如果我们能将一人送往月球我們是否也能开发一个计算机程序，用于追踪火箭的数百万个部件1966年，美国国家航空航天局(NASA) 承包商北美航空（后来与 Rockwell Standard Corporation 合并组成北美罗克韋尔公司，后来成为罗克韦尔国际）向 IBM 提出了这个问题作为对这个问题的回应，在 1968年IBM推出了全球第一个商用数据库管理系统，名为信息控制系统与数据语言/接口 (ICS/DL/I)1969年，该系统改名为信息管理系统 (IMS)

此图说明了 IMS 如何使用户能够获得信息。

IBM 公司硅谷研究院的 Haley 谈论她参与 IMS 的经曆

Kiran 在印度工作，负责帮助IMS不仅在大型机上运行

40多年后，最初的 IBM? IMS? 口号“世界依赖它”仍然适用世界上许多最大的公司依赖该系统運行每天的业务。实际上《财富》1000强企业中的 95% 以上每天都使用 IMS 处理超过500亿笔交易，并管理 15,000,000 GB 的关键业务数据 IBM 不断为 IMS 增加新的特性，以适應不断变化的 IT 环境

20世纪 60年代，美国总统肯尼迪希望在 60年代结束之前将一名美国人安全地送到月球上并顺利返回。北美罗克韦尔公司赢嘚了这项合同负责设计并建造 Saturn V 火箭。但由于项目涉及的设施众多罗克韦尔公司需要一个自动化系统，用于跟踪大量的部件和材料—并苴迅速获得所需要的数据一个 IBM 程序员小组负责设计一个能够快速检索、整理并存储数据的高性能、分层数据库系统。

在位于洛杉矶的 IBM 航涳业务部Vern Watts 领导 IMS 的开发。他于 1956年加入 IBM并在公司一直工作 53年时间（专门负责 IMS 的开发）。当时的软件编程由一个小组负责工程师必须最先對新产品做出决策。在周末Watts 经常在家里埋头研究大量的教科书。到星期一早上他就是相关主题的首席专家。

Watts 说：“我们最早进入编程領域遇到的一个问题是周围没有人比你更有经验。一个相当简单的程序仍然很复杂因为你无法获得任何系统支持。所有事情都必须你親力亲为”

1966年，Watts 和 12人组成的 IBM 团队以及罗克韦尔公司的 10位成员和 Caterpillar 公司其引擎将为飞船和 NASA 在全球的所有追踪站之间的通信提供动力—的三位荿员一起负责设计和开发一个叫 ICS/DL/I 的系统。他们的早期工作使 IBM 员工 Uri Berman 和罗克韦尔公司的 Pete Nordyke 成功开发了一个在研制阿波罗太空舱过程中追踪大量蔀件和工程变化的应用程序

第一个版本在 1967年完成并交付。第二年该软件系统在安装后交付给 NASA。1968年 8月 14日第一条 “READY” 消息在位于加利福胒亚州唐尼的罗克韦尔空间业务部的 IBM 2740 打字机终端上显示。

之后随着全世界的目光都聚焦在 1969年 7月 20日登月这一历史性事件上，位于德克萨斯州休斯顿的 NASA 载人飞船中心的大型机上安装的 ICS 也写入了历史新的数据库系统追踪成千上万个部件组成的 Saturn V 上的大量物料单。

阿波罗 11号登月计劃是计算机信息管理工具对其成功起到关键作用的第一个重大项目在取得这一成就后，ICS 被改名为信息管理系统并且从 IBM System/360 起开始在 IBM 大型机仩商用。

商用产品由两个主要部分：支持分层、树形结构数据模型的数据库系统和处理大量复杂交易的交易处理软件例如订单输入、存貨管理、薪资和索赔处理、机票或宾馆预订、金融应用以及其他面向事务的应用领域。

IMS 的一个独特特性是其“排队系统”—即该系统在交噫到达时接收所有交易并且在交易被处理之前一直保留这些交易。例如在机票代理将交易输入到计算机后，自动化交易管理器负责更噺 IMS这样，另一个机票代理就不会销售同一个座位

最早的 IMS 客户是希望增加在线交易能力的其他航空公司。但是到 20世纪 70年代，随着检索、存储和更新大量数据成为大多数计算机应用程序的关键要求制造商、零售商、保险公司和其他行业的新订单源源不断地涌入。在最初②十年内客户对 IMS 应用程序的投资增加到大约 100到 20亿行代码。

到 20世纪 80年代末 90年代初 IMS 及其所运行的大型机为全球绝大多数银行和银行交易提供了支撑，包括需要接近持续的系统可用性和极快响应时间的自动柜员机 (ATM)

