作者：叶朝阳 等
出版社：人民邮电出版社
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固定与移动融合(FMC)技术试读：
前言
20世纪90年代中期，通信业界提出了FMC的概念，即固定与移动的融合，但由于技术和业务模式上的限制以及标准化方面的欠缺等因素，FMC没有被业界广泛接受，相应的业务也没有开展起来。但是，从2004年开始，随着电信运营商之间竞争的加剧，特别是固网运营商开始重新审视 FMC 的价值，FMC 又成为电信行业关注的热点。
国际上，通信业内人士普遍认为，FMC市场空间巨大。据国际知名电信咨询机构Ovum统计，大约有1/3的移动话务量是在室内发生的，固网运营商或全业务运营商急需将这部分业务留在固网内，这就构成了 FMC 的基本业务内容。初级 FMC 需要通过在室内加装一定量的接入设备实现，这就给运营商提供了拓展业务的机会。利用综合接入设备整合多种未来业务接口以及附加功能接口，如家庭数字控制中心、宽带接入等，将使客户比较容易接受，而且能增强今后业务推广的能力。经欧洲数个运营商的实践，这种利用综合接入设备实现 FMC 的技术已经比较成熟。综合来看，同时具有“宽带化”和“无线化”的 FMC 是通信未来发展的重要趋势。
放眼国内通信行业，一方面固网业务增长乏力，甚至出现了负增长；另一方面，人们对移动终端的依赖性越来越强，移动业务对固定业务的替代趋势越来越明显。因此，固网运营商对移动网络的需求越来越强烈。在传统固网运营商获得移动网络之后，如何利用丰富的固网资源来协调固网与移动网一同健康发展，以及如何开展固网与移动网的融合业务，将是未来传统固网运营商面临的主要课题。
在这样的大背景下，我们在2007年申请到浙江省电信有限公司的科技项目，展开了对电信未来移动网的运营模式，以及如何更好地利用电信固网资源进行固网与移动网的融合业务运营，在竞争中占据先机方面的研究。本书根据作者多年的通信行业从业经验，以及对通信前沿技术的理解，对固网与移动网融合的相关问题进行了深入的探讨。本书内容涉及当前固网运营商关注的一些议题，这些议题相互关联，又相对独立，不同的读者能获得不同的收获。
本书的编写得到了浙江省电信有限公司领导的大力支持，他们提供了许多有价值的资料，同时也感谢华信邮电咨询设计研究院有关领导的大力支持，以及同事的鼎力协助，尤其是实习生王东明在排版方面做了大量的工作，使得本书能够顺利完成。
由于作者水平有限，且通信技术发展迅速，书中难免有不妥或疏漏之处，恳请读者批评指正。意见和建议可发电子邮件至本书责任编辑的电子邮箱liuyang@ptpress.com.cn。作者2008年4月第1章绪论1.1 FMC发展现状
20世纪90年代中期，通信业界提出了FMC（Fixed-Mobile Convergence）的概念，即固定与移动的融合，但由于技术和业务模式上的限制以及标准化方面的欠缺等因素，FMC没有被广泛接受，相应的业务也没有开展起来。从2004年开始，随着竞争的加剧，电信运营商特别是固网运营商开始重新考虑FMC的价值，FMC 又成为电信行业所关注的热点。从目前来看，FMC 仍处于初级发展阶段，预计未来2～3年将是FMC技术和业务发展的关键时期。
目前，FMC 的商用还没有达到非常普及的程度，FMC 仍处于发展初期的不稳定阶段，具体表现为标准未定、终端融合技术不完善、产品不丰富、监管政策不明朗、产业链没有形成，这些都将成为FMC发展必须跨越的门槛。
2006年，各国运营商普遍认为“FMC前进的步伐比人们预计的要慢得多”，总体而言，移动网对固网的替代趋势似乎要强于两者融合的趋势。目前 FMC 业务在欧洲并不理想，全球最大的3G 运营商和记黄埔等公司表示，消费者对移动网络和固话融合在一起的设备和服务并不感兴趣，消费者最需要的是纯粹的手机或纯粹的固话，因而它们都相继放弃或取消相关的商业服务计划。
与之相反，很多业内人士认为，固网与移动网融合是未来的发展rd 趋势，尤其是以3GPP（3Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）提出的IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）标准为代表的FMC技术将真正实现固网与移动网的融合。IMS为未来的多媒体应用提供了一个通用的业务平台，它是向全IP网业务提供体系迈进的重要一步。通过引入IMS，可以实现端到端的IP多媒体通信，电信业务将真正从以网络为中心向以用户为中心的业务演进。1.2 FMC发展趋势
专业电信及媒体市场调查公司Informa在2006年6月份出具的一份报告显示：虽然现在使用FMC服务的人还不多，但是FMC服务将呈现加速发展的态势，到2011年，全球FMC服务将拥有9 200万用户，届时这些用户每年花在FMC服务上的费用将达到280亿美元，占电信行业总收入的3%。报告还指出，在未来5年中，固网运营商将成为 FMC 服务最积极的推动者。尤其是那些纯粹的固网运营商，因为随着传统话音业务服务收入的下滑，他们承受的压力最重。
可见FMC的市场空间是巨大的，据国际知名电信咨询公司 Ovum 统计，大约有1/3的移动话务量是在室内发生的，固网运营商或全业务运营商急需将这部分业务留在固网内，这就构成了FMC的基本业务内容。FMC的实现需要通过在室内加装必要的接入设备，FMC将给运营商提供拓展业务的机会。用综合接入设备整合多种未来业务接口以及附加功能接口，如家庭数字控制中心、宽带接入等，将使客户比较容易接受，而且能增强今后业务推广的能力。经欧洲数个运营商的实践，基于多种接入技术的FMC已经比较成熟。综合来看，同时具有“宽带化”和“无线化”的FMC将是通信未来发展的重要趋势。1.3 FMC的标准化
