1、引言

　　移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展使得人們的通信效率和通信體驗(yàn)不斷得到提升。方興未艾的第三代移動(dòng)通信技術(shù)不但提高了通信過程中媒體的交換效率，而且擴(kuò)展了通信過程中能夠使用的媒體的類別。TD-SCDMA技術(shù)和IMS技術(shù)在其中起到了關(guān)鍵的作用。

　　IMS（IP Mutimedia Subsystem）是3GPP在Release5版本提出的支持IP多媒體業(yè)務(wù)的子系統(tǒng)。它的核心特點(diǎn)是采用IP協(xié)議和與接入的無關(guān)性，等于提供了基于IP協(xié)議的下一代多媒體業(yè)務(wù)平臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢(shì)下。3GPP，ETSI和ITU-T都在研究基于IMS的網(wǎng)絡(luò)融合方案，目的是使IMS同時(shí)支持固定和移動(dòng)的多種接入方式，實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。為移動(dòng)系統(tǒng)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)以及多網(wǎng)絡(luò)融合演進(jìn)、實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P移動(dòng)業(yè)務(wù)提供了通路。IMS技術(shù)一方面可以大大拓寬移動(dòng)業(yè)務(wù)種類，使移動(dòng)用戶能夠享受目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無法支持的全I(xiàn)P業(yè)務(wù)功能，真正實(shí)現(xiàn)3G的業(yè)務(wù)豐富性。另一方面，豐富多彩的全I(xiàn)P業(yè)務(wù)的推出，反過來推動(dòng)整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，使運(yùn)營(yíng)商完全獲得全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)在建網(wǎng)成本和維護(hù)成本方面的優(yōu)勢(shì)。眾所周知，未來第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（3G）極具吸引力的新業(yè)務(wù)僅依靠UMTS提供的高帶寬是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，于是運(yùn)營(yíng)商把目光紛紛投向IMS上，希望能通過IMS來迅速靈活地提供豐富多彩的未來多媒體業(yè)務(wù)。

2、TD-SCDMA技術(shù)與IMS技術(shù)的結(jié)合

　　移動(dòng)通信業(yè)務(wù)從最初的只支持電路域交換（CS）業(yè)務(wù)，到支持少量的包交換（PS）業(yè)務(wù)，發(fā)展到現(xiàn)在，包交換業(yè)務(wù)在所有的業(yè)務(wù)中占有越來越大的比重。正是由于包交換業(yè)務(wù)的引入，通信過程中能夠使用的媒體類別從最初的只有語音一種發(fā)展到圖像、消息、郵件和數(shù)據(jù)等。為了能夠?qū)Ω鞣N不同類別的數(shù)據(jù)包進(jìn)行統(tǒng)一的管理，同時(shí)為了使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能夠與互聯(lián)網(wǎng)能夠更好地融合，人們就提出了IMS技術(shù)。

　　作為一種先進(jìn)的接入技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)綜合了四種多址方式，即TDMA，F(xiàn)DMA，CDMA和SDMA，采用了六大關(guān)鍵技術(shù)，即智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、上行同步以及動(dòng)態(tài)信道分配和軟件無線電，這些技術(shù)的采用，極大地降低了系統(tǒng)的干擾、擴(kuò)大了系統(tǒng)的容量，提高了頻譜的利用率，同時(shí)也節(jié)省了系統(tǒng)的成本開支。

　　為了訪問IMS的服務(wù)，一個(gè)基本的要求就是客戶端必須與IMS之間存在IP連接。通過使用TD-SCDMA接入技術(shù)，用戶設(shè)備能夠通過拜訪網(wǎng)絡(luò)快速、可靠地獲得IP地址。在公共互聯(lián)網(wǎng)中，時(shí)延一般比較高，并且不確定；分組的到達(dá)順序會(huì)顛倒，并且有些分組會(huì)丟失或被丟棄。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的底層接入和傳輸網(wǎng)絡(luò)以及IMS能夠共同保證端到端服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

