主頁（http://m.by236.com）：VoIP，VoLTE，SIP，IMS的前世今生

不管國內的3G的發展是多么的怪異，中國移動是多么的苦逼地半推半就發展著TD-SCDMA這個“國產”的3G，也不管你究竟有沒有反應過來，4G是又快要來了，但即使4G經過了這么多年，被通訊界的大佬們（3GPP，3GPP2，OMA，GSMA等等）反復討論了n多遍，發了多少版Release標準化文檔，一眾業內人士還是一頭霧水不知所措，更不要說普通用戶了，完全是一灘漿糊……

by meineson，http://mbstudio.cn 2013.3

一切要重頭說起，從電話技術發明，到大哥大（1G移動通訊）誕生，發展到2G數字移動通訊（GSM、CDMA），以及現在的3G（WCDMA、TD-SCDMA、CDMA-2000），4G（TD-LTE、FDD-LTE），本質上是追求成本的降低，產品功能的多樣化；

1G很簡單，就是為了讓固定電話能隨身攜帶，沒有額外功能，純粹的模擬電話信號通過無線電傳輸；

2G，以及后面的2.5G, 2.75G，是把模擬的電話信號轉換成了數字化的編碼，簡單些理解就是家里無繩電話的模擬無線和2.4G數字無繩的區別，然后附帶著，就象在電話線上提供貓撥號上網一樣，提供了GPRS、EDGE的上線功能，當然，和貓上網一樣，速度慢是典型的特點，這一時期還提供了象短信、彩信等一些有限的增值服務；

3G的重點放在了上網速度上，語音電話弱化了，但其本質是在2G上發展而來的，大量的科學家的精力花在了如何在舊體系上，有沒有辦法多壓榨些資源來傳輸上網數據——這有點象把一個書架上的放書的格子和位置好好規范了一下，比隨便亂放能放更多書了，但根本問題沒解決，有限的通訊資源要保留著隨時準備讓語音電話使用，所以成本還是居高不下；

4G其實對普通用戶意義不大，真正商用能穩定提供的下行帶寬也就10M左右，與聯通WCDMA宣傳的3G的速度差別不大，雖然4G理論上能提供的速度能達到100M，但理論就只是理論，而已。

之前有過一篇文章說到過，4G之所以在用戶需求層面沒有動力時，運營商仍要大力去推，這好象有些不符合商業規律——技術本應該是根據市場用戶需求而誕生的，但根源，是因為4G改變了從2G到3G時的運營商網絡的建設方式和運營成本，4G不再保留無線通訊資源來專門跑語音了，而是所有資源全部用來跑數據——就是全部用來上網；

打電話時，走2G、3G線路上的語音保留資源，這是“獨占”的資源，而4G所有的資源，都用來跑數據，電話語音也變成數據，大家可以“共享”網絡帶寬速率，顯而易見，共享的資源的成本，肯定要大大低于獨占的資源了，所以4G的數據資費，成本會遠遠低于3G時的上網成本，當然，這是對于運營商有利的，最終定什么價，還是運營商定；

雖然我們這里主要是說4G——也就是手機、移動通訊，但固定電話和固定寬帶，技術上也是有相似性的，和上面移動通訊要發展1G、2G、3G、4G一樣，固定電話和固定寬帶也在從電話線——電話線+撥號上網——電話線+ADSL上網——純光纖上網（送終端設備，從光纖上面接電話出來），幾乎是和移動通訊類似的發展軌跡；

不管是4G的最終發展目標，還是光纖上網整合寬帶上網和固定電話，他們都有一個統稱，NGN下一代網絡，美好的規范圖是這樣描繪的——在一個網絡（NGN）上，同時能提供上網、電話、電視以及各種增值服務，三網融合；

手機移動通訊要實現這些美好愿景，在可以預見的未來，不太容易實現，特別是第一階段，能讓大家用習慣了的電話，順順當當跑在4G網絡上，就是一項艱巨的任務，所以，3G會在相當長的時間里，和4G是共存的，并且4G更長一段時間，可能只是用來提供數據服務，這是因為——VoLTE還不成熟；