在融合的下一代网络研究组织中，ITU-T（ITU Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门）是唯一的全球化组织，其组织研究的领域和成果比较全面，但进展缓慢。在区域性组织中，ETSI（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会）从TIPHON（Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks，电信与因特网协议在网络上的融合）项目到现在的 TISPAN（Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking，电信和因特网融合业务及高级网络协议）项目，已经形成了许多研究成果和规范，进展比较快。在非政府组织中，随着IMS框架的确立和广泛认可，3GPP和IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）在某些方面起着主导作用。
图1-1所示是在IMS出现之后，NGN（Next Generation Network，下一代网络）标准规范研究的新格局。
1.ITU-T
ITU-T于2004年6月成立FGNGN（Focus Group over NGN, NGN热点组），专门致力于NGN标准方面的研究。ITU-T的研究内容包括：业务需求和研究范围、NGN体系架构、QoS（Quality of Service，服务质量）、信令需求、网络安全、网络演进、IP电信网。
2.TISPAN
2003年6月，ETSI 为了加速对 NGN的研究，成立了 TISPAN研究项目。TISPAN 由从事固定网标准化的 SPAN（Services and Protocols for Advanced Networks，高级网络业务和协议）组织和进行VoIP（Voice over IP，基于IP的话音，即IP电话）研究的TISPAN组织合并而成，是ETSI下属从事NGN标准化研究的主要机构。TISPAN采用了3GPP IMS网络的概念，对3GPP的IMS特性进行修改，为固网服务，目的是使IMS成为基于SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）的通用平台，同时支持固定网和移动网的多种接入方式。IMS将提供基于SIP的控制层，以开放的接口连接下面的传送层和上面的控制层，使运营商采用单一的核心，横跨固网和移动网提供VoIP、多媒体消息等基于SIP的业务，使固网和移动网融合成为可能。TISPAN 将他们的研究计划分阶段完成，第一阶段（Release 1）主要研究能够提供多媒体业务的NGN系统，2005年中期完成了Release 1的研究。从目前的情况来看，TISPAN标准推进速度较快，也具有可操作性。TISPAN主要在3GPP规范的基础上加以扩展来实现固定的特性，并争取与3GPP尽量保持一致。图1-1 NGN标准研究的发展历程
3.3GPP
3GPP在2001年3月完成的R4版电路域中引入了软交换概念，在2002年完成的R5版本中引入了IMS。IMS作为3GPP在R5版本中提出的IP多媒体架构，到目前为止有R5、R6和R7这3个版本。R5提出了全IP的网络结构，采用SIP进行控制，可实现移动性管理、多媒体会话和载体业务传输以及端到端的IP业务。R6版本中，在网络架构方面趋于稳定，主要更改了计费架构、支持WLAN（Wireless Local Area Network，无线局域网）接入等。R7版本支持xDSL/Cable接入和CSI（CAMEL Subscription Information, CAMEL签约信息）等功能。表1-1所示为FMC的演进过程。
从协议的成熟度分析，IMS在移动网内已经能够达到商用标准。由于移动的接入网已经具备NASS（Network Attachment Subsystem，网络附着子系统）和RACS（Resourceand Admission Control Subsystem，资源管理控制子系统）的大部分功能，根据设备商提供的信息判断，IMS近期在移动网可以实现商用。表1-1 FMC的演进过程
3GPP R6版本在R5提出IMS的基础上，主要研究策略控制（Gq接口）、WLAN接入、IMS与CS（Circuit Switched，电路交换）域互通、IMS与PS（Packet Switched，分组交换）域互通、呈现（Presence）等新业务，并在IETF SIP协议的基础上对协议进行扩展。3GPP R7版本主要考虑支持通过 CS域承载IMS话音，通过PS域提供紧急服务，提供基于WLAN的IMS话音与GSM（Global Systems for Mobile communication，全球移动通信系统）网络的CS域的互通，提供xDSL和有线调制解调器等固定接入方式。
3GPP对于固定和移动网融合正在与TISPAN合作，共同推进研究工作。
同时，3GPP2基于3GPP的IMS定义了它的cdma2000多媒体域，称作MMD（Multimedia Domain，多媒体域）。
4.IETF
IETF是制定因特网技术规范的标准化组织，主要专注于下一代网络协议的研究，下一代网络协议主要包括SIP、MGCP（Media Gateway Control Protocol，媒体网关控制协议）SIGTRAN（Signalling Transport，信令传送）协议以及承载层的IPv6等。IETF定义的协议具有较强的可操作性，SIP、MGCP、SIGTRAN等协议已经成为其他各标准化组织引用和参考的重要文件。目前，IETF主要专注于IPv6、SIP和网络安全的研究。
5.OMA
OMA（Open Mobile Alliance，开放移动联盟），是在移动业务规范方面起着领导作用的标准化组织。OMA的任务是定义各种业务使能单元，该组织认为让每个业务使能单元都具有自己的安全、服务质量、计费和会话管理等机制没有好处，因此选择IMS提供这些基础能力。今后可能会形成这样的趋势：OMA全面负责IMS基础设施以上的各种应用和业务的设计，而3GPP则继续发展IMS核心网。第2章FMC的驱动力和内涵分析2.1 FMC的驱动力
