基于IMS背景下的語音融合研究

【摘要】? ? 通信技術(shù)發(fā)展為實現(xiàn)社會現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)，拉進人際溝通距離，提升人員交流效率，運營商在全業(yè)務(wù)經(jīng)營方向持續(xù)發(fā)展，以新興技術(shù)為切入點，拓展通信路徑，優(yōu)化通信技術(shù)迫在眉睫。以IMS為基礎(chǔ)的語音融合，是語音業(yè)務(wù)在不同發(fā)展階段的主要實現(xiàn)方案和功能拓展，本文基于分階段融合思路，重點探究語音融合的技術(shù)方案，解決語音業(yè)務(wù)難題。

【關(guān)鍵詞】? ? IMS? ? 語音融合? ? 語音業(yè)務(wù)

引言：

隨著各運營商業(yè)務(wù)朝著全行業(yè)運營的方向日益發(fā)展，國內(nèi)外的互聯(lián)網(wǎng)運營商也在更加廣泛的深入研究多張線網(wǎng)間的相互融合問題。互聯(lián)網(wǎng)運營商能夠利用移動網(wǎng)、固定電話網(wǎng)、寬帶接入網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為終端用戶進行語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，在不能完全以融合的概念管理這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以前，這種相互獨立的連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互之間就必須建立競爭關(guān)系。所以，就迫切需要一個完全自立于接入層的計算機控制技術(shù)系統(tǒng)，來將所有接入資源整合到一起，實現(xiàn)統(tǒng)一的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)，使這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雙方建立優(yōu)勢互補的伙伴關(guān)系[1] 。

IMS具備了分布式、與接口無關(guān)以及對標準開放的服務(wù)控制界面等特性，把互聯(lián)網(wǎng)分成了服務(wù)層、管理層、負載層和連接層等相當單獨的層次。而IMS則通過使用SIP的會話服務(wù)管理協(xié)定，能夠更加方便地進行與會話有關(guān)的服務(wù)在固定互聯(lián)網(wǎng)與移動網(wǎng)絡(luò)上的相互融入。目前，不少廠商都發(fā)布了采用IMS技術(shù)的FMC（固網(wǎng)移動整體融合）方案，將IMS當作統(tǒng)一的內(nèi)核網(wǎng)為包含5G移動網(wǎng)、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、寬頻網(wǎng)絡(luò)平臺等等的各種連接方法進行整體融合的服務(wù)。這種服務(wù)包含TM（及時消息），Presence（狀態(tài)顯示）、PoC（語言短信）、文字與視頻信息共享、群組管理和話音等服務(wù)，還可以為中小企業(yè)應(yīng)用者實現(xiàn)會議管理、白板等附屬功能。其中，話音服務(wù)在今后一個較長時間里，仍將是運營商業(yè)務(wù)的重要收入來源。在整體IMS結(jié)構(gòu)中，話音通信服務(wù)是與IM/Presence并行的基本服務(wù)[2]。

一、劃分語音融合階段及階段目標

通常，語音融合有以下的這一些階段性目標：在初期階段，能夠在應(yīng)用UE實現(xiàn)融合，比如通過雙模或者多模的手機能夠讓終端用戶同時連通IMS互聯(lián)網(wǎng)和4G/5G的CS互聯(lián)網(wǎng)，甚至PHS互聯(lián)網(wǎng)等，如圖1所示。

圖1? ? 語音業(yè)務(wù)融合方案示意圖

而在這一階段，又因為使用雙模式終端能夠任意連通到各個的運營商業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)，所以又會牽涉到對雙模/多模終端用戶的上網(wǎng)許可、資費和政策控制等，在融合的初期階段推行起來有相當?shù)睦щy。同樣在信息融合的初期階段，由于更多服務(wù)或者全業(yè)務(wù)運營方的出現(xiàn)，更多的運營方自身也能夠支持各種網(wǎng)絡(luò)連接方案和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在服務(wù)支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和經(jīng)營支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的這一層次，運營方也能夠為開通多個接入用戶提出獨立的話單、統(tǒng)一的服務(wù)界面和網(wǎng)絡(luò)用戶、技術(shù)支撐界面，如為多個話音網(wǎng)絡(luò)提出統(tǒng)一服務(wù)的開啟方法、統(tǒng)一的服務(wù)收費點和統(tǒng)一用戶投訴電話號碼。[3]