3、TD-SCDMA的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　?。?）十分適合上下行非對(duì)稱的業(yè)務(wù)。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)估計(jì)，到2010年，話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比值將達(dá)到1:10的關(guān)系。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，下行數(shù)據(jù)處于支配地位。對(duì)于FDD模式的3G標(biāo)準(zhǔn)，由于其上下行數(shù)據(jù)是在已經(jīng)分配好的兩個(gè)不同的頻段上傳輸，因此不能動(dòng)態(tài)地根據(jù)上下行的數(shù)據(jù)傳輸量調(diào)整資源的分配，因此達(dá)不到資源的充分利用，頻譜效率比較低。而對(duì)于TDD模式的TD-SCDMA，由于上下行的分配是通過時(shí)隙調(diào)度來實(shí)現(xiàn)的，所以可以根據(jù)業(yè)務(wù)的具體情況，動(dòng)態(tài)地分配資源，獲得較高的頻譜利用率。

　?。?）頻譜利用率高。由于頻率是不可再生資源，因此頻譜利用率一直以來是備受關(guān)注的問題。無論從語音業(yè)務(wù)還是從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的角度，TD-SCDMA的頻譜利用率都高于其他的標(biāo)準(zhǔn)，即使是對(duì)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)版本（如HSDPA，1xEV-DO版本A），TD-SCDMA也具有一定的優(yōu)勢(shì)。隨著世界上頻譜資源的日益匱乏，TD-SCDMA的優(yōu)勢(shì)會(huì)逐漸顯示出來。

　?。?）設(shè)備的成本低。由于在一個(gè)頻段內(nèi)進(jìn)行上下行的收發(fā)，因此盡管TD-SCDMA的智能天線需要使用8根天線組成天線陣列，但是由于缺少了雙頻的收發(fā)裝置，TD-SCDMA的設(shè)備成本還是要低于FDD的系統(tǒng)。而且，由于采用了低碼片速率，接收機(jī)的接收信號(hào)在采樣后的數(shù)字信號(hào)處理量大大降低，從而也降低了系統(tǒng)設(shè)備（尤其是基站和終端）成本。

　　（4）頻點(diǎn)多。由于只有1.6MHz的帶寬以及155MHz的總頻帶，因此TD-SCDMA共有93個(gè)頻點(diǎn)可以使用，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于WCDMA的12個(gè)頻點(diǎn)，也有利于運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布局。

　　（5）有利于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。對(duì)于TD-SCDMA，由于使用了智能天線和聯(lián)合檢測(cè)等技術(shù)，因此它不是一個(gè)干擾受限的系統(tǒng)，不具有呼吸效應(yīng)，換句話說就是TD-SCDMA系統(tǒng)的覆蓋與容量沒有關(guān)系；另外，TD-SCDMA的擴(kuò)頻因子是16，所以它也不存在覆蓋隨著業(yè)務(wù)類型的變化而變化的情況。這樣在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，TD-SCDMA的小區(qū)是一個(gè)沒有呼吸效應(yīng)的同徑覆蓋，所以TD的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化比起其他標(biāo)準(zhǔn)要更加簡(jiǎn)單和便捷。

　?。?）有利于與先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合和標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)。TD-SCDMA系統(tǒng)是一個(gè)以智能天線為核心技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。另外，由于使用了智能天線和聯(lián)合檢測(cè)等技術(shù)，因此TD-SCDMA和先進(jìn)技術(shù)的融合（如MIMO，OFDM等）更有優(yōu)勢(shì)，也更有利于標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)。

4、IMS技術(shù)介紹

　　由于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)可以保證可靠、高效的接入，IMS業(yè)務(wù)可以在其中得到廣泛的應(yīng)用。

　　IMS使用會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議（SIP）來進(jìn)行各項(xiàng)業(yè)務(wù)。SIP是一種在IP網(wǎng)絡(luò)中建立、修改和終止多媒體會(huì)話的應(yīng)用層協(xié)議，它是IETF在不斷進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的多媒體協(xié)議體系的一部分。其應(yīng)用包括但不限于語音、視頻、游戲、消息、呼叫控制和在線狀態(tài)等。

　　SIP的設(shè)計(jì)原則遵循了以下目的：獨(dú)立于傳輸協(xié)議——可以在可靠（TCP、SCTP）和不可靠（UDP）的協(xié)議上運(yùn)行；請(qǐng)求的路由——直接路由（為了性能）或代理路由（為了控制）；信令和媒體描述相分離——以便可以增加新的應(yīng)用或媒體；可擴(kuò)展性；個(gè)人的移動(dòng)性。