用户的业务需求是固定与移动融合的基本驱动力。对于用户而言，有线网络和无线网络结合到一起，可以实现真正的随时随地的沟通，在通信手段和方式上也有了更多的选择和更大的灵活性，同时还可以享受到更多固定与移动融合所产生的新业务。固定与移动的融合将为业务创新带来新的机遇：可以扩大业务范围，丰富业务种类，满足用户不断增长的业务需求。
固定和移动融合能够为全业务运营商节省投资，减少运营成本。传统的固定网络和移动网络提供的许多业务是基本一致的，但是固定和移动网络是两张独立的业务网，这使得业务的运行维护费用很高；而且在开发新业务时，即使同样的业务，也必须分别升级两张网络，才能够为移动和固定用户提供新业务，使得新业务提供成本升高。在固定和移动网络融合之后，即形成整体的一张网络的情况下，运维成本将显著降低，而且新业务的开发不必要分别升级固定和移动网络，只需要对统一的业务平台进行一次升级就能够同时为各类用户提供业务。
固定与移动融合有助于增强运营商的差异化竞争能力。依赖固定与移动融合，运营商能够更加灵活地开展业务，能为用户提供整体解决方案，提供个性化服务，降低用户离网率，并通过业务捆绑提高ARPU（Average Revenue Per User，每用户平均收益）值。
固定与移动融合也是NGN发展的必然趋势。因为全IP网络是固定和移动网络的共同发展方向，在NGN体系架构下，固定和移动只是NGN的不同接入方式。固网与移动网的演进路线也在很多方面相似，PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网）将向固定软交换网演进，而基于WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入）的移动网络是沿着3GPP R99/R4/R5的道路演进的，虽然目前固定 NGN 和移动NGN（即3G或B3G）的发展是独立的，但二者在演进过程中所遵从的分层网络体系结构，以及所采用的许多通信协议和接口规范都相同或类似，尤其是IMS的发展有望实现二者在核心网络层和业务提供层的完全融合。
从技术的角度看，NGN不是固定网络的专利。移动网络和固定网络的最大区别在于接入方式不同，不管是固定接入还是移动接入，都是 NGN 多种接入方式的一个子集。当然，由于接入方式的不同使得移动网络和固定网络存在着很大的区别。由于移动用户漫游的特点，移动 NGN 的核心控制层——移动软交换和固定软交换相比，不但要处理呼叫控制，还要完成对用户的位置管理、数据库管理、切换控制等移动网络所特定的功能。然而移动软交换和固定软交换在本质上是一样的，都是业务/控制与传送/接入分离思想的体现，是NGN体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，便于在 NGN中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。因此，从技术层面来看，移动和固定NGN的融合也是可以实现的。2.2 FMC的内涵
FMC的内涵很广，概括地讲，可以分为网络、业务和运营3个层面的融合。
网络层面的融合包括终端、承载网、核心网和业务网的融合，可以降低运营商的建网成本和运营成本。
业务层面的融合可以分为3个层面：互通、绑定和集成。“互通”实现固定和移动业务的互通，“绑定”主要体现在组合营销方面，“集成”真正实现业务的统一。业务融合可以提升用户体验和满意度，从而增加ARPU值和提高用户的忠诚度。
运营层面的融合主要体现在统一的网络管理和统一 OSS/BSS（Operation Supporting System/Business Supporting System，运营支撑系统/业务支撑系统）上。它实现了业务的快速部署开发及统一服务和组合营销，因此可以降低运营商运营成本和提高用户满意度。图2-1所示为网络融合的3个层面。图2-1 网络融合的3个层面：业务、运营、网络
真正实现FMC是一个长期过程。早期阶段，主要表现为运营商为推广品牌，吸引客户所进行的业务与资费的机械捆绑；发展阶段，随着网络演进和业务层的融合，以及运营商组织结构的重组，集成业务和多模终端开始出现；高级阶段，随着网络进一步融合以及运营商组织结构重组的完成，FMC 将给用户提供无缝的融合体验，与此同时，新的商业模式也将出现。图2-2所示为FMC的3个发展阶段。图2-2 FMC的3个发展阶段2.2.1 业务管理层的融合
NGN的发展要求将网络运营和业务运营相分离，形成一个独立于网络提供商的业务提供商，以此形成一个由多方构成的开放价值链，各参与方共同提供和使用业务，共同获益。实现这一目标的关键技术就是采用开放的、标准的应用编程接口——Parlay API接口。同样，3GPP则基于Parlay API提出了3G提供业务的OSA（Open Service Access，开放业务接口）结构，OSA通过向业务提供商提供一种开放的、标准的、统一的网络应用编程接口，为移动用户提供个性化业务，并通过将业务部署和网络运营的分离，使第三方业务提供商能公平地参与竞争，以利于实现多厂商环境和快速部署新业务。
由此可见，固定 NGN 和移动 NGN 对于业务的目标是一致的。借助于 API接口，移动和固定 NGN 可以实现两者在应用层的融合，这对于全业务运营商来说，可以充分发挥自己的优势，提升核心竞争力。
实现移动和固定融合的业务是移动网络和固定网络融合的最终目的，这也是运营商作为未来的全业务运营商赢利的主要模式。2.2.2 核心控制层的融合
核心控制层主要是由软交换服务器完成，SS（Soft Switch，软交换）服务器分用户SS服务器和汇接SS服务器。对于汇接SS服务器，移动NGN网络和固定NGN网络的需求差别很小，可以采用同一个汇接SS网络；对于用户SS服务器，移动NGN网络和固定NGN网络的需求差别比较大，移动用户SS服务器需要处理移动用户特有的功能——移动性管理功能和切换功能。
因此对于核心控制层的融合可以分两步走：第一步采用一个汇接 SS 网络，用户SS服务器分开，但要求能够直接互通，并且要求SS服务器对应用层提供相同的接口；第二步实现用户SS服务器融合。