語音服務(wù)在這一階段可能使用軟交換和多媒體網(wǎng)關(guān)的方法實現(xiàn)互聯(lián)，或使用增強智能網(wǎng)元和擴展功能實現(xiàn)某些增值服務(wù)。由于軟交換能夠?qū)崿F(xiàn)被叫一號通和Centrex等話音增值服務(wù)，以及使用SHLR實現(xiàn)號碼攜帶等服務(wù)。但總體而言，初期對話音服務(wù)的融合還只是指軟件功用上比較單純的融合，而不會包括對互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的融合。

由于服務(wù)的多樣化和連接網(wǎng)種類的多樣性，運營商會充分考慮給不同使用者帶來盡量統(tǒng)一的服務(wù)感受;在一些階段運營商會推出統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺，從使用者體驗，也即從終端用戶角度出發(fā)，隨著整合或集中越來越廣泛，有多個端口的設(shè)備應(yīng)用在不同的連接網(wǎng)上也可以享受同樣或相似的服務(wù)。[4]

同時，為降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)雜度、增強企業(yè)業(yè)務(wù)的可運營性（如計費、信息管理等的手段），企業(yè)在這一發(fā)展階段必須盡量使用全國統(tǒng)一的核心網(wǎng)、服務(wù)網(wǎng)和支持網(wǎng)。運營商在這一階段將推出統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺，與IMS/FMC的方案結(jié)合來實現(xiàn)這些日標，但其實在這里的FMC所包含的領(lǐng)域更廣泛，不僅支持固定與移動二個互聯(lián)網(wǎng)，同時運營商業(yè)務(wù)還會在業(yè)務(wù)層面上對不同的接入網(wǎng)絡(luò)進行融合。IMS在這一階段通常被認為是能夠支撐IP及多媒體業(yè)務(wù)的、功用巨大的智能網(wǎng)絡(luò)，由IMS負責管理的任何應(yīng)用終端（UE）都能夠進行統(tǒng)一的IMS服務(wù)。但是因為IMS并沒有負責管理全部的UE，所以在與其他域之間的互聯(lián)流程中IMS的能力也會受到限制，而且UE在穿越各種類型的連接網(wǎng)絡(luò)時也會產(chǎn)生服務(wù)的不連續(xù)，甚至無法應(yīng)用。

隨著核心網(wǎng)逐步IP化，IMS將會變成全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息和服務(wù)的交互中樞。運營商能夠利用IMS域加強對其他的各類接入網(wǎng)絡(luò)（包括4G/5G）和CS域核心網(wǎng)的管理，把CS域和固定網(wǎng)絡(luò)也看成是在IMS控制下的一個資源，從而實現(xiàn)了在不同的接入網(wǎng)絡(luò)上支持統(tǒng)一、連續(xù)的語音補充服務(wù)和增值業(yè)務(wù)的方案。[5]

二、基于IMS語音融合的方案

（一）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

選用ICVC方案構(gòu)建語音融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。語音融合服務(wù)系統(tǒng)在運行期間需要整合IMS網(wǎng)絡(luò)、CS域的IMS/CS客戶端，從而保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和功能良好實現(xiàn)。HSS和HLR各自保存了使用者所歸屬于IMS網(wǎng)和CS域的全部用戶基本信息，信息有用戶標識、IMS/CS語音融合服務(wù)簽約信息等等，信息內(nèi)容覆蓋范圍廣且具體。S-CSCF通過和全球微商服務(wù)商大會/SSP實現(xiàn)了IMS/CS話音融合服務(wù)，從而可以實現(xiàn)在CS域和IMS網(wǎng)絡(luò)之間觸發(fā)管理系統(tǒng)并完成呼叫處理，CS域和IMS網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系可通過MGCF實現(xiàn)。OCS/Hotbilling系統(tǒng)則完成對使用者的即時計費。UE是具有同步連接IMS網(wǎng)絡(luò)與CS域服務(wù)能力的UMTS/WiFi雙模應(yīng)用終端。