目前市面上的4G手機，都只是用4G來上網，而打電話仍走原來的3G或2G的通道，因為4G要想獨立打電話，需要有IMS服務器和IMS軟件終端，但無論是IMS服務器的成熟度和軟件的終端的成熟度，還不夠成熟，所以中國移動要采購的第一批產品中的MIFI和CPE，MIFI稱為能提供4G接入的無線路由器的理解沒錯，而對CPE的名詞解釋，很多家專業媒體都說錯了，CPE是在MIFI基礎上，還留有一個模擬電話的接口，接上電話機就能打電話，而電話就是走的IMS服務器，真正的VoLTE，這算是移動用來試水的舉措吧，用來測試IMS服務器的，穩定了才在手機上跑VoLTE；

上面我們提到多個通訊行業的國際標準化組織，他們這么多年做的大量工作，就是為了讓4G這個純IP網絡化的移動通訊網絡，能讓語音在共享的數據網絡上（PS，即包交換），能象從前在獨占的語音網絡上（CS，即電路交換）跑的一樣遛，他們想到了VoIP；

VoIP里面有許多標準，Skype是私有的，H323是通訊行業的標準，SIP是IETF也就是互聯網組織定的，為什么通訊行業定未來下一個幾十年的標準時，不是從他們自己的H323上面發展，而是選互聯網行業標準組織IETF提出的SIP標準呢？大家都笑而不語……

但互聯網的原則是開放，還有一個就是免費，所以SIP在脫離于通訊行業標準約束時，非常自由，對于不同供應商提供的SIP服務之間的結算啊、費用啊之類的沒有通訊行業那么細——說白了，就是SIP提供的許多服務都是免費的，要想收費不太好下手，由此，3GPP等等一眾通訊行業的標準化組織，在SIP基礎上，提出了IMS，到此，我們標題里說的SIP、VoIP、VoLTE、IMS這些名詞全部出場了。

VoIP解釋起來簡單，就是Voice on IP，語音跑在IP網絡上，就是VoIP，這是一個比較上層的統稱的名詞，那么同樣的VoLTE也只是說語音跑在LTE網絡上——LTE就是指的4G的兩個標準，TD-LTE、FDD-LTE——需要注意的是，TD-LTE和TD-SCDMA沒有任何關系，其它的我就不多說了。

LTE全稱是Long Time Evolution，從名字上就知道，4G這個東西提出的很匆忙，許多東西還沒定好就被運營商急著要上線。

而IMS這個東西就要復雜的多了，雖然SIP很好理解，大家暗地里可能也用了好多年的VoIP，對SIP也很熟悉了，它本質上就是一個服務器，放賬號，大家注冊上去就能打電話，很簡單吧，但要收費呢，目前VoIP一般也只提供了便宜的網絡電話，按時長或者包月收費，沒有增值服務——這對于移動通訊運營商來說可是不能忍受的。

來電顯示為什么不能收費？為什么彩鈴不能收費？為什么留言不能收費？為什么為什么？…………

所以，IMS干的第一件是，就是加入了一個HSS子服務（Home Subscriber Server），這個是什么東西呢？SIP雖然也分為注冊服務器Register Server、呼叫代理服務器Proxy Server，但SIP的注冊服務器只是記錄一下一個SIP賬號的當前的IP地址數據、認證一下賬號密碼是不是正確；但IMS里的HSS就不簡單了，他是在SIP的注冊服務器基礎上，增加了一個很明顯的運營商特征——業務訂購數據庫，也就是在移動開手機卡時，那一堆附加增值服務，好了，你在這里可以看到來電顯示業務、呼叫等待業務、彩鈴業務……，的開關——也意味著收費的計費點；

因為VoIP很簡單，一般是企業內部用，或者小規模的虛擬運營商在有限的幾臺服務器上提供服務，所以VoIP的SIP軟件、SIP電話機網關就可以直接通過IP地址和賬號就能注冊上去，然后呼叫在多臺服務器上互相路由就可以完成呼叫的目的了，這些服務器，一般就是SIP Proxy Server，涉及到和固定電話、手機號碼互通時，會有FXO網關，E1網關等負責轉換，這里不多說了；

而IMS作為運營商的方案，動輒上億用戶規模，而且又分為各省市地分公司，當然，還有一個不得不提的，漫游——IP還區分漫游？VoIP不是宣傳不區分本地長途，沒有漫游的概念么？是的，但IMS認為這樣不行，所以，他要加入漫游的概念……