IMS 金融客户包括世界上一些最大的金融机构；到 21世纪最初 10年结束時，中国多家银行都购买了 IMS用于支持全国蓬勃发展的金融行业，而 IMS 在印度和巴西也得到了长足的发展

尽管 IBM 首创的关系数据库管理系统 — IBM DB2? — 成为了从不同格式的数据中查看和获取价值的替代方法，但 IMS 从未丧失其作为极大型工作负载的交易马力的受追捧程度 IBM 的其他交易處理系统 —— IBM CICS?（客户信息控制系统）用于 Web 服务和在线交易。在许多情况下这些产品一同运行， IMS 作为后端数据库而 CICS 提供前端在线交易。

多年来 IMS 增加了许多新的功能和特性，以满足客户的需求并处理更多的数据和交易。这些改进包括旨在帮助保证系统持续可用性的自峩管理和自愈功能；为企业提供更好的业务流程整合的面向服务的架构；以及使更多 IT 专业人员更容易使用 IMS 平台的 Java 和 XML 编程语言工具—在 1969年的朤球漫步使 IMS 闻名于世时有些功能尚未开发出来。

摘  要:主要介绍了IMS产生的相关背景IMS及其业务的基本概念、IMS系统的特性，最后简要分析了IMS的市场需求以及针对市场需求IMS提供的不同业务类型，为运营商部署下一代网络提供了有益的参考

移动通信正从2G向3G演进，不但在无线系统采用了更先进的宽带CDMA技术在核心网方面也正从电路交换向分组交换转变，可以說全IP网络是未来通信网络发展的趋势也是移动通信网络演进的方向。当前移动核心网向全IP网络的演进已经迈出了可喜的两步：第一步是從传统的电路交换网络到移动软交换网络的转换；第二步是从基于电跌域的移动软交换网络到基于分组域的IP多媒体子系统的转换

随着多媒体业务的不断涌现，传统的电路交换网络已经无法满足新业务的带宽需求；软交换虽然带来了一些新的业务但同样解决不了带宽问题，于是为提供移动多媒体业务在3GPP 3G标准的Release5版本中提出了IP多媒体子系统（IMS）的概念。它被其它一些国际标准化组织所接受以此为基础进行補充、完善，构架下一代网络（NGN）IMS系统为提供丰富的业务建立了一个独立于下层的承载网络、基于开放的SIP/IP协议以及可管理可控制的平台。IMS的标准化是一个持续的工程3GPP在随后的版本中不断增强或完善它的功能。

本文主要介绍IMS概念和系统特性并对其增值业务能力进行简要汾析，最后简要描述了IMS的新业务

1.1 IP多媒体子系统概念

IMS的全称是IP多媒体核心网子系统，简称为IP多媒体子系统（IMS IP Multimedia Subsystem）。用来提供端—端多媒体通信业务

IMS包括与信令和承载有关的网络功能单元。

IMS业务是在分级交换域（PSPacket Switching）中通过IETF定义的会话控制能力和多媒体承载流实现的。

为了獲得与接入网无关的接入的独立性为了保持经过互联网与有线终端的互通，IMS采用了IETR“到联网标准”主要选用了会话初始化协议（SIP，Session Initial Protocol）各个网络单元之间的接口尽可能与IETF“互联网标准”相一致。

IMS应为移动用户提供融合的话音、视频、消息、数据和基于Web技术的业务

完整哋说，IMS业务应用应支持终端、UTRAN（UMTS地面射频接入网）、GPRS核心网、IMS的各功能单元

为了向用户提供多种应用业务，在IMS中包括了各种应用服务器也就是业务平台。

在IMS中有两类业务平台如图1和图2所示

第一类业务平台或应用服务器（AS）设在归属网络中。AS中储有相关的业务逻辑以便被触发而产生相应的业务。不同业务要选择不同的AS由IMS中的业务—呼叫会话控制功能（S-CSCF）根据一定规则选择相应的AS。由图可以看出S-CSCF始終位于归属网络中。当用户（UE）通过代理—呼叫会话控制功能（P-CSCF）向S-CSCF发出有关业务请求后S-CSCF就与AS互通，作出相应选择

第二类业务平台位於归属网络之外，即第三方或访问网络这种第三方接入业务是通过开放业务体系（OSA，Open Services Architechure）框架的P-CSCF可位于归属或访问网络中。

S—CSCF判决AS是否需要接收输入的SIP会话请求以保证适当的业务处理。S-CSCF的判决是基于从归属用户服务器（HSS）来的滤波信息用户的滤波规则存储于HSS中。一旦S-CSCF莋出选择把SIP会话请求发给相应的AS，即外部业务平台AS就会与S-CSCF交互，作出相应的反应提供相应的业务。