软交换的融合是移动和固定 NGN 融合的核心内容，只有实现了软交换的融合，移动和固定的融合才能真正实现。2.2.3 核心承载层的融合
对于承载网，固定NGN网络和移动NGN网络需求完全一致，都采用ATM/IP骨干网络，这两个网络可以共用一个传送网络。
面对移动网络和固定网络日渐融合的业务以及更多来自第三方的丰富多彩的业务，一个统一的基于 ATM/IP 的分组核心网成为多业务网络的基础，可以大大优化网络资源，提高带宽利用率，从而有效地降低运营成本，并节省运营开支，提升运营商的竞争优势。2.2.4 边缘接入层的融合
固定网络接入层的接入技术包括PSTN/IAD/xDSL/LAN接入等；移动网络接入层的技术包括GERAN（GSM/EDGE Radio Access Network, GSM/EDGE无线接入网）接入、UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network, UMTS陆地无线接入网）接入。移动MGW（Media Gateway，媒体网关）与固定MGW实现的功能需求差别比较大，固定MGW需要处理固定网络特有的特性，如用户线监视等；移动MGW需要处理移动网络特有的特性，如对切换的支持、与RNS（Radio Network Subsystem，无线网络子系统）的对接等。由于目前移动NGN网络采用的承载层编码方式与固定 NGN 网络不同，因此两个网络之间的互通需要在接入网关处进行转换。
对于接入网关的融合建议分两步走：第一步主要是要求两个网络的MGW接口互通，能支持一个共同的编码类型，如 G.711，便于接入同一个传送网络；第二步实现MGW的融合，实现不同编码类型的接入。2.2.5 终端的融合
在固定和移动融合实现之前，还可以利用多模通信终端，使用户可以根据需要接入固定网络或移动网络来享受融合业务。例如，可在固网中引入蓝牙网关和蓝牙终端设备（如BT的BluePhone）以及WLAN AP（WLAN Access Point，无线局域网接入点）、Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真）手机等，使固网用户在一定的范围内获得移动性；还可将3G 终端、蓝牙终端/Wi-Fi 终端集成为双模或多模终端，采用多模终端后，不但用户可根据自己的意愿选择接入固定网络或移动网络，而且网络本身也能智能地为用户的接入方式做出最佳选择。
固定和移动融合既代表了未来的发展方向，也有重大的现实意义。但目前固定NGN和移动NGN（3G或B3G）的发展是独立的，有各自的演进方式，要实现两个网络的完全融合还有很长的路要走。在两个网络独立的情形下，可以首先在商业层面、业务层面以及终端层面实现固定和移动融合，让用户享受到固定网络和移动网络的捆绑业务。在控制层实现融合是固定和移动融合的理想境界，这取决于IMS的成熟程度。
基于IMS的NGN体系架构为人们勾画出了固定和移动融合的美好前景，必将成为通信行业未来追逐的重要目标。2.3 IMS与FMC
IMS是3GPP在Release 5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统，主要采用SIP协议进行会话控制。通过IMS网络可以为用户提供PoC（Push-to-talk over Celluar，基于蜂窝网的一键通）业务、呈现业务、即时消息、多媒体会议等多媒体业务。从网络架构上来看，IMS是叠加在原电路域和分组域网络之上的网络，通过IP网络实现信令和用户数据的承载，并可以实现和原电路域的互通。可以说，3GPP引入IMS的初衷是为了丰富移动网络的业务，并没有考虑到网络融合的各种需求。但是由于IMS采用了SIP协议，而SIP协议本身就是端到端的应用协议，和接入方式无关，这就为IMS同时支持固定和移动接入提供了技术基础，也使得网络融合成为可能。
固网通信界在发展 VoIP 的过程中提出了控制与承载分离，形成了软交换概念，与此同时，移动通信界也产生了类似的思想。3GPP所推出的WCDMA标准分为不同版本（Release），包括R99、R4、R5和R6等，其中R4版本在2001年3月完成，其主要特征是在核心网电路域中实现了承载与控制的分离，即将传统移动交换中心（Mobile Switching Center, MSC）分离为MGW和MSC服务器（MSC Server）两部分。如果使用软交换这一术语，可将MSC Server称为“移动软交换”，但是MSC Server与固网软交换在控制协议等方面还是存在许多差异。
3GPP R5版本在核心网中首次引入了IMS，这是在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构，3GPP R6版本对IMS进行了完善。IMS的一个重要特点是对控制层功能做了进一步分解，实现了CSCF（Call Session Control Function，呼叫会话控制功能）和MGCF（Media Gateway Control Function，媒体网关控制功能）在功能上的分离，使网络架构更为开放、灵活，所以IMS实际上比传统软交换更“软”; IMS的另一重要特点是采用SIP作为呼叫控制协议。
虽然IMS是针对移动通信网络而提出的，但在实现网络融合愿望的驱动下，人们便自然地将IMS扩展到固网通信领域，希望藉此建立移动网络与固定网络统一的控制层，因此3GPP与其他一些标准化组织都在为此而努力。例如，ETSI下属的NGN研究组织TISPAN就将3GPP的IMS作为NGN的基础，并尽可能重用3GPP R6中的IMS相关规范。TISPAN已经定义了基于IMS的NGN体系架构，它包括PSTN/ISDN（Integrated Services Digital Network，综合业务数字网）仿真子系统、IP多媒体子系统、流媒体子系统、其他多媒体子系统和应用、网络附着子系统（NASS, Network Attachment Subsystem）、资源和接纳控制子系统（RACS, Resource and Admission Control Subsystem）等多个子系统。而后，ITU-TFGNGN也同样采纳了基于IMS的NGN体系架构并在其基础上进一步发展。IMS架构不但被3GPP、ETSI、ITU-T 等标准组织所采纳，也得到了国际上各主流设备商的支持，各设备商纷纷声称将依照IMS体系架构开发NGN系统。