IMS的核心是SIP，所以類似SIP Proxy Server這么重要的核心組件，IMS是不會少的，IMS里稱它為Call Session Control Function，即CSCF，并且又把它分成了多個子系統，其中代理CSCF（P-CSCF）從用戶終端角度看，基本就是SIP里的Proxy Server了（但其實不是，下述），負責直接與IMS的終端（類似SIP的軟電話、硬件電話等等，但同樣的，也擴展了不少東西，這里跳過不述）；P-CSCF直接與終端交互，可能會把SIP進行壓縮或者加密，然后就交給查詢CSCF（I-CSCF），I-CSCF會查詢HSS數據，來對用戶名和密碼進行認證，當然，他也從HSS里查詢你是否欠費了，開通或關閉了某些業務，以及你是從哪個P-CSCF來的，用來判斷你是不是漫游；

整個呼叫過程中，P-CSCF是不做復雜工作的，P-CSCF只負責接收SIP消息，它相當于是對外聯絡點，然后SIP消息會到達I-CSCF，I-CSCF是運營商的核心網絡——就是運營商內部網絡的入口，他會根據HSS查找到用戶是屬于哪個地區的，會對應分配一個空閑的為該地區服務的服務CSCF（S-CSCF），一直到了這里，S-CSCF才是真正的VoIP里Proxy Server的角色，S-CSCF完成用戶注冊認證和呼叫的路由處理，以及電話業務的觸發（IMS稱為AS，另外獨立成一個子系統，下述）；

所以如果綜合來分析，P-CSCF和I-CSCF只是起到一個邊界安全防護SBC服務器和負載平衡、服務器分流這一類功能，真正處理SIP注冊和呼叫的原先VoIP里標準邏輯的組件，是S-CSCF，從物理上看，P-CSCF可能是全國或省一級中心統一的服務器集群，配合更多的I-CSCF服務器分布在主干核心網上做分流，背靠一個大的HSS服務器群，將不同市縣的用戶分配到各地的S-CSCF上進行實際的處理，并且S-CSCF會更多地與當地的通訊機房里原有的2G、3G發生交流，也就是媒體網關（MGW），負責把新的走4G的手機終端和舊的3G、2G以及固定電話之類的對接起來，保持兼容（也就是PS、CS域的互通）；

所以，一個最最精簡的IMS系統，它的核心組件是包含HSS、CSCF（P、I、S）即可，即把VoIP SIP的核心Register和Proxy Server進行按運營需求的發展：

而MGW，其實就是市面上大量被使用的VoIP的模擬網關，數字中繼網關，而已……當然，運營商對穩定性要求需要更高一些，并且需要額外的集中管理和控制能力；

但如果上了4G也只是為了提供和原來類似的語音通話功能，運營商的面子還是掛不住的，得與時俱進，提供一些IM服務，面向個人用戶，所以一般還要加一個Presence Server，推送服務器，離線存儲服務器等云的概念，提供的，無非是類似qq或微信的功能了，當然，可能是收費的，再次笑而不語……

同樣的，通訊不只是面向個人的，也要面向企業，所以上面也提到了AS子系統，即Application Server，其實就是現在的通訊行業內的增值方案服務供應商了，一般就是提供例如電話會議、語音留言，企業語音導航IVR，電話呼入自動分配ACD等等；

因為象4G或者NGN，大家全是跑在IP網絡上的，所以就不再需要象原先做電話呼叫中心，CTI系統等等，讓電話與電腦信息系統對接需要額外購買一臺電話程控交換機、語音板卡等等才能使用的問題了，只要有能接入網絡的智能的設備，電腦、手機、平板，都可以直接與IMS的AS子系統對接，這可能才是真正的推4G或ngn的價值吧，讓電話也完全融入電腦的IP網絡世界里，電話、手機獨立在企業的信息化系統外面已經太多年了，如果這一均勢發展良好，那些老掉牙的定制的CTI通訊系統，終于可以跟上互聯網產品發展的節奏，讓我們接觸的象銀行、快遞公司的電話系統，醫院的掛號、火車飛車的買票的電話系統，真正的能跟上時代發展的腳步了，IVR語音菜單導航這種逆天反人類的存在，早就該被淘汰了！