　　SIP中的元素可分為用戶代理（UA）和中間服務(wù)器。在理想情況下，兩個(gè)斷電（或UA）間的通信并不需要中間服務(wù)器的參與即可完成。

　　SIPUA或終端構(gòu)成對(duì)話的端點(diǎn)：它發(fā)送或接收SIP請(qǐng)求和相應(yīng)，是多媒體流的終點(diǎn)。此外它通常是用戶設(shè)備（UE），即終端上的一個(gè)應(yīng)用和一個(gè)專用的硬件設(shè)備。UA有以下兩部分組成：

　　（1）用戶代理客戶端（UAC）：發(fā)起請(qǐng)求的主叫方應(yīng)用。

　　（2）用戶代理服務(wù)端（UAS）：接受、重定向或拒絕請(qǐng)求，代表用戶給到來的請(qǐng)求發(fā)送響應(yīng)。

　　SIP中間服務(wù)器是SIP消息在到達(dá)其最終目的地前所經(jīng)過的邏輯實(shí)體，這些中間服務(wù)器用于對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行路由和重定向。這些服務(wù)包括：

　　●代理服務(wù)器（Proxy Server）：接收和轉(zhuǎn)發(fā)SIP請(qǐng)求?？山忉尰蛑貙慡IP消息的某些部分，包括消息正文。這些重寫不會(huì)打亂端點(diǎn)處的請(qǐng)求或?qū)υ挼臓顟B(tài)。代理服務(wù)器也可同時(shí)向多出發(fā)送請(qǐng)求。這樣的實(shí)體被標(biāo)識(shí)為交叉代理。交叉可以是并行的或是串行的。

　　●登記員（Register）：接受REGISTER請(qǐng)求的服務(wù)器。這類服務(wù)器用于存儲(chǔ)用戶登記的地址（SIP地址）與用戶當(dāng)前所在的或用戶希望用于接收請(qǐng)求的主機(jī)地址之間的明確綁定關(guān)系。

　　此外，還有兩個(gè)給SIP用戶提供服務(wù)的元素：

　　●應(yīng)用服務(wù)器（Application Server）：在網(wǎng)絡(luò)中為終端用戶提供服務(wù)的實(shí)體。

　　●背靠背用戶代理（Back-to-back User Agent）：在該服務(wù)器中，UAS作為正常的UAS中止請(qǐng)求；而UAC發(fā)起一個(gè)新請(qǐng)求，該請(qǐng)求以某種方式與UAS側(cè)收到的請(qǐng)求相關(guān)，但不按照協(xié)議鏈接。該實(shí)體基本上類似于一個(gè)代理（Proxy），但打破了代理修改請(qǐng)求時(shí)所遵守的所有準(zhǔn)則。

5、典型的IMS業(yè)務(wù)

　　由于IMS提供了可靠的技術(shù)保證，可以利用它開發(fā)種類豐富的業(yè)務(wù)，以下介紹的是比較典型的幾種業(yè)務(wù)。

　　5.1　PoC業(yè)務(wù)

　　PoC是Push to Talk over Cellular的英文縮寫。PoC業(yè)務(wù)采用半雙工通信方式，實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)到點(diǎn)”和“點(diǎn)到多點(diǎn)”的話音通信，在同一時(shí)間只能有一人講話以便于群體交流。主叫方只要按一個(gè)鍵就可以向一個(gè)人或一組人發(fā)起通話，無需撥號(hào)和等待對(duì)方摘機(jī)，電話立即接通，迅速建立起談話組。

　?。?）PoC技術(shù)

　　PoC技術(shù)基于2.5G（GPRS，cdma2000 1x）或3G網(wǎng)絡(luò)（WCDMA，cdma2000 1x），并充分利用GPRS或cdma200 1x移動(dòng)分組網(wǎng)絡(luò)的特性，通過半雙工VoIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)PTT；PoC還結(jié)合了即時(shí)消息、Presence（呈現(xiàn)功能）等業(yè)務(wù)屬性，成為一種綜合話音和數(shù)據(jù)的個(gè)性化業(yè)務(wù)。

　　（2）PoC提供的業(yè)務(wù)

　　●一對(duì)一通信：該業(yè)務(wù)根據(jù)被叫接受方式有被叫自動(dòng)接受（install personal talk）和呼叫需要手動(dòng)應(yīng)答（request to talk）兩類：