IMS的目的是建立与接入无关、能被移动网络与固定网络共用的融合核心网，即能够为使用2.5G/3G/WLAN 和固定宽带等不同接入手段的用户提供融合的业务，但固定接入与移动接入终究有不同的特征（如不同的认证鉴权手段、不同的编号方式、不同的安全策略、对移动性管理的不同要求、不同的运营管理模式和不同的业务特性等），所以要将基于移动通信发展起来的 IMS 体系应用到固网中还需要进行大量的改进，标准化工作依然任重而道远。移动通信界提出的IMS与固网通信界提出的软交换的基本思想和目标是一致的，都希望建立基于IP的融合与开放的网络平台。从标准化和技术成熟度来看，基于软交换构建固定的 NGN更为现实，难度也较小，国内外已开展了大量的商用试验；而从技术趋势来看，开放与融合程度更高的IMS则代表了未来的发展方向，代表着固定与移动融合的趋势，更有前途。可以说，基于软交换的网络只是NGN发展的初级阶段，而IMS是NGN发展的高级阶段。表2-1所示为IMS的发展路标。表2-1 IMS的发展路标2.3.1 IMS的网络架构
图2-3所示为IMS网络架构，IMS网络由接入互联层、会话控制层和业务应用层构成，各层的主要功能如下。图2-3 IMS网络架构
1.接入互联层
接入互联层的主要功能包括各类 SIP终端、SIP会话的发起和终结；实现IP分组承载各种承载类型及其之间的转换；根据业务部署和会话层控制实现QoS策略；完成与PSTN/PLMN（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网）之间的互联互通等。接入互联层包括SIP终端、有线接入、无线接入、互联互通网关等设备。
2.会话控制层
会话控制层主要完成基本会话控制，实现用户注册、SIP 会话路由控制和应用服务器交互执行应用业务的会话、维护和管理用户数据、管理业务的QoS策略等功能，与应用层一起为所有用户提供一致的业务环境。
会话层包括CSCF、MRFC（Multimedia Resource Function Controller，多媒体资源控制功能）、BGCF（Breakout Gateway Control Function，出口网关控制功能）、IM-SSF（IP Multimedia-Services Switching Function，基于IM的业务交换功能）等功能实体。其中 CSCF 包括 P-CSCF（Proxy CSCF，代理 CSCF）、I-CSCF（Interrogating CSCF，查询CSCF）、S-CSCF（Serving CSCF，服务CSCF）等类型，可在物理上合一或独立设置。在实际组网中，网络层次的划分和部署必须综合考虑IMS业务的接入方式、IMS接入位置、CSCF容量、能力和用户业务量需求等因素，同时还与运营商网络拓扑隐藏和互通需求有关。P-CSCF 是 UE（User Equipment，用户设备）接入IMS系统的入口，可实现SIP协议的Proxy、User Agent（用户代理）功能。S-CSCF在IMS核心网中处于核心控制地位，负责UE的注册鉴权和会话控制，执行针对主/被叫端 IMS 用户的基本会话路由功能，并根据用户签约的IMS触发规则，在条件满足时进行到AS（Application Server，应用服务器）的增值业务路由触发与业务控制交互。I-CSCF 在 IMS 核心网中起到关口节点的作用，提高本域用户服务节点分配、路由查询和不同IMS域间拓扑隐藏等功能。具体确定哪个S-CSCF为用户提供服务，则是由I-CSCF的组合条件来决定的。
3.业务应用层
业务应用层向用户提供业务逻辑，它可以实现传统的基本电话业务，如呼叫前转、呼叫等待、会议等业务；IMS通过IM-SSF与传统CAMEL（Customised Application for Mobile network Enhanced Logic，移动网增强逻辑的客户化应用）、INAP（Intelligent Network Application Protocol，智能网应用协议）智能业务互通，实现CS域和PS域已有的智能业务的继承。IMS架构除了可以实现CS和PS业务之外，还可通过AS提供基于 SIP 的非传统电信业务，如即时消息、一键通、呈现等业务。另外，IMS通过 Parlay/OSA网关可提供简单的API接口，以便第三方能够通过该接口安全地使用网络资源和提供业务，实现更为丰富的娱乐、游戏等业务。2.3.2 通过IMS实现FMC的优势
1.基于SIP进行业务处理
SIP是IMS控制层基本协议，是IETF制定的多媒体通信系统框架协议之一，用于建立、改变或结束多媒体会话的应用层协议，与RTP（Realtime Transmission Protocol，实时传输协议）/RTCP（Realtime Transmission Control Protocol，实时传输控制协议）、SDP（Session Description Protocol，会话描述协议）、RTSP（RealTime Streaming Protocol，实时流协议）、DNS（Domain Name Server，域名服务器）等配合，共同完成 IMS 中的会话建立和媒体协商。一旦会话建立，媒体流将使用RTP协议在承载层中直接传送，在一次会话中可以灵活地交互多种媒体。
控制层采用SIP协议具有以下优势。（1）基于开放的 Internet 标准，在话音、数据业务的结合和互通方面具有天然优势，可跨越媒体和设备实现呼叫控制，支持丰富的媒体格式，可动态地增/删媒体流，轻松实现不同网络间的互联互通，提供丰富的业务。（2）支持智能向应用和终端侧发展，减轻网络负担，业务提供与会话控制分层，业务与会话控制网络关联减少，便于业务发展。（3）SIP支持应用层的移动性，包括动态注册、位置管理和重定向等机制。（4）SIP本身具有Presence、Fork和订阅特性，便于扩展新业务。（5）协议简单，具有公认的扩展潜力。