（二）數(shù)據(jù)配置

1. IMS簽約信息

用戶在應(yīng)用語音融合服務(wù)之前需要完成IMS/CS協(xié)議簽訂，同時在HSS中，系統(tǒng)將會選擇合適的iFC，通過初始過濾準則便可以完成與用戶的綁定操作。當用戶需要登錄的時候，需要通過應(yīng)用IMS完成，此時iFC將會被加載運行，對用戶的S-CSCF與之對應(yīng)情況作出判斷。用戶在IMS情況下，用戶需要開展語音信息溝通交流，S-CSCF便可以以iFC中含有的SPT業(yè)務(wù)點觸發(fā)器作為依據(jù)進行判斷，進而觸發(fā)相應(yīng)的服務(wù)項目，從而實現(xiàn)與ICVC AS的觸發(fā)。終端在與IMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行連接的時候，可使用的方法相對較多，不僅有連接WLAN方法，還可以應(yīng)用ICVC方法，后一種方法主要是指用戶在與IMS系統(tǒng)連接的時候，必須要通過WLAN實現(xiàn)，由此才可以實現(xiàn)重新接觸服務(wù)的目的。[6]所以，在對IMS/CS語音融合服務(wù)所設(shè)定的iFC中，適當性的增加了判斷P-Access-Network-Info域（用戶接入網(wǎng)絡(luò)類型）的項目。但是在IMS網(wǎng)絡(luò)下，IMS/CS語音融合服務(wù)項目想要被觸發(fā)，就必須要滿足以下幾個方面的要求：第一，必須要在IMS網(wǎng)絡(luò)下完成所有的UMTS/WiFi端口注冊工作;第二，必須要在IMS網(wǎng)絡(luò)下完成所有的UMTS/WiFi端口注銷工作;第三，以S-CSCF判斷為依據(jù)，在IMS網(wǎng)站登錄UMTS/WiFi端口，ICVC用戶登錄超出規(guī)定的時間仍舊沒有登錄成功;第四，在IMS網(wǎng)絡(luò)下，用戶可實現(xiàn)UMTS/WiFi端口登錄;第五，其他IMS用戶對ICVC用戶使用的MSISDN號碼進行呼叫的時候，仍舊存在ICVC用戶沒有在IMS網(wǎng)絡(luò)下注冊完成UMTS/WiFi終端。

2. CS簽約信息

用戶在完成IMS/CS語音融合服務(wù)協(xié)議簽訂以后，用戶將會在HLR上獲得一個T-CSI簽約信息通知，信息通知的內(nèi)容是“啟動”。當用戶應(yīng)用IMS網(wǎng)站完成登錄以后，此時T-CSI信息將會被ICVC AS觸動而裕興。此時，ICVC用戶在撥打電話號碼的時候，GMSC/SSP會以T-CSI信息作為依據(jù)，將通知發(fā)送到ICVC AS，ICVC AS用戶將會將電話轉(zhuǎn)接到IMS使用者。用戶若是在IMS網(wǎng)絡(luò)下注銷，T-CSI信息將會被還原到“啟動”狀態(tài)。這種處理方式在實際應(yīng)用期間，能夠很好地對用戶UMTS/WiFi終端用戶處在"IMS網(wǎng)絡(luò)可用"的狀況（成功登錄到IMS網(wǎng)絡(luò)）進行處理，并且保證有先選擇使用IMS網(wǎng)絡(luò)的用戶可以繼續(xù)使用該網(wǎng)絡(luò)，提高信息傳輸質(zhì)量和效率。

