外文名 IMS(IP Multimedia Subsystem)
简 称 IMS
应 用 终端客户
IMS即IP是由朗讯（Lucent）提出的下一代通信网（NGN）实现大融合方案的网络架构， 贝尔实验室在IMS关键领域的创新——业务增强层的各种专利技术，决定了朗讯IMS融合解决方案的先进性。IMS解决方案相对于软交换的解决方案有着非常多的优势，在NGN市场正占据越来越重要的角色。截至2003年，国际权威标准组织普遍将IMS作为NGN网络融合以及业务和技术创新的核心标准。对于大规模商用部署而言，IMS从技术本身已足够成熟。IMS不仅可以实现最初的VoIP业务，更重要的是IMS将更有效地对网络资源、用户资源及应用资源进行管理，提高网络的智能，使用户可以跨越各种网络并使用多种终端，感受融合的通信体验。IMS作为一个通信架构，开创了全新的电信商业模式，拓展了整个信息产业的发展空间。在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，对于无线和有线融合有着极为重要的象征性意义，标志着IMS在全球的部署进入到一个新的阶段。当然此项技术系统生长依然将注意力放在基础运营服务上，实现全球的网络统一还有很多需要改变的地方。
IMS本质上说是一种网络结构。该项技术植根于移动领域，最初是3GPP为移动网络定义的，而在NGN的框架下，IMS应同时支持固定接入和移动接入。涵盖IMS增强特性的3GPPR6已经基本冻结，这标志着IMS技术已经走向成熟。
在NGN的框架中，终端和接入网络是各种各样的，而其核心网络只有一个IMS，它的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。
顺应网络IP化的趋势，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Internet的主导技术，它能方便而灵活地提供各种信息服务，并能根据客户的需要快捷地创建新的服务。但是IP技术的一个最突出特性就是“尽力而为”，在数据传输的安全性和计费控制方面，却显得力不从心，而且只考虑固定接入方式。传统的基于电路交换的移动网络，虽然具有接入的灵活性，可以随时随地进行语音的交换，但由于无法支持IP技术，所以只能形成一种垂直的业务展开方式，不同业务应用的互操作性较低，而且需要较多的业务网关接入移动通信网络。不同的业务分别进行业务接入、网络搭建、业务控制和业务应用开发，甚至包括业务计费等主要的网络单元也必须建立独立的运营系统。所以，直到现在电信业务的主流仍然是话音业务。新业务的部署，在的状态下很容易招致更大的风险和成本增加。在这种情况下，不论是移动网还是固定网均在向基于IP的网络演进，已经成为必然趋势。
然而要将IP技术引入到电信级领域，就必须考虑到运营商实际网络运营的需求，需要IMS网络从网元功能、接口协议、QoS和安全、计费等方面全面支持固定的接入方式。从的研究看，SIP是具有简单性、兼容性、模块化设计和第三方控制性从而成为基于Internet通信市场的主流协议。所以基于SIP的IMS框架通过最大限度重用Internet技术和协议、继承蜂窝移动通信系统特有的网络技术和充分借鉴软交换网络技术，使其能够提供电信级的QoS保证、对业务进行有效而灵活的计费，并具有了融合各类网络综合业务的强大能力。这样，利用IMS系统，电信运营商可以低成本地进入其向往已久的移动领域，而移动运营商则可以在保证其原有的语音和短信业务质量不受影响的前提下，轻松引入全新的丰富的多媒体业务，即所谓的全业务运营。
至于接入的无关性，是指IMS借鉴软交换网络技术，采用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，而且在MGCF及MGW也采用IETF和ITU－T共同制订的H.248/MEGACO协议。这样的设计使得IMS系统的终端可以是移动终端，也可以是固定电话终端、多媒体终端、PC机等，接入方式也不限于蜂窝射频接口，可以是无线的WLAN，或者是有线的LAN、DSL等技术。另外，由于IMS在业务层采用软交换网络的开放式业务提供构架，可以完全支持基于应用服务器的第三方业务提供，这意味着运营商可以在不改变现有的网络结构、不投入任何的设备成本条件下，轻松地开发新的业务，进行应用的升级。
▊发展历程
IMS最初来源于移动通信标准领域，是由3GPP在其Release 5中引入的。3GPP是1998年由欧洲、日本、韩国、美国和中国的标准化机构共同成立的专门制定第三代移动通信系统标准的标准化组织，它推出的第一个规范是R99，之后又相继推出了R4、R5和R6，目前3GPP正在制定R7规范。
IMS是由R5引入到3G的体系之中，作为3G的核心网的体系架构，旨在为3G用户提供各种多媒体服务。实质上IMS的最终目标就是使各种类型的终端都可以建立起对等的IP连接，通过这个IP连接终端之间可以相互传递各种信息，包括语音、图片、视频等；因此，可以说IMS是通过IP网络来为用户提供实时或非实时端到端的多媒体业务。