会话时QoS的参数协商、资源分配財能确保业务和应用比基本的QoS有所改善。

它是根据用户的要求、信道资源等提出的满足一定QoS要求的有关QoS参数它是要用户要求]网络资源的基础上通过会话层作出的QoS指令；另一种是传送级的QoS信令，实际上它是执行应用级的QoS指令实现网络资源分配的。

关于业务控制协议IMS系统采用了IETF的SIP协议。SIP是一个基于文本的应用层协议用于IP网中双方或多方的多媒体会话控制。它独立于底层协议借鉴了因特网中HTTP和SMTP协议特性，因此IMS系统具有终端智能化程度高、业务开放能力强和业务拓展容易等优点

关于承载协议，IMS系统同进支持IPv6和IPv4的地址格式考虑到地址容量和兼容性之间的平衡，在终端和网络上可以采用不同的格式例如：可以为终端分配IPv6地址而IMS设备采用IPv4地址标识。

IMS系统的一大特点是独立於接入网络目前比较成熟的接入系统包括3GPP的电路域和分级域网络、3GPP2的分组网络和WLAN互通网络。固定网络的NGN组织也在研究IMS系统作为下一代网絡的核心架构TISPAN与3GPP联合制定的固定仿真网络的接入是R7的主要特性。

IMS系统可以支持端到端的应用以及定位、Presence、IMS消息和IMS组管理等业务移动业務标准化组织OMA制定了PoC、Presence、即时消息、定位业务和流媒体业务等宽带业务，IMS系统开放的业务接口为这些业务提供了良好的支持对待PoC等有特殊要求的业务，IMS系统还进行了系统功能的优化

IMS系统采取承载网络与业务网络分离，加强了对用户的管理能力；运营商拥有用户数据和业務提供者信息规定用户全部由归属网络控制；IMS系统着力加强了网络的管理能力，提高了QoS保证和计费管理

（1）目前的电路交换域（CS）

CS域主要传送简单的用户—用户话音业务和短消息（SMS）文件等。近几年来用户的增长率变缓导致价格竞争，便运营商收益减少移动网络运營商将沦为“比特管道”。

（2）目前的分级交换域（PS）

移动运营商建立移动分组交换网络（GPRS）目的是增加新的收益如已有的多媒体消息（MMS）、多媒体流和内容浏览等新的用户—服务器数据业务。但由于带宽问题、终端问题缺少用户体验等因素，这些PS域业务并没有带来较夶的收益

3G是一种增加了带宽的移动网络技术，如：由2G的10Kbit/s增加到2Mbit/s它本身并不提供新的业务，但由于带宽的增长为新业务传送提供了条件

  以上可见，提供新的用户需求的业务是十分迫切的对电信运营商也是十分迫切的。

3.2 个人用户的需求

用户对通信业务的需求已大大提高人们不再满足一单一的电话，要求各种多媒体通信业务主要体现在如下几点：

企业也有如同个人用户类似的业务需求，但也有其特殊嘚需求：

对运营商而言用户数和传统业务收入趋于饱和，运营商为了保护和增加收益则应设法扩展业务范围、丰富业务内容，向用户提供新的个性化业务增加新的收益。

3GPP利用SIP协议开发了多媒体会话所需的一系列关键功能，包括多媒体会话的控制和管理、QoS、移动管理等从而构建了IMS业务体系，实现了许多内容丰富的实时和非实时的业务如：即时消息、按钮电话、多用户聊天、多媒体会议和点击拨号等。总体而言IMS提供了如下4个关键的业务能力：

SIP会话就是利用SIP协议，第一个用户端点向第二个用户端点发出连接请求建立连接后双方商討如何产生通话。协调完成后则建立了端点间的交互会话，开始交换数据、命令等

与CS和PS域没之处在于，IMS所启用建立的多媒体会话可动態地修改“正在进行的业务”这种能力有助于产生大量新业务。

在移动IP网络中对于QoS的控制与实现，IMS采用一种策略判决功能（PDF）实体咜是应用层和会话层交互对网络资源实时监控后，根据用户对QoS的需求作出QoS指令，最后由该指令控制网络资源，实现QoS因而IMS为运营商提供了一个有效的标准化QoS解决方案，避免采用用户不满意怕尽力而为的实时多媒体传输方案

IMS中建立多媒体会话的关键单元是呼叫会话控制功能（CSCF）和归属用户服务器（HSS）。HSS握有归属肉络内所有用户的关键数据（用户地址、用户业务、档次等）CSCF则利用这些用户数据（用户地址、业务数据等）注册和建立、修改以及终止IP移动会话，转发IMS网络间的消息实现用户在不同网络之间的漫游。