3. IMS過網(wǎng)號

IMS過網(wǎng)號所指的主要是基于IMS上網(wǎng)的信號，在沒有使用IMS網(wǎng)絡(luò)的時候用戶撥打ICVC用MSISDN號，ICVC AS將會將信息數(shù)據(jù)分別加入被呼叫的號碼中，通過這種處理方式可在CS域中將電話轉(zhuǎn)入到IMS網(wǎng)。

三、實現(xiàn)方案

（一）業(yè)務(wù)激活

ICVC所使用的UMTS/WiFi技術(shù)雙模端口在加入WLAN范圍后，自行發(fā)出了IMS的登錄申請（使用者也只能進行手動方式發(fā)出登錄申請）。S-CSCF在接受注冊申請消息之后，首先對使用者的私有使用者標志實施鑒權(quán)，然后再向HSS下發(fā)與公有使用者標志相應(yīng)的iFC集合，并通過專門為IMS/CS語音融合服務(wù)設(shè)置的iFC向ICVC AS提供第三方申請。ICVC AS在接收注冊消息后，將傳送訂閱申請至S-CSCF中訂閱使用者的登錄狀況，并啟動HLR中使用者簽約IMS/CS語音融合服務(wù)的T-CSI狀態(tài)。

（二）業(yè)務(wù)去激活

激活I(lǐng)MS/CS語音融合服務(wù)的時候，其方法可以劃分為以下兩種，第一，在WLAN范圍內(nèi)的ICVC用戶可自動發(fā)送出注銷IMS申請的信號，待S-CSCF接受傳輸?shù)降淖N申請信號以后，便會執(zhí)行該請求，主要用戶的基本信息，同時在HSS中將用戶的S-CSCF信號清除干凈。結(jié)合IMS/CS語音融合服務(wù)和S-CSCF形成iFC，將信號傳輸?shù)絀CVC完成三方注銷任務(wù)，在ICVC AS內(nèi)將所有相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息予以消除。用戶已經(jīng)簽約完成的IMS/CS語音融合服務(wù)T-CSI狀態(tài)會在HLR中轉(zhuǎn)化。第一，若是ICVC用戶UMTS/WiFi雙模終端IMS登錄時間被ICVC判斷已經(jīng)超出時間卻仍舊沒有登錄成功，此時S-CSCF將會將用戶的所有登錄信息移除，同時將“已注銷”的警告信息反饋給ICVC AS用戶，清理ICVA AS和HSS/HLR。

（三）呼出過程

倘若ICVC用戶僅僅使用UMTS/WiFi雙模端口完成CS域登錄，那么終端在進行通話的時候仍舊會選擇應(yīng)用CS域，倘若ICVC用戶使用UMTS/WiFi雙模端口完成C域、IMS互聯(lián)網(wǎng)登錄，并且僅登錄到IMS互聯(lián)網(wǎng)的時候，將會重新啟動IMS/CS語音融合服務(wù)，此時雙終端用戶在通話的時候可選擇IMS網(wǎng)絡(luò)。S-CSCF在接受了通話申請消息后，將通過專門為IMS/CS話音融合服務(wù)分配的iFC，重新觸發(fā)服務(wù)到ICVC AS。如果通話申請消息中的主叫號信息是使用者的SIP URI標識，ICVC AS將根據(jù)使用者在注冊時記錄的號碼及相關(guān)信息，將使用者的SIP URI更新為含有MSISDN號碼信息的tel URI，從而再次啟動下一個到對端使用者的通話。在對端用戶接受該電話時，所顯示的主叫電話號碼即為ICVC用戶的MSISDN電話號碼。

（四）呼入過程

倘若ICVC用戶僅使用雙模端口或UMTS/WiFi無線網(wǎng)絡(luò)登錄CS域的時候，上網(wǎng)則與用戶MSISDN號碼進行連接，那么將會繼續(xù)在CS域上使用，以用戶身份差異為依據(jù)可將差異劃分為以下兩種形式：