IMS最初的设计思想就要求与接入方式无关的特性，即IMS可以为任何类型的终端提供服务，只要这个终端可以接入到IMS网络。遗憾的是，R5的IMS规范中包含了一些GPRS特有的特性。在R6中，接入方式无关的问题从核心的IMS描述申分离出来。3GPP使用术语“IP接入网络”来代表可以在终端和IMS实体间提供底层IP传输连接的所有网络实体和接口的集合。
正是由于IMS的这种与接入无关的特性，在3GPP提出IMS之后，IMS逐渐引起了广泛的关注，尤其是固网领域也对IMS产生了浓厚的兴趣。前面已经介绍过，IMS最初是移动通信领域提出的一种体系架构，但是其拥有的与接入无关的特性使得IMS可以成为融合移动网络与固定网络的一种手段，这是与NGN的目标相一致的。IMS这种天生的优势使它得到了ITuT和ETSI的关注，这两个标准化组织目前都已经把IMS引入到自己的NGN标准之中，在NGN的体系结构中，IMS将作为控制层面的核心架构，用于控错层面的网络融合。在ITUT将IMS作为NGN的控制核心之后，IMS已经成为了通信业的焦点，现在电信运营商、电信设备提供商都对IMS投入巨大，尤其是面临转型的电信运营商更是对IMS寄予厚望。此外，IMS还得到了计算机行业的支持，像IBM、微软等公司也正在对IMS进行研究。IMS已经得到了广泛的行业支持，从这也能看出IMS的受关注程度，目前IMS的标准制定、IMS的试验等工作正在进行之中，IMS正在迅速发展并不断成熟。
▊主要特征
接入无关性
IMS是一个独立于接入技术的基于IP的标准体系，它与现存的语音和数据网络都可以互通，不论是固定用户还是移动用户。IMS网络的用户与网络是通过IP连通的，即通过1P—CAN(IP Connectivity Access Network)来连接。例如，WCDMA的无线接入网络(RAN)以及分组域网络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接入到IMS网络。而为了支持WLNA、WiMAX、xDSL等不同的接入技术，会产生不同的IP—cAN类型。IMS的核心控制部分与IP-CAN是相独立的，只要终端与1MS网络可以通过一定的IP—CAN建立IP连接，则终端就能利用IMS网络来进行通信，而不管这个终端是何种类型的终端。
IMS的体系使得各种类型的终端都可以建立起对等的IP通信，并可以获得所需要的服务质量。除会话管理之外，IMS体系还涉及完成服务所必需的功能，如注册、安全、计费、承载控制、漫游等。
IMS中使用SIP作为唯一的会话控制协议。为了实现接入的独立性，IMS采用SIP作为会话控制协议，这是因为SIP协议本身是一个端到端的应用协议，和接入方式无关。此外由于SIP是由IETF提出的使用于 Internet上的协议，因此使用SIP协议也增强了IMS与 Internet的互操作性。但是3GPP在制定IMS标准时对原来的IETF的SIP标准进行了一些扩展，主要是为了支持终端的移动特性和一些QoS策略的控制和实施等，因此当IMS的用户与传统 Internet的SIP终端进行通信时，会存在一些障碍，这也是IMS目前存在的一个问题。
SIP协议是IMS中唯一的会话控制协议，但不是说IMS体系中只会用到SIP协议IMS也会用到其他的一些协议，但其他的这些协议并不用于对呼叫的控制。如 Diameter用于CSCF与HSS之间，COPS用于策略的管理和控制，H.248用于对媒体网关的控制等。
因为3GPP最初提出IMS是要用于3G的核心网中，因此IMS体系针对移动通信环境进行了充分的考虑，包括基于移动身份的用户认证和授权、用户网络接口上SIP消息压缩的确切规则、允许无线丢失与恢复检测的安全和策略控制机制。除此之外，很多对于运营商颇为重要的方面在体系的开发过程中得到了解决，例如计费体系、策略和服务控制等。这个特点是IMS与软交换相比的最大优势，即IMS是支持移动终端接入的，目前IMS在移动领域中的应用相对于固网来说比较成熟，标准也更加成熟，估计IMS将最先应用于移动网之中，逐渐地融合各种固定网络的接入，最终实现定与移动网络的融合。
IMS在个人业务实现方面采用比传统网络更加面向用户的方法。IMS给用户带来的一个直接好处就是实现了端到端的IP多媒体通信。传统的多媒体业务是人到内容或人到服务器的通信方式，而IMS是直接的人到人的多媒体通信方式。同时，IMS具有在多媒体会话和呼叫过程中增加、修改和删除会话和业务的能力，并且还可以对不同的业务进行区分和计费的能力。因此对用户而言，IMS业务以高度个性化和可管理的方式支持个人与个人以及个人与信息内容之间的多媒体通信，包括语音、文本、图片和视频或这些媒体的组合。