2.开放的业务环境
IMS提供3种业务开放模式：SIP AS、IM-SSF和OSA SCS（Service Capability Server，业务能力服务器），通过iFC（initial Filter Criteria，初始过滤规则）提供统一的触发控制。
通过OSA, IMS的业务除由运营商自己提供外，还允许第三方提供；OSA SCS为第三方应用服务提供开放、安全的网络资源和标准接口，业务的开发基于Parlay API，而不是直接面向复杂的网络协议，屏蔽了网络协议的复杂性。SIP与Parlay API的互通是在OSA网关上实现的，OSA网关也是属于IMS应用层的一部分。OSA 网关允许 Parlay 应用得到当前状态和呼叫状态信息，建立/拆除呼叫，处理呼叫分支。Parlay应用注册到OSA网关，接入并使用网络资源。
3.一致的归属业务提供能力
在 CS、PS 域和 PSTN，业务的提供能力与用户当前所在的设备有关，在归属网络已经开通的业务，在漫游地并不一定能够提供。而IMS在这方面进行了较大的改进，所有业务的信令都要回到归属网络，业务环境也由归属网络提供，图2-4所示为IMS网络提供的虚拟归属环境（VHE, Virtual Homing Environment）。图2-4 虚拟归属环境（VHE）
IMS采用分层结构的P-CSCF、I-CSCF和S-CSCF来对用户信令进行归属地控制，支持用户移动性，用户无论漫游到哪里，信令信息都发送回归属网。此外，采用集中式HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器），可实现与用户一致的注册和业务触发功能。
漫游用户的所有业务都由拜访地P-CSCF路由到归属地，由归属地的S-CSCF控制用户业务并根据用户签约数据将业务触发到本网 AS 或第三方应用上，从而保障业务的一致性和简单性，用户无论在何处接入以及采用何种接入方式，均可享受与在归属地一样的业务感受，IMS向用户提供VHE能力。第3章固定与移动的基本业务互通3.1 概述
话音业务发展至今已经非常成熟，各运营商之间的互通也不存在任何技术上的问题，只是运营商之间还存在竞争壁垒。因此，本章所讨论的固网与移动网基本业务互通主要集中在话音之外的视频业务的互通。
进入20世纪90年代后，随着微电子技术、多媒体通信技术的迅速发展，以及视频信源标准化工作的完成，视频业务实现大规模商用的条件已经具备。
总体来说，视频业务可以分为两大类：一类是会话和会议型业务，其中包括点对点的视频电话（Video Phone）和多方参加的视频会议（Video Conference），这些均是人与人之间的交互通信，系统的任一点延时就会立即被用户感知，因而它对实时性要求很高；另一类是检索型业务，以视频点播（Video on Demand）为代表，指的是人与计算机之间的交互通信，通常采用流媒体技术实现，它对延时的要求远低于前者，严格来说属于“准实时”业务，它主要是对时延抖动敏感，要求在播放过程中保证信息流的连续性。
由于上面两类业务对实时性要求的差异，导致了两类运动图像编码的产生：MPEG（Motion Picture Experts Group，运动图像专家组）系列的运动图像编码和H.26x系列的运动图像编码。MPEG 系列编码的特点是图像压缩率高，但编码延时长，适合视频点播业务；H.26x 系列编码的特点是图像编码压缩率较 MPEG 低，但编码时延短，适合视频电话和视频会议业务。随着信源编码技术的发展，两者趋于融合。
随着光通信技术的高速发展，DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing密集波分复用）技术的广泛使用，高速以太网的广泛应用，各种高速接入技术的不断出现，以及第三代移动通信的成熟，使用通信网的传输能力呈数量级的提升，相应也导致通信信道的传输价格大幅下降。不管是固定视频业务，还是移动视频业务，都已经进入了广大用户的视野。3.1.1 视频业务的历史与现状
1.视频业务的发展历程
我们将可视电话等具有视频通信功能的业务称之为视频业务，视频业务可以是通过电信网络实现点对点或点对多点传输声音、图像、数据文件等内容的实时性交互，也可以是非实时的视频消息传送，因此，视频业务除了常见的可视电话外，还包括会议电视、流媒体点播、电视类业务（手机电视、IPTV）、远程监控、MMS（Multimedia Messaging Service，多媒体消息业务）等。
此外，在视频业务承载网络方面，在业务引入初期，主要以PSTN为主，但是由于受带宽和信息处理技术的制约，业务的起步艰难，业务发展受到极大的限制，只能面向一些专用行业推出一些实验性应用。从当时技术发展趋势和 ISDN的发展规划看，视频业务的目标网络是ISDN, ISDN是未来通信网络发展的终极网络，可以实现将各种类型、不同带宽需求、不同速率要求、实时和非实时的业务汇聚到同一个网络中。但由于 ISDN 技术实现复杂，导致宽带 ISDN 时代迟迟未能到来。而Internet的普及、TCP/IP技术的发展和广泛应用，却使基于IP网络的IP视频业务得到了发展。从20世纪90年代中后期至今，随着人们交流活动的日益频繁，流动性不断增大以及生活节奏的明显加快，人们对于移动通信业务的需求也在不断增加，从而使移动通信业务在这个时期得到了飞速的发展。3G技术的成熟和在世界范围内的广泛商用，在一定程度上解决了视频业务所需带宽不足的问题，为视频业务在移动网络中的发展和普及提供了条件。
视频会议是在电信行业中已经存在了30多年的一种视频业务，但在20世纪90年代以前，视频会议业务系统一直使用专用的编解码硬件和软件，各厂家使用自己私有的协议，会议呼叫终端使用的编解码必须来自同一厂商，否则无法进行业务互通。这种非标准的系统产品极大地阻碍了视频会议业务的发展。此后，随着H.320协议的推出和软、硬件技术的发展，用于ISDN 上的多方视频标准协议H.320一直主导着视频会议领域的技术和产品的发展。1997年3月，ITU-T发布了用于IP网上的视频会议标准协议体系——H.323，提出了Internet和Intranet相连的视频会议系统互通的标准，在这个标准的基础上，各厂商纷纷推出了符合该标准的视频会议产品。
