融合通信商用部署关键问题
2015-12-31吴丽华沈蕾
吴丽华，沈蕾
（中国移动通信集团设计院有限公司网络所，北京 100080）
1 引言
运营商融合通信业务是对现有语音、短/彩信、通讯录三大通信入口的升级，在保护用户原有通信习惯、继承运营商基础通信业务全球可达性和电信级服务质量的前提下，形成以新通话、新消息、新联系为核心，功能完善、体验优良的基础通信服务，是运营商应对OTT（over the top）竞争的重要抓手。
为了保证全球互通性，运营商融合通信业务基于GSMA RCS（rich communication suite，富通信业务套件）标准构建，RCS基于 IMS（IP multimedia subsystem，IP多媒体子系统）体系架构，在遵循RCS基础协议和标准接口的基础上，运营商可对RCS和IMS进行裁剪、定制和优化，以达到提升产品竞争力，降低建设成本、运营和维护难度的效果。
运营商在部署融合通信时，需要先分析融合通信业务与现有业务的关系，根据自身需要确定RCS基础业务功能集和扩展功能，并处理好融合通信业务与现有即时通信OTT业务的关系，以使业务能互促发展。在进行融合通信网络架构设计时，需要进行技术路线选择，应采用标准RCS架构还是采用SIP代理服务器（SIP proxy）提供标准接口适配，考虑节点集中部署或分散部署方案、与运营商自有OTT整合方案、与其他运营商互通漫游方案等。为了便于用户使用，对于融合通信业务应进行用户无感知的开通。目前，已开展融合通信业务的运营商均采用按流量计费方式，与现网语音按通话时长、短信按条计费的方式不同，应考虑优化资费策略和话单核减方案。
2 融合通信业务概述
2.1 融合通信业务介绍
运营商融合通信业务基于GSMA RCS标准构建，RCS从2007年开始成立工作组，其功能规范的版本经历了RCS 1、RCS 2、RCS 3、RCS 4、RCS-e、RCS 5.0、RCS 5.1、RCS 5.2共8个阶段，从RCS 1到RCS 5.2，标准规范所定义的功能越来越丰富，有效地扩展了运营商的基本电信业务范畴，有利于运营商向用户提供更多业务。RCS被认为是运营商应对OTT竞争的重要抓手，备受全球运营商、设备商、终端厂商的关注，多家国际运营商已实现RCS产品的商用。
RCS基于IMS架构，以增强地址本为基础，可以实现内容共享、文件传输、增强型消息等业务。RCS可以原生手机内置功能形式实现，即native终端，用户可以将手机地址本作为统一入口，方便触发语音、消息、内容共享等业务。但仅以native终端发展RCS业务存在受限于终端型号、且推广速度有限的问题，因此运营商可同步推出融合通信应用终端，使得不支持RCS业务的手机通过下载应用也能使用融合通信业务。此外，还可将融合通信业务扩展至PC客户端，实现同一用户多终端的协同和交互，提升用户体验。
2.2 融合通信与现有业务的关系
（1）与现有语音业务的关系
在LTE全面商用部署后，VoLTE将作为运营商的目标语音解决方案，未来运营商为用户提供的通话业务也以VoLTE为核心能力。融合通信为通话业务提供增强型的功能，如便捷的多方通话、通话过程中的内容分享、主叫信息显示等；融合通信还可为应用终端和PC客户端提供VoIP业务以及用户多终端之间的通话联动，如多终端被叫同振等。因此，VoLTE和融合通信将共同为用户提供高质量、便捷、丰富的新通话业务。
（2）与现有短彩信业务的关系
融合通信提供基于IP的即时消息服务，并兼容传统短/彩信。终端存在可用IP连接的情况下（PS域或Wi-Fi），优先使用即时消息方式发送，不发送短信、彩信，但可接收短信、彩信；终端不存在IP连接的情况下（终端仅驻留在2G/3G CS域），消息的发送体验继承传统的短/彩信发送体验。融合通信的即时消息业务对短/彩信业务将有较大的冲击，未来即时消息业务将逐渐替代短/彩信业务。
（3）与运营商已有即时通信OTT应用的关系
目前运营商也开展了即时通信OTT应用，其即时消息、文件传输等功能与融合通信的一些基本功能重合，运营商需要考虑融合通信与已有OTT应用的关系，是同时推广、业务互通，还是进行深度融合。
运营商已有OTT应用一般是以社交好友关系为基础，“社交”属性较强；而融合通信是对终端固有的通信入口进行升级，以终端原生方式存在，具备“基础通信”属性。将融合通信与已有OTT应用进行整合，有利于将OTT已有的客户规模快速迁移到融合通信，有利于融合通信在“基础通信”属性的基础上叠加“社交”属性，满足用户多元化的通信和社交需求，进一步应对OTT竞争。