IMS的出现使得网络融合成为可能。除了与接入方式无关的特性外，IMS还具有个商用网络所必须拥有的一些能力，包括计费能力、QoS控制、安全策略等，IMS从最初提出就对这些方面进行了充分的考虑。正因为如此，IMS才能够被运营商接受并被运营商寄予厚望。运营商希望通过MS这样一个统一的平台，来融合各种网络，为各种类型的终端用户提供丰富多彩的服务，而不必再像以前那样使用传统的“烟囱”模式来部署新业务，从而减少重复投资，简化网络结构，减少网络的运营成本。
▊系统组成
IMS的系统架构由六部分组成：
业务层与控制层完全分离，主要由各种不同的应用服务器组成，除了在IMS网络内实现各种基本业务和补充业务（SIP-AS方式）外，还可以将传统的窄带智能网业务接入IMS网络中（IM-SSF方式），并为第三方业务的开发提供标准的开放的应用编程接口（OSA SCS方式），从而使第三方应用提供商可以在不了解具体网络协议的情况下，开发出丰富多彩的个性化业务。
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）以及归属用户服务器（HSS/SLF）组成，为IMS网络的正常运行提供支撑，包括IMS用户管理、网间互通、业务触发、在线计费、离线计费、统一的网管、DNS查询、用户签约数据存放等功能。
完成IMS多媒体呼叫会话过程中的信令控制功能，包括用户注册、鉴权、会话控制、路由选择、业务触发、承载面QoS、媒体资源控制以及网络互通等功能。
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）、其他IP网络等。
主要由路由设备以及策略和计费规则功能实体（PCRF）组成，实现IP承载、接入控制、QoS控制、用量控制、计费控制等功能。
IMS系统中涉及的主要功能实体有：
HSS(Home SubscriberServer)在IMS中作为用户信息存储的数据库，主要存放用户认证信息、签约用户的特定信息、签约用户的动态信息、网络策略规则和设备标识寄存器信息，用于移动性管理和用户业务数据管理。它是一个逻辑实体，物理上可以由多个物理数据库组成。
CSCF(Call Session Control Function)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负责对用户多媒体会话进行处理，可以看作IETF架构中的SIP服务器。根据各自不同的主要功能分为代理呼叫会话控制功能P-CSCF(Proxy CSCF)、问询呼叫会话控制功能I-CSCF(Interrogation CSCF)和服务呼叫会话控制功能S-CSCF(Serving CSCF)，三个功能在物理上可以分开，也可以独立。
MRF(Multimedia Resource Function)主要完成多方呼叫与多媒体会议功能。MRF由多媒体资源功能控制器MRFC(Multimedia Resource Function Controller)和多媒体资源功能处理器MRFP(Multimedia Resource Function Processor)构成，分别完成媒体流的控制和承载功能。MRFC解释从S．CSCF收到的SIP信令，并且使用媒体网关控制协议指令来控制MRFP完成相应的媒体流编解码、转换、混合和播放功能。
网关功能主要包括：出IMS网关控制功能BGCF(Breakout Gateway ControlFunction)、媒体网关控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、IMS媒体网关IMS．MGW(IMS Media Gateway)和信令网关SGW(SignalingGateway)。
▊IMS和软交换区别
IMS在3GPPRelease 5版本中提出，是对IP多媒体业务进行控制的网络核心层逻辑功能实体的总称。3GPP R5主要定义IMS的核心结构，网元功能、接口和流程等内容：R6版本增加了部分IMS业务特性、IMS与其他网络的互通规范和无线局域网（WLAN）接入特性等；R7版本加强了对固定、移动融合的标准化制订，要求IMS支持数字用户线（xDSL）、电缆调制解调器等固定接入方式。
软交换技术从1998年就开始出现并且已经历了实验、商用等多个发展阶段，已比较成熟。全球范围早已有多家电信运营商开展了软交换试验，发展至今，软交换技术已经具备了替代电路交换机的能力，并具备一定的宽带多媒体业务能力。在软交换技术已发展如此成熟的今天，IMS的出路在何方?又该如何发展和定位呢?首先需要对IMS和软交换进行较为全面的比较和分析。
如果从采用的基础技术上看，IMS和软交换有很大的相似性：都是基于IP分组网；都实现了控制与承载的分离；大部分的协议都是相似或者完全相同的；许多网关设备和终端设备甚至是可以通用的。
IMS和软交换最大的区别在于以下几个方面。