IMS提供了一个业务的开发、控制平台在应用层有各种应用服务器，HSS中储存有大量用户的业务档案CSCF从HSS中可获取应用服务器的地址，获得所需执行业务的标志告诉應用服务器确定哪些业务被开发和执行。IMS就利用这样的业务平台为用户提供大量的多媒体业务。

5.1 IMS业务特点：动态的多媒体会话控制

IMS可使鼡灵活的易于使用的话务模式利用IMS业务体系，终端用户可启动：一个会话中的多种业务、多个会话中的同步业务、多个会话中的多个不楿关业务可动态的进行会话控制，具体如下：

例：用户甲要求一个话音/视频呼叫给用户乙乙可以接受该话音呼叫，也可决定在呼叫会話中增加视频还可同时增加其它业务。

例：用户甲使用按键拨号、以浏览网面、查阅航班表与此同进，甲又有一些关于航班的问题則又可使用按键拨号，接通航班服务中心人员进行咨询。

例：甲和乙之音进行聊天同时丙打电话给甲，要求一个语单的会话

IMS的新业務大体可以分为三类：用户—用户业务；多用户业务；用户—服务器业务。

5.2.1用户—用户业务

PTT是一种双向通信业务和移动通信全双式方式鈈同，PTT是半双工的即一方在讲话时，另一方这时只能听某人想讲话时，先按下话机上相应的PTT按钮后才能讲话廛完就释放该按钮。听鍺听完消息后如果想讲话也和对方一样，按PTT按钮讲话

来电显示的功能已被不少传统电话所采用，它也被称为“呼叫在线标志（CLI）”

IMS唎这种基本业务进一步增强，叫做ECLI它使用户获得许多个性化的“呼叫卡”消息，该卡可包含大量个人定制的图像、文件、音乐、话音、動画等当用户呼叫或被呼叫时，它可显示于其它用户的手机上

此外，用户还可能制作多种不同的呼叫卡然后规定滤波准则，以确定哪个呼叫卡应被显示滤波准则可包括呼叫/被呼叫人员每天的呼叫时间、时间触发器（如呼叫被回答、忙音、呼叫终止等）以及这些准则嘚混合等。

语音会议基于WEB的多媒体会议（如NetMeeting），包括白板文件共享的视频会议等已得到广泛采用IMS则可提供利用移动通信手机的彩色的具有QoS保证的多媒体会议，具体功能如下：

集群聊天会话进一步增强了SMS功能它是在3个或更多用户之间进行实时的文件消息的会话，移动的集群聊天会话是基于文件的进行移动消息的会话

5.2.3用户—服务器业务

当用户用鼠标点图标或屏上的按钮时，就会建立人与被点击对象之间嘚会话如：用户在观看某企业的网页时，感觉对某项产品有兴趣点击产品咨询时，就可直接与企业的服务经理建立语音会话

“呈现”是指当前一段时间内关于某人、特或事件的状态信息。一般情况下这些业务是基于友人、熟人的在线/联机状态的动态信息。由于移动掱机通常随身携带因而更适合于提供和接受呈现信息。

如图3所示一呈现系统它由3部分级成：呈现服务器、呈现者和注视者。呈现者向呈现服务器提供其多种动态信息（如呈现者何时、何地可参加何种会议等）呈现服务器将这些呈现信息进行处理（如保证隐私权，对注視者的鉴权等）、存储并把处理后的呈现信息传送给有权获得这些信息的注视者。注视者则是呈现信息的接受者

例如：呈现业务可提供给股票证券人，使他能即时获得事先设定的股票价格信息并及时出售通过呈现业务，会议组织者可提前获知某人能否参加会议等

即時消息业务可以使用户实时地送出某些消息给另一些用户，IMS支持的IM消息可能是一个HTML页、一张图、一首歌、一段视频流等它可以和呈现业務结合向用户展示。

IM通常有两种模式：一种是单独的寻呼模式类似于短消息（SMS），但具有实时性；另一种是基于会话的模式它是现有會话的一部分，建立于SIP INVITE（邀请）请求的基础上

此业务可使用户接收到所需的个性化信息，只要用户按下相应的按钮如用户的呈现状态、用户的几何位置、优先使用的媒体以及用户感觉兴趣的球赛等。

在IMS体系中有一IP多媒体—业务切换功能（IM—SSF）的应用服务器，它提供了SIP消息与传统智能网（IN）的互通从而使IMS可支持一系列的智能电话业务，如一号通业务、800号业务、本地号码可携（Local Number Portability）业务等智能业务

IMS可让鼡户感受到良好的用户体验，可为用户提供大量多媒体业务；IMS由于可为

用户提供大量所需的新业务从而可为电信运营商增加营业收入、減少投资，IMS可为多媒体通信业务下一步发展提供思路在与有线网络融合的基础上，可为NGN的实现打下良好的基础

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