3 融合通信商用部署关键方案
3.1 技术路线选择
从GSMA RCS标准来看，RCS是基于IMS体系架构的，但IMS信令和网络开销较大，部分业务性能低于OTT应用。因此也可考虑采用轻量级的SIP代理服务器适配提供IMS相关接口，提供RCS业务，如图1所示。
两种架构的业务层相同。其中，即时消息服务器主要负责增强消息功能，包括一对一聊天、群组聊天以及文件传输等功能；状态呈现服务器主要负责实现呈现状态的订阅、存储以及发布等功能；XML文档管理服务器主要负责用户个人信息、联系人列表以及用户群组信息、授权规则等的管理，包括接入代理及验证、搜索代理、信息保存及维护、信息变化的订阅及通知等功能；IP-SM-GW负责即时消息与现网短信互通；终端配置服务器作为终端使用融合通信业务的第一个入口点，将各业务功能的服务入口 （包括SBC、业务平台域名或IP地址）通过终端配置流程下发给终端。此外，运营商还可以根据业务规划部署其他业务平台。
图1 融合通信技术路线选择
两种架构的用户与网络间UNI（user network interface，用户网络侧接口）相同，均遵循RCS标准，以便经认证的终端均能接入网络使用RCS业务。终端通过HTTPS接入终端配置服务器，实现融合通信业务入口点发现；终端通过SIP（Gm接口）接入网络，使用IMS类业务，如即时消息、群组等；终端通过XCAP接入业务平台，使用非IMS类业务，如消息存储等；终端通过MSRP（message session relay protocol，消息会话中继协议）接入业务平台，传送群聊媒体。
两种架构的不同在于控制层，具体如下。
·基于IMS的RCS架构需要部署IMS核心网，包括SBC （session border controller，会话边界控制器）、P-CSCF（proxy call session control function，代理呼叫会话控制功能）、I/S-CSCF （interrogating/serving call session control function，查询/服务呼叫会话控制功能 ）、BGCF（breakout gateway control function，出 口网关控制功能）、HSS（home subscriber sever，归属用户服务器）、ENUM（telephone number mapping，电话号码映射）/DNS等网元，负责用户的注册鉴权、业务触发、业务路由以及与其他RCS的互通。
·基于SIP proxy的RCS架构采用轻量级的SIP proxy代替IMS核心网，将Gm接口的SIP转换为与AS之间的私有协议。为了保证与其他IMS网络、RCS系统的互通，SIP proxy需要适配提供相关的接口，如提供Mw接口与其他IMS互通；为了支持对终端进行AKA鉴权，还需要提供Cx接口与现网HSS互通。为了保证互通，在与其他IMS互通时，用户码号格式也需要符合标准要求。
基于IMS的RCS架构为标准方案，主流电信设备厂商均能提供，且其互通接口经过商用验证，产品较为成熟，缺点是需要部署的网元较多，且IMS信令和网络开销较大，部分业务性能低于OTT应用。基于SIP proxy的RCS架构一般由融合通信业务层厂商绑定开发，将SIP转换之后，可采用厂商私有优化后接口与AS交互，信令效率较高，但与其他RCS互通时可能需要联调测试，工作量较大。
3.2 节点部署架构
国内各运营商都已进行IMS网络的部署，且均为分省部署方式。若采用基于IMS的RCS架构进行建设，需要考虑融合通信 IMS与现网IMS的部署方案。
（1）集中建设独立的融合通信IMS
该方案融合通信IMS采用独立域名，作为独立的IMS域与现网各省IMS核心网互通。终端的VoLTE业务在各省IMS签约，并由VoLTE AS提供服务；终端的RCS业务在融合通信IMS网络签约，并由融合通信业务平台提供业务。终端同时使用VoLTE业务和RCS业务时，需要在两个IMS域同时注册，如图2所示。
（2）融合通信IMS复用现网IMS核心网
图2 融合通信节点部署方案，独立设置IMS