在中国，视频业务发展也已经经历了十几年的历史。从1993年中国电信引入第一套视频会议系统开始，视频业务开始成为运营商业务体系中的一员。但由于受到技术的限制，还有传统会议电视业务接入方式单一、业务灵活性差、成本较高等因素的限制，视频业务一直游离于公众的视野之外，业务只是面向政府机关和大型企业，无法进入寻常百姓的生活。在随后的几年中，尽管一些原有线路资源的专网运营商也加大了会议电视系统的建设步伐，但整个视频业务的进展还是比较缓慢，市场规模和产业规模都很小。到今天，在以互联网为基础的实时通信软件（如 MSN、QQ）的支持下，初级网络视频电话业务已经开始接近人们的生活，虽说这些应用在可靠性、灵活性等方面还存在不足，但这在视频业务应用上已经是一项革新，已经为大众用户带来了一个真实的业务感受，为将来可视电话等业务的推广奠定了基础。从当前来看，一段时间内软交换网络和3G 网络将是未来视频业务的主要承载网络，随着国内软交换网络和3G 网络的建设和运营，必将在一定时间内使用户感受到运营级视频业务带来的较大改变。
2.国内视频业务的现状
从2001年开始，电信运营商开始斥资部署大规模的IP宽带网络，包括大容量的核心网络和规模不等的局域接入网，并搭建了开展公众视频业务的基础网络平台。
2002年，中国电信在专线和ISDN的H.320视频会议系统的基础上，建成了基于IP H.323方式的商用视频会议系统。与此同时，中国联通、中国网通、中国铁通、中国卫通也推出了各自的固网视频业务。
现在中国电信已经拥有了比较齐全的业务品牌，推出了新视通、面面通、全球眼、互联星空视频直播、图像传送等视频业务。
新视通是中国电信推出的新一代电视会议业务，是利用电信网络，面向大客户、集团客户和公众客户推出的视频会议业务。业务在原先的专线和 ISDN 的H.320视频会议系统基础上，建设了基于IP的、采用H.323协议体系的、与高清晰系统可以进行互通的商用视频会议系统，用户在自己的办公场地就可以通过E1、ISDN、DDN、LAN或xDSL接入系统，召开视频会议。
面面通是基于中国电信新视通的公众视讯业务平台，它通过ADSL/LAN宽带接入，采用与固定电话相仿的编码方式，为家庭和个人用户及中小企业用户提供点对点或点对多点会议多媒体实时视频通信业务，它还同时满足传统的话音通信需求（可与PSTN用户互通），主要面向宽带的高端用户群和大客户中的个人用户。
全球眼是由中国电信推出的一项完全基于宽带网络的图像远程监控、传输、存储和管理的新型增值业务。该业务系统利用中国电信无处不在的宽带网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域、全球范围内的统一监控、统一存储、统一管理和资源共享。
互联星空视频直播是依托中国电信宽带互联网（CHINANet）和互联星空（CHINAVNet）业务平台的现场直播以及相关衍生产品的专业服务。
图像传送业务建立在中国电信图像传输网上，可以承担电视节目直播、电视节目回传、数字电视传送等广播级模拟或数字图像传送业务，并具有高清晰的图像质量以及稳定的传送质量等优点。图像传送业务是中国电信专为电视台、媒体企业传送高质量图像节目而开发的一项新业务。
继2002年发起的“宽带极速之旅”活动之后，在2003年10月，中国电信又发起了“宽带极速之旅2003”活动，其中 WLAN 天翼通业务是一大亮点。该业务采用IEEE 802.11b技术，通过WLAN的接入设备（AP）实现业务覆盖。客户使用带有与IEEE 802.11b技术兼容的无线以太网网卡的电脑、PDA等，在业务覆盖区进行认证后，可以直接访问宽带互联网。天翼通为用户使用宽带视频业务提供了无线接入手段。
上述内容介绍的是固网视频业务的开展情况，对于移动视频业务，目前国内基于2.5G的移动通信网络由于受无线接入带宽的限制，移动视频业务发展比较缓慢，中国移动在GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）上提供了“彩信”业务，中国联通在cdma 2000 1x网络上提供了“彩e”业务和“视讯新干线”业务（包括流媒体、手机电视等业务）。
从移动通信业务的整体发展趋势来看，当前国际上许多3G 运营商都将视频业务作为3G网络的一项重要业务，并将视频电话等业务作为3G网络的标志性业务，可以预见，移动视频业务是未来视频业务的热点和重要发展方向。
3.国外视频业务的现状
在国外的移动视频领域，视频业务已经不仅仅限于视频通话、会议电视等通话/会话类业务，而是已经开始向娱乐、游戏、监控、商业类业务发展（如电影、游戏、手机电视等）。（1）日韩移动运营商
从全球范围来看，日本、韩国的视频业务起步较早，视频业务的发展和推广一直处于领先地位。在日本推出的3G 视频业务中，最受欢迎的业务包括视频电话、视频邮件、远程医院、远程教育、视频购物、移动视频播放、视频点播、卡拉OK、视频信息传送及移动电视等。而在韩国最受欢迎的3G业务包括NOUL、音乐频道、电影频道、June咖啡频道等。
2001年9月，NTT DoCoMo 公司在已建成的 WCDMA 网络上部署了3G FOMA（Freedom Of Multimedia Access）业务，FOMA业务包括增强的I-mode视频电话、高速数据通信、I-motion、M-stage（V-Live、VisualNet（会议电视））、FOMA卡等业务，其中视频电话、I-motion业务、M-Stage是典型的视频类业务。
NTT DoCoMo公司的视频电话业务除了在日本本土开展外，还开通了国际视频电话服务，业务范围涵盖英国、中国香港等地，2003年，DoCoMo与和记3G UK合作，用3G FOMA可视电话进行了国际间的视频呼叫，在英国的传输速率可达64kbit/s,2004年2月，在日本和中国香港也开通了同样的服务。另外，该公司为了实现与固网视频电话业务互通，还专门推出了3G-324M固定视频终端。