（1）在软交换控制与承载分离的基础上，IMS更进一步的实现了呼叫控制层和业务控制层的分离；
（2）IMS起源于移动通信网络的应用，因此充分考虑了对移动性的支持，并增加了外置数据库——归属用户服务器（HSS），用于用户鉴权和保护用户业务触发规则；
（3）IMS全部采用会话初始协议（SIP）作为呼叫控制和业务控制的信令，而在软交换中，SIP只是可用于呼叫控制的多种协议的一种，更多的使用媒体网关协议（MGCP）和H.248协议。
总体来讲，IMS和软交换的区别主要是在网络构架上。软交换网络体系基于主从控制的特点，使得其与具体的接入手段关系密切，而IMS体系由于终端与核心侧采用基于IP承载的SIP协议，IP技术与承载媒体无关的特性使得IMS体系可以支持各类接入方式，从而使得IMS的应用范围从最初始的移动网逐步扩大到固定领域。此外，由于IMS体系架构可以支持移动性管理并且具有一定的服务质量（QoS）保障机制，因此IMS技术相比于软交换的优势还体现在宽带用户的漫游管理和QoS保障方面。
▊IMS标准发展
对IMS进行标准化的国际标准组织主要有3GPP和高级网络电信和互联网融合业务和协议（TISPAN）。3GPP侧重于从移动的角度对IMS进行研究，而TISPAN则侧重于从固定的角度对IMS提出需求，并统一由3GPP来完善。
3GPP对IMS的标准化是按照R5版本、R6版本、R7版本……这个过程来发布的，IMS首次提出是在R5版本中，然后在R6、R7版本中进一步完善。R5版本主要侧重于对IMS基本结构、功能实体及实体间的流程方面的研究；而R6版本主要是侧重于IMS和外部网络的互通能力以及IMS对各种业务的支持能力等。相比于R5版本，R6版本的网络结构并没有发生改变，只是在业务能力上有所增加。在R5的基础上增加了部分业务特性，网络互通规范以及无线局域网接入特性等，其主要目的是促使IMS成为一个真正的可运营的网络技术。R7阶段更多的考虑了固定方面的特性要求，加强了对固定、移动融合的标准化制订。R5版本和R6版本分别在2002年和2005年被冻结，而R7版本也即将冻结。
在TISPAN定义的NGN体系架构中，IMS是业务部件之一。TISPANIMS是在3GPPR6IMS核心规范的基础上对功能实体和协议进行扩展的，支持固定接入方式。TISPAN的工作方式和3GPP相似，都是分阶段发布不同版本。TISPAN已经发布了R1版本相关规范，从固定的角度向3GPP提出对IMS的修改建议；R2版本还处于需求分析阶段。
TISPAN在许多文档中都直接应用了3GPP的相关文档内容，而3GPPR7版本中的很多内容又都是在吸收了TISPAN的研究成果的基础上形成的，所以一方对文档内容的修改都将直接影响另一方。此外，部分先进的运营商（如德国电信、英国电信和法国电信）已经明确了未来网络和业务融合的战略目标，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，正积极参与并大力推进基于IMS的NGN的标准化工作。因此各个标准之间的协调一致的问题还需要进一步探讨。
▊IMS应用于IP媒体业务类型
IMS是一个在分组域（PS）上的多媒体控制/呼叫控制平台，IMS使得PS具有电路域（CS）的部分功能，支持会话类和非会话类的多媒体业务。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，典型的业务如呈现、消息、会议、一键通等等。将不同的业务进行分组可以得到以下一些类型。
（1）信息类业务，这类业务对用户来讲已经非常熟悉，而且为运营商带来了良好的收益，IMS的信息类业务将带给用户更多的选择，在享用这些信息类业务的同时，用户可以随心所欲而且费用低廉的使用其他媒介，比如视频和声音等，同时可以灵活的选用实时业务或非实时业务进行沟通。
（2）多媒体呼叫话音业务，这类业务可以给用户在原有的话音业务操作和应用上带来全新的体验。
（3）增强型呼叫管理，可以实现让用户自己来控制业务，让用户的沟通更加灵活。
（4）群组业务，将不同的通信媒介聚合起来，为用户提供新的业务体验，而且IMS还可以对业务进行新的开发和组合；突破传统的一对一的通信方式限制，可以提供基于群组的通信方式。
（5）信息共享，常见的邮件携带附件的沟通模式可以完成部分的信息共享功能，但是在许多情况下显得不够灵活，所以实时在线的信息共享通信应运而生，多个用户可以实时处理同一个数据文件。
（6）在线娱乐，移动终端可以直接和信息资源互联，IMS方式可以更好地呈现信息的更新和沟通，并可以随着用户需求的增长对信息进行必要的过滤；对于用户的在线游戏，IMS可以为用户提供从单机游戏到多用户在线参与的在线娱乐方式，同时用户还可以采用多种多媒体来沟通交流。
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