该方案下融合通信业务平台通过ISC接口接入现网各省IMS核心网，融合通信业务用户根据号段归属在各省IMS签约。由于VoLTE业务和RCS业务的接入不同，VoLTE业务是通过LTE的IMS APN接入的，而RCS业务是通过2G/3G/4G PS（分组交换）域CMNet APN或Wi-Fi接入的。因此，使用不同的SBC接入IMS核心网，在IMS核心网中标识为一个用户的两个实例，不同的实例注册不同的业务能力，需要IMS核心网支持GRUU功能，如图3所示。
集中建设独立的融合通信IMS能减少ISC接口调测工作量，加快业务上线速度，且未来有新业务对核心网有改造需求时，能快速满足需求，但媒体面也集中接入，可能影响业务质量；复用现网IMS核心网方案能有效利用现网设备，且媒体面就近接入，业务质量较有保证，但省间接口调测复杂，业务上线较慢。
若初期为保证业务快速上线采用融合通信平台集中一点设置方式。未来随着业务量增长，单点的机房条件无法承载大业务量，单点汇聚的流量较大可能影响业务质量，且从容灾角度考虑，应从一点部署扩张至多点部署。扩展至多点部署时，应考虑以下问题。
·各节点的业务划分：是按用户号段分区、用户行政归属分区，还是全局负荷分担。
·多点设置时，某些网元需要分级设置，以便实现节点之间的业务转发。如终端配置服务器需要分级设置，一级终端配置服务器为用户提供统一接入点，并将请求转发至各节点终端配置服务器。ENUM/DNS需要分级设置，二级ENUM/DNS负责分节点内部的号码解析和域名解析，一级ENUM/DNS负责节点之间解析请求转发。
· 多节点之间的网络组织方案：各类互通接口及承载方案。
·多节点容灾方案：节点之间应具备异地容灾能力，单节点出现故障时，可由其他节点接管业务。
· 节点分裂时用户迁移方案：涉及用户签约数据、业务数据、ENUM解析数据等均需进行迁移。
3.3 融合通信与运营商自有OTT整合
融合通信的“基础业务”属性与运营商已有OTT应用的“社交”属性可以互补，因此运营商在部署融合通信时，应考虑与已有OTT应用的整合，根据业务策略和业务整合的深度，有两种整合方案：互通方案和融合方案。
（1）融合通信与OTT互通方案
该方案需要设置互通网关，实现RCS标准协议与OTT私有协议的转换。由于OTT平台和接口的非标性，互通网关一般由OTT平台厂商开发。互通网关可以实现文本消息、图片、语音、视频、表情、位置信息、联系人名片等类型消息的互通。
根据互通网关的开发量，可以实现互通的业务有所不同。但该方案可实现互通的业务有限，而且可互通的业务也存在体验不一致的情况。对于用户群组、联系人等信息，由于平台之间数据结构差别较大，较难实现互通和同步，因此对于同时拥有融合通信终端和OTT客户端的用户来说，仍存在两类终端业务重复、混淆的问题，不利于业务开展，如图4所示。
（2）融合通信与OTT融合方案
图3 融合通信节点部署方案，复用现网IMS
图4 融合通信与OTT互通
为了深度整合融合通信业务与已有OTT业务，为用户提供更好的业务体验，促进融合通信业务的发展，可以将融合通信业务与OTT业务进行融合。融合后产品形态可以包括原生手机native终端、应用终端和PC客户端，在以下方面进行业务融合。
·用户融合：将原有OTT的好友、群组、用户资料与RCS群组进行融合，融合后采用统一的群服务器。
·功能融合：保留原有OTT产品中的成熟功能，保持用户的使用体验。
·终端融合：支持多设备接入和并发，包括多设备同时登录及消息同步、被叫多终端同振等。
融合的网络方案有多种选择，可根据选定的技术路线和节点部署方案，结合现网OTT平台情况进行选择，具体介绍如下。
·将原有OTT平台改造支持SIP proxy，对外适配标准接口 UNI和 NNI（network to network interface，网络侧接口），支持RCS终端接入和与其他IMS互通，该方案改造难度较小。
·将原有OTT平台改造为RCS AS，接入融合通信IMS核心网，该方案也需要增加OTT到SIP的转换模块，与方案一的区别是只需转换ISC接口，与RCS终端、其他IMS互通的SIP接口由IMS核心网提供。
·将原有OTT平台改造为基于IMS的标准RCS架构，该方案改造量较大，基本与完全替换相同。
3.4 与其他运营商互通
融合通信相对于OTT应用的优势之一在于能实现全球可达性，因此运营商在部署融合通信时需要考虑与其他运营商实现业务互通，在保证现有短信互通体验的基础上，根据其他运营商RCS网络建设情况，适时引入互通网关（IBCF、TrGW），进一步增加互通业务类型，提升RCS业务体验。