第一，主叫用戶是非IMS使用用戶，那么將會不與IMS/CS語音融合業(yè)務(wù)有所接觸。

第二，主叫用戶為其他類型的IMS使用者，I-CSCF檢索HSS時發(fā)覺使用者已簽約或未申請此服務(wù)后，將電話轉(zhuǎn)到特定的S-CSCF。S-CSCF在加載iFC后，引發(fā)了IMS/CS語言融合服務(wù)。通過ICVC AS對用戶的MSISDN號完成轉(zhuǎn)換，并添加CS過網(wǎng)號，然后將所有呼叫都指向MGCF，再轉(zhuǎn)至CS域的接續(xù)用戶。

當ICVC用戶的UMTS/WiFi雙模端口同步登錄到IMS網(wǎng)絡(luò)和CS域而僅登錄到IMS網(wǎng)絡(luò)時，則IMS/CS的話音融合服務(wù)被啟動，此時網(wǎng)絡(luò)則接受了對用戶MSISDN號的通話，并優(yōu)先考慮到IMS網(wǎng)絡(luò)接續(xù)使用，而按照主叫用戶身份的不同接續(xù)也包括兩種情形。1.主叫客戶如果沒有IMS客戶，則通話被路由至GMSC/SSP，當GMSC/SSP向HLR詢問呼號ICVC用戶的T-CSI消息（“激活”狀態(tài)）后，引發(fā)了IMS/CS語音融合服務(wù)。Icvcas根據(jù)用戶注冊時登記的電話號碼關(guān)聯(lián)信息，對呼號用戶的MSISDN號加以轉(zhuǎn)換，并增加了IMS的過網(wǎng)電話號碼，將所有電話都指定MGCF，并轉(zhuǎn)往IMS的網(wǎng)上接續(xù)用戶。2.主叫使用者若為其他的IMS使用者，即歸屬S-CSCF、或直接接續(xù)為呼號使用者時，不產(chǎn)生IMS/CS語言融合服務(wù)。

四、結(jié)束語

在中國未來的發(fā)展中，移動與固定融合服務(wù)將會是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新趨勢，中國電信運營商的建設(shè)與運營，更是會立足于此而展開全新的業(yè)務(wù)變革，實現(xiàn)企業(yè)競爭能力提升，搶占市場。在FMC領(lǐng)域下應(yīng)用IMS/CS語音融合方法可創(chuàng)新提升服務(wù)能力，并且保證信息傳輸質(zhì)量，由于使用IMS網(wǎng)絡(luò)對核心管理進行統(tǒng)一化處理，并且將無關(guān)的特性接入其中，實現(xiàn)布局優(yōu)化，提高WLAN寬度。把大一部分話音呼叫范圍轉(zhuǎn)移到了WLAN覆蓋范圍和IMS管理之下，和CS域?qū)崿F(xiàn)了優(yōu)勢互補來進行固定與移動融合的話音通訊服務(wù)。

參? 考? 文? 獻

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[2]楊建軍.基于IMS的VoLTE語音質(zhì)量及業(yè)務(wù)拓展研究[J].信息通信，2020，01（01）：250-252.

[3]王思雅. 某省聯(lián)通IMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].吉林大學，2019.

[4]林國強，王鵬.淺談一種基于光網(wǎng)絡(luò)終端插件承載IMS語音的智能音箱業(yè)務(wù)[J].廣東通信技術(shù)，2019，39（10）：46-50.

[5]許鑫.基于運營商語音專線管控技術(shù)實現(xiàn)的研究[J].電聲技術(shù)，2019，43（10）：6-7+51.

[6]馮玖江，袁星勇，王建兵，陳量，羅明陽.呈現(xiàn)業(yè)務(wù)在IMS終端的研究與應(yīng)用[J].通信技術(shù)，2019，52（08）：1932-1936.

孫恪（1978.05-），男，河南滑縣，工程師，研究方向：交換技術(shù)。