　　●群組通話（Group talk）：用戶可以和多個(gè)用戶通信，每次只有一個(gè)用戶發(fā)言。根據(jù)組通信的建立，有3種組通信類型（Chat Group Talk，Instant Group Talk和Ad Hoc Instant Group Talk）；

　　●Instant Personal Alen：一個(gè)用戶提醒另一個(gè)用戶希望通信。使用這種業(yè)務(wù)可以禮貌地請(qǐng)求被叫用戶回叫：也可以承載一個(gè)文本消息。

　　5.2　全能數(shù)字助理

　　全能數(shù)字助理業(yè)務(wù)以語音應(yīng)用為基礎(chǔ)、以數(shù)據(jù)通信為輔助，在PC上建立個(gè)人門戶，提供全方位的辦公助理服務(wù)，包括點(diǎn)擊撥號(hào)、點(diǎn)擊會(huì)議、Presence、網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼簿、呼叫記錄和消息匯總、智能路由、消息速遞以及視頻通話等，為用戶提供一個(gè)全方位的數(shù)字化通信平臺(tái)。全能數(shù)字助理業(yè)務(wù)的用戶群是具有一定計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用水平的中高端用戶，因此其主要用戶群是大公司、寫字樓等辦公自動(dòng)化水平較高的用戶，他們需要較好的通信環(huán)境來提高工作效率。

　　全能數(shù)字助理業(yè)務(wù)具有如下特征：電話號(hào)碼選擇、呼叫記錄和消息查詢、網(wǎng)絡(luò)地址簿、智能呼叫、點(diǎn)擊撥號(hào)、多方呼叫、新呼叫通知、呼叫等待、Presence功能、會(huì)議電話、好友列表管理、視頻功能、統(tǒng)一消息服務(wù)和彩鈴功能等。

　　5.3　Web Conference業(yè)務(wù)

　　Web Conference業(yè)務(wù)基于Web并面向多種網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的電話業(yè)務(wù)，用戶可以通過軟終端、普通話機(jī)、SIP硬終端和手機(jī)等參加Web會(huì)議。會(huì)議主席通過Web頁面預(yù)約會(huì)議并對(duì)會(huì)議進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，與會(huì)人員通過Web頁面查看會(huì)議信息。與會(huì)人員可通過匯聚式和發(fā)散式兩種方式參加會(huì)議，會(huì)議成員還可以在開會(huì)時(shí)發(fā)起子會(huì)議，子會(huì)議功能為與會(huì)者提供分組討論功能。對(duì)子會(huì)議請(qǐng)求通過Web頁面提交給會(huì)議主席，經(jīng)確認(rèn)后開通子會(huì)議。

　　Web Conference業(yè)務(wù)主要面向集團(tuán)用戶提供電話會(huì)議功能，該類用戶需要經(jīng)常舉辦內(nèi)部討論：個(gè)人用戶也可以使用Web會(huì)議業(yè)務(wù)，如朋友間的聊天、家庭成員的討論都可以通過該業(yè)務(wù)進(jìn)行。

　　5.4　統(tǒng)一消息業(yè)務(wù)

　　統(tǒng)一消息業(yè)務(wù)（Unified Messaging Service，UMS）把用戶現(xiàn)在所能用到的各種信息載體，如語音信息、電子信息（如電子郵件）、文字信息（如短消息）及SIP即時(shí)消息等數(shù)字化，以同一種形式存放。發(fā)送方可以使用電子郵件、語音郵件、即時(shí)消息、手機(jī)或電話等任何一種工具發(fā)送信息。這些信息經(jīng)轉(zhuǎn)化后集中存放在系統(tǒng)的中央郵箱中，接收方可在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)，通過使用電話、計(jì)算機(jī)或手機(jī)等任何一種工具連接到系統(tǒng)服務(wù)器，并獲取所需信息。UMS業(yè)務(wù)融合了語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為各種終端提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，消除了由各終端之間的差異帶來的通信障礙。UMS業(yè)務(wù)內(nèi)容豐富，目前已開通的業(yè)務(wù)有訪客留言功能、訪客收聽公用欄消息、客戶收聽留言和客戶自我設(shè)置等。

　　5.5　一號(hào)通業(yè)務(wù)