（1）基于IMS网络的互通
运营商需要分别建设互通网关，通过互通网关实现SIP、MSRP、RTP及XCAP的互通，其中IBCF负责信令面互通，TrGW负责媒体面互通。互通网关应具备以下功能。
·安全及管理功能：信令加密、拓扑隐藏、计费结算。
·路由及寻址功能：路由解析与转发、地址转换。
· 协议互通功能：SIP、MSRP、RTP 及 XCAP。
基于互通网关可实现互通的业务如下。
·RCS业务能力指示互通：通过SIP option消息及响应，或联系人发布的SIP notify消息，携带通信能力种类信息，实现互通。
·RCS呈现业务互通：通过SIP publish发布更新状态，通过SIP notify消息携带社交呈现信息实现互通。
·RCS即时消息业务互通：通过SIP invite消息及MSRP媒体实现互通。
·RCS文件传输/内容共享业务互通：发起文件传输/内容共享之前需要通过SIP option查询对方能力，若能力匹配，再通过SIP invite消息及MSRP媒体实现互通。
·RCS视频共享业务互通：业务先通过SIP option查询对方能力，若能力匹配，再通过SIP invite消息及RTP媒体实现互通。
若运营商同时开展 VoLTE和 RCS业务，IBCF、TrGW应同时支持通话业务与消息业务的互通；若运营商采用VoLTE IMS与融合通信IMS独立组网方式，IBCF还需要支持根据业务标识路由的功能，如图5所示。
图5 基于IMS的互通架构
（2）基于现网短信互通网关的互通
在其他运营商未部署IMS或RCS业务的情况下，只能通过现网短信互通网关实现短消息互通。互通架构如图6所示。
图6 基于现网短信互通网关的互通架构
融合通信业务平台判断接收端为其他运营商用户，则将消息送至IP-SM-GW，由IP-SM-GW转为短信后，再由发送端SMSC根据现网短信路由进行下发。其他运营商用户向融合通信用户发送短信的流程与现网短信相同。
融合通信网络建设初期采用基于现网短信互通网关互通，随着其他运营商RCS业务的开展，适时引入IBCF、TrGW网元，实现基于IMS的互通。
3.5 国内/国际漫游
当用户漫游至其他运营商网络接入时，终端根据内置或IMSI推导出的终端配置服务器域名查询DNS，经DNS解析返回终端配置服务器IP地址，由终端配置服务器返回各业务功能的服务入口给终端，终端根据业务入口接入融合通信平台使用业务。
需要注意的是，GSMA定义的终端配置服务器域名是通过IMSI导出的，格式为 “mnc
4 融合通信开通和计费应考虑的问题
4.1 业务开通
由于融合通信业务是基础业务的升级，为了保证用户体验，应在用户首次使用RCS业务（如首次使用带RCS功能的手机、下载融合通信App并首次使用）时进行自动开通。若融合通信业务资费与现网语音、短信资费不同，还应在开通成功后下发短信提示用户。
自动开通流程需要融合通信终端与平台配合实现，用户首次使用带RCS功能的手机时，终端会向内置或IMSI推导出的终端配置服务器域名发起终端配置请求，终端配置服务器收到请求后判断用户未开通融合通信用户，向业务支撑系统发起开通流程。
4.2 计费
目前已提供RCS业务的运营商均采用流量计费，不再另行收取业务费。对于即时消息转短信业务，涉及流量话单和短信话单，为避免重复计费，需要考虑进行流量核减或短信话单核减，由于在流量中无法进行区分，因此需要融合通信平台或现网短信系统进行改造，支持标识即时消息转短信的业务，以便对行业务支撑系统进行话单核减。
5 结束语
微信等OTT业务超常规爆发增长，严重冲击基础语音和短信业务。融合通信作为“基础通信升级”，是运营商应对OTT竞争的重要抓手。但目前融合通信的大部分业务功能均与OTT应用类似，在用户看来可能缺乏创新性，只是把这些业务的提供者从互联网公司改为运营商而已。因而，在RCS部署之后，如何培养用户习惯，鼓励用户从OTT应用转移到使用RCS上，这是一个需要解决的问题。RCS相对于OTT的优势之一在于不同运营商的网间互通和运营商级的质量保证，因此需要众多运营商的积极参与，才能形成规模优势，有效应对OTT竞争。
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