独立于访问。虽然3GPPIMS是为移动网络设计的，TISPANNGN是为固定xDSL宽带接入设计的，但他们采用的IMS网络技术可以独立于接入，从而保证了对FMC的支持。理论上，无论用户使用什么设备，在哪里接入IMS网络，都可以使用家庭服务。

(2)统一的业务触发机制。IMS核心控制不实现特定业务，传统概念中包括补充业务在内的所有业务都由业务应用平台实现，IMS核心控制只根据初始过滤规则触发业务，从而消除了核心控制相关功能实体与业务之间的绑定关系，固定接入和移动接入都可以使用IMS中定义的业务触发机制实现统一触发。

(3)统一路由机制。IMS只保留了传统移动网络中HLR的概念，而抛弃了VLR的概念，与用户相关的数据信息只存储在用户家中，这样不仅用户的认证需要去家庭认证，而且所有与用户相关的服务都必须经过用户家中。

(4)统一用户数据库。HSS(家庭服务服务器)是一个统一的用户数据库系统，可以存储移动IMS用户和固定IMS用户的数据。数据库本身不再区分固定用户和移动用户。特别是业务触发机制中使用的初始过滤规则对IMS中定义的数据库是完全透明的数据概念，屏蔽了固定用户和移动用户在业务属性上的差异。

(5)充分考虑运营商的实际运营需求，在网络架构、QoS、安全、计费、与其他网络互通等方面制定相关规范。

(6)业务和承载分离，IMS定义了基于SIP的标准ISC(IP多媒体业务控制)接口，实现了业务层和控制层的完全分离。IMS通过基于SIP的ISC接口支持三种服务提供模式:独立SIP应用服务器模式、OSA SCS模式和IM-SSF模式(接入传统智能网，体现服务继承)。IMS的核心控制网元CSCF不再需要处理业务逻辑，而是通过基于规则的业务触发机制，根据用户订阅数据的初始过滤规则(iFC)，由CSCF分析并触发到规则指定的应用服务器，应用服务器完成业务逻辑处理。

(7)基于SIP的会话机制。IMS的核心功能实体是呼叫会话控制功能(CSCF)单元，它为上层服务平台提供标准接口，使服务独立于呼叫控制。IMS采用IETF定义的基于会话发起协议(SIP)的会话控制能力，扩展移动特性，实现接入的独立性和互联网互操作的平滑性。IMS网络的终端和网络都支持SIP，SIP成为IMS域中唯一的会话控制协议。该功能实现了端到端的SIP信令互通，网络不再需要支持多种不同的呼叫信令，使得网络的服务提供和释放更加灵活。

IMS的这些特点，移动用户和固定用户都可以共享，为同时支持固定和移动接入提供了技术基础，使网络融合成为可能。

现存问题

IP多媒体子系统(IMS)是3GPP在R5规范中提出的，旨在建立一个独立于接入、基于开放的SIP/IP协议、支持多种多媒体业务类型的平台，提供丰富的业务。它将蜂窝移动通信网络技术、传统固定网络技术和互联网技术有机结合，为未来基于全IP网络的多媒体应用提供了通用服务智能平台，也为未来网络发展过程中的网络融合提供了技术基础。IMS的诸多特点使其一提出就成为业界的研究热点，被业界普遍认为是解决未来网络融合的理想解决方案和发展方向。但是，未来如何为IMS提供统一的服务平台，实现IMS的全业务运营、标准化和安全，还需要进一步的研究和探讨。

国际监测系统中的安全问题分析

传统电信网络使用独立的信令网络来完成呼叫建立、路由和控制的过程，信令网络的安全性可以保证网络的安全性。而且传输采用时分复用专线，用户之间的通信采用面向连接的信道，避免了其他终端用户的各种窃听和攻击。

国际监测系统网络与互联网相连。基于IP协议和开放的网络架构，语音、数据、多媒体等不同的服务可以通过多种不同的接入方式共享，增加了网络的灵活性和终端之间的互操作性。不同的运营商可以有效快速地开发和提供各种服务。因为IMS是基于IP的，所以IMS的安全要求远高于独立网络上运营的传统运营商。无论是移动接入还是固定接入，IMS的安全问题都不容忽视。

IMS的安全威胁主要来自几个方面:未经授权访问敏感数据破坏保密性；未经授权篡改敏感数据以破坏完整性；干扰或滥用网络服务导致拒绝服务或降低系统可用性；用户或网络拒绝完成的操作；未经授权访问服务等。主要涉及IMS接入安全(3GPP TS33.203)，包括用户和网络认证以及IMS终端和网络之间的业务保护；以及IMS网络安全(3GPP TS33.210)，其处理属于相同运营商或不同运营商的网络节点之间的服务保护。此外，它还对用户终端设备和通用集成电路卡/IP多媒体服务身份模块(UICC/ISIM)的安全构成威胁。