　　一號(hào)通業(yè)務(wù)（也稱ONLY業(yè)務(wù)）是移動(dòng)性服務(wù)，用戶使用唯一的通信號(hào)碼，可以接入任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)并能跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接受任意類型的呼叫。個(gè)人通信號(hào)碼能按用戶的要求，翻譯成相應(yīng)的通信號(hào)碼并進(jìn)行路由選擇，將來話接到用戶所指定的地方，呼叫不受地理位置的影響。該業(yè)務(wù)非常適合移動(dòng)性大的用戶。

　　一號(hào)通用戶的來話呼叫可以按用戶臨時(shí)登記的號(hào)碼或時(shí)間表等進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在來話轉(zhuǎn)接過程中所有的錄音通知都可以用普通話、英文和本地話輪流播放。一號(hào)通業(yè)務(wù)面向擁有多個(gè)號(hào)碼的個(gè)人用戶，通過開通一號(hào)通業(yè)務(wù)可將這些號(hào)碼有機(jī)聯(lián)系起來，用戶不需要再存儲(chǔ)紛繁復(fù)雜的多個(gè)電話號(hào)碼，特別適用于移動(dòng)性較強(qiáng)的辦公用戶。用戶在開通一號(hào)通業(yè)務(wù)后，可以通過Web或語音流程自助定制各種套餐。

6、TD-SCDMA系統(tǒng)中的IMS應(yīng)用實(shí)例

　　2006年1月，英華達(dá)（上海）電子有限公司TD-SCDMA手機(jī)終端在鼎橋開放式實(shí)驗(yàn)室成功演示了基于IMS技術(shù)的網(wǎng)上聊天功能，這是TD-SCDMA系統(tǒng)首次在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)IMS業(yè)務(wù)。本次業(yè)務(wù)演示成功是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P應(yīng)用端到端能力的標(biāo)志性進(jìn)展，也是TD-SCDMA終端研發(fā)的又一成果。并首次驗(yàn)證了基于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的IMS端到端能力。

　　下面介紹這款用于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大的手機(jī)終端（見圖1）。?

圖1

?　　如圖1所示，這款終端處理支持一般的3G業(yè)務(wù)外，更提供了許多3G專有的高層業(yè)務(wù)，例如流媒體、在線游戲等。下面介紹這款手機(jī)上的一種IMS應(yīng)用。這是一種利用IMS系統(tǒng)的SIP短消息機(jī)制構(gòu)建的聊天室應(yīng)用。已經(jīng)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中成功地實(shí)現(xiàn)端到端能力。如圖2所示，手機(jī)終端用戶可以在手機(jī)上面實(shí)現(xiàn)類似于電腦上聊天程序的功能，同時(shí)可以與電腦上的聊天程序?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。下面是兩個(gè)用戶終端在進(jìn)行在線聊天的界面：進(jìn)入到聊天室應(yīng)用之后，首先設(shè)置本機(jī)用戶的名稱等信息（見圖3）；然后系統(tǒng)將會(huì)顯示一個(gè)用戶的列表。在線用戶用亮色顯示（見圖4）：選中其中在線的用戶會(huì)彈出一個(gè)功能選單（見圖5）：選擇相應(yīng)的選項(xiàng)就可以開始進(jìn)行相應(yīng)的IMS業(yè)務(wù)。如果要進(jìn)行群組聊天，則首先需要設(shè)置群組（見圖6）；同樣，選中某個(gè)群組也會(huì)彈出一個(gè)功能選單（見圖7）。通過以上介紹的操作界面，用戶可以在手機(jī)上獲得與電腦上相同的使用體驗(yàn)。這款終端實(shí)現(xiàn)了IMS的基礎(chǔ)協(xié)議SIP，并且已經(jīng)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中成功地驗(yàn)證了端到端的能力。在此基礎(chǔ)上，與網(wǎng)絡(luò)端相配合，還可以繼續(xù)開發(fā)功能更加豐富、更加強(qiáng)大的應(yīng)用。
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　　IMS業(yè)務(wù)是3G業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)IMS業(yè)務(wù)的端到端能力，意味著TD-SCDMA的業(yè)務(wù)發(fā)展及其未來演進(jìn)已和WCDMA/cdma2000 3G標(biāo)準(zhǔn)同步。