【原】支持5G語(yǔ)音(VoNR)的IMS

一、IMS規(guī)范

IMS規(guī)范從3GPP R5中已開(kāi)始啟用；而作為通信網(wǎng)絡(luò)從電路交換(CS)向數(shù)據(jù)包(PS)交換演進(jìn)，從2003年已開(kāi)始引入了專(zhuān)門(mén)使用IP多媒體子系統(tǒng)的規(guī)范-IMS。而IMS的實(shí)際起源可以追溯到1999年至2000年，更早的版本中出現(xiàn)于“全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)”。

二、進(jìn)入4G的IMS

移動(dòng)通信在進(jìn)入4G時(shí)代后IMS技術(shù)被再次引入，特別是經(jīng)過(guò)2015年至2019 年的巨大努力，VoLTE的語(yǔ)音正是依靠IMS系統(tǒng)的支撐成為現(xiàn)實(shí)。但在農(nóng)村地區(qū)的老年用戶(hù)仍在使用舊手機(jī)，同時(shí)還有許多其他商業(yè)和政府系統(tǒng)通過(guò)升級(jí)，繼續(xù)使用這一無(wú)線技術(shù)。

三、5G(NR)中IMS引入 

進(jìn)入2019年，隨著5G在全球開(kāi)始商用，IMS在5G(NR)中也發(fā)生了進(jìn)一步演變。3GPP在R15(5Gv1)中要求終止電路交換(CS)語(yǔ)音;根據(jù)各運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，在R16(5Gv2)中保留了繼續(xù)允許電路交換回退(CSFB)的選項(xiàng)。

目前運(yùn)營(yíng)商全力以赴在5G基礎(chǔ)設(shè)施上支持端到端分組語(yǔ)音，這使 IMS做進(jìn)一步的更新。也就是通過(guò)傳統(tǒng)的移動(dòng)交換中心(MSC)電路交換語(yǔ)音回退同時(shí) ，給出的選擇就是繼續(xù)沿VoLTE路徑前進(jìn)進(jìn)一步發(fā)展Vo5G。

VOLTE在遷移選項(xiàng)中保留了大部分演進(jìn)分組核心(EPC)基礎(chǔ)設(shè)施，允許運(yùn)營(yíng)商保留其現(xiàn)有的IMS核心并繼續(xù)使用VoLTE進(jìn)行分組語(yǔ)音遷移。

          圖1.5G時(shí)代IMS支持的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

即使是我們對(duì)5G遷移的前瞻性互通方法(允許立即關(guān)閉EPC)也可以選擇保持舊版IMS運(yùn)行，并有少量SAE網(wǎng)關(guān)支持它；而這些網(wǎng)元不需要升級(jí)亦可支持流量增長(zhǎng)。有了4G/LTE 通功能或獨(dú)立的5G實(shí)施，我們可以放棄或從VoLTE遷移到Vo5G(又名新無(wú)線電語(yǔ)音/VoNR)。這并不能消除對(duì)IP多媒體子系統(tǒng)的需求，但支持5G的IMS Core具有一些非常酷的增強(qiáng)功能。

四、5G時(shí)代IMS面臨的挑戰(zhàn)

應(yīng)用于5G的IMS必須使用微服務(wù)方法構(gòu)建云原生，從而提供容器化操作系統(tǒng)虛擬化必須提供的眾多優(yōu)勢(shì)，而不是虛擬機(jī)。從實(shí)施的角度來(lái)看云原生IMS核心提供了參與網(wǎng)絡(luò)切片的能力，這是5G的重要技術(shù)和業(yè)務(wù)目標(biāo)。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能(NSSF)為特定應(yīng)用、高度精細(xì)和優(yōu)化的IMS切片并引導(dǎo)流量，將服務(wù)隔離的關(guān)鍵概念擴(kuò)展到語(yǔ)音控制平面。

部署Vo5G/VoNR還需要更新已有多年歷史的IMS接口，以便將核心組件實(shí)施到基于5G服務(wù)的架構(gòu)(SBA)中。這是3GPP的“關(guān)于增強(qiáng)IP多媒體子系統(tǒng) (IMS)到5GC集成的研究”的一大重點(diǎn)；3GPP TR23.794詳細(xì)介紹了使用基于服務(wù)的接口(SBI)擴(kuò)充和替換Diameter接口，允許5G IMS核心不僅支持現(xiàn)有接口和網(wǎng)元功能，而且支持部署在SBA中的更新的、特定于5G的網(wǎng)絡(luò)功能。與現(xiàn)有的互通方法一樣，也可能包括混合實(shí)現(xiàn)，其中經(jīng)典的歸屬地用戶(hù)服務(wù)器(HSS)使用SBI Nnrf_NFDiscovery_Request消息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能(NF)存儲(chǔ)庫(kù)功能(NRF)定位，然后浸入當(dāng)前通過(guò)代理的HSS數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖2.基于SBA架構(gòu)增強(qiáng)型IMS支持的Vo5G/VoNR

這將擴(kuò)展到每個(gè)不同的云原生IMS核心網(wǎng)絡(luò)功能，將Cx或Dx接口暴露給HSS 或訂閱定位器功能(SLF)，即消費(fèi)P/I/S-CSCF。最終目標(biāo)是促進(jìn)順利遷移到 SBA 的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理(UDM)服務(wù)。同樣，使用基于Diameter的參考接口來(lái)支持網(wǎng)絡(luò)功能，例如應(yīng)用程序服務(wù)器(Sh)和策略控制功能(Rx)，必須向SBI發(fā)展，因?yàn)檫@些NF不斷發(fā)展以接受云原生特性。3GPP研究探索了Cx和Dx消息到現(xiàn)有SBI Nudm操作的映射，并將當(dāng)前在TS 29.228和TS 29.229中定義的所有直徑接口替換為具有Nhss_ims_前綴的新IMS服務(wù)。

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