I-motion子业务主要包括3种业务内容：带话音的视频应用业务、带话音的静止画面和音频文件传送业务。
M-stage视频内容传送子业务包括V-Live业务和VisualNet业务。M-stage业务提供交通监控和保安的远程监控等流媒体实时远距离视频监视应用，用户可以通过M-stage业务观看高质量的流电影、音乐视频片段、世界新闻，还可以进行职员的远程培训，此业务面向个人、团体、商业应用等。而 M-stage 的子业务—VisualNet业务在2002年10月推出，通过视频图像传送功能，可实现最多有八方参与的视频会议。
韩国SK电信于2002年11月推出了June业务，用户可以通过手机看电视、欣赏音乐，尤其是2003年6月实现了同步方式视频电话服务的商用化。June 共有8个频道，分别提供电影、音乐电视、滚动新闻、电视节目等多媒体内容，可实现包括实时道路、路况监视、多媒体信息、视频电话、广告等视频业务。
韩国的另一家公司KTF在2002年基于cdma2000 EV-DO网络推出了FiMM（First in Mobile Media）业务品牌。此业务以视频多媒体业务为主打业务，汇聚了包括实时电视、Movie、Music Video、动画等业务内容，业务频道包括 Music、TV、Special Bell&Screen、Game、Sports and Entertainment、News life and traffic、Adult等。（2）其他移动运营商
在和黄公司推出的3G业务中，视频通话和视频信息业务作为其3G业务品牌的基础业务。2003年8月份以来，和黄公司以“3”品牌在英国、意大利、澳洲、丹麦、中国香港、奥地利等国家和地区开展商业服务，推出了包括视频电话、多媒体信息等视频类的业务产品。
英国Vodafone公司于2004年5月推出了3G的“Live”业务品牌，该业务品牌致力于使用户可以在任何时间、任何地点随心所欲地获得所需的各种咨询和娱乐内容，以及接收和发送图片，服务内容包括视频电话、音乐下载、3D游戏和移动电视等。该业务已经在法国、德国、意大利、荷兰、葡萄牙、西班牙以及瑞典等国得到应用。
Orange法国于2003年12月推出了Orange World Video Service服务，用户可以通过支持视频功能的智能手机收看视频片段。
美国Sprint 公司与高通公司合作，通过3G网络为手机用户提供电视现场直播的服务。
新加坡电信在视频业务中提出了“视频三部曲”，即提供跨越移动、固网和宽带 Internet 平台的视频呼叫。用户可以简单地将视频电话连接到家里或办公室里可使用宽带的电话线上，实现话音和视频的呼叫。3.1.2 视频业务的分类
1.固定视频会议系统的技术种类
在视频会议的发展过程中形成了ITU-T的H.32x系列标准，主要包括以下几个。
ITU-T H.320：在窄带视频电话系统和终端（N-ISDN）上进行多媒体通信的标准。
ITU-T H.321：在B-ISDN上进行多媒体通信的标准。
ITU-T H.322：在有QoS保证的LAN上进行多媒体通信的标准。
ITU-T H.323：在无QoS保证的PBN（Packet Based Network，基于分组的网络）上进行多媒体通信的标准。
ITU-T H.324：在低比特率通信终端（PSTN和无线网络）上进行多媒体通信的标准。
上述每个框架性H.32x系列标准又都包含了其相应的视频编解码、音频编解码、通信协议、复用/同步等的H.200系列标准，其数据通信协议采用ITU-T第8组制定的T.120系列标准。（1）H.320
H.320是基于ISDN的视频会议系统，20世纪90年代，由于当时国内没有大力发展N-ISDN，因此只能利用现有的PCM（Pulse Code Modulate，脉冲编码调制）数字线路进行会议电视的传输，通常称之为专线方式的会议电视系统。H.320规定了视频和话音编解码的标准、复用和控制等一整套协议。H.320中话音编解码标准有G.711、G.722、G.728、G.729和视频编解码标准有H.261、H.263、H.263+、H.263++、H.26L，其中复用部分采用定义到比特的 H.221、H.230标准，控制部分采用H.242标准。（2）H.323
H.323由H.320发展而成，是ITU在1996年制定的，成为“不保证服务质量的局域网上的多媒体视听系统标准”。该协议提供了在没有传输质量保证的网络上进行多媒体通信的规范，主要针对 IP 网络环境。H.323中话音编解码标准有G.723.1、G.711、G.722、G.728、G.729，视频编解码标准有H.261、H.263、H.263+，其中复用部分采用H.225、H.230、TCP/IP，控制部分采用H.245，适用于LAN和Internet。1998年ITU又将H.323扩展为“基于分组的多媒体通信系统”，即ITU-T H.323 V2。此后又完成了H.323 V3、V4、V5版本，并成为LAN、WAN、Internet和Intranet上多媒体通信的主流技术。（3）H.324
H.324是1996年颁布的基于 PSTN 的视频会议系统，因为传输速率很低（33.3kbit/s），视频质量比较差，而没有很大的发展。H.324同样也规定了视频和语音编解码的标准、复用和控制等一整套协议。其中语音编解码的标准采用G.723.1，视频编解码标准采用H.261、H.263、H.263+，复用部分采用H.223，控制部分采用H.245。后来扩展了针对无线网络环境的要求，成为H.324M。
除此之外，还有H.321、H.322标准，H.321是将窄带视听多媒体终端（H.320）适配到ATM环境（B-ISDN）的技术规范。H.321是建立在B-ISDN上的多媒体通信标准，H.322是建立在有服务质量保证的局域网上多媒体通信